Por que a informação é central para a física e o próprio universo
A informação pode não parecer algo físico, mas se tornou uma preocupação central para os físicos. Um novo livro maravilhoso explora a importância do 'datome' para os mundos físico, biológico e humano.
Crédito: agsandrew via Adobe Stock
Principais conclusões
- O tópico atual mais importante da física está relacionado a um assunto que dificilmente parece físico – informação, que é central para a termodinâmica e talvez o próprio universo.
- O 'datome' é a forma como os seres humanos vêm exteriorizando informações sobre nós mesmos e o mundo desde que começamos a fazer pinturas nas paredes das cavernas.
- O dataoma é vasto e cresce a cada dia, sugando uma parcela cada vez maior da energia que os humanos produzem.
A física é um campo que deve estudar coisas reais. Por real, quero dizer coisas como matéria e energia. Matéria é, claro, o tipo de coisa que você pode segurar na mão. A energia pode parecer um pouco mais abstrata, mas sua realidade é bem aparente, aparecendo na forma de movimento ou gravidade ou campos eletromagnéticos.
O que se tornou aparente recentemente, no entanto, é a importância para a física de algo que parece um pouco menos real: a informação. Dos buracos negros à mecânica quântica e à compreensão da física da vida, a informação tornou-se a principal preocupação de muitos físicos em muitos domínios. Essa nova centralidade da informação é o motivo pelo qual você realmente precisa ler astrofísico Caleb Scharf livro novo A ascensão da informação: livros, bits, máquinas e algoritmos intermináveis da vida .
Scharf é atualmente o diretor do Programa de Astrobiologia da Universidade de Columbia. Ele também é autor de quatro outros livros, bem como colaborador regular de Americano científico .
(Divulgação completa: Scharf e eu fomos colaboradores em um projeto científico envolvendo o Paradoxo de Fermi , então eu era um grande fã antes de ler este novo livro. Claro, a razão pela qual eu colaborei com ele é porque eu realmente gosto da maneira como ele pensa, e sua criatividade em lidar com problemas difíceis está em plena exibição em A ascensão da informação .)
O que é o datama?
Em seu novo livro, Scharf busca uma compreensão mais profunda do que ele chama de dataoma. É assim que os seres humanos vêm exteriorizando informações sobre nós mesmos e o mundo desde que começamos a fazer pinturas nas paredes das cavernas. O livro abre com uma exploração convincente de como as obras de Shakespeare, que começaram como rabiscos em uma página, passaram a ter vida própria no dataoma. Por meio de reimpressões em diferentes idiomas, gravações de performances, adaptações cinematográficas, histórias em quadrinhos e assim por diante, as obras de Shakespeare são agora uma parte permanente do vasto conjunto de informações rodopiantes que constitui o dataoma humano.
Encontrei preciosidades nessas partes do livro que me forçaram a diminuir o volume e olhar para o espaço por um tempo para lidar com seu impacto.
Mas o dataome não vive apenas em nossas cabeças. Scharf nos leva a uma jornada física adequada pelo dataoma, mostrando-nos como a informação nunca pode ser divorciada da energia. Seu cérebro precisa da energia química dos alimentos que você comeu esta manhã para ler, processar e interpretar essas palavras. Uma das partes mais envolventes do livro é quando Scharf detalha quanta energia e espaço físico real nosso mundo faminto por dados consome à medida que aumenta o dataoma. Por exemplo, o Centro de dados Hohhot na Região Autônoma da Mongólia Interior da China é feita de vastas fazendas de servidores de processamento de dados cobrindo 245 acres de imóveis. Um único aplicativo como o Bitcoin, diz Scharf, consome 7,7 gigawatts por ano, o equivalente à produção de meia dúzia de reatores nucleares!
A informação está em todo lugar
Mas o dataome não é apenas sobre energia. A entropia também é central para a história. Scharf leva o leitor através de uma discussão lindamente elaborada sobre informações e a ciência da termodinâmica. É aqui que as ligações entre energia, entropia, limites de trabalho útil e probabilidade se tornam profundamente conectadas à definição de informação.
A segunda lei da termodinâmica nos diz que você não pode usar toda uma determinada quantidade de energia para fazer um trabalho útil. Parte dessa energia deve ser desperdiçada sendo transformada em calor. A entropia é a maneira do físico de medir esse desperdício (que também pode ser pensado como desordem). Scharf leva o leitor através das relações básicas da termodinâmica e, em seguida, mostra como a entropia se tornou intimamente ligada à informação. Era de Claude Shannon trabalho brilhante na década de 1940 que mostrou como a informação – bits – poderia ser definida para comunicação e computação como uma entropia associada à redundância de sequências de símbolos. Esse era o elo que ligava explicitamente o mundo físico da física ao mundo informacional e computacional do dataoma.
As melhores partes do livro são onde Scharf explica como a informação aparece na biologia. Desde o armazenamento e processamento de dados que ocorrem com cada filamento de DNA até os caminhos emaranhados que definem a dinâmica evolutiva, Scharf demonstra como a vida é o que acontece com a física e a química quando a informação é importante. Encontrei preciosidades nessas partes do livro que me forçaram a diminuir o volume e olhar para o espaço por um tempo para lidar com seu impacto.
A física da informação
Existem muitos livros de física populares por aí sobre buracos negros e exoplanetas e outras coisas legais. Mas agora, sinto que o tópico mais importante da física está relacionado a um assunto que dificilmente parece físico. A informação é uma adição relativamente nova ao bestiário da física, tornando-o ainda mais atraente. Se você está procurando uma boa introdução sobre como isso acontece, A ascensão da informação é um bom lugar para começar.
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