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Quanta informazione ha il nostro universo?

Supponiamo che il nostro universo sia un buco nero. Il suo raggio di Schwarzschild è dato dalla formula:

che si ricava imponendo la velocità di fuga, da un corpo di massa M, pari alla velocità della luce c. G è la costante di gravitazione universale newtoniana.

Ovviamente, la superficie dell'orizzonte degli eventi è Ss=4πr2

Inserendo le seguenti costanti (consuete unità di misura):

G= 6,70E-11
M= 1,00E+52
c= 3,00E+08
   
     

Otteniamo il valore di Ss=2,79*1051 m2.

Del resto, misure sulle dimensioni dell'universo (esperimento BOOMERANG) danno un valore del suo diametro stimato di circa 93 miliardi di anni luce, da cui si ricava il valore della sue superficie in circa 1,10*1051 m2, che è in discreto accordo col valore della superficie di Schwarzschild Ss  calcolata prima.

Insomma, possiamo asserire che la superficie limite dell'attuale universo osservabile sia dell'ordine di 1051 m2.

Ora, se ipotizziamo che la superficie limite Ss sia non continua ma tassellata da celle della dimensione di Planck (quantizzazione dello spazio), pari a 2,6*10-77m2 e che in ognuna di esse sia possibile memorizzare un bit di informazione, perveniamo ad in valore dell'informazione totale memorizzabile pari a 1,07*10121 bit.

Tale valore è in linea con l'articolo del 2001 : Computational capacity of the universe Seth Lloyd- d’Arbeloff Laboratory for Information Systems and Technology MIT Department of Mechanical Engineering MIT 3-160, Cambridge, Mass. 02139.

Tale articolo ricava l'informazione totale in altro modo, con metodi entropici applicati alla cosmologia del big bang. Il fatto che due metodi ottengano lo stesso ordine di grandezza del numero di bit presenti nell'universo può significare varie cose, date che vi sono strane coincidenze:

  • Spazio quantizzato in unità di Planck
  • Informazione localizzata sull'orizzonte degli eventi dell'Universo
  • L'universo ha le caratteristiche di un buco nero.

In altre parole il nostro universo potrebbe ricevere materia da un universo padre che "inietta" in esso materia/energia determinandone la sua espansione continua. Cioè l'informazione del nostro universo aumenta poichè il suo orizzonte aumenta a causa della nuova materia entrata. Naturalmente c'è un piccolo rateo di perdita di tale informazione, determinata dalla radiazione di Hawking, ma il bilancio netto è un aumento costante e lento di tale informazione.

Un'altra conseguenza è che gli oggetti percepiti esistenti nel nostro universo siano ologrammi delle informazioni presenti sul suo bordo.

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ologrammaSembrerebbe quindi che viviamo in una gigantesca simulazione olografica. L'orizzonte degli eventi di un buco nero è la superficie bidimensionale che delimita quello che possiamo vedere, dall'esterno. E' caratterizzata dal fatto che la velocità di fuga dall'interno verso l'esterno di un buco nero è uguale alla velocità della luce. man mano che le cose  gli cadono dentro, essa aumenta di dimensione e l'ultima informazione che abbiamo  si congela su questo orizzonte. Esso è tassellato in micro aree della grandezza della superficie di Planck (2,61223 × 10−70 ) ognuna delle quali memorizza un bit di informazione. Siccome si ingrandisce, la sua capacità di memorizzazione è virtualmente senza limiti. Ma, in base alla meccanica quantistica, su tale orizzonte, anzi sulla sua prossimità, il vuoto viene strirato e si ristruttura continuamente dando luogo alla creazione di particelle virtuali, che, data l'estrema densità del campo gravitazionale, possono fuoriuscire dal buco nero. Il buco nero, cioè può emettere materia e quindi energia, non è proprio nero. Potrebbe anche scomparire, anche se la cosiddetta radiazione di Hawking è molto bassa, l'emissione è cioè lentissima.

Quindi l'informazione sostanzialmente si mantiene, seppure con trascurabili perdite. Tutta linformazione del buco nero tridimensionale è contenuta in una superficie bidimensionale. Se il nostro universo fosse un buco nero appartenente ad un universo padre, la sua informazione sarebbe contenuta sui suoi confini. Noi saremmo la rappresentazione olografica di quanto c'è sul suo orizzonte che cresce. Cresce come le dimensioni dell'universo stesso che si sta espandendo. Quindi la sua espansione dipende dal fatto che l'universo-padre inietta materia dentro il nostro. Non male, credo. E una conseguenza è che la realtà ultima non è materia, ma pura informazione. Noi siamo informazione. 

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Galileo Galilei stabilì l'invarianza dei fenomeni fisici rispetto a particolari sistemi di riferimento, detti inerziali. Cioè se osservo un fenomeno e poi mi metto in un sistema che, rispetto al precedente, si muove in modo rettilineo ed uniforme, il fenomeno mi apparirà identico. Siccome sono fumatore, se fumo nel mio salotto oppure in auto a 100 km/h in rettilineo, il fumo della sigaretta si muove nella stessa maniera. Da come si muove il fumo non so decidere se sto fermo o in moto rettilineo.

Possiamo dire che la velocità di un oggetto è una grandezza relativa, la cui misura dipende dal sistema di riferimento. Molte altre grandezze lo sono, basti pensare al colore, fenomeno elettromagnetico: lo spostamento verso il rosso del colore delle stelle ci indica la loro velocità da noi. Anche il suono: il fischio del treno che si avvicina cambia.

Il concetto di grandezze relative sembra, quindi, naturale, scontato ma non è così. Esso incomincia a restringersi quando Einstein, partendo dallo strano comportamento della velocità della luce, che non si compone con la velocità di alcunchè, scoprì la relatività, appunto, ristretta. I fenomeni diventano di colpo molto strani: le lunghezze, il tempo, le masse non sono più le stesse, ma dipendono dalla velocità dei sistemi, rispetto a me che me ne sto nel mio.

Ma c'è un fantasma che si aggira in questi ragionamenti: il fatto che si possa sempre "stare fuori" ad osservare un fenomeno, che sia cioè possibile misurarlo stando in un altro sistema. Alcuni fisici di frontiera, dubitano della realtà di tale possibilità, negando addirittura che si possa parlare di realtà dei fenomeni stessi, se dipendono dal sistema di riferimento. E per questo sono propensi a credere che solo grandezze assolute, invarianti, siano reali.

Pensiamo alla cosmologia: da quando è diventata scienza solleva un problema enorme. L'osservatore non può stare fuori dalla scatola, "out of the box", fa parte dell'osservato. Cosa è la fisica in queste condizioni? Deve rivedere i pilastri epistemologici su cui si è fondata, ripensare a se stessa in modo nuovo.

Ma perchè stro dicendo questo? 

Mi ha colpito il recente episodio di una giunta municipale accusata di infiltrazione criminale, i cui membri (non esponenti, parola nobile da dedicare alla matematica), si  difendono con ragionamenti relativistici del tipo "i nostri avversari sono molto più infiltrati". Come se bastasse questo per assolverli. Non sana o annulla un difetto se dico che qualcuno ne ha di più, è una maniera di  procedere scorretta e disonesta concettualmente.  Il problema è ancora stare in the box o out of the box. La pretesa di stare fuori è vana, sconfitta dalla fisica. Ma se non posso stare fuori, anzi è impossibile stare fuori, allora devono prevalere le grandezze assolute, le uniche reali. L'onestà non è reale se sono onesto nella misura in cui c'è uno meno onesto di me. Specialmente se mi erigo ad arbitro dell'onestà, demiurgo delle categorie filosofiche positive.

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Il Caso Zalone rispecchia la situazione della cultura nel nostro paese, che vive il paradosso di essere quello con il maggior giacimento di opere d'arte e quello di essere uno dei più arretrati al mondo. Riporto alcune tabelle in cui drammaticamente si evidenzia lo stato di arretratezza in cui versa. 

Non è un caso, ad esempio, che manchi ancora una legislazione sui matrimoni omosessuali. Essa rispecchia anche una situazione di analfabetismo funzionale che ci colloca al di sopra del Messico. In Italia si leggono meno libri, si va meno a cinema, si consuma meno cultura della stragrande maggioranza tra i paesi cosiddetti civilizzati.

Io vado a cinema una volta la settimana. Non vado ai ceneforum ma scelgo i film da vedere. Compro libri non facendomi coinvolgere da quanto mostrato nelle librerie. Ma la maggior parte degli italiani non ha alcuno strumento per poter decidere autonomamente cosa comprare.

La distribuzione dei libri e dei film è monopolizzata da duo o tre aziende che di fatto impongono cosa leggere o vedere. Se, per assurdo, un docufiml come Napolislam fosse stato proiettato nel 60% delle sale cinematografiche, oggi staremmo a parlare d'altro e non di un comico simpatico che ci fa fassare un'oretta in modo lieto. Invece tutti a discutere su cose tipo "il significato politico di Zalone", "se sia di destra o di sinistra", quando il problema è che molti italiani vanno a cinema solo nelle feste di Natale e cosa vedono? Quello che c'è! Se aggiungiamo poi il rifiuto che la maggioranza degli italiani ha di affrontare minimamente il pensiero critico, di ragionare in modo non banale, ecco che abbiamo il mostro. Ma è un fenomeno normale, in un paese che scappa dall'intelligenza.

analfabetismo

libri

 

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loopIl 2016 si apre in modo molto affascinante, dal punto di vista delle conoscenze del mondo fisico. Abbiamo scoperto di saperne molto poco! Ma quel poco che sappiamo è estremamente affascinante. Il 94% di ciò che vediamo è sconosciuto, composto da cose tipo materia ed energia oscura, oscura non perchè non le vediamo, ma perchè sembrano esistere ma non interagiscono con il resto delle cose, noi compreso. Ma sottintendono un fatto estremamente interessante, secondo me. Lo spazio, cioè ciò che separa le cose tangibili, è dotato di proprietà nuove, è un'entità che appare viva e pulsante di vita propria.

Lo spazio spinge le cose. Su larga scala, imprime un'accellerazione alle galassie, alle stelle, a tutto.  E' dotato di una forza intrinseca. Il vuoto è pieno di energia. Non solo. La sua geometria è un continuo modificarsi, come le onde del mare in tempesta. Un tumulto cosmico senza fine. Che modifica le traiettorie di ogni particella che si muove in esso, luce compresa. In questo mare si muovono altri campi che agiscono in modo opposto, frenando le particelle elementari, che altrimenti schizzerebbero in ogni direzione, alla velocità della luce. Frenando, le particelle acquistano massa convertendo la loro inergia cinetica.  Acquistando massa, acquisiscono la capacità di incurvare lo spazio, di modificarne la geometria. Una danza eterna e senza fine.

Se avessimo un microscopio sufficientemente potente, inoltre, potremmo scoprire altre caratteristiche dello spazio: al di là di un certo limite, non può essere suddiviso. E' quantizzato. Esistono cioè granuli di spazio, legati tra di essi da anelli di relazioni, senza tempo!

Auguro a tutti di poter vivere bene in questo mare in tempesta, che rende così insignificante la nostra esistenza, anche se la percepiamo così importante. Forse è importante solo perchè lo spazio ci permette di percepirlo.

 

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