L’information a-t-elle une masse ?

L'existence de l'énergie noire et de la matière noire a été déduite pour que les équations de champ d'Einstein puissent prédire correctement l'expansion de l'univers et la vitesse de rotation des galaxies. Dans cette optique, l'énergie noire pourrait être la source de la force centrifuge qui entraîne l'expansion de l'univers (c'est ce qui explique la constante de Hubble dans les théories standard), tandis que la matière noire pourrait être la force centripète (une source de gravité supplémentaire) nécessaire pour stabiliser les galaxies et les amas de galaxies, car la masse ordinaire n'est pas suffisante pour les maintenir ensemble. Parmi d'autres hypothèses, on pense que l'énergie et la matière noires sont liées aux fluctuations du vide quantique et d'énormes efforts ont été consacrés à leur détection. Le fait qu'aucune preuve n'ait encore été trouvée appelle un changement de perspective qui pourrait venir de la théorie de l'information.

“Si l'information a une masse, pourrait-elle être la matière noire que les physiciens recherchent ?”

Comment pourrait-on mesurer la masse de l'information ?

Le Dr Melvin Vopson, de l'université de Portsmouth, a émis une hypothèse qu'il appelle l'équivalence masse-énergie-information. Elle étend l'équivalence information-énergie déjà existante, en proposant que l'information ait une masse. Les travaux initiaux sur la théorie classique de l'information de Shannon, ses applications à la mécanique quantique par le Dr Wheeler, et le principe de Landauer prédisant que l'effacement d'un bit d'information libère une infime quantité de chaleur, relient l'information à l'énergie. Par conséquent, grâce à l'équivalence d'Einstein entre la masse et l'énergie, l'information, une fois créée, a une masse. La figure ci-dessous illustre le principe d'équivalence étendu. .

_{Fig 1. Principe d'équivalence masse-énergie-information. T est la température, kB est la constante de Boltzmann, m est la masse et E l'énergie, c est la constante de la vitesse de la lumière, et ln(2) représente le logarithme népérien de 2. Image tirée de AIP Advances.}

Pour connaître la masse de l'information numérique, il faut commencer par un dispositif de stockage de données vide et mesurer sa masse totale à l'aide d'un appareil très sensible. Une fois les informations enregistrées dans le dispositif, on mesure à nouveau sa masse. L'étape suivante consiste à effacer un fichier et à mesurer à nouveau. L'étape limitante est le fait qu'un tel dispositif ultra-sensible n'existe pas encore.  Dans son article publié dans la revue AIP Advances, Vopson propose que ce dispositif prenne la forme d'un interféromètre similaire à LIGO, ou d'une machine à peser comme une balance Kibble. Dans le même article, Vopson décrit la base mathématique du mécanisme et de la physique par lesquels l'information acquiert une masse, et formule ce principe puissant, en proposant une expérience possible pour le tester.

En ce qui concerne la matière noire, Vopson affirme que son estimation du "contenu en bits d'information" de l'univers est très proche du nombre de bits d'information que l'univers visible contiendrait pour compenser toute la matière noire manquante, tel qu'estimé par M.P. Gough et publié en 2008.

Vopson a demandé une subvention pour concevoir et construire le dispositif de mesure et réaliser les expériences. Nous sommes impatients de connaître ses résultats !

La perspective de RSF

Comme nous l'avons expliqué en détail aux sections 7.1.3 et 7.1.4, le modèle holographique explique la masse comme une propriété émergente d'un potentiel de transfert d'information entre l'énergie d'information stockée dans un volume confiné et l'énergie d'information à la surface ou à la limite de ce volume, en rapport avec la taille et le volume d'un bit d'information. 

Chaque bit d'information-énergie “voxélisant” la surface et le volume tourne à une vitesse extrêmement rapide. L'espace est composé de ces voxels appelés unités sphériques de Planck (PSU) qui constituent un quantum d'action. La partie exprimée ou explicite de l'ensemble des informations est ce que nous appelons la masse. Pour plus de détails sur la façon dont l'approche holographique explique la masse noire et l'énergie noire, veuillez consulter notre article sur la catastrophe du vide : https://fr.resonancescience.org/blog/Resolution-de-la-Catastrophe-du-Vide

Article original en anglais:
https://www.resonancescience.org/blog/does-information-carry-mass

En savoir plus (en anglais) :
https://bigthink.com/surprising-science/dark-matter-theory?rebelltitem=3#rebelltitem3 

     

Inscrivez-vous gratuitement au Cours de Science Unifiée en ligne !