Decoding Reality: The Universe as Quantum Information es un libro de divulgación científica de Vlatko Vedral publicado por Oxford University Press en 2010. Vedral examina la teoría de la información y propone que la información es el elemento fundamental de la realidad. Argumenta que este marco es útil para ver todos los fenómenos naturales y físicos . Al desarrollar este marco, los libros abordan el origen de la información, la idea de la entropía , las raíces de este pensamiento en la termodinámica , la replicación del ADN, el desarrollo de las redes sociales , el comportamiento cuántico a nivel micro y macro, y el papel mismo del indeterminismo en el universo. El libro termina considerando la respuesta a la pregunta fundamental: ¿de dónde proviene toda la información del universo? Las ideas abordan conceptos relacionados con la naturaleza de las partículas , el tiempo, el determinismo y la realidad misma.
Vedral cree en el principio de que la información es física. La creación ex nihilo proviene del dogma católico , según el cual Dios creó el universo de la nada. Vedral dice que invocar un ser sobrenatural como explicación de la creación no explica la realidad porque el ser sobrenatural también tendría que surgir de alguna manera, presumiblemente de la nada (o de una regresión infinita de seres sobrenaturales), por lo que, por supuesto, la realidad puede surgir de la nada sin un ser sobrenatural. El principio de la navaja de Occam favorece la explicación más simple. Vedral cree que la información es el bloque de construcción fundamental de la realidad tal como ocurre en el nivel macro (economía, comportamiento humano, etc.) así como en el nivel subatómico. Vedral sostiene que la información es el único candidato para un bloque de construcción de este tipo que puede explicar su propia existencia, ya que la información genera información adicional que necesita ser comprimida, generando así más información. "Aniquilación de todo" es un término más adecuado que creación ex nihilo , afirma Vedral, ya que la compresión de posibilidades es el proceso mediante el cual se crea nueva información.
Vedral utiliza una historia filosófica de Italo Calvino sobre un juego de cartas tipo tarot como núcleo de su metáfora de la vida consciente que llega in medias res a una realidad contextual preexistente. En este juego, los observadores/jugadores individuales (Vedral sugiere: física cuántica, termodinámica, biología, sociología, economía, filosofía) colocan cartas con significados ambiguos como un intento de comunicar mensajes para deducir el significado de las interacciones de los otros jugadores. Los resultados (información) de las rondas anteriores establecen reglas contextuales para los observadores/jugadores en las rondas posteriores. El sentido de este juego no se establece hasta que se ha jugado la última carta, ya que las cartas posteriores pueden cambiar el significado de eventos anteriores, como en el caso de la explicación cuántica del efecto fotoeléctrico que refuta instantáneamente la física clásica . Vedral señala que en nuestra realidad no hay una última carta.
La entropía de Shannon o el contenido de información medido como el valor de sorpresa de un evento particular, es esencialmente inversamente proporcional al logaritmo de la probabilidad del evento, i = log(1/p). La teoría de la información de Claude Shannon surgió de la investigación en los laboratorios Bell , basándose en la lógica digital de George Boole . Como predice la teoría de la información, las palabras comunes y fáciles de predecir tienden a acortarse para una eficiencia óptima del canal de comunicación, mientras que las palabras menos comunes tienden a ser más largas para la redundancia y la corrección de errores . Vedral compara el proceso de la vida con los autómatas autorreplicantes de John von Neumann . Estos son portadores de información duraderos que sobrevivirán al desgaste del individuo al producir copias que, a su vez, pueden producir más copias.
El código genético como almacén eficiente de información digital, que contiene redundancia de codones incorporada para la corrección de errores en la transcripción.
Examina la segunda ley de la termodinámica y el proceso por el cual la información aumenta la entropía. Se pensaba que el demonio de Maxwell era una forma de evitar esta inevitabilidad, pero un demonio así se quedaría sin espacio de almacenamiento de información y tendría que eliminar datos no deseados, por lo que tendría que trabajar para hacerlo, lo que aumentaría la entropía.
El blackjack como toma de riesgos controlada utilizando las fórmulas de probabilidad de la teoría de la información de Shannon. El casino como una fuente de entropía financiera "fría" y el jugador como una fuente financiera "caliente". Una vez más, la segunda ley de la termodinámica significa que el flujo es casi siempre de caliente a frío en el largo plazo. Para apuestas de riesgo gestionado ampliamente distribuidas y en inversiones de alto riesgo y alta recompensa (suponiendo una probabilidad conocida), este es el enfoque de cartera logarítmica óptima.
Seis grados de separación significa que las personas bien conectadas tienden a tener más éxito, ya que sus redes sociales las exponen a más oportunidades de tomar las decisiones que desean. El compromiso previo de Schelling como estrategia en el control social y de autocontrol, por ejemplo, quemando puentes comprando una membresía de gimnasio para ayudar al yo motivado a vencer al yo perezoso. La información mutua resulta en transiciones de fase en la demografía social y política, así como en sistemas físicos, como el agua que se congela en hielo a una temperatura crítica particular o los campos magnéticos que se alinean espontáneamente en ciertos átomos cuando se enfrían desde un estado fundido.
Vedral examina la base de la información cuántica , el qubit , y estudia la criptografía cuántica de un solo uso como la forma más segura de cifrado debido a su incomputabilidad. El entrelazamiento cuántico demuestra la importancia de la información mutua a la hora de definir los resultados de una realidad.
Los ordenadores cuánticos ofrecen una ventaja de búsqueda sobre los ordenadores clásicos al buscar en muchos elementos de bases de datos a la vez como resultado de superposiciones cuánticas. Un ordenador cuántico suficientemente avanzado rompería los métodos de cifrado actuales al factorizar números grandes varios órdenes de magnitud más rápido que cualquier ordenador clásico existente. Cualquier problema computable puede expresarse como un algoritmo de búsqueda cuántica general, aunque los ordenadores clásicos pueden tener una ventaja sobre la búsqueda cuántica cuando se utilizan algoritmos clásicos personalizados más eficientes . El problema con los ordenadores cuánticos es que se debe realizar una medición para determinar si el problema está resuelto, lo que colapsa la superposición. Vedral señala que la interacción no intencionada con el entorno se puede mitigar con redundancia, y esto sería necesario si tuviéramos que ampliar la escala de los ordenadores cuánticos actuales para lograr una mayor utilidad, es decir, utilizar 10 qubits para tener un sistema cuántico de 100 átomos de modo que si un átomo se descoherencia, los otros 9 seguirán manteniendo un consenso sobre el estado del mismo qubit.
La aleatoriedad es clave para generar nuevas fuentes de sorpresa en una realidad. La compresión de estas nuevas fuentes para descartar información no importante es el elemento determinista y el principio organizador.
El contenido de información del universo medido en bits o qubits . Vedral utiliza el esfuerzo inicial de Arquímedes de Siracusa para calcular la cantidad de arena que teóricamente podría caber dentro del universo y lo compara con un intento moderno de calcular el contenido de bits del universo. Sin embargo, Vedral ve este contenido como en última instancia ilimitado, ya que es posible que nunca se alcance la entropía máxima, ya que la compresión de la complejidad es un proceso abierto y seguirán ocurriendo eventos aleatorios. Como Vedral ve la información como el bloque de construcción definitivo de la realidad física, especula que la información que se origina en cualquier escala puede obligar a que los resultados en todas las demás escalas se respeten cuando se comparte información mutua. Por ejemplo, un humano realizó una prueba científica a nivel macro en busca de un comportamiento en una partícula cuántica podría establecer parámetros para ese tipo de partícula en el futuro cuando se someta a una prueba similar.
La base informativa para la creación ex nihilo . Según John von Neumann , a partir de un conjunto vacío de números, se puede crear una secuencia infinita de números . Un conjunto vacío crea el número 1 al observar un conjunto vacío dentro de sí mismo, lo que es una base suficiente para la distinción. Crea el número 2 al observar un conjunto vacío dentro del segundo conjunto vacío y el número 1, y así sucesivamente. Vedral no ve esto como una creación, sino como una compresión de datos , ya que cada evento de una realidad rompe la simetría de la falta de forma preexistente. La ciencia es el proceso de describir una gran cantidad de fenómenos observados de una manera comprimida y programática para predecir resultados futuros, y en este proceso de compresión de datos, la ciencia crea nueva información al eliminar todas las posibilidades contrarias para explicar esos fenómenos.
El libro explica que el mundo está hecho de información. El Universo y su funcionamiento son el flujo y reflujo de información. Todos somos patrones transitorios de información, que transmiten la receta de nuestras formas básicas a las generaciones futuras utilizando un código digital de cuatro letras llamado ADN . En este relato atractivo y estimulante, Vlatko Vedral considera algunas de las preguntas más profundas sobre el Universo y considera las implicaciones de interpretarlo en términos de información. Explica la naturaleza de la información, la idea de entropía y las raíces de este pensamiento en la termodinámica . Describe los extraños efectos del comportamiento cuántico, efectos como el " entrelazamiento ", que Albert Einstein llamó "acción fantasmal a distancia", y explora el trabajo de vanguardia sobre el aprovechamiento de los efectos cuánticos en las computadoras cuánticas hiperrápidas , y cómo la evidencia reciente sugiere que la rareza del mundo cuántico, que alguna vez se pensó que se limitaba a las escalas más pequeñas, puede llegar al mundo macro. Vedral termina considerando la respuesta a la pregunta fundamental: ¿de dónde vino toda la información del Universo? Las respuestas que plantea son estimulantes y se basan en el trabajo del distinguido físico John Wheeler y su concepto de “ it from bit ” (eso a partir de un bit). Las ideas desafían nuestro concepto de la naturaleza de las partículas, del tiempo, del determinismo y de la realidad misma.