[Column] Informatie

[Kappetijn]

Vorig jaar las ik met groot plezier het schitterende boek The Information: A History, a Theory, a Flood van James Gleick. Voor mij, een wiskundige die zijn werkzame leven grotendeels in de elektronische media heeft doorgebracht, is zo'n boek natuurlijk 'spekkie voor het bekkie'. Gleick voert ons op boeiende wijze langs het gedachtegoed van mensen als Claude Shannon, Charles Babbage, Ada Byron, Samuel Morse, Alan Turing, Stephen Hawkin, Richard Dawkins en John Archibald Wheeler. Hij laat zien hoe het begrip informatie door de eeuwen is geëvolueerd van iets dat mensen op primitieve wijze aan elkaar doorgeven tot een uiterst belangrijk ingrediënt van de werkelijkheid zoals wij die kennen. Aan het einde van zijn boek richt Gleick zich op informatie-overvloed waaraan wij nu dankzij het internet worden blootgesteld. Dat is uiteraard een serieus punt. Toch had ik liever gezien dat hij dieper was ingegaan op de rol van informatie in de theoretische natuurkunde bij het zoeken naar het wezen van de structuur van het universum en ruimtetijd. In beide speelt de Januskop met entropie (chaos) en informatie (orde) een doorslaggevende rol.

Onlangs moest ik weer aan The Information denken toen ik de DVD bekeek van de prachtige BBC-serie Orde & Chaos. De vijf programma's behandelen op een Gleick-achtige wijze de onderwerpen orde, chaos, energie en informatie. Uiteraard komt aan het einde het Holografisch Principe van de Nederlandse Nobelprijswinnaar Gerard 't Hooft om de hoek kijken. Het Holografisch Principe houdt in dat alle informatie over de materie en energie in een driedimensionale ruimte, kan worden gepresenteerd op de tweedimensionale grens van die ruimte. En die informatie kan nooit meer zijn dan de bits die worden opgeslagen op de 'tegeltjes' van de buitenkant (the light sheet) met ieder een oppervlakte van het kwadraat van de Plancklengte, dus 10¯66 centimeter. Dus wat zich in een ruimte bevindt is een projectie van de informatie die op de buitenkant bevindt en bovendien is de hoeveelheid informatie begrensd door de oppervlakte van de buitenkant. Het feit dat onze werkelijkheid misschien een afbeelding is van dynamisch hologram is nauwelijks of niet te bevatten. De consequenties daarvan zijn immers nogal vergaand. In de theoretische natuurkunde komt steeds vaker de vraag naar boven of informatie slechts een middel is om de toestand van materie en energie te beschrijven, of dat informatie gelijkwaardig is aan materie en energie in de zin dat de drie uitwisselbaar zijn, of dat materie en energie voortkomen uit informatie.

In 2001 schreef Lee Smolin van het Perimeter Institute for Theoretical Physics in Waterloo (VS) in zijn boek Three Roads to Quantum Gravity dat de ultieme wetenschappelijke theorie van het universum niet zal gaan over velden of ruimtetijd, maar over informatie-uitwisseling tussen fysische processen. In 2003 deed de Israëlische hoogleraar theoretische natuurkunde aan de Hebrew University in Jeruzalem, Jacob Bekenstein, er in het artikel Information in the Holographic Universe in de Scientific American nog een schepje bovenop. Hij stelt dat informatie 'the stuff is the world is made of'.
Vorig jaar schreef Craig Hogan, van de Universiteit van Chicago en directeur van het Fermilab Particle Astrophysics Center in de VS, voor de Scientific American het artikel Is Space Digital? Hij stelt: "Natuurkundigen hebben gedurende de laatste paar decennia, diepgaand inzicht verkregen in hoe het universum informatie opslaat. Natuurkundigen gaan zelfs zover dat zij suggereren dat informatie, niet materie en energie, de meest fundamentele eenheid van bestaan vormt. Informatie bestaat uit kleine bits; uit deze bits komt de kosmos voort."

Ik vind dat fantastische inzichten, omdat het lijkt dat de natuurkunde aan de rand staat van een nieuwe doorbraak die het beeld dat wij van de werkelijkheid hebben, behoorlijk op z'n kop zal zetten en dat informatie daarbij een hoofdrol zal spelen. Ook verleiden deze inzichten tot wilde speculaties van pseudo-wetenschappers zoals ik, die al meer dan 25 jaar gelooft in de uitwisselbaarheid van materie, energie en informatie. In oktober 1989 schreef ik in een column de formule E-mc²+Ik²=0, waarbij I een maat is voor de informatiehoeveelheid en k de constante van Boltzmann.
Maar zelfs zulke wilde speculaties kunnen de wonderbaarlijkheid van de werkelijkheid niet benaderen. Craig Hogan schrijft: "In enkele interpretaties genereert the light sheet niet gewoon alle krachten en deeltjes, het zorgt voor het ontstaan van ruimtetijd zelf." Zijn wij informatie?