De mensheid produceert steeds meer digitale informatie. Van grondstoffen zoals silicium en koper worden servers gemaakt om al die bits aan informatie op te slaan. Kolen, olie en gas worden omgezet om deze servers van energie te voorzien. Verandert de biosfeer geleidelijk in een ‘infosfeer’? Ja, stelt natuurkundige Melvin Vopson van de University of Portsmouth in een zeer theoretisch gedachte-experiment.
Volgens IBM produceren we ongeveer een triljard bits per jaar. En 90 procent van de wereldwijde hoeveelheid aan data is in de afgelopen tien jaar gecreëerd. Als je ervan uitgaat dat we elk jaar 5 procent meer bits produceren dan het jaar daarvoor, dan zijn er over ongeveer 1200 jaar evenveel bits als atomen op aarde. Met een groei van 50 procent bereiken we dit punt al over 150 jaar. Vopson: ‘De groei lijkt niet te stoppen.’
‘Einstein liep als theoreticus vast op de nieuwe bevindingen’
Toen de Nederlandse natuurkundige Heike Kamerlingh Onnes iets geks ontdekte over supergeleiding, was dit onder veel fysici het gesprek van de dag. Maa ...
Gewichtige informatie
In zijn publicatie met de sensationele kop ‘The information catastrophe’ rekent Vopson verschillende toekomstscenario’s van de almaar groeiende hoeveel bits uit. Aan de hand van zijn in 2019 gepubliceerde massa-energie-informatie-equivalentieprincipe berekent hij bovendien de massa die al die bits beslaan. Volgens dit principe heeft elke bit een piepklein, onmeetbaar beetje massa. Die massa komt niet van de chip of het fysieke geheugen. De massa is een intrinsieke eigenschap van de bit en is onafhankelijk van de fysieke vorm van de bit.
‘Mijn principe combineert Einsteins speciale relativiteitstheorie – die stelt dat energie gelijk is aan massa – met Landauers principe – dat informatie relateert aan een energie’, mailt Vopson. ‘Ik combineer die twee in een nieuwe principe dat stelt dat als er een bit aan informatie gecreëerd en opgeslagen is in een medium, dit medium dan een klein beetje extra massa krijgt.’ Vopson benadrukt dat dit principe niet experimenteel bewezen is.
Is energie altijd gelijk aan massa?
Als een bit massa heeft, dan is het volgens Vopson niet veel. ‘Alle triljard bits die nu op aarde zijn, wegen samen een biljoen keer minder dan een enkele rijstkorrel.’ Als we met de huidige snelheid bits blijven produceren, duurt het langer dan de leeftijd van het universum om een kilogram aan informatie te maken. Maar als die productiesnelheid jaarlijks 50 procent groeit, dan bestaat in 2245 de helft van de massa van de aarde uit digitale bits, schrijft Vopson.
John Bechhoefer, hoogleraar experimentele fysica aan de Simon Fraser-universiteit in Canada, is niet overtuigd van Vopsons principe. ‘Ik snap niet waarom het waar zou zijn’, mailt hij. ‘Alleen omdat het logisch is om in sommige situaties energieën gelijk te stellen aan massa, wil nog niet zeggen dat dit in alle situaties gebeurt. Er is hier geen overtuigende motivatie.’
Digitale wereld
Maar zelfs als informatie niet gelijk staat aan massa, dan nog vereist informatie steeds meer ruimte en energie op. Hoe voorkomen we dat we straks omkomen in informatie? Vopson: ‘We kunnen stoppen met dataopslag in materialen, zoals bij een solid-state-geheugen, en overgaan op opslag in fotonen (lichtdeeltjes) of een soort holografische manier, zodat het geheugen zelf geen massa heeft. Maar als informatie zelf ook echt massa heeft, dan moeten we de groei ook sterk inperken.’
Bechhoefer denkt dat het zo’n vaart niet zal lopen: ‘Geen enkele exponentiële groei kan eeuwig blijven bestaan. In alle realistische gevallen beperken uiteindelijk andere effecten de groei.’
Toch vindt Vopson dat we hier serieus naar moeten kijken. Hij ziet de wereld in een rap tempo digitaler worden. ‘Het lijkt steeds meer op een sciencefictionfilm’, mailt hij. ‘Het is niet lastig om je een digitale wereld voor te stellen waar we elkaar ontmoeten, dingen ondernemen en werken. Vijftig jaar geleden was er nog geen internet en nu zijn de meeste van onze geldtransacties volledig digitaal, spelen we spellen online en spreken we elkaar online.’