¿Cuál es la naturaleza de la información?

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Una perspectiva histórica

Clásicamente, la información se considera como las transacciones realizadas entre humanos. Sin embargo, a lo largo de la historia este concepto se ha ampliado, no tanto por el desarrollo de la lógica matemática sino por el desarrollo tecnológico. Un cambio sustancial se produjo con la llegada del telégrafo a principios del siglo XIX. Así, “enviar” pasó de ser algo estrictamente material a un concepto más amplio, como lo ponen de manifiesto muchas anécdotas. Entre las más frecuentes, destaca la intención de muchas personas de enviar cosas materiales por medio de telegramas, o el enfado de ciertos clientes argumentando que el telegrafista no había enviado el mensaje cuando éste les devolvía la nota que contenía el mismo.

Actualmente, “información” es un concepto abstracto fundamentado en la teoría de la información, creada por Claude Shannon a mediados del siglo XX. No obstante, la tecnología de la computación es la que más ha contribuido a que el concepto de “bit” sea algo familiar. Más aun, conceptos como realidad virtual, basados en el procesado de información, se han convertido en términos cotidianos.

Claude Shannon / Imagen: DobriZheglov

La cuestión es que la información es algo ubicuo en todos los procesos naturales, física, biología, economía, etc., de tal forma que estos procesos pueden ser descritos mediante modelos matemáticos y en definitiva, por el procesado de información. Esto hace que podamos preguntarnos: ¿Cuál es la relación entre información y realidad?

Información como una entidad física

Es evidente que la información emerge de la realidad física, tal como lo demuestra la tecnología de la computación. La pregunta es si la información es algo fundamental en la realidad física o si es simplemente un producto de ella. En este sentido, existen evidencias de la estricta relación entre información y energía.

Así, el teorema de Shannon–Hartley de la teoría de la información establece la mínima cantidad de energía necesaria para transmitir un bit, valor que se conoce como límite de Bekenstein. Por un camino diferente, y con objeto de determinar la necesidad de energía en el proceso de computación, Rolf Landauer estableció la mínima cantidad de energía necesaria para el borrado de un bit, resultado que se denomina principio de Landauer y su valor  coincide exactamente con el límite de Bekenstein y es función de la temperatura absoluta del medio.

Estos resultados permiten determinar la máxima capacidad de un canal de comunicación y la mínima energía que debe consumir un ordenador para desempeñar una determinada tarea. En ambos casos se pone de manifiesto la ineficiencia de los sistemas actuales, cuyas prestaciones están enormemente alejadas de los límites teóricos. Pero en este contexto, lo verdaderamente importante es que el teorema de Shannon-Hartley es un desarrollo estrictamente matemático, en el que finalmente la información es codificada sobre variables físicas, lo que induce a pensar que la información es algo fundamental en lo que definimos como realidad.

Ambos casos ponen de manifiesto la relación entre energía e información, pero no son concluyentes a la hora de determinar la naturaleza de la información. Lo que si queda claro es que para que un bit pueda emerger y pueda ser observado en la escala de la física clásica se requiere una mínima cantidad de energía determinada por el límite de Bekenstein. Por lo que la observación de información es algo relativo a la temperatura absoluta del entorno.

Este comportamiento es fundamental en el proceso de observación, tal como se pone de manifiesto en la experimentación de fenómenos físicos. Un ejemplo representativo es la medida de la radiación de fondo de microondas producida por el big bang, que requiere que el detector situado en el satélite esté refrigerado por helio líquido. Lo mismo ocurre en los sensores de visión nocturna, que deben estar refrigerados por una célula Peltier. Por el contrario, esto no es necesario en una cámara de fotos convencional ya que la radiación emitida por la escena es muy superior al nivel de ruido térmico del sensor de imagen.

Radiación de fondo de microondas (CMB). Satélite WMAP de la NASA

Esto demuestra que la información emerge de la realidad física. Pero podemos ir más lejos ya que la información es la base de la descripción de los procesos naturales. Por tanto, algo que no puede ser observado no puede ser descrito. En definitiva, todo observable es algo fundamentado en la información, algo que se pone claramente de manifiesto en los mecanismos de percepción.

A partir de la información emergente es posible establecer modelos matemáticos que ocultan la realidad subyacente, lo que sugiere una estructura funcional en capas irreductibles. Un ejemplo paradigmático es la teoría del electromagnetismo que describe con precisión el electromagnetismo sin basarse en la existencia del fotón, no pudiendo deducirse su existencia a partir de ella. Algo que generalmente es extensible a la totalidad de modelos físicos.

Otro indicio de que la información es una entidad fundamental de lo que denominamos realidad es la imposibilidad de transferir información a mayor velocidad que la de la luz. Esto haría que la realidad fuera un sistema no causal e inconsistente. Por tanto, desde este punto de vista la información está sujeta a las mismas leyes físicas que la energía. Y considerando comportamientos como el entrelazado de partículas podemos preguntar: ¿Cómo fluye la información a nivel cuántico?

¿Es la información la esencia de la realidad?

En base a estos indicios podríamos plantear la hipótesis de que la información es la esencia de la realidad en cada una de las capas funcionales en la que esta se manifiesta. Así, por ejemplo, si pensamos en el espacio-tiempo, su observación es siempre indirecta a través de las propiedades de la materia-energía, por lo que podríamos considerar que no es más que la información emergente de una realidad subyacente más compleja. Esto da una idea de por qué el vacío sigue siendo uno de los grandes enigmas de la física. Este tipo de argumentos nos lleva a preguntar: ¿Qué es y qué entendemos por realidad?

Percepción del espacio-tiempo

Desde esta perspectiva, podemos preguntarnos a que conclusiones podríamos llegar si analizamos lo que definimos como realidad desde el punto de vista de la teoría de la información, en particular de la teoría algorítmica de la información y de la teoría de la computabilidad. Todo esto sin perder de vista el conocimiento aportado por las diferentes áreas que estudian la realidad, especialmente la física.

José Pozas

Fuente

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