Gravité, infodynamique et univers computationnel : une nouvelle équation de Newton ?
- MaB
- Physique théorique , Informatique
- 25 mai 2025
Table des matières
Objectif de l’étude
Cet article propose une dérivation inédite de la gravité comme force entropique issue de la dynamique de l’information. À la suite des travaux de Verlinde, mais via une approche distincte, Melvin M. Vopson démontre que l’attraction gravitationnelle peut émerger de la tendance à la réduction de l’entropie d’information, conformément à une loi dite de la seconde loi de l’infodynamique.
Fondements théoriques
Deux principes clefs sont invoqués :
- La seconde loi de l’infodynamique, qui exige que l’entropie d’information d’un système isolé diminue ou reste constante, en opposition à la seconde loi de la thermodynamique.
- Le principe d’équivalence masse–énergie–information (M/E/I), selon lequel la masse est une forme condensée d’information.
L’auteur reprend la définition de l’entropie de Shannon pour un espace à deux états ${0, 1}$ :
$$ H(X) = -p_0 \log_2 p_0 - p_1 \log_2 p_1 $$et lie la variation de cette entropie à un mouvement spontané des particules vers un état d’information minimale.
Méthodologie : l’espace comme grille d’information
Le modèle repose sur un espace discrétisé en cellules élémentaires de taille de l’ordre de la longueur de Planck $L_p$. Chaque cellule peut contenir 1 bit : “0” (vide) ou “1” (matière).
Exemple simplifié : quatre particules de masse $m$ sont initialement réparties dans un espace de 10×10 cellules (Fig. 1a). L’entropie d’information calculée augmente avec leur dispersion, et diminue lorsqu’elles se rassemblent en un seul point (centre de masse), selon la logique :
$$ \Delta S_{\text{inf}} = k_B \ln 2 \cdot \left(H_N - H_{N-1}\right) $$Le mouvement des masses vers un point commun est interprété comme résultant d’une force entropique visant à minimiser $S_{\text{inf}}$.
Résultat principal : une nouvelle formulation de la gravité
En liant cette force à l’accélération par $F = ma$, et en réinjectant la définition de la variation d’entropie, on obtient :
$$ F_S = T \cdot \nabla S_{\text{inf}} $$En considérant l’équivalence entre masse et information selon :
$$ M = \frac{N H(X)}{k_B T \ln 2} c^2 $$et en injectant dans l’équation de la force, l’auteur retrouve une expression formellement équivalente à la loi de Newton :
$$ F = G \frac{Mm}{R^2} $$Ce résultat est frappant : la gravité n’est plus un axiome, mais une conséquence émergente d’un principe informationnel.
Comparaison avec Verlinde
Contrairement à Verlinde qui s’appuyait sur la variation d’entropie dans un écran holographique, cette approche est basée sur un cadre discrétisé, sans recours à des concepts émergents. La direction de la force (vers une entropie minimale) est aussi inversée par rapport à Verlinde (vers l’entropie maximale).
Implications philosophiques et physiques
- Le modèle suggère un univers simulé où les lois de la physique émergent de règles de traitement de l’information.
- La gravité devient un effet secondaire d’un programme de compression.
- Cela pourrait expliquer des observations comme l’homogénéité, les symétries ou la loi de conservation de l’énergie comme exigences de “coût” algorithmique minimal.
Limites et perspectives
- Le modèle est purement formel : aucune prédiction expérimentale spécifique n’est encore testée.
- La dynamique relativiste et quantique reste à intégrer.
- La notion d’observateur externe à l’univers est philosophiquement problématique.
Informations sur l’article original
Titre original: Is gravity evidence of a computational universe? Auteur: Melvin M. Vopson Source: AIP Advances, vol. 15, article 045035 (2025) DOI: 10.1063/5.0264945 Publié le: 25 avril 2025