Koncepcja, że podstawowym budulcem wszechświata jest informacja, a nie materia, jest bardziej filozoficzną interpretacją niż teorią opartą na bezpośrednich dowodach empirycznych. Ten pogląd jest zainspirowany przez rozwój mechaniki kwantowej, która radykalnie zmienia nasze rozumienie rzeczywistości na poziomie fundamentalnym. Ideę tę, nazywaną czasem 'it from bit’, spopularyzowały prace fizyka teoretycznego Johna Archibalda Wheelera. Zasugerował w nich, że wszystkie aspekty fizyczne rzeczywistości wynikają z pewnego rodzaju informacji kwantowej, a zatem mogą być interpretowane jako manifestacje informacji. Na poziomie najbardziej fundamentalnym rzeczywistość kwantowa jest zbudowana z informacji.

Według tej interpretacji 'wszystko jest informacją’, a materia jest po prostu wyrazem informacji w fizycznej formie.

W fizyce, szczególnie w termodynamice i teorii informacji, pojęcie entropii jest ściśle powiązane z informacją. Entropia, która mierzy stopień nieporządku lub niepewności w systemie, jest matematycznie podobna do miary informacji. Przykładem jest entropia Shannona w teorii informacji, która mierzy ilość informacji potrzebną do opisania stanu systemu.

Poniżej przedstawiamy kilka zjawisk fizycznych, które mogą być interpretowane jako przejawy tego paradygmatu:

Superpozycja kwantowa

W mechanice kwantowej cząstki mogą znajdować się jednocześnie w różnych stanach, dopóki nie zostaną zmierzone. To zjawisko, znane jako superpozycja, sugeruje, że rzeczywistość na poziomie kwantowym jest zdefiniowana przez możliwości (stany superpozycji), które są określane dopiero przy pomiarze. Można to interpretować jako informacje definiujące stan systemu.

Zapętlenie kwantowe (entanglement)

Zapętlenie kwantowe to zjawisko, gdzie stan jednej cząstki natychmiastowo wpływa na stan drugiej, bez względu na dzielącą je odległość.

Zapętlenie pokazuje, że informacje o stanie jednej cząstki natychmiast przekładają się na stan innej, co sugeruje, że fundamentalne powiązania w przyrodzie są informacyjne, a nie materialne.

Teoria dekoherencji

Dekoherencja kwantowa opisuje, jak superpozycje kwantowe 'zapadają się’ do określonych stanów klasycznych w wyniku interakcji z otoczeniem. Jest to proces, w którym 'informacja’ o stanie kwantowym 'wycieka’ do otoczenia, co prowadzi do pozornego zaniku superpozycji. To wskazuje, że to, co postrzegamy jako rzeczywistość materialną, może być wynikiem przepływu informacji kwantowej.

Zasada nieoznaczoności Heisenberga

Zasada ta stwierdza, że nie można jednocześnie dokładnie znać wszystkich właściwości cząstki, takich jak jej położenie i pęd. Ta fundamentalna nieoznaczoność sugeruje, że wiedza (informacja) o systemie kwantowym jest ograniczona i że te ograniczenia są wewnętrzną cechą przyrody.

Choć ta kusząca koncepcja o fundamentalnym charakterze informacji jest głęboko zakorzeniona w fizyce teoretycznej, ciągle brakuje bezpośrednich eksperymentalnych dowodów, które jednoznacznie potwierdziłyby tę tezę.

Nauka w tej dziedzinie wciąż się rozwija, a eksperymenty w dziedzinie mechaniki kwantowej i próby integracji teorii kwantowej z teorią grawitacji mogą w przyszłości dostarczyć więcej informacji na ten temat.

Paradoks informacyjny czarnej dziury

Jednym z wielkich pytań, na które wciąż nie znamy odpowiedzi, jest to, czy informacja może wrócić z czarnych dziur. Problem ten jest znany jako 'paradoks informacyjny czarnej dziury’ i był szeroko dyskutowany od lat 70. XX wieku, zwłaszcza przez Stephena Hawkinga. Ogólna teoria względności sugeruje, że wszystko, co przekracza horyzont zdarzeń czarnej dziury, w tym informacja, nie może z niej uciec, co prowadziłoby do wniosku, że informacja jest tracona, gdy materia wpada do czarnej dziury.

Mechanika kwantowa z kolei mówi, że informacja nigdy nie może być całkowicie utracona; zasada zachowania informacji jest fundamentalną cechą tej teorii.

Stephen Hawking zaproponował, że czarne dziury mogą emitować promieniowanie termiczne (tzw. promieniowanie Hawkinga) na skutek efektów kwantowych na ich horyzontach zdarzeń. Początkowo uważano, że promieniowanie to jest czysto termiczne i nie niesie ze sobą żadnej informacji o materii, która wpadła do czarnej dziury. Późniejsze teorie sugerują jednak, że to promieniowanie może zawierać 'wycieki’ informacji, co stanowiłoby sposób na 'powrót’ informacji z czarnej dziury. Inne teorie proponują, że choć informacja może wydawać się tracona, jest w rzeczywistości zapisywana w subtelny sposób na horyzoncie zdarzeń czarnej dziury lub w stanie skorelowanych cząstek kwantowych, które uciekają jako promieniowanie Hawkinga.

Obecnie większość fizyków skłania się ku poglądowi, że mechanizmy kwantowe umożliwiają 'powrót’ informacji z czarnej dziury, chociaż dokładny mechanizm tego zjawiska nie jest jeszcze w pełni zrozumiały.