Vai viedtālrunis ar fotogrāfijām tiešām sver vairāk nekā tukšs?
Kad lejupielādējat lielu failu, jūsu viedtālrunis kļūst smagāks. Tas izklausās pēc joka, taču fizika apgalvo tieši to, ka telefons, kas pilns ar fotogrāfijām un lietotnēm, patiešām sver vairāk nekā tukša ierīce. Tiesa, šī atšķirība ir tik niecīga, ka to nespēj sajust ne cilvēka roka, ne arī pasaulē precīzākie svari.
Tātad viedtālruņa svaru veido ne tikai tā iekšējās detaļas vai baktērijas uz korpusa, bet arī informācija.
Cik sver dati telefonā?
John Kubiatowicz jau 2011. gadā intervijā The New York Times skaidroja, ka informācijai ir fiziska masa. Pēc viņa aprēķiniem e-grāmata ar 4 GB datu pievieno aptuveni vienu attogramu masas, tas ir 10⁻¹⁸ grami. Šādu lielumu pats zinātnieks raksturoja kā praktiski neizmērāmu.
Salīdzinājumam, viena attograma ir aptuveni viena vīrusa vai DNS molekulas masa. Digitālie dati šķiet bez svara. Fotogrāfijas glabājas “mākonī”, mūzika skan no skaļruņiem, taču telefona iekšienē viss ir daudz fiziskāks, nekā mēs iedomājamies. Katrs fotoattēls ir fizisks raksts atmiņas šūnās.
Lielākā daļa moderno telefonu izmanto zibatmiņu, kas informāciju glabā bitu veidā, nullēs un vieniniekos. Vienkāršoti sakot, atmiņas šūnas atšķir “0” un “1” pēc elektronu stāvokļa. Elektroni var būt ieslodzīti īpašā slānī vai brīvi, un tieši šīs izmaiņas veido jūsu fotogrāfijas, lietotnes un failus.
Kāpēc informācijai ir masa?
Svarīgākais ir tas, ka “ieslodzītie” elektroni atrodas nedaudz augstākā enerģijas līmenī nekā brīvie elektroni. Tieši šī nelielā enerģijas starpība arī rada papildu masu.
Te spēlē iesaistās slavenā Mass–energy equivalence formula E = mc². Tā parāda, ka enerģija un masa ir savstarpēji saistītas. Ja sistēmai pievieno enerģiju, tai pievienojas arī masa.
Kad telefonā saglabājat fotoattēlu, elektroni atmiņas šūnās pāriet nedaudz augstākā enerģijas stāvoklī. Saskaņā ar Einšteina formulu šī papildu enerģija nozīmē arī papildu masu. Taču gaismas ātrums kvadrātā ir milzīgs skaitlis, tāpēc pat ievērojama enerģijas starpība pārvēršas gandrīz neiedomājami mazā svara pieaugumā.
Kāpēc mēs šo svaru nejūtam?
Pat moderns 512 GB viedtālrunis kļūst tikai par aptuveni 0,1 femtogramu smagāks. Tas joprojām ir triljoniem reižu mazāk, nekā cilvēks spēj sajust. Lai cilvēks pamanītu svara izmaiņas, 170 gramus smagam telefonam būtu jākļūst smagākam par aptuveni 8–9 gramiem, apmēram tik, cik sver pāris monētu.
Interesanti, ka akumulatora uzlādes līmenis telefonu ietekmē daudz vairāk nekā visi faili kopā. Uzlādēta baterija satur vairāk enerģijas, tātad arī nedaudz lielāku masu, lai gan arī šo atšķirību cilvēks nespēj sajust.
Ja mēģinātu aprēķināt, cik daudz datu nepieciešams, lai telefons kļūtu jūtami smagāks, rezultāts būtu absurds. Ierīcē būtu jāielādē desmitiem miljonu zetabaitu informācijas. Viens zetabaits ir triljons gigabaitu, bet viss cilvēces radītais datu apjoms līdz 2025. gadam tiek lēsts ap 175–200 zetabaitiem.
Tas nozīmē, ka jums nāktos lejupielādēt visu internetu miljoniem reižu, lai plauksta spētu pamanīt svara izmaiņas.
Šis ir lielisks piemērs tam, kā fundamentālā fizika darbojas mūsu ikdienā. Katrs saglabātais bits atstāj mikroskopisku fizisku nospiedumu, vienkārši daba ir parūpējusies, lai mēs to nekad nespētu pamanīt.
