あらゆる物理法則は情報力学第2法則に従っている
情報力学第2法則に普遍性はあるのか？
謎に応えるため研究では計算式を用いて、異なるレベルにあるさまざまなシステムの情報量を定義し、時間経過による変化が検討されました。
その主な結果を要約すれば、以下の通りになります。
生物システムの遺伝情報は情報力学第2法則に従っている
情報力学第2法則は、遺伝情報の時間変化にも従来とは異なる観点で切り込みます。
たとえば研究では新型コロナウイルスの変異、すなわち遺伝情報量の変化が追跡されました。
新型コロナウイルスに起きる変異は変異株をうみだす原因になります。
研究者たちが改めて調査したところ、新型コロナウイルスの変異の98.92％が塩基数の欠失、つまり情報量の喪失によって起きていたことが示されました。
同様の塩基数の欠失は1972年に行われた74世代にわたるウイルス進化の追跡によっても起こっています。
最初のウイルスは4500の塩基があったものの、世代が進むごとにゲノムサイズは一貫して減少し、74世代後には218塩基まで実に95%の情報を喪失していました。
新型コロナウイルスや実験室で飼育されているウイルスが特殊な例であるのは事実です。
（※既存の生物学では、実験室のような理想的な環境では生存競争に必要ない遺伝子は失われる傾向にあることが知られています。遺伝情報が少ないほうが、コピーに使うエネルギーが少なくて済むからです。ただ今回は、生命の枠組みを超えた、より俯瞰的な立場から、情報力学第2法則の普遍性が検討されています。）
また生命の進化では遺伝子が減るどころが逆に大幅に増加することあります。
しかし少なくとも減少局面では、情報力学第2法則が述べる情報圧縮に似た現象が起きているのは事実と言えるでしょう。
原子システムが安定なときは情報量も低くなる
原子内の電子は一定の規則に従って、内側から外側に向けて配置されていきます。
たとえば複数の電子を持つ原子の場合にはフントの法則と呼ばれる規則に従って、最も安定した状態に整列します。
高校や大学で物理学を学んだ人の中には、上の図のように電子の状態を矢印の上下で表現したものを見たことがあるひともいるでしょう。
ただフント法則は経験的観察にもとづいて導き出されたものであり、なぜ電子がこのような状態で存在するかについては、明確な説明がありません。
（※これまでの説明は主にエネルギーバランスに基づくものでした）
そこで研究者たちは情報量という観点からフントの法則を再解釈してみました。
すると最も安定した状態では、最も電子の状態数（情報量）が少ないことが判明します。
経験的に判明している電子の配置でも情報力学第2法則のレンズを通してみると、情報量の少ない状態への変化ととらえることができるのです。
対称性が高くなると必要な情報量が圧縮される
現在、地球上に存在する多くの動物たちの体は、何らかの対称性を持っています。
また多くの個体と結晶には対称性があり、対象性はデジタル情報で構築された世界（VR世界）を最適化するのにも重要な概念となっています。
そこで研究者たちは対象性についても情報力学第2法則の観点から再解釈し、対称性の高さと情報量について調査しました。
すると対称性が高いほど、状態数（情報量）が低下していくことが示されます。
これまでの観点からは、対称性を持つのは「生物の生存に有利だったから」あるいは「重力的に最も安定するから」と考えられています。
しかし情報力学第2法則の観点からは、情報量の圧縮が進行する過程で自然と対称性を獲得したと解釈されるのです。
宇宙に存在する物体が自然と対称性が高い構造をとってくれるような設定を組み込むことで、情報量の圧縮を自然に達成することが可能になります。
宇宙論における情報力学第2法則
これまでの研究により、宇宙が加速度的に膨張し続けていることが示されています。
宇宙が膨張し続けるとより多くの微粒子が乱雑に動き、結果的に物理エントロピーは急激に上昇していきます。
しかし熱力学の第1法則に従うには、宇宙の物理エントロピーは一定でなければなりません。
これは「エントロピーのパラドックス」と呼ばれています。
そこで研究者たちは膨張する宇宙では全体のエントロピーが保たれるように、物理エントロピーが増加する一方で、情報エントロピーが減少していくと考えました。
たとえば宇宙の進化が進んで宇宙全体が均一になった場合、物理エントロピーは最大値に達しますが、均一な空間は区別がつかず、情報量は最小値に達することになります。
情報力学第2法則は熱力学第2法則の裏返しとなり、物理エントロピーだけでは解釈しきれない現象を補完できるのです。
今回の研究により、宇宙で起こるさまざまなイベントでは情報力学第2法則に従って情報の圧縮が発生することが示されました。
研究者たちは、この宇宙に存在する情報圧縮の仕組みは、私たちがシミュレーション世界に住んでいることの状況証拠になり得ると述べています。
過剰な情報の削除は演算機の処理やデータ容量を節約し、不要なコードを削除または圧縮するのに役立つからです。
もし私たちの世界をシミュレートする演算機が存在した場合、情報圧縮の仕組みを宇宙の法則に組み込むことは、メンテナンスにおいて有利に働くでしょう。
