17世纪的天文学家约翰内斯·开普勒(Johannes Kepler)是第一个关于雪花结构的人。为什么它们如此对称?一方如何知道对方有多长?开普勒认为这完全取决于我们现在称之为“形态发生的领域” - 事情想要拥有他们拥有的形式。科学已经打消了这个想法。但是，为什么雪花和类似结构如此对称的问题仍未完全理解。
现代科学展示了问题的根本性：看看那里的所有螺旋星系。它们可能有50万光年，但它们仍保持对称性。怎么样?在我们在科学报告中发表的新研究中，我们提供了一个解释。
我们已经证明，信息和“ 熵 ” - 系统无序的测量 - 以一种与电场和磁场完全类似的方式(“电磁”)连接在一起(“信息熵”)。电流产生磁场，而改变磁场产生电流。信息和熵以相同的方式相互影响。
熵是物理学中的一个基本概念。例如，因为熵永远不会减少(无序总是增加)你可以把鸡蛋变成炒鸡蛋而不是相反。如果您移动信息，您还必须增加熵 - 电话呼叫具有熵成本。
我们展示了熵和信息可以被视为一个字段，并且它们与几何有关。想想DNA双螺旋缠绕在一起的两股。光波具有相同的结构，其中两股是电场和磁场。我们在数学上表明，信息和熵之间的关系可以使用相同的几何体来可视化。
我们想看看我们的理论是否可以预测现实世界中的事物，并决定尝试计算将一种形式的DNA转换成另一种形式所需的能量。DNA毕竟是螺旋形和信息形式。
这实际上是在16年前的非常精确的测量中完成的。研究人员将DNA分子直接拉出(DNA喜欢蜷缩起来)，然后用光学镊子夹住两端，将它扭曲4800转。DNA从一种形式翻转到另一种形式，如上图所示。然后研究人员可以计算出两种形式之间的能量差异。
但我们的理论也可以计算出这种能量差异。我们知道这个DNA分子的两个版本中的每一个的熵，并且能量仅仅是熵和温度的乘积。我们的结果是现场 - 理论似乎支持。
从微小到巨大
螺旋星系是双螺旋星系，就像DNA是双螺旋一样 - 数学上讲它们具有相似的几何形状。
我们的理论直接说明了为什么螺旋星系的两个臂是对称的 - 因为信息熵场产生了力(就像其他场一样)。银河系中的恒星简单地通过熵力进行编排，以排成一对这样的螺旋线以最大化熵。
但我们也希望得到一些实数。因此，我们决定尝试从我们的理论中计算出银河系的质量。我们知道银河系看起来有多重，因为恒星在银河系边缘移动的速度有多快 - 它大约是1.3万亿太阳质量。
奇怪的是，这实际上远远超过了银河系中所有可见恒星的质量。为了能够解释这种差异，并解释为什么恒星的移动速度比预期的快得多，天文学家想出了“暗物质”的概念 - 在银河系中潜伏着大量的物质，增加了它对恒星的引力。
我们需要知道星系的熵来计算。幸运的是，数学物理学家罗杰彭罗斯表明，这种熵主要是由其中心超大质量黑洞的熵决定的。
我们知道这个黑洞的质量(4.3米太阳质量)。令人惊讶的是，当你知道一个黑洞的质量时，有一个由已故物理学家斯蒂芬霍金发现的方程式来计算它的熵。霍金还发现了如何计算其表面或“事件视界”的“温度”。
如果你可以为黑洞事件视界指定一个“温度” - 其中没有任何东西可以产生温度 - 为什么不为星系指定温度?我们在论文中论证这是合理的(使用所谓的“全息原理”)。所以我们用信息熵方程来计算星系的全息温度。
然后它变得容易。我们知道银河系的能量是由熵和温度的乘积给出的。当我们知道能量时，我们可以通过爱因斯坦着名的等式找出质量：E = mc 2。
这次结果并不完全是现场，但鉴于我们高度简化的星系模型，它的结果相当接近。星系的信息 - 熵几何不仅解释了熵力如何产生美丽的对称形状并保持它，而且还解释了其中显而易见的所有质量。
这意味着我们实际上并不需要暗物质。根据我们的模型，银河熵产生了如此大量的额外能量，它改变了观测到的星系上的恒星运动速度比预期更快的动态。这正是暗物质要解释的内容。能量不能直接观察为质量，但它的存在肯定得到了天文观测的支持 - 解释了为什么暗物质搜索到目前为止一无所获。
虽然有很多研究支持暗物质的想法。我们的理论提出了观察的另一种解释，并不需要新的物理学。当然，需要更详细的工作来验证观测的真实复杂性也可以成功建模。
我们认为开普勒寻求的“形态发生场”确实存在，实际上是信息和熵交织的结果。经过四个世纪，似乎开普勒终于得到了证实。