Viisikymmentä grammaa ei mitään

Tässä yksityiskohta, jonka moni ohittaa. Russell Seitz, Harvardin fyysikko, laski kaksituhattakuusi, että internet painaa noin viisikymmentä grammaa. Se on kaksi tai kolme mansikkaa. Mutta mitä hän oikeastaan punnitsi? Ei palvelimia, ei kaapeleita, ei kiintolevyjä. Hän punnitsi ainoastaan liikkeessä olevat elektronit — varausvirran, joka joka sekunti kulkee maailman kaikkien palvelinten piireissä. Kun sammutat tietokoneen, ne viisikymmentä grammaa katoavat. Se on vähän kuin sanoisi, että junan paino on sen edellään työntämän ilman massa.

Seitzin päättely meni näin. Yhden ampeerin virta on noin kymmenen potenssiin kahdeksantoista elektronia sekunnissa. Kun arvioi koko planeetan palvelinten yhteisen sähkönkulutuksen, muuttaa sen virraksi ja kertoo yhden elektronin massalla, saa juuri ne viisikymmentä grammaa. Seitz itse sanoi tämän olevan leikkimielinen vastaus lapsen kysymykseen. Varsinainen fysiikka piilee toisaalla: pitääkseen tämän virran käynnissä ihmiskunta pyörittää energiakoneistoa, jonka teho on kymmeniä miljoonia hevosvoimia. Grammat eivät merkitse mitään. Energia merkitsee kaiken.

Vuotta myöhemmin lehti Discover lähestyi asiaa toisesta suunnasta — ei energian vaan tiedon kautta. He arvioivat tuolloisen internetliikenteen olevan noin neljäkymmentä petatavua ja kysyivät: kuinka monta elektronia tarvitaan koodaamaan kaikki nuo bitit muistiin? Heidän mallissaan yksi ykkösbitti painaa noin neljäkymmentätuhatta elektronia, kun taas nollabitti ei painanut juuri mitään. Lopputulos: koko tuon ajan liikenne painoi noin viisi mikrogrammaa. Ei mansikkaa — pisara puristettua mansikkamehua. Molemmat luvut ovat matemaattisesti oikein. Molemmat mittaavat eri asiaa.

Christopher White, NEC:n tutkimuslaboratorion johtaja ja Bell Labsin veteraani, sanoi viidestäkymmenestä grammasta suoraan: "yksinkertaisesti väärä luku". Hänen huomautuksensa ei kohdistunut laskuihin vaan itse kysymyksenasetteluun. Netflixin ja suurten kielimallien aikakauden palvelinkanta ei ole verrattavissa siihen, mitä Seitz laski kaksituhattakuusi. Fyysikko Daniel Whiteson vertasi tätä lähestymistapaa yritykseen laskea munkin hinta maailman bruttokansantuotteesta: luku syntyy, mutta järkeä siitä ei tule lisää.

White ehdotti kolmatta tapaa. Hän otti lähtökohdaksi Landauerin periaatteen — fysiikan perusrajan: yhden bitin poistaminen huoneenlämmössä johtaa väistämättä tietyn vähimmäisenergiamäärän vapautumiseen. White arvioi koko internetin sisällön olevan noin yksi pilkku kuusikymmentäviisi kertaa kymmenen potenssiin kaksikymmentäneljä bittiä, kertoi tämän kyseisellä energialla ja muunsi Einsteinin kaavan avulla vastaavaksi massaksi. Tulos oli suuruusluokkaa viisi pilkku kolme sadasosaa kertaa kymmenen potenssiin miinus neljätoista grammaa. Viisikymmentäkolme kvadriljoonasosaa grammasta. White itse totesi: tiukan fysikaalisen mallin mukaan internet "ei paina yhtään mitään".

Mutta tässä on mielenkiintoinen käänne. Jos sama tietomäärä kirjoitettaisiin DNA-molekyyleihin — yksi gramma DNA:ta mahduttaa jopa kaksisataaviisitoista petatavua — koko internet painaisi noin yhdeksänsataakuusikymmentä kiloa. Lähes tonnin. Kuusikymmentäneljätuhatta mansikkaa. Se sama internet, joka "ei paina mitään" viritettyjen bittien joukkona, muuttuu käsin kosketeltavaksi fyysiseksi arkistoksi — kunhan valitsee toisen tallennusalustan.

Tästä syystä tarkkaa vastausta ei ole eikä voi olla. Sana "internet" kattaa alleen useita eri asioita samaan aikaan: protokollat, liikenteen, palvelinsalit, valokuidun, taskussa olevat älypuhelimet. Massa riippuu siitä, mitä täsmälleen päättää punnita. Seitz punnitsi liikkeen. White punnitsi termodynaamisen jäljen. Bioteknologit punnitsivat mahdollisen arkiston. Kaikki kolme ovat oikeassa — eikä yksikään heistä vastannut itse kysymykseen.

Juuri tässä on varsinainen opetus. Kysymys "kuinka paljon internet painaa" ei ole fysiikan tehtävä. Se on kutsu sopia siitä, mitä ylipäätään kutsutaan tiedoksi ja missä mielessä se on olemassa aineellisessa maailmassa.

Kysy minulta lisää Landauerin periaatteesta — siihen liittyy seuraus, josta puhutaan harvoin: täysin palautuvassa koneessa mikään laskutoimitus ei vapauttaisi lämpöä lainkaan, ja tällainen kone on teoriassa mahdollinen. Tämä muuttaa kaiken sen, mitä ajattelemme digitaalisen maailman tulevasta energiankulutuksesta.

Jos kysymyksiä heräsi lisää kuin niihin vastattiin, niin oli tarkoitus. Vastaukset ja kartta: мой-гид точка онлайн.