北京時間 11 月 9 日消息，一項新研究稱，我們目前可見的宇宙可能包含大約 6 x 10^80 比特的信息。有人認為，這些發(fā)現(xiàn)可能暗示了一種可能性，即宇宙實際上是一個巨大的計算機模擬程序。
▲ 利用質-能-信息等效的原理，信息可能是宇宙中物質的主要形式之一
這是一個令人難以置信的數(shù)字，但其背后是一個更加奇怪的假設。60 年前，德裔美國物理學家羅夫?蘭道爾提出了一種信息和能量之間的等效關系，指出在經(jīng)典計算機中擦除一個經(jīng)典比特的信息，會產(chǎn)生少許的熱量，而熱量正是能量的一種形式。
阿爾伯特?愛因斯坦著名的質能方程 E = mc^2 表明，能量和物質是彼此的不同形式。因此，英國樸茨茅斯大學的物理學家梅爾文?沃普森曾推測，信息、能量和質量之間可能存在某種關系。
“利用質-能-信息等效的原理，我推測信息可能是宇宙中物質的主要形式之一，”沃普森說道。他還補充道，信息甚至可以解釋暗物質，這種神秘物質構成了大部分的宇宙。
于是，沃普森開始測定單個亞原子粒子（如質子或中子）中的信息量，并認為這些實體完全可以由三個基本特征來描述，即質量、電荷和自旋。他說：“這些特性使基本粒子相互區(qū)分，而它們可以被視為‘信息’。”
1948 年，美國數(shù)學家和工程師克勞德?香農(nóng)在一篇開創(chuàng)性的論文《一種關于通信的數(shù)學理論》（A Mathematical Theory of Communication）中，首次給出了信息的具體定義。在這位信息論的鼻祖看來，信息就是對不確定性的消除。為了度量信息的多少，香農(nóng)提出了“信息熵”的概念。在研究信息傳輸?shù)淖畲笮蕰r，他引入了“比特”（bit）的概念。比特的值可以是 0 或 1，是用來測量信息的單位，就像英尺或米是距離的單位，攝氏度是溫度的單位。
利用香農(nóng)的方程，沃普森計算出一個質子或中子應該包含 1.509 比特的編碼信息。然后，沃普森導出了可觀測宇宙中粒子總數(shù)的估計 —— 大約為 10^80，這與之前的估計一致 —— 從而確定宇宙的總信息量。他的這項研究發(fā)表在 10 月 19 日的《美國物理聯(lián)合會進展》（AIP Advances）雜志上。
沃普森表示，即使得出的數(shù)字看起來十分巨大，但它仍不足以解釋宇宙中的暗物質。在早期的工作中，沃普森估計大約需要 10^93 比特的信息 —— 比他得到的這個數(shù)字大 10 萬億倍 —— 才能解釋整個可見宇宙。
盡管計算出的數(shù)字比預期的更小，但沃普森并不確定原因。他的計算集中在質子和中子等粒子上，而忽略了電子、中微子和夸克等實體。根據(jù)沃普森的說法，只有質子和中子才能存儲關于它們自身的信息。但他也承認，這種假設可能是錯誤的，也許其他粒子也可以存儲關于它們自身的信息。
美國耶魯大學的天文學家格雷格?勞克林沒有參與這項工作，但他表示，這可能就是沃普森的結果與之前對宇宙總信息的估計如此不同的原因，之前的計算結果往往要高得多?！斑@不是忽略了房間里的大象，而是忽略了房間里的 100 億頭大象，”勞克林說道，這里的“大象”指的是沃普森的估計中沒有考慮到的許多粒子。
勞克林還指出，盡管沃普森的計算可能不會立即得到應用，但對于那些認為可見宇宙實際上是一個大型計算機模擬程序的人來說，這樣的結果可能是有用的。他認為，這種所謂的模擬程序假說是“一個非常有趣的想法”。當然，到目前為止，關于宇宙是模擬程序的假說仍然只是假說，“沒有辦法知道這是不是真的，”勞克林說道。
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