信息或为第五种物质状态?整个可观测宇宙的信息量是6后面80个0?



信息或为第五种物质状态?整个可观测宇宙的信息量是6后面80个0?


在试图了解我们的现实的本质 , 物理学家肯定有一些令人费解的理论 。 比如 , 如果信息是物理现实本身的一个有形的和基本的方面——除了物质和能量?或者 , 如果信息是第五种物质状态?毕竟 , 信息是所有物质和能量都可测量拥有的东西 。 控制它们存在的规则 , 如它们的质量、速度或电荷 , 都是它们包含的信息 。

因此 , 为了能够对这些想法进行实验探索 , 英国朴次茅斯大学的物理学家梅尔文·沃普森估计了一个单一的基本粒子 , 就像一个电子 , 储存在自身周围 。 然后 , 他用这种计算来估计在整个可观测的宇宙中包含的惊人的信息量 。
【信息或为第五种物质状态?整个可观测宇宙的信息量是6后面80个0?】不可思议!英国物理学家通过科学方法量化了整个可观测宇宙的信息量 。 沃普森表示:“这是第一次有人用这种方法测量宇宙的信息量 , 它提供了一个清晰的数值预测 。 ”沃普森估计 , 通过使用克劳德香农信息论估算 , 在可观测宇宙中的每个粒子拥有1.509比特的信息 。 这一理论将熵——系统中不确定性的数量——与信息联系起来:信息内容一条消息的不确定性是衡量该消息减少了多少的指标 , 但是 , 不同类型的消息有不同的价值 。
例如 , 公平掷硬币的结果(信息)有1比特的信息:这个事件是正面 , 而不是反面 。 如果硬币是双头的 , 正面的预期结果有0比特的信息 , 因为它不会在我们已经知道的基础上增加任何新的东西 。
但是 , 如果硬币偏向正面 , 你最终得到的是反面 , 这令人惊讶的结果提供比常规 1 位事件更多的信息:该事件是 tail, 它不是预期的 。

信息或为第五种物质状态?整个可观测宇宙的信息量是6后面80个0?物理学家沃普森将这些信息熵的计算应用到质子、中子(以及它们组成的夸克)和电子的质量、电荷和自旋上 , 从而得出他对它们所包含的信息量的估计 。 然后 , 通过估计这些粒子的存在数量 , 他将其用以量化整个可观测宇宙 。
结果是大约6后面是惊人的80个0 , 这实际上比以前的估计要低 。 但是 , 沃普森预料到了这一点 , 因为过去的计算试图解释整个宇宙 , 而他的计算仅限于可观察的部分 , 不包括反粒子和力(如光、玻色子)
, 沃普森写道:“我们认为所有玻色子都是负责信息传输的力/相互作用粒子 , 而不是信息存储 。 我们假设信息只能存储在稳定且具有非零静止质量的粒子中 , 而相互作用/力载波玻色子只能通过波形传递信息 。 ”
沃普森也没有计算不稳定粒子或反粒子 , 因为它们的寿命非常短 , “所以它们的观测只能通过人工创造的实验条件或理论上的 , 因此 , 它们对可观测宇宙的参与是微不足道的 , 而且 , 通过外推 , 它们制造信息的能力也是微不足道的 。 但重要的是要提到 , 根据全息原理 , 信息也可以以其他形式存储 , 包括在时空结构本身的表面上 。 ”
自20世纪 20 年代以来 , 信息是物理的这一观点就被普遍接受 , 从那时起 , 实验证明了信息论和热力学 , 并导致了一个疯狂的想法:宇宙是二维现实模拟的三维抽象实体 。 沃普森说:“这些激进的理论基于这样一个原则 , 即信息是物理的 , 信息被物理系统注册 , 所有物理系统都可以注册信息 。 ”
在此基础上 ,沃普森此前提出 , 信息可能是第五种物质状态 , 与固体、液体、气体和等离子体并列 , 甚至更广泛地说 , 那信息可能就是暗物质物理学家一直在寻找的东西
这些新的计算可以帮助测试这些奇怪和迷人的假设 。 沃普森说道:“目前的方法提供了一个独特的工具 , 估计每个基本粒子的信息含量 , 这是非常有用的设计实用的实验来测试这些预测 。 ”此外 , 如果光可以是一种粒子 , 并且物理状态可以在观察之前被确定 , 为什么信息不能是宇宙的物理和基本部分呢?

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