如果宇宙是个计算机，那运行它需要多少比特？答案无法想象
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宇宙的本质是什么？世界上最大的计算机仿真在哪？还是说这两者之间有什么关系……
怎样运行一台计算机？怎么解释宇宙的故事？让我们尝试用计算机来揭开宇宙的神秘面纱……
很多 。
图解：宇宙中有多少信息? 图源：Yuichiro Chino.
一项新的估计显示 ， 可见宇宙可能包含大约6 * 10 ^ 80——或6亿兆——信息比特 。
这些发现可能暗示了宇宙实际上是一个巨大的计算机的模拟（形态） 。
这个令人难以置信的数字背后甚至是一个更奇怪的假设 。 60年前 ， 德裔美国物理学家Rolf Landauer 提出了一种信息和能量之间的等价性 ， 因为擦除电脑中的数字位就会产生微量的热量——一种能量形式 。
因为爱因斯坦著名的方程式 E = mc^2表明了能量和物质是相对于彼此的不同形式 ， 英国朴茨茅斯大学的物理学家Melvin Vopson此前猜测 ， 信息、能量和质量之间可能存在一种关系 。
“使用质量-能量-信息等效原理 ， 我推测信息可能是宇宙中物质的主要形式 。 ”他告诉天文在线 。 信息甚至可以解释暗物质 ， 一种构成了宇宙中绝大多数物质的神秘的物质 。 他补充道 。
Vopson 开始确定单个次原子粒子（如质子或中子）中的信息量 。 他说 ， 这样的实体可以完全用三个基本特征来描述: 它们的质量 ， 电荷和旋转 。
“这些性质使基本粒子可以彼此区分开来 ， 并且被视为‘信息’ 。 ”他补充道 。
信息有一个明确的定义 ， 其首先由美国数学家、工程师Claude Shannon在1948年一篇开创性的论文《数学交流理论》提出 。 通过观察信息传输的最大效率 ， 他介绍了比特的概念 ， 并且还提到 ， 这个值可以是0或1 ， 并被用来测量信息单位 。 这像是用英尺或米来测量距离 ， 或者用度来测量温度一样 。
利用Shannon的方程 ， Vopson 计算出 ， 一个质子或中子应该包含等量的1.509比特的编码信息 。 之后为了确定宇宙的总信息含量 ， Vopson 推测出了可见宇宙中粒子总数的估计值——约为10 ^ 80 ， 和先前的估计相符 。 他的发现发表在10月19日的杂志 AIP Advances 上 。
即使得到的数字是巨大的 ， 它仍然没有大到能够解释宇宙中的暗物质 ， Vopson 说 。 在他更早的工作中 ， 他估计大约需要10 ^ 93比特的信息——这个数字是他得到的10万亿倍——才能做到这个 。
“我计算的数字比我预计的小”他说 ， 并补充说他不知道为什么 。 可能是因为一些重要的东西并没有能够解释他的计算 ， 这些只关注质子和中子这样的粒子而忽略了电子、中微子和夸克这样的实体的计算 ， 根据 Vopson的说法 ， 只有质子和中子才能存储它们自己有关的信息 。
他承认这个假设可能是错误的 ， 也许 ， 其他粒子也可以存储它们自己的信息 。
耶鲁大学的天文学家 Greg Laughlin 说 ， 这可能会解释为什么他的结果与之前宇宙总信息的计算结果如此不同——之前的计算结果更高 。 而他本人并没有参与这项研究 。
“这不是忽略了房间里的大象 ， 而是忽略了房间里的100亿头大象 。 ”Laughlin 告诉天文在线 。 这指的是新的估计中没有考虑到的许多粒子 。
Laughlin 说 ， 尽管这种计算没有立即得到应用 ， 但实际上 ， 它们可能对那些推测可见宇宙实际上是一个巨大的计算机的模拟的人有用 ， 而这个所谓的模拟假说是“一个非常棒的想法” 。
“计算信息内容——从基本上说 ， 运行宇宙需要的内存位数——很有趣 。 ”他补充说 。
但是 ， 到目前为止 ， 模拟假设仍然仅仅一个假设 。 “没办法知道这是不是真的 。 ”Laughlin 说 。
相关知识
宇宙是所有时间、空间与其包含的内容物所构成的统一体；它包含了行星、恒星、星系、星系际空间、次原子粒子以及所有的物质与能量 ， 宇指空间 ， 宙指时间 。 目前人类可观测到的宇宙 ， 其距离大约为93 × 10?光年 ， 最大为27160百万秒差距；而整个宇宙的大小可能为无限大 ， 但未有定论 。
BY:Adam Mann
FY:Lyra
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