研究人員長(zhǎng)期以來(lái)一直懷疑信息和物理宇宙之間的聯(lián)系，用各種悖論和思想實(shí)驗(yàn)來(lái)探索信息如何或?yàn)槭裁纯梢栽谖锢砦镔|(zhì)中編碼。數(shù)字時(shí)代推動(dòng)了這一研究領(lǐng)域的發(fā)展，表明解決這些研究問(wèn)題可以在物理學(xué)和計(jì)算機(jī)的多個(gè)分支中產(chǎn)生切實(shí)的應(yīng)用。

在一項(xiàng)新研究中，樸茨茅斯大學(xué)的一名研究人員試圖闡明究竟有多少這種信息存在，并提出了一個(gè)對(duì)宇宙中所有可見(jiàn)物質(zhì)中的編碼信息量的數(shù)字估計(jì)--大約為6×10^80比特。雖然不是第一個(gè)此類估計(jì)，但這項(xiàng)研究的方法依賴于信息理論。

研究作者M(jìn)elvin M. Vopson說(shuō)：“半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，宇宙的信息容量一直是一個(gè)辯論的話題。已經(jīng)有各種嘗試來(lái)估計(jì)宇宙的信息含量，但在這篇論文中，我描述了一種獨(dú)特的方法，它額外地假設(shè)有多少信息可以被壓縮到一個(gè)基本粒子中。”

為了得出這一估計(jì)，作者使用香農(nóng)信息論，將可觀察到的宇宙中每個(gè)基本粒子所編碼的信息量量化為1.509比特的信息。數(shù)學(xué)家克勞德·艾爾伍德·香農(nóng)，因其在信息理論方面的工作而被稱為“信息論之父”，其在1948年定義了這種量化信息的方法。

“這是第一次在測(cè)量宇宙的信息含量時(shí)采取這種方法，它提供了一個(gè)明確的數(shù)字預(yù)測(cè)，”Vopson說(shuō)。“即使不完全準(zhǔn)確，該數(shù)字預(yù)測(cè)也提供了一個(gè)潛在的實(shí)驗(yàn)測(cè)試途徑。”

最近的研究揭示了信息和物理學(xué)的互動(dòng)方式，例如信息如何從黑洞中流出。然而，信息的精確物理意義仍然難以捉摸，但多種激進(jìn)的理論認(rèn)為信息是物理的，可以被測(cè)量。

在以前的研究中，Vopson假設(shè)信息是與固體、液體、氣體和等離子體并列的第五種物質(zhì)狀態(tài)，而難以捉摸的暗物質(zhì)可能是信息。Vopson的研究還包括推導(dǎo)出一個(gè)公式，準(zhǔn)確地再現(xiàn)了眾所周知的“愛(ài)丁頓”數(shù)，即可觀察到的宇宙中質(zhì)子的總數(shù)。

雖然這項(xiàng)研究中的方法忽略了反粒子和中微子，并對(duì)信息傳輸和儲(chǔ)存做了某些假設(shè)，但它為估計(jì)每個(gè)基本粒子的信息含量提供了一個(gè)獨(dú)特的工具。現(xiàn)在可以用實(shí)際的實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)和完善這些預(yù)測(cè)，包括研究證明或反駁信息是宇宙中物質(zhì)的第五種狀態(tài)這一假設(shè)。

關(guān)鍵詞： 物理學(xué)家 可見(jiàn)物質(zhì) 信息量 物理宇宙