物理学家量化宇宙中所有可见物质的信息量

研究人员长期以来一直怀疑信息和物理宇宙之间的联系,用各种悖论和思想实验来探索信息如何或为什么可以在物理物质中编码。数字时代推动了这一研究领域的发展,表明解决这些研究问题可以在物理学和计算机的多个分支中产生切实的应用。

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在一项新研究中,朴茨茅斯大学的一名研究人员试图阐明究竟有多少这种信息存在,并提出了一个对宇宙中所有可见物质中的编码信息量的数字估计--大约为6×10^80 比特。虽然不是第一个此类估计,但这项研究的方法依赖于信息理论。

研究作者Melvin M. Vopson说:“半个多世纪以来,宇宙的信息容量一直是一个辩论的话题。已经有各种尝试来估计宇宙的信息含量,但在这篇论文中,我描述了一种独特的方法,它额外地假设有多少信息可以被压缩到一个基本粒子中。”

为了得出这一估计,作者使用香农信息论,将可观察到的宇宙中每个基本粒子所编码的信息量量化为1.509比特的信息。数学家克劳德·艾尔伍德·香农,因其在信息理论方面的工作而被称为“信息论之父”,其在1948年定义了这种量化信息的方法。

“这是第一次在测量宇宙的信息含量时采取这种方法,它提供了一个明确的数字预测,”Vopson说。“即使不完全准确,该数字预测也提供了一个潜在的实验测试途径。”

最近的研究揭示了信息和物理学的互动方式,例如信息如何从黑洞中流出。然而,信息的精确物理意义仍然难以捉摸,但多种激进的理论认为信息是物理的,可以被测量。

在以前的研究中,Vopson假设信息是与固体、液体、气体和等离子体并列的第五种物质状态,而难以捉摸的暗物质可能是信息。Vopson的研究还包括推导出一个公式,准确地再现了众所周知的“爱丁顿”数,即可观察到的宇宙中质子的总数。

虽然这项研究中的方法忽略了反粒子和中微子,并对信息传输和储存做了某些假设,但它为估计每个基本粒子的信息含量提供了一个独特的工具。现在可以用实际的实验来检验和完善这些预测,包括研究证明或反驳信息是宇宙中物质的第五种状态这一假设。

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