研究人員長期以來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驗來探索信息如何或為什么可以在物理物質(zhì)中編碼。數(shù)字時代推動了這一研究領(lǐng)域的發(fā)展，表明解決這些研究問題可以在物理學(xué)和計算機(jī)的多個分支中產(chǎn)生切實的應(yīng)用。

在一項新研究中，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，并提出了一個對宇宙中所有可見物質(zhì)中的編碼信息量的數(shù)字估計--大約為6×10^80比特。雖然不是第一個此類估計，但這項研究的方法依賴于信息理論。

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

為了得出這一估計，作者使用香農(nóng)信息論，將可觀察到的宇宙中每個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。

“這是第一次在測量宇宙的信息含量時采取這種方法，它提供了一個明確的數(shù)字預(yù)測，”Vopson說。“即使不完全準(zhǔn)確，該數(shù)字預(yù)測也提供了一個潛在的實驗測試途徑。”

最近的研究揭示了信息和物理學(xué)的互動方式，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)出一個公式，準(zhǔn)確地再現(xiàn)了眾所周知的“愛丁頓”數(shù)，即可觀察到的宇宙中質(zhì)子的總數(shù)。

雖然這項研究中的方法忽略了反粒子和中微子，并對信息傳輸和儲存做了某些假設(shè)，但它為估計每個基本粒子的信息含量提供了一個獨特的工具。現(xiàn)在可以用實際的實驗來檢驗和完善這些預(yù)測，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 可見物質(zhì) 信息量 物理宇宙