在試圖瞭解我們的現實的本質,物理學家肯定有一些令人費解的理論。比如,如果資訊是物理現實本身的一個有形的和基本的方面——除了物質和能量?或者,如果資訊是第五種物質狀態?畢竟,資訊是所有物質和能量都可測量擁有的東西。控制它們存在的規則,如它們的質量、速度或電荷,都是它們包含的資訊。
因此,為了能夠對這些想法進行實驗探索,英國樸次茅斯大學的物理學家梅爾文·沃普森估計了一個單一的基本粒子,就像一個電子,儲存在自身周圍。然後,他用這種計算來估計在整個可觀測的宇宙中包含的驚人的資訊量。
不可思議!英國物理學家透過科學方法量化了整個可觀測宇宙的資訊量。沃普森表示:“這是第一次有人用這種方法測量宇宙的資訊量,它提供了一個清晰的數值預測。”沃普森估計,透過使用克勞德夏農資訊理論估算,在可觀測宇宙中的每個粒子擁有1.509位元的資訊。這一理論將熵——系統中不確定性的數量——與資訊聯絡起來:資訊內容一條訊息的不確定性是衡量該訊息減少了多少的指標,但是,不同型別的訊息有不同的價值。
例如,公平擲硬幣的結果(資訊)有1位元的資訊:這個事件是正面,而不是反面。如果硬幣是雙頭的,正面的預期結果有0位元的資訊,因為它不會在我們已經知道的基礎上增加任何新的東西。
但是,如果硬幣偏向正面,你最終得到的是反面,這令人驚訝的結果提供比常規 1 位事件更多的資訊:該事件是 tail ,它不是預期的。
資訊或為第五種物質狀態?整個可觀測宇宙的資訊量是6後面80個0?物理學家沃普森將這些資訊熵的計算應用到質子、中子(以及它們組成的夸克)和電子的質量、電荷和自旋上,從而得出他對它們所包含的資訊量的估計。然後,透過估計這些粒子的存在數量,他將其用以量化整個可觀測宇宙。
結果是大約6後面是驚人的80個0,這實際上比以前的估計要低。但是,沃普森預料到了這一點,因為過去的計算試圖解釋整個宇宙,而他的計算僅限於可觀察的部分,不包括反粒子和力(如光、玻色子)
,沃普森寫道:“我們認為所有玻色子都是負責資訊傳輸的力/相互作用粒子,而不是資訊儲存。我們假設資訊只能儲存在穩定且具有非零靜止質量的粒子中,而相互作用/力載波玻色子只能透過波形傳遞資訊。”
沃普森也沒有計算不穩定粒子或反粒子,因為它們的壽命非常短,“所以它們的觀測只能透過人工創造的實驗條件或理論上的,因此,它們對可觀測宇宙的參與是微不足道的,而且,透過外推,它們製造資訊的能力也是微不足道的。但重要的是要提到,根據全息原理,資訊也可以以其他形式儲存,包括在時空結構本身的表面上。”
自20世紀 20 年代以來,資訊是物理的這一觀點就被普遍接受,從那時起,實驗證明了資訊理論和熱力學,並導致了一個瘋狂的想法:宇宙是二維現實模擬的三維抽象實體。沃普森說:“這些激進的理論基於這樣一個原則,即資訊是物理的,資訊被物理系統註冊,所有物理系統都可以註冊資訊。”
在此基礎上, 沃普森此前提出,資訊可能是第五種物質狀態,與固體、液體、氣體和等離子體並列,甚至更廣泛地說,那資訊可能就是暗物質物理學家一直在尋找的東西
這些新的計算可以幫助測試這些奇怪和迷人的假設。沃普森說道:“目前的方法提供了一個獨特的工具,估計每個基本粒子的資訊含量,這是非常有用的設計實用的實驗來測試這些預測。”此外,如果光可以是一種粒子,並且物理狀態可以在觀察之前被確定,為什麼資訊不能是宇宙的物理和基本部分呢?