一位物理学家量化了整个可观测宇宙中的信息量 _物理学家

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为了理解我们现实的本质，物理学家肯定有一些令人费解的理论。如果信息是物理现实本身的一个有形和基本的方面——与物质和能量并列呢？或者，如果信息是物质的第五种状态呢？
毕竟，信息是所有物质和能量都可以衡量的东西。支配它们存在的规则，比如它们的质量、速度或电荷，都是它们包含的信息。
因此，为了对这些想法进行实验探索，英国朴茨茅斯大学的物理学家梅尔文·沃普森(Melvin Vopson)估计了单个基本粒子（如电子）存储了多少关于自身的信息。然后他使用这个计算来估计整个可观测宇宙中包含的惊人信息量。
“这是第一次采用这种方法来测量宇宙的信息含量，它提供了清晰的数值预测， ”沃普森说。
沃普森使用克劳德香农的信息理论估计可观测宇宙中的每个粒子都包含 1.509 位信息。该理论将熵（系统中的不确定性量）与信息联系起来：消息的信息内容是衡量该消息减少了多少不确定性的指标。但是不同类型的消息具有不同的值。
例如，公平抛硬币的结果（消息）有 1 位信息：这个事件是正面，而不是反面。如果硬币是双面的，则正面的预期结果有0位信息，因为它不会在我们已经知道的基础上添加任何新内容。
但是，如果硬币偏向正面而您最终出现反面，那么这个令人惊讶的结果会比常规的1 位事件提供更多的信息：该事件是反面，并且出乎意料。
沃普森将这些信息熵计算应用于质子、中子（及其组成的夸克）和电子的质量、电荷和自旋，以得出他对它们拥有多少信息的估计。
然后，使用对这些粒子存在多少的估计，他将其乘以整个宇宙。结果大约是 6 ，然后是惊人的80个零信息位，这实际上低于之前的估计。但沃普森预料到了这一点，因为过去的计算试图解释整个宇宙，而他将计算限制在可观察的部分——不包括反粒子和力（如轻玻色子）。
“我们认为所有玻色子都是负责信息传递的力/相互作用粒子，而不是信息存储， ”沃普森写道， “我们假设信息只能存储在稳定且静止质量非零的粒子中，而相互作用/力载体玻色子只能通过波形传输信息。 ”
他也没有包括不稳定粒子或反粒子，因为它们的寿命极短， “所以他们的观察只能通过人工创造的实验条件或理论上， ”他写道， “因此，他们对可观测宇宙的参与可以忽略不计，并且通过推断，他们记录信息的能力也可以忽略不计。
“但值得一提的是，根据全息原理，信息也可以以其他形式存储，包括时空结构本身的表面。 ”
自20世纪20年代以来，信息是物理的这一想法一直存在。从那时起，实验证明了信息论和热力学之间的联系，并导致了一个疯狂的想法，即宇宙是从2D现实中以 3D 方式模拟的。
“这些激进的理论基于信息是物理的，信息由物理系统注册，所有物理系统都可以注册信息的原则， ”沃普森解释说。
在此基础上，沃普森此前曾提出，信息可能是除固体、液体、气体和等离子体之外的第五种物质状态，更疯狂的是，该信息可能是物理学家一直在寻找的暗物质。
这些新的计算可以帮助检验这些奇怪而引人入胜的假设。
“目前的方法提供了一种独特的工具来估计每个基本粒子的信息含量，这对于设计实际实验来测试这些预测非常有用， ”沃普森总结道。
此外，如果光可以是一个粒子，物理状态在观察之前是不确定的，为什么信息不能成为宇宙的物理和基本部分？
【一位物理学家量化了整个可观测宇宙中的信息量】这项研究发表在《AIP Advances》上。

一位物理学家量化了整个可观测宇宙中的信息量

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