一項新研究稱,我們目前可見的宇宙可能包含大約6×1080比特的資訊。有人認為,這些發現暗示了一種可能性,即宇宙實際上是一個巨大的計算機模擬程式,
這是一個令人難以置信的數字,但其背后是一個更加奇怪的假設,
60年前,德裔美國物理學家羅夫·蘭道爾提出了一種資訊和能量之間的等效關系,指出在經典計算機中擦除一個經典比特的資訊,會產生少許的熱量,而熱量正是能量的一種形式。
阿爾伯特·愛因斯坦著名的質能方程E = mc2表明,能量和物質是彼此的不同形式,因此,英國樸茨茅斯大學部的物理學家梅爾文·沃普森曾推測,資訊、能量和質量之間可能存在某種關系,
“利用質-能-資訊等效的原理,我推測資訊可能是宇宙中物質的主要形式之一,”沃普森說道,他還補充道,資訊甚至可以解釋暗物質,這種神秘物質構成了大部分的宇宙。
于是,沃普森開始測定單個亞原子粒子(如質子或中子)中的資訊量,并認為這些實體完全可以由三個基本特征來描述,即質量、電荷和自旋,這些特性使基本粒子相互區分,而它們可以被視為“資訊”,
1948年,美國數學家和工程師克勞德·香農在一篇開創性的論文《一種關于通信的數學理論》中,首次給出了資訊的具體定義。
在這位資訊論的鼻祖看來,資訊就是對不確定性的消除,為了度量資訊的多少,香農提出了“資訊熵”的概念,
在研究資訊傳輸的最大效率時,他引入了“比特”(bit)的概念。比特的值可以是0或1,是用來測量資訊的單位,就像英尺或米是距離的單位,攝氏度是溫度的單位。
利用香農的方程,沃普森計算出一個質子或中子應該包含1.509比特的編碼資訊。然后,沃普森導出了可觀測宇宙中粒子總數的估計——大約為1080,這與之前的估計一致——從而確定宇宙的總資訊量,
即使得出的數字看起來十分巨大,但它仍不足以解釋宇宙中的暗物質,在早期的工作中,估計大約需要1093比特的資訊——比他得到的這個數字大10萬億倍——才能解釋整個可見宇宙,
盡管計算出的數字比預期的更小,但原因并不確定。計算集中在質子和中子等粒子上,而忽略了電子、中微子和夸克等實體,只有質子和中子才能存儲關于它們自身的資訊,
但這種假設可能是錯誤的,也許其他粒子也可以存儲關于它們自身的資訊,
盡管沃普森的計算可能不會立即得到應用,但對于那些認為可見宇宙實際上是一個大型計算機模擬程式的人來說,這樣的結果可能是有用的,這種所謂的模擬程式假說是“一個非常有趣的想法”。
當然,到目前為止,關于宇宙是模擬程式的假說仍然只是假說,沒有辦法知道這是不是真的。