自從上個世紀70年代全世界進入「數字時代」以來,理論物理學家就在探索信息和物質世界之間的關係。科學家認為所有的物質都是由量子信息構成的,人類的基因信息是編碼在DNA內部,所以整個物理世界都可以用信息來描述。

最近,英國樸茨茅斯大學(University of Portsmouth)數學家沃普森(Melvin M. Vopson)終於計算出宇宙中可見物質(就是由重子構成的物質)所含的信息總量。

重子是現代物理學名詞,指的是由三個夸克組成的複合粒子。科學家認為所有普通物質,或稱為可見物質都是由重子組成。標準宇宙模型假設這個宇宙內還存在更大比例的不可見物質,像暗物質,就不在這份研究統計範圍之內。

沃普森說:「半個多世紀以來,科學家曾經嘗試使用不同方法來計算宇宙信息的總量。但是在這份論文裏,我採用了一種獨特的方法,把單個基本粒子裏面可以壓縮多少信息考慮在內。」

被稱為「數字時代之父」的數學家香農(Claude Shannon)在1948年定義了一套量化信息的方法。沃普森在其基礎上拓展,認為可見物質的每個基本粒子內含有1.509比特的信息。

「這是第一次用這種辦法衡量宇宙內信息的含量,提供了一個明確的估測數字。」沃普森說,「即使這不是百分之百準確,這個估測值為將來進行實驗驗證提供了大致的依據。」

沃普森還借用了著名的愛丁頓數(Eddington number)——認為可見宇宙內共有10⁸⁰個質子。在此基礎上,沃普森用一個公式算出宇宙內基礎粒子的總量,並根據恆星、行星、星際介質內的溫度,調整這些物質內所含基礎粒子的數量。

最後,沃普森計算得出可見宇宙內信息總量為6×10⁸⁰比特。這相當於7.5×10⁵⁹澤字節(ZB)。作為對比,2020年人類社會產生的信息總量為64.2澤字節。

這份研究10月19日發表於《美國物理聯合會研究進展》(AIP Advances)期刊。#

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