宇宙的信息量有多大？科学家算出来了

宇宙中所有的可见物质大约包含6×1080比特信息。

浩瀚的宇宙中包含了多少信息？科学家用信息论方法进行了初步量化。

长期以来，科学家们一直认为信息和宇宙之间可能存在关联。他们采用各种悖论和思维实验探索了信息编码到物质中的原因和机制。数字时代的到来推动了该领域的研究，也证实了深入研究这些问题或可促进物理学和计算科学等多领域的实际应用。

phys.org网站当地时间10月19日报道，英国朴茨茅斯大学的研究人员在《美国物理联合会进展》中发文阐述了一种基于数值估计的编码信息。结果表明，宇宙中所有的可见物质大约包含6×1080比特的信息。

论文作者Melvin M. Vopson介绍：“半个多世纪来，宇宙的信息容量问题一直充满争议，科学家们采用各种各样的方法对其进行估算。在新研究中，我描述了一种独特的方法，额外假设了能够压缩到一个基本粒子中的信息量。”

为了完成估计任务，Vopson采用了Claude Shannon的信息理论，量化了可观测宇宙中每个基本粒子编码的信息量（1.509比特）。数学家Claude Shannon因为在信息理论方面的突出贡献而被尊为数字时代之父，他在1948年定义了这种量化信息的方法。“我们首次采用信息论方法测量了宇宙的信息内容，并获得了明确的数值预测。即使这个结果不是完全准确的，但它仍为实验测试奠定了基础。”Vopson说。

科学家们最新的研究揭示了信息和物理相互作用的方式，如：黑洞释放信息的机制。然而，信息的精确物理学意义仍然难以捉摸。有多种激进理论认为，信息是物理存在的，并且可以被测量。

在此前的研究中，Vopson假设信息是除了固态、液态、气态和等离子态之外的第五种物质状态，甚至神秘的暗物质可能就是信息。Vopson还推导出了一条公式，该公式精确地再现了著名的爱丁顿数（可观测宇宙中的质子总数）。

Vopson指出，虽然本次研究忽略了反粒子和中微子，并对信息传输和存储设置了假设条件，但它为估算每个基本粒子的信息含量提供了独特的思路。研究人员现在可以通过实践实验来测试并完善这些预测，甚至证明或驳斥“信息是第五种物质状态”的观点。

编译：雷鑫宇 审稿：西莫 责编：陈之涵

期刊来源：《美国物理联合会进展》

期刊编号：2158-3226

原文链接：https://phys.org/news/2021-10-amount-visible-universe-quantified.html

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