理论教育 时序(t>0)宇宙的起源:相对论、熵、通信和量子力学的连接

时序(t>0)宇宙的起源:相对论、熵、通信和量子力学的连接

时间:2023-09-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:严格来说,当一个人在研究包括时空和生命的存在在内的宇宙的起源时,信息的方面是不能缺失的。从物理角度来看,可以定义两种类型的空间信息,即静态信息和动态信息。静态信息主要是由大自然的物理定律产生的。人工信息是人造信息,而自组织信息则是通过自我产生或适应的方式产生的,如DNA、基因、免疫系统或生物细胞等的信息内容。这是创造过程发生除了时间和能量外所需要的信息或人工信息量。

时序(t>0)宇宙的起源:相对论、熵、通信和量子力学的连接

每种物质都具有一定的信息,包括所有基本粒子、所有元素的基本构件、原子、纸张、我们的星球、太阳系银河系,甚至我们的宇宙。换句话说,宇宙充满了信息(空间和时间),或者信息存在于整个宇宙。严格来说,当一个人在研究包括时空和生命的存在在内的宇宙的起源时,信息的方面是不能缺失的。然后,有人会问:除了所需要的能量,创造一种特定物质需要多少信息?或者等价地,创建它的熵值是多少?

在我们讨论之前,需要定义几种空间信息或信息。从物理角度来看,可以定义两种类型的空间信息,即静态信息和动态信息。

静态信息主要是由大自然的物理定律产生的。例如,创建原子或基本粒子需要大量信息。换句话说,静态信息不是由生物进化过程或人为创造的,主要是由复杂的原子核化学反应或相互作用形成的。它们不是由智能或人工干预创造的。

基本粒子、电子、质子和各种原子粒子(如氢原子、氧原子、铀、金等)的信息,是典型的静态信息。事实上,要真正产生那些亚原子粒子,除了极端的原子核相互作用(我们将在后面讨论),还需要大量的信息(或熵)。这个过程不可能通过简单的人类干预或进化过程完成,而是通过核反应和化学相互作用的统计结果完成,与我们的宇宙、太阳系和行星的形成相类似。(www.daowen.com)

动态信息主要源于人类活动或者生物的(进化的)过程。事实上,动态信息不是由大自然创造的,而是借助进化过程或人为干预产生的。动态信息有两大类:人工信息和自组织信息。人工信息是人造信息,而自组织信息则是通过自我产生或适应的方式产生的,如DNA、基因、免疫系统或生物细胞等的信息内容。

事实上,人类制造的所有物体都认为是人造的,包括手表、计算机、战舰和汽车等工具和设备都是典型的例子。尽管如此,每个设备都有自己的与特定数量的信息相关联的标签。这是创造过程发生除了时间和能量外所需要的信息或人工信息量。同样,创造所需要的信息也不是免费的,它将消耗大量的熵。

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