如果宇宙是一個大型電腦模擬程式……

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電腦模擬程式。

這是一個令人難以置信的數字,但其背後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係,指出在經典電腦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,英國朴茨茅斯大學的物理學家梅爾文·沃普森曾推測,資訊、能量和品質之間可能存在某種關係。

「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。

於是,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,並認為這些實體完全可以由三個基本特徵來描述,即品質、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《一種關於通訊的數學理論》中,首次給出了資訊的具體定義。

在這位資訊理論的鼻祖看來,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。然後,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。

儘管計算出的數字比預期的更小,但原因並不確定。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於它們自身的資訊。

但這種假設可能是錯誤的,也許其他粒子也可以存儲關於它們自身的資訊。

儘管沃普森的計算可能不會立即得到應用,但對於那些認為可見宇宙實際上是一個大型電腦模擬程式的人來說,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,關於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。

如果宇宙是一個大型電腦模擬程式 那它包含多少資訊?