黑洞计算机黑洞计算机黑洞计算机
需积分: 9 95 浏览量
2009-02-06
17:42:44
上传
评论
收藏 34KB DOCX 举报
黑洞计算机
开放分类： 宇宙、物理、计算机、黑洞、科技
计算机与宇宙 黑洞 有区别吗？这个问题乍听起来，就像某个微软 笑话 的
开场白。然而，它却是当今物理学最深奥的问题之一。在大多数人看来，计算机是专门化的新发明：流线
型的台式机箱或者咖啡壶内的手指甲般大小的芯片。而对一名物理学家来说，所有自然系统都是计算机。
岩石、原子弹及星系可能不运行 Linux
程序，但它们却记录和处理信息。每个电子、光子及其他基本粒子
都存储数据比特值。大自然与信息是纠缠在一起的，正如美国 普林斯顿大学 的物理学家 John Wheeler 所
说，“它来自比特。”
黑洞可能看起来像是对万物计算规则的一个例外，将信息输入到黑洞中并无困难。然而根据爱因斯坦 广义
相对论，从黑洞中取出信息则是不可能的。进入黑洞的物质被同一化，其成分与细节已不可恢复地损失
了。1970 年代，英国 剑桥大学 的斯蒂芬 · 霍金 曾表明，当考虑量子力学时，黑洞确有输出：它们灼热的燃
烧正像一块热煤。然而在霍金的分析中，这一辐射是紊乱 随机 的；它没有携带关于进入其中的任何信息。
如果一头大象落入其中，则大象的能量值会漏出去——然而这能量将会是一团大杂烩。它不能被利用（即
使在原则上），也不能重新造出这头大象。
因为量子力学定律是保持信息的，所以信息的明显损失就提出了一系列难题。其他一些科学家，包括美国
斯坦福大学的 Leonard Susskind、加州理工学院的 John Preskill 及荷兰 乌特勒支大学
Gerard't Hooft 等人
争辩说，事实上，向外发出的辐射不是随机的，而是落入黑洞物质的一种被处理过的形式。2004 年夏，
霍金已转而同意他们的观点，认为黑洞也在进行计算。
黑洞只不过是宇宙登记和处理信息的普遍原理的最大特例。这个原理本身并不新。在 19 世纪，统计力学
的奠基者们发展了后来称为信息论的知识，以解释热力学的诸定律。乍一看，热力学和信息论是两个分离
的范畴：一个是用来描述蒸汽机，另一个使通讯最优化；然而，熵这个热力学量限定了蒸汽机做有用功的
能力，而熵又正比于物质内由分子的位置与速度所记录的比特数。20 世纪的量子力学将这一发现置于坚
实的定量基础之上，并使科学家具有显著的量子信息概念。组成宇宙的各比特值是量子比特，或称“昆比”
（qubits），较之于普通比特，它具有远为丰富的性质。
借助于比特和字节对宇宙进行分析，并不能替代力和能量等量的常规分析，却揭示出许多令人惊异的新事
实。例如，它解开了统计力学领域称为“麦克斯韦妖魔”的佯谬现象——这一佯谬似乎允许永动机存在。在
最近几年内，我们和其他物理学家一直以相同的见解看待宇宙学及基础物理学：黑洞的本质、时空的精细
尺度结构、宇宙暗能量的行为以及自然界的某些极端规律等。宇宙不仅是一个巨型计算机，而且还是一个
巨型量子计算机，正如意大利 帕多瓦大学 的物理学 Paola Zizzi 所说，“它来自量子比特。”
千兆也嫌慢
物理学与信息论（源于量子力学的中心原理）合流了：说到底，离散是自然的本性；一个自然系统可以用
评论0
最新资源