魔法世界見聞錄

第509章 信息論3

類別︰科幻小說 作者︰七大罪 本章︰第509章 信息論3

    鮑勃絕不會知道愛麗絲是安然無恙的,而愛麗絲也看不到任何有矛盾的地方。她剛剛穿越了視界,發現沒有任何危險。單著一切看上去都太皇廟了。我們感到困惑,愛麗絲究竟是在視界處被熱化、被摧毀了?還是安然無恙的穿越過了視界?

    好了,讓我們把這個理論再推進一步。咱們假設,就在愛麗絲落入視界前,她已經遭遇了這個非常非常熱的區域。記住,這個區域就剛剛好在視界的上方,溫度計滿滿放下來,漸漸變得越來越熱。她在穿越過視界之前,進入熱湯里。在她穿越過視界之前,鮑勃看了她一眼。

    看一眼是什麼意思?意思就是他將光子,或者電磁輻射投射到她的身上。然後反彈回他的眼楮里。然後問,她在那里是被熱化了?還是沒有被熱化?這是一個很神器的故事。但是我還是先告訴你們結局吧。

    為了讓鮑勃實實在在的看到愛麗絲,為了測定她是否被熱化,鮑勃必須要用足夠量的、波長極短的光子來照射。而這樣的光子本身,就會把愛麗絲熱化,把她烤焦。量子力學就是這樣運作的,量子力學總是這樣,你想要通過做個試驗來戰士某個沒有發生的事件。而試驗本身,卻使得這個事件發生了。

    就是這麼讓人郁悶,鮑勃得出結論,愛麗絲已經死了。為什麼?因為他看到那些反彈出來的輻射,可以說,正是鮑勃的行為導致的愛麗絲的死亡。但操作實際上來說,是鮑勃發現了愛麗絲被烤焦了。所以說,這里不存在矛盾。可是,不知怎樣的,就是覺得無法令人完全滿意。這背後一定有什麼,有什麼深刻的東西。關于信息,關于黑洞。

    看起來對一種事實有兩種完全不同的表現方式,是沒錯的。同樣的信息,其中一種是愛麗絲的三維現實,落入了黑洞。她朝四周看,看到自己是三維的,自己身上沒有任何一樣。而另一種,是二維的。這個超級熱的極薄層上的二維存在,吸收了愛麗絲把她熱化,攪成一團,然後輻射了出去。

    那麼,真可以有隊同一事物的完全不同的兩種描述存在嗎?一個是三維的,一個是二維的?當然有了。畫就是這樣,圖畫可以是一幅畫,也是可以表現一個三維物體的一副平面圖。大家可以看看一幅畫,類似浮世繪之類的一幅畫。

    對吧,類似的畫絕對是三維的,表現出來的模樣也是三維的特征,但實際上它並沒有給出任何三維的信息。它只是欺騙了你的眼楮,你的大腦。只不過是你的大腦對該事物的熟悉,對人類的熟悉,對光線投射方式的熟悉程度,在你的大腦中創造了一個三維的虛擬幻象。實際上在那里放著的,是一副二維層的圖畫。只有二維的信息。

    信息,三維的信息,在那里完全沒有。這僅僅是個二維信息,到此為止。那麼,我們來聊聊如何用比特來編碼二維和三維信息。

    一幅圖我們可以將其簡化到何種程度,紅藍綠色?不,是像素點。然後用一大堆需要三種類的像素,而不是兩類像素。但你可以用一系列嚴格精準編寫的編碼來展現圖畫。如果我想展現一個三維的真實內容。打個比方,你的房間。我一個個怎樣展現出這件房間里正在發生的一切?

    我可以把房間,不是分割成像素,你們知道三位版本的像素叫什麼嗎?叫立體像素,v是代表體積的縮寫,他們就叫做立體像素。你可以將房間分割為一個一個極小的立體像素。現在假設,每一個立體像素的大小融通一個原子,同時,我們將這個設定簡化一下。說,世界上只有一種原子,一切都是由于氫構成的。

    這樣,所有在房間里發生的一切事物,我們都可以通過,將每一個立體像素中是否有原子,用o和x,亦或者用0和1的方式標記,完整的表述出來。如果我知道每一個小方格里是否有原子,那麼我就知道關于這間屋子里的一切,我就可以用這種方式表述出它。所以事實上,如此一來,我如果想展示整個世界,或者一個房間,甚至任何其他東西,我就必須吧自己的立體像素縮的足夠小,才能進入足夠圍觀尺度,但我最終還是可以用三維的信息排列組合來展示它們的。

    咱們的世界,或至少說,黑洞的表面能夠既用三維也可以用二維的形式表達出來嗎?表面上看起來似乎是不可能,三維和二維看上去是如此的截然不同。你能把三維的信息重新換一種方式展現出來嗎?用立體像素,而不是像素。答案是肯定的,但總是要付出很大代價的。

    所謂很大的代價,就是當你試圖將三維的數據用二維的方式展現出來,結果常常是把它們嚴重打亂了。常會變得極其混亂。其中一個例子就是全息圖。

    全息圖即是一段電影。當我說,世界就是一副全息圖值得並不是圖像,而是存儲著全息影像的一段電影。如果用顯微鏡來觀察一段全息圖你會發現什麼呢?大堆潦草的涂鴉一樣的小東西,你看不出任何模式、規律,即使花上幾輩子時間也看不出全息圖話的是什麼。它太混亂,而且只是二維的。但假如你知道規律,你將光束打在全息圖上,圖像邊形成了。一副完整的三維影像。你會知道你想知道的一切,你怎麼做?你走過去,轉到圖像背後,看一眼這個三維信息。當然了,這個圖不包含物體的體內有什麼東西。但實際上,如果你用核磁共振掃描給物體做一副全息圖,你就可以在全息面上,將其以三維的形勢編碼,把它內部的一切表現出來。

    所以,全息圖是個非常好的粒子。咱們把它叫做壓縮數據至二維表面。在這個過程中,它們江北打亂的面目全非、無法辨識。除非你知道詳細代碼。

    那麼,結論是什麼呢?結論就是,黑洞的世界表面就像衣服被打亂的、包含所有黑洞內部的衣服全息圖。兩個版本的事實,對同一事實的兩個重建描述。一種黑洞表面的構建、或者說重構建是非常雜亂混亂的。

    超級超級熱的比特湯,卻包含著與落入黑洞的事物完全相同的,三維信息數據。實際上,它們完全沒有殘缺或被破壞,看起來就是干淨利索的穿過了黑洞視界。以上就是我們的理解,包含著許多尖端科學計算的理解,並不是什麼尋開心而胡編亂造說︰“視界就是全息的,黑洞就是全息的。”

    這里面包含著非常尖端的數學計算。當然,我不會在這里驗算給大家看。

    所以,黑洞表面,也就是鮑勃看到的,是一張真實、卻被打亂的代表著愛麗絲的真實畫面圖。愛麗絲就像是那幅被燈光照射形成的圖畫,只是現在你無序打上燈光,你不需要通過網黑洞上打燈光來重建愛麗絲。這是一種數學重建,用兩種不同的數學表達方式,來表現同一件事實。

    這就是我們的宇宙,接下來我將要告訴你們的是並非只有黑洞是全息的。而且從某種意義上來說,整個宇宙也可以是全息的。或者說,宇宙內的任何給定區域,宇宙中的任何一大塊都能用全息圖來展現。本質上說,就是完全一模一樣的。

    不僅限于落入黑洞視界的物質,我們是怎樣得出這個結論的呢?我給大家大致的解釋一下,很簡單,很反直覺。雖然是一個非常瘋狂的結論,但大家可以理解它的邏輯關系,並不是那麼困難。

    拿空間中的一塊區域,放一些東西進去,一些信息吧。信息的表現形式可以是寫著字幕的一封信,文字湯,你知道那些東西,他們是實實在在的,由文字組成的文字湯。可以是紅酒,是奶酪,可以是任何東西。這些都是信息。對吧,它告訴你這塊區域里放著的是什麼。

    首先我要回答的問題是,或者說盡我所能回答的,實際是在這塊區域里,能擠進去的比特數量的最大值是多少。這就是問題,是多少?通常的想法是,能擠進去的最大值應該和體積成正比,對吧?看上去挺合理,但是,咱們接下來做一個思想實驗。

    在這個咱們感興趣的區域的邊界,咱們在這個周圍圍上一圈物質。可以是一圈鋼制的殼,也可以是一圈光子的外殼。可以是一圈任意的東西,你喜歡就好。然後將它往這一區域里擠壓,一直往下擠壓,把所有的質量全部擠壓進去,直到里面的物質與其合二為一時。知道這些東西完全擠壓到那塊區域的表面,就形成了一個黑洞。外殼擁有恰好的質量,你把它擠壓在這一區域的外面,從而到達剛好跨越該區域的表面而坍縮成為一個黑洞的程度。

    現在讓我們假設,物理負第一定律是正確的。信息永遠不會消失,那麼一開始的信息量即那些紅酒、奶酪、文字湯,這些信息不可能多余隱藏在黑洞里的總量,如果它們超出了,則意味著信息丟失了。但我們知道黑洞里隱藏著多少信息,就是以普朗克恥度為單位的視界總面積。

    結論是非常驚人的,一塊區域內可以存儲的信息量的最大值,比如你所在的房間可存儲信息的最大值,是和房間牆壁的面積成正比的。就好比房間的牆壁被分割為牆壁上每一個普朗克面積上的一個個的點像素,在房間里的一切事物都能夠以知曉這些點像素的狀況而被描述出來。這就是爭論焦點,就是這麼簡單。

    結論就是,通過如全息圖那樣的表面數據,你可以描述一塊區域空間,任何一塊區域空間。一塊空間區域內的信息量的最大值,與該區域的面積成正比。我想說,這個世界是點像素構成的而非立體像素構成的。

    繼續,我想咱們應該來聊聊宇宙學。我想聊宇宙學的原因是因為,世界是一副全息圖存在著另一種含義。非常接近的意義,非常非常接近的意義。除了黑洞的視界,宇宙中其實還存在著另一種視界。

    讓我來解釋一下宇宙學家,真正的宇宙學家,不是那種半吊子磚家所關注的另一種視界。給大家看看他們是如何發展這個學說的,給大家展示一個宇宙是如何運行的模型。

    又是一個關于魚的粒子,關于魚的故事。這與宇宙膨脹有關系,與宇宙膨脹的加速有關系。讓我們再回到那個湖,拿掉那個排水孔,我們不再關心黑洞了。注意這里有一些新的東西,湖里由西安整齊排列的一排排水管灌滿了水,不斷的注入水,新注入的水起到什麼效果?這些新灌入的水使得湖在擴大,伸展。拉伸某些部分,使得他們之間離得越來越遠。對魚產生的效果就是,還是以愛麗絲為例吧,隨著水不斷吸入湖擴大了。實際上隨著湖的不斷擴大,它的模式是可以被計算出來的。隨著湖的擴大魚的分離速度也越快,這就是哈勃定律。當然這是哈勃定律的一個特殊情形,叫做宇宙加速擴張。

    現在鮑勃在這里與愛麗絲溝通,可愛麗絲被水流拖住所以與鮑勃距離越來越遠,最終命運的時刻到來了。發生了什麼呢?當愛麗絲穿越過無法折返點時,無法折返點不需要流入的水有關,它跟鮑勃視角看來流出的水有關。在某一時刻某個距離,水流留出的速度,相對于他而言快過了聲速,在那時,當愛麗絲越過那個點她就無法再與鮑勃聯系。她已經穿過,咱們管它叫做外視界。它與流入的水和排水孔無關,而是與留出的水和池塘的擴張有關。

    我們的宇宙正是這樣運行的,它不斷的擴張,以相同的加速牧師在不斷擴張,如同被不斷填入了新的空間,持續被注入那樣彼此間推擠、分離,當然,它也有自己的視界,每個人都會有屬于自己的視界,即是環繞著自身的某區域,當其遠離身體的速度低于光速時候,這塊區域,人民可以看到。超過了這個速度,便看不到。

    這里的情況也差不多,以鮑勃為中心,一定距離外有一個無法折返點。一旦愛麗絲穿過了那一無法折返點,就鮑勃看來,她已經離開了這個世界。簡單地說,就是無法與其聯絡了。她死了。

    這里有個令人困擾的問題,這個世界似乎存在著這樣一個區域,也許絕大多數世界都存在著這樣一個永遠無法觀測到的區域。我們對它酒精了解些什麼呢?答案是我們知道的還不少。從觀測結果看來,宇宙的實際體積比我們終其一生、永遠能見到的區域還至少大1000倍。永遠的意思是指,視界內,在人類的視界內。宇宙實際上的體積,比世界內能觀測到的區域大了1000倍。所以,外面還有別的東西,那些東西僅僅是超越了我們的觀測學科能力之外,到此為止。

    與你不能觀測到黑洞視界後面一樣,那些東西已經超越了任何可知的觀測方法。這些酒精有什麼意義?由此,產生了深刻的哲學問題、科學問題、令人困惑的問題,一直困擾著思考這些問題的人。所有的這些科學能力之外的東西,在遙遠的外面,我們永遠也無法偵測到的東西,酒精還有什麼意義呢?我們怎樣才能期待用真是的觀測手段,去確認這一切呢?怎樣才能合適的描述一個遠大于宇宙視界的世界?當然了,這些其實都是相同的問題。但最終,即是我們的宇宙視界,那個圍繞著我們的,它是一個將一切儲存在外邊的二維的、被擾亂的全息圖?

    這些問題意義深遠,唯一我不會回答的是,或者說,我唯一能夠回答的是,我們正在全力想辦法解決。(m.101novel.com)

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