信息量大

我们可以通过恒星的运动来判断宇宙中有多少物质。在20世纪20年代，试图这样做的物理学家发现了一个差异，并得出结论，宇宙中必须存在比可检测的更多的物质。怎么会这样？

1933年，瑞士天文学家弗里茨·兹维奇（Fritz Zwicky）在​​观察昏迷星系中星系的运动的同时，开始想知道是什么将它们保持在一起。没有足够的质量来阻止星系飞散。 Zwicky提出某种暗物质具有凝聚力。但是由于他没有证据，他的理论很快就被驳回了。

然后，1968年，天文学家维拉·鲁宾（Vera Rubin）做出了类似的发现。当她遇到令她困惑的事情时，她正在亚利桑那州南部山区的基特峰天文台研究仙女座星系。鲁宾正在检查仙女座的自转曲线，即中心周围恒星自转的速度，并意识到外边缘的恒星以与内部恒星完全相同的速率运动，这违反了牛顿的运动定律。这意味着银河系中的物质多于可检测的物质。今天，她的打孔卡读数被认为是暗物质存在的第一个证据。

在整个70年代，还研究了许多其他星系。在每种情况下，都观察到相同的现象。今天，人们认为暗物质占宇宙的27％。 “正常”或重质物质仅占5％。这就是我们可以检测到的东西。我们也无法检测到的暗能量占68％。

暗能量是造成哈勃常数或宇宙膨胀速率的原因。另一方面，暗物质影响“正常”物质聚集成块的方式。它可以稳定星系团。它还会影响星系的形状，自转曲线以及恒星在其中的移动方式。暗物质甚至会影响星系之间的相互影响。

自70年代以来，天文学家和物理学家一直无法发现暗物质的任何证据。一种理论是，它们都被捆绑在称为MACHO（大型紧凑光环对象）的空间绑定对象中。这些包括黑洞，超大质量黑洞，褐矮星和中子星。

另一个理论是，暗物质是由一种称为WIMPS（弱相互作用的质点）的非重子态物质组成的。重子物质是由重子组成的，例如质子和中子，以及由重子组成的一切，这些都是具有原子核的东西。电子，中微子，μ子和tau粒子不是重子，而是一类称为轻子的粒子。即使（假想的）WIMPS的质量是质子的十到一百倍，它们与正常物质的相互作用也很弱，难以检测。

然后是那些前述的中微子。您是否知道，每天都有巨大的溪流从太阳穿过地球，而我们却没有注意到？它们是另一种理论的焦点，该理论说，暗物质是由中性中微子组成的，它们仅通过重力与正常物质相互作用。其他候选人包括两个理论粒子，中性轴心和不带电的光子。

现在，一位理论物理学家提出了一个更为激进的概念。如果根本没有暗物质怎么办？英国朴次茅斯大学的梅尔文·沃普森（Melvin Vopson）博士提出了一个假设，即所谓的质量能信息等效。它指出，信息是宇宙的基本组成部分，并且具有质量。这解释了星系中缺少的质量，从而完全消除了暗物质的假设。

明确地说，信息是宇宙必不可少的组成部分的想法并不新鲜。古典信息理论最早由20世纪中叶的“数字时代之父”克劳德·艾尔伍德·香农提出。数学家和工程师在科学界非常有名，但在科学界并不多见，但在1940年他才有天才。他意识到布尔代数与电话交换电路完全吻合。很快，他证明了数学可以用于设计电气系统。

香农被贝尔实验室聘用，以弄清楚如何通过有线系统传输信息。他撰写了有关使用数学建立通讯系统的圣经，从而为数字时代奠定了基础。香农还是第一个将一个信息单位定义为一点的人。

信息理论的拥护者也许不比另一个无名的科学典范约翰·阿奇博尔德·惠勒。惠勒是曼哈顿计划的一部分，与尼尔斯·玻尔（Niels Bohr）一起制定了“ S-Matrix”，并帮助爱因斯坦发展了统一的物理学理论。在他的晚年，他宣称“一切都是信息”。然后他开始探索量子力学与信息论之间的联系。

他还创造了“从零开始”这个短语，或者说宇宙中的每个粒子都来自锁定在其中的信息。在1989年的圣达菲研究所，惠勒宣布，从粒子到力再到时空本身的结构的一切……“都源于它的功能，其含义，它的存在……完全是由设备对是非题的回答。 ，二进制选择，位。”

沃普森（Vopson）将这一概念向前推进了一步。他说，信息不仅是宇宙的基本单位，而且还是能量和质量。为了支持这一主张，他将狭义相对论与兰道尔原理统一起来并加以协调。后者以Rolf Landauer的名字命名。他在1961年预测，擦除甚至一点信息都会释放出极少量的热量，这是他计算出的数字。兰道尔说，这证明了信息不仅仅是数学量。这将信息连接到能量。经过多年的实验测试，兰道尔原则得以坚持。

沃普森说：“他（兰道尔）首先通过假设计算过程的逻辑不可逆性暗示了物理不可逆性，从而确定了热力学与信息之间的联系。”沃普森说，这表明信息是物理的，并证明了信息论与热力学之间的联系。

按照沃普森的理论，信息一旦产生就具有“有限且可量化的质量”。到目前为止，它仅适用于数字系统，但也很可能适用于模拟和生物系统，甚至适用于量子或相对论运动系统。他说：“相对论和量子力学是质量-能量-信息等效原理可能的未来方向。”

在发表在AIP Advances杂志上的论文中，沃普森概述了其假设的数学基础。他说：“我是第一个提出信息获取质量的机制和物理学的人，并且提出了这一有力的原理并提出了可能的实验来测试它。”

要测量数字信息的质量，请先从一个空的数据存储设备开始。接下来，使用高灵敏度的测量仪器测量其总质量。然后，填充它并确定其质量。接下来，您删除一个文件并再次评估。问题在于，本文描述的“超精确质量测量”设备尚不存在。这将是一个干涉仪，类似于LIGO。或者也许是类似于Kibble天平的超灵敏称重机。

沃普森说：“目前，我正在申请一笔小额赠款，其主要目的是设计一个实验，然后进行计算，以检查是否有可能检测出这些微小的质量变化。” “假设赠款成功并且估计数是正数，那么可以成立一个更大的国际财团来承担该文书的建设。”他补充说：“这不是工作台实验室实验，很可能是大型且昂贵的设施。”如果最终证明正确，那么沃普森将发现物质的第五种形式。

那么，与暗物质有什么联系？沃普森说：“ MP高夫（MP Gough）在2008年发表了一篇文章，他研究了……可见的宇宙将包含的信息位数，这些信息构成了所有缺失的暗物质。非常接近他的估计。”