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信息----萦绕在理论物理学周围, 引起兴趣和困惑的幽灵。

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信息的概念也许会成为物理学新进展的关键,信息在热力学基础、热学、量子力学基础和许多其他领域中都被提及,但这个词在使用时通常模糊不清。


IP属地:辽宁1楼2019-06-26 22:29回复
    信息是对某件事可供选择的多少的量度。
    例如掷一枚骰子,它可以落在六个面中任意一个上,当我们看到它落在某个面上时,就有了信息量N=6,因为可能的选择总共有6个。如果我不知道你的生日是在一年中的哪一天,那么就有365种不同的可能。如果你告诉我日期,就有了信息N=365,依此类推。
    关键点在于信息可以被大致确定下来。例如,想象你手里有一个球,可能是黑色的也可能是白色的,我手里也有一个球,可能是白色的也可能是黑色的。那么现在我这边有两种可能,你那边也有两种可能,一共会有四种可能(2×2):白—白,白—黑,黑—白,黑—黑。现在假定由于某种原因,我们能够确定两个球的颜色是相反的(比如,我把球从一个盒子里取了出来,而这里面只有一个白球和一个黑球),总共的可能就变成了两种(白—黑
    或黑—白),即使我这边和你那边的可能性仍然分别有两种。请注意,在这种情况下,奇怪的事情出现了:如果你看到了你的球,就会知道我的球的颜色。在这种情况下,我们说两个球的颜色是关联的,即二者是联系在一起的。我们说我的球具有你的球的信息(反过来也一样)。


    IP属地:辽宁2楼2019-06-26 22:35
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      2025-10-11 22:53:12
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      接下来说“热”。
      热是分子随机的微观运动,当水热一些的时候,分子的运动更剧烈,为什么它会冷却下来呢?因为冷空气和热茶水中分子可能状态的数量少于热空气和冷茶水中分子可能状态的数量,组合状态会从可能状态较少的情形演化为可能状态较多的情形。水无法加热自己,因为信息无法自己增加。
      详细说一下,水分子非常多并且极其微小,我们不了解它们确切的运动,因此缺少信息,这种信息的缺少或者说信息的丢失是可以计算的。如果水凉了,一小部分能量会传递到周围空气中,水分子的运动会变慢,空气分子的运动会变快。如果计算丢失的信息,会发现它增加了。然而,如果是水从周围更冷的空气中吸收了热量,丢失的信息会变少,即我们知道的会更多。但信息不会从天上掉下来,它无法自己增加,因为我们不知道的东西,就是不知道。因此,水在与冷空气接触时无法自己加热。这听起来有点神奇,但很有效:我们可以只根据信息不会平白无故增加这条经验,来预测热如何运作。


      IP属地:辽宁3楼2019-06-26 22:41
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        这一公式表达了(丢失的)信息是可能的选择数量的对数,是香农的重要理念。这个量与热力学中的熵一致。熵就是“丢失的信息”。熵的总量只能增加,因为信息只能够减少。
        如今,物理学家普遍接受了这一理念,信息可以被用作阐明热量性质的概念工具。还有个观点更大胆,但也有越来越多的理论家支持,信息的概念也可用量子力学。
        量子力学的一个重要结论就是信息是有限的。在经典力学中测量一个物理系统时,能够得到的可能结果的数量是无穷的,但是多亏了量子力学,我们明白了实际上这个数量是有限的。量子力学可以理解为发现了自然界中的信息总是有限的。


        IP属地:辽宁4楼2019-06-26 22:45
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          量子力学的整个结构都可以根据信息按照如下方式来解读和理解。一个物理系统只有在与其他物理系统相互作用时才显现。于是,对物理系统的描述也是相对于另一与之相互作用的物理系统给出的。对系统的任何描述都是对一个系统所具有的关于另一系统的信息的描述,即两个系统之间的关联。如果用这种方式来解释,按照物理系统具有的关于其他物理系统的信息来描述,量子力学的神秘之处就没有那么深奥难懂了。
          一个系统的描述只不过是总结过去所有与之发生的相互作用,并使用它们来预测未来相互作用的影响。


          IP属地:辽宁5楼2019-06-26 22:47
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            量子力学的整个形式结构很大程度上可以表述为两条简单的基本原理:
            1.任何物理系统中的相关信息是有限的。
            2.你永远能够得到一个物理系统的新信息。
            在这里,“相关信息”是关于一个给定系统的信息,由过去与之发生的相互作用得来,信息允许我们预测与这个系统未来相互作用的结果。
            第一条基本原理表示了量子力学的分立性特征:只存在数量有限的可能性。
            第二条表示了其不确定性特征:总是存在一些无法预测的事,让我们能得到新的信息。当我们得到关于某一系统新的信息时,相关信息的总量不能无限增加(由于第一条基本原理),之前信息的一部分变得不相关了,也就是
            说,它对预测未来不再有任何作用。在量子力学中,当我们与一个系统相互作用时,我们不仅是了解到一些内容,也“删去”了关于系统的一部分相关信息。


            IP属地:辽宁6楼2019-06-26 22:49
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              计算黑洞热量的方式之一:被一块特定面积的表面包围的黑洞,这一面积的量子可能有N种不同的分布。就像那杯水一样,其中的分子可能以N种不同的方式运动。因此我们可以把丢失信息的量,也就是熵,与黑洞联系起来,与黑洞联系在一起的信息量直接取决于黑洞的面积:黑洞越大,丢失的信息越多。
              当信息进入黑洞后,就不能从外面找回了,但是进入黑洞的信息携带了能量,黑洞变大了,增加了面积,从外面看来,在黑洞中丢失的信息现在表现为与黑洞表面积联系在一起的熵。


              IP属地:辽宁7楼2019-06-26 22:53
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                热时间
                在宇宙的基本方程中,有很多日常概念不再起作用。例如“上”与“下”,“热”与“冷”,所以共有的日常概念从基础物理学中消失。
                例如,上和下的概念没有进入牛顿方程中,但在一张没有绝对上下的图中,我们知道它的含义,在一个行星附近,上和下是有意义的,下表示邻近的大物体施加引力的方向,朝向大物体,上表示相反的方向。
                热和冷也一样:在微观层面没有热或冷的物体,但是当我们把大量微观成分放在一起,按平均值进行描时,热的
                概念就出现了,热的物体单个成分的平均速度会升高。我们可以在特定的情形下理解上和热的含义,比如邻近存在物质,或只处理很多分子的平均值时,等等。


                IP属地:辽宁8楼2019-06-26 22:57
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                  2025-10-11 22:47:12
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                  对时间来说也是类似的:时间的概念可能在基本层面没有作用,但它在我们的生活中会起到重要作用,就像上和热那样,如果时间不能用于描述世界的基本层面,那么时间的流逝意味着什么呢?答案很简单,时间的起源也许和热的起源很相似,它来自许多微观变量的平均值。
                  时间和温度之间存在联系是反复出现的观点,有时间流逝的一切现象都与温度有关。时间的显著特点是向前移动不会向后移动,也就是不可逆的,与热无关的力学现象则是可逆的,如果我们把它们拍摄下来,然后把影片倒着放,也不会觉得有任何问题。比如,拍摄一个被向上抛出后又落下的石头,然后倒着观看影片,仍然能看到石头升高又落到地上。
                  如果倒着看影片,就会看到石头自己从地上跳起来,而这令人难以置信,但是当石头接触地面并且停下来,它的能量去哪儿了?它加热了地面,在热量产生的那个时刻,过程就不可逆转了----过去与未来区分开来。只有热量才能把过去与未来区别开。


                  IP属地:辽宁9楼2019-06-26 23:03
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                    燃烧的蜡烛会转化为烟----烟无法转化为蜡烛----而蜡烛会产生热量。
                    一杯热水冷却,不再升温,它会散发热量。我们活着,变老,产生热量。太阳正在消耗氢,最终会耗尽并熄灭,太阳也在变老,在产生热量。月亮看起来像是永恒不变地环绕地球运动,一直维持原状,然而实际上它在缓慢远离地球。这是因为月亮引起了潮汐,潮汐稍微加热了海洋,从而与月亮交换了能量。无论何时,当思考一个要证明时间流逝的现象时,都会发现是通过热量的产生来证明的。没有热量,时间就没有选定的方向。


                    IP属地:辽宁10楼2019-06-26 23:08
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                      只要我们拥有对一个系统的完整描述,系统的所有变量就具有同等的地位,没有哪个充当时间变量,也就是说:没有变量与不可逆现象相关。但只要我们用许多变量的平均值来描述系统,我们就有了一个优先选取的变量,其作用和通常的时间一样,也就是热量随之耗散的时间,我们日常经验的时间。
                      因此时间并不是世界的基本组成部分,但看起来却是,因为世界很大,我们只是世界里的微小系统,只与无数的微观变量平均后的宏观变量相互作用。在日常生活中,我们从没见过单个的基本粒子,我们看到石头、电脑和行星----所有这些东西,每一个都由无数的基本要素组成。我们始终在与平均值发生关联,平均值的运作就是:损耗热量,并且从中产生时间。


                      IP属地:辽宁11楼2019-06-26 23:11
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                        时间是我们忽略了事物微观物理状态的结果
                        时间是我们所没有的信息
                        时间是我们的无知


                        IP属地:辽宁12楼2019-06-26 23:12
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                          IP属地:辽宁13楼2019-06-26 23:13
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                            黑球 白球,你解释的是什么?
                            如果是量子理论 这两个球的解释是错误的。
                            这依然是经典物理


                            来自Android客户端14楼2019-06-27 23:10
                            收起回复
                              2025-10-11 22:41:12
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                              记得之前看过一个帖子,里面有个人问。
                              如果,我此刻产生一个念头,一个想法,过段时间忘了,然后又过了段时间我死了,然后又过了段时间地球毁灭人类灭亡了,那几百亿年以后,这个我当时这么一个偶然的想法念头,是不是彻底的不存在了?怎么证明存在过!?


                              IP属地:浙江来自Android客户端16楼2019-06-30 22:16
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