第573章 信息论剑斩麦克斯韦妖！全场震撼！还有第四神兽？（1/2）
信息熵概念一出，众人全都震撼不已。
“多么天马行空的想法！”
把信息类比成热力学中的系统，从熵的角度研究信息的本质。
一时间，所有人议论纷纷。
“布鲁斯教授的思维太超前了！”
“信息这么虚无缥缈的存在，竟然也能用物理学的方法研究吗？”
“如此说来，信息难道也是一种物理存在？”
有人反驳道：
“应该不是。”
“目前没有任何理论和实验证明，信息是像原子那样的物理存在。”
“布鲁斯教授定义的信息熵，是用热力学的方法研究信息。”
“但有一点我想不明白，要用什么物理量研究信息的具体性质呢？”
“速度？能量？位移？”
“信息有这些物理参数吗？”
“热力学系统除了熵，可还有能量、温度、压力等参数啊。”
“只有一个熵，应该描述不了信息这个系统吧。”
不少人赞同地点点头。
信息确实是一种和物质、能量相比，截然不同的存在形式。
这时，李奇维继续说道：
“为了更好地讨论信息的性质，需要对信息的范围做一个限制。”
“我所说的信息，是指能够以电子或数字的形式存储起来的信息。”
“举个例子。”
“我想把【演讲speech】这个单词存储到机器中。”
“speech含有6个字母，我就把它的信息熵定义为6。”
“这里的信息熵，是指speech这个单词的组成字母的复杂度，而不是它本身所能映射出的信息量。”
“因为你完全可以说，你看到speech这个单词后，就想起来很多场演讲的内容。”
“那么，我们就无法估算speech的真实信息量了。”
“甚至每个人从speech中能获得的信息量都是不一样的。”
“在通信领域中，信息熵是针对编码机器的概念，而不是人类感性思维上的拓展。”
“所以，长单词就是比短单词的信息量更大。”
“这也是为何大家发电报时，字数越多收费越贵。”
“对你而言，一句话和十句话可能表述的信息量是一样的。”
“但是对于电报机器而言，它只能遵循机械和数学原理，一个一个字发送。”
众人默默点头。
他们很容易就接受了这个设定。
这是科学研究的一种常用方法。
那就是抓住主要问题进行分析，没有必要直接研究现实世界的复杂情况。
等到理论成熟后，再逐步应用到更复杂的场景中。
比如量子力学就是从研究电子的性质开始，然后推广到所有微观粒子及粒子组成的系统。
“我之前说，从信息的角度重新审视麦克斯韦妖问题。”
“但是问题来了，信息要如何和物理世界产生联系呢？”
“信息毕竟是虚无缥缈的存在。”
“一个原子在那里运动，它具有速度、位置、能量等。”
“如果把这些参数值写在纸上，那么我们就得到了一个关于原子的信息。”
“可现在如果把纸张烧了，请问信息还存在吗？”
众人纷纷议论。
这倒是个很有意思的问题。
“很显然，对于原子本身而言，信息并没有丢失。”
“它依然具有相同的速度、位置、能量等参数。”
“不会因为纸张被烧掉，它的信息就不存在了。”
“但是对于我们这样的研究者而言，信息确实消失了。”
“所以，这里就涉及到一个关键的问题。”
“信息的变化到底会不会影响到物理世界的变化？”
“换句话说，我们是否可以在信息和物理世界之间搭建一架桥梁？”
众人皆是一惊！
他们顺着布鲁斯教授的思路，思考问题的深度越来越深。
信息，到底是幽灵？还是某种存在？
这时，李奇维自信满满，令众人为之一震！
“我认为是可以的！”
“答案就在熵和能量这两个参数中！”
“客观世界由物质和能量组成，而根据质能方程，物质和能量是一体两面的存在形式。”
“因此，如果能找到信息熵和能量之间的关系，就能把信息和物理世界联系起来。”
“那么，如何操作呢？”
“刚刚我提到了克劳修斯从熵的角度重新表述了热力学第二定律。”
“在他给出的公式中，系统的熵和能量满足特定的关系。”
“接着，玻尔兹曼又从微观角度，更细致地定义了熵和能量之间的关系。”
“在此，我做出一个大胆的假设！”
“热力学熵和信息熵不是泾渭分明，而是有着深刻的联系。”
“在通信领域中，任何信息都需要物理载体。”
“信息和能量就通过这些真实的物质发生作用。”
“当我们对信息进行处理的时候，就必然同时会对这些物理载体进行操作。”
“虽然信息本身不遵循物理定律，但是这些物理载体却需要。”
“所以，这些物理载体必然也遵循热力学定律。”
“如此一来，通过热力学熵，就可以把信息熵和能量联系起来了。”
在众人的震惊和懵逼中，李奇维继续道：
“举个例子。”
“电报的原理是利用电流存在与否来代表不同的信息。”
“在二进制电报中，电流存在视为【1】，电流不存在视为【2】。”
“通过0和1的组合，就能编码出各种字母、数字、符号，从而传递复杂的信息。”
“电报员首先将待发送的信息，按照特定的规律，比如摩尔斯密码等，编码成电流信息。”
“然后，这些电流通过导线以光速传递到另一端。”
“在接受端，这些电流信号通过电磁感应原理，影响到打字机设备，将电信号还原成人类可读的文字信息。”
“可以看到，不管是在发送端还是接受端，信息都是以电流这种真实物理存在为载体，进行传输。”
“而电流本身是符合已知的各种物理理论，比如电磁感应现象等。”
“所以，如果我们对信息进行修改，其实就是在修改电流。”
“而电流被改变后，它与物质发生的相互作用也必然改变。”
“换句话说，我们看似只是改变了信息本身，但因为信息需要物理载体，而物理载体又要满足物理规律。”
“所以，我们间接又改变了物理世界。”
“而这，就是信息和物理世界的关系！”
“基于这些分析，我对信息熵、热力学熵、能量三者之间的关系提出以下猜想。”
“任何在逻辑上不可逆转的信息操作过程，比如，擦除一个单位的信息，都会伴随着信息处理设备或其环境的热力学熵增加，从而消耗能量。”
“比如，在电报机中，如果要删减部分信息，那么必然会对机器进行操作，改变其电流规律。”
“在这个过程中，机器消耗的能量更多了，因此造成热力学熵变大。”
“这一点，根据玻尔兹曼熵公式和克劳修斯熵公式就能计算得出。”
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