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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 专业学科区 » 物理 » 交叉学科 » 描述物理过程需要的信息量
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tingyy

铜虫 (小有名气)

[交流] 描述物理过程需要的信息量 已有6人参与

要描述一个物理过程，需要多少比特的信息呢？
   比如,要描述一克质量的物体匀速运动一厘米是非常简单的物理问题。那么这个描述需要的信息量是多少比特？能够计算出来吗？
   如果要描述一个电子体运动一厘米需要的信息量是是更大，还是更小？
   获得信息是需要消耗能量。根据信息论：信息来源于系统相应熵的变化。
   有N个等概状态的物理系统中，. 输入能量Q，对应墒变化为
                    
其中  K=1.3806505×10-23J/K   焦耳/开度（T）.粒
   假定该系统仅有两种等概状态，N=2，其平均信息量为 ，该系统相应熵变化为为 。获得一比特信息相应耗能为10-16尔格/°K。
   根据信息的上述定义。要描述一个物理过程，需要的信息量，应该取决于该物理过程可能的状态数和相应的概率。
   物理过程可能的状态数和相应的概率，可能就涉及到量子论的观念。其实任何物质都具体量子特性，但是只有质量非常小的粒子才在我们进行物理描述的时候表现出来。而对于大质量的物体就看不出来。其原因可能就来源于我们在观察物理过程时，能够确定的该物理过程可能的状态数和相应的概率。
   设想一下如果我们对质量为1克的物体进行观察时，如果要求精度达到10-16数量级以上，那么是不是量子特性会表现出来。物理过程可能的状态数和相应的概率的确定就非常困难，可能数量巨大。也就是需要的信息量巨大，消耗的能量也将会是巨大的。
   现有的物理定理是在有限信息量的基础上来描述实际物理过程的。而无限精度，无限适用的物理描述，需要无穷大的信息量，这需要消耗无穷大的能量，所以是不可能实现的。
   所有的物理定理，包括相对论、量子物理、弦论等都是实际世界的近似描述。只是在一定的精度范围内是比较正确的，超过这个范围可能就不适用了。但是，这些一定范围内正确的物理定理，对于我们平常的利用自然的物质和能量是足够的了。所以它们得到广泛的承认和应用。

[ Last edited by tingyy on 2013-3-27 at 11:59 ]
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1楼 2013-03-27 11:51:13
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寒心-831

金虫 (正式写手)
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我觉得作者是想说明从理论上讲，我们是可以全方面的、系统的、完全的通过物理量来描述一个客观事物的。
但是，首先由于我们对自然界的认识、利用还没有到达那个深度，也就是说，目前还没有那个必要。其次，从实际出发，即使我们想去那样做，也是不可能的！因为需要的信息量太大，无法完成！
简而言之，就是支持“可知论”。

[ 发自手机版 http://muchong.com/3g ]
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5楼2013-03-27 21:42:15
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霁雪

木虫 (正式写手)
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5楼: Originally posted by 寒心-831 at 2013-03-27 21:42:15
我觉得作者是想说明从理论上讲，我们是可以全方面的、系统的、完全的通过物理量来描述一个客观事物的。
但是，首先由于我们对自然界的认识、利用还没有到达那个深度，也就是说，目前还没有那个必要。其次，从实际出 ...

楼主几个帖的意思都是，
信息是无限的，所以完全了解世界是不可能的。
已知的所有信息，毫无疑问地都是正确的。
我们只要靠收集更多的信息就能雾里看花，更好的描绘世界了，

科学已经不需要实验和观察了，只要有越来越快的计算机和越来越复杂的模拟程序就可以了。
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黑暗是光明的缺乏，但是在纯粹的光明中也和黑暗中一样，什么也看不到！
7楼2013-03-28 02:41:06
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霁雪

木虫 (正式写手)
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9楼: Originally posted by 寒心-831 at 2013-03-28 13:07:03
只是说目前、从我们生活的需要出发，可以不用那么精确。
但是从科学研究方面讲，我们是有必要、也一定要做到不断地提高精确度。只有这样，才能发现更多的、更有趣的东西！
...

其实，我是在拿气象学当笑话说，知道气象学现在不叫气象学了吗？嘿！气象学现在叫信息科学了。以过去的南京气象学院为例！

我在退休之后，无意当中发现了，气象学居然是建筑在一系列错误的理论之上，难以相信的，但是竟然如此！

非常简单的，可以看看我的一系列发帖，全部都是围绕水蒸气的讨论。

大家一定听老师说过关于热空气上升把 水蒸气带到了高空遇冷变成云的知识。但是只要想一下，热空气能带动水蒸气吗？难道水蒸气比热空气重吗要靠热空气带？
一步错就步步错，于是就靠计算机来汇总信息了。可是从基本分析方法错误的观察，能得到正确的信息吗？
大家都认为经典的理论已经够用了，可就没有人想到，看了我的一系列帖子就没有人敢相信，其实，经典理论不是够不够用的问题，而是可靠不可靠的问题。
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黑暗是光明的缺乏，但是在纯粹的光明中也和黑暗中一样，什么也看不到！
10楼2013-03-28 20:08:29
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fdyong123

铜虫 (正式写手)
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这是要干什么呢，完全不知道要干什么
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2楼2013-03-27 13:53:58
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tingyy

铜虫 (小有名气)
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2楼: Originally posted by fdyong123 at 2013-03-27 13:53:58
这是要干什么呢，完全不知道要干什么

你学习的物理规律能够“完全描述”一个物理过程吗？
在通过物理实验收集数据（信息）来描述一个过程中，你考虑了信息量的问题吗？
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kejia
3楼2013-03-27 15:20:17
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fdyong123

铜虫 (正式写手)
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3楼: Originally posted by tingyy at 2013-03-27 15:20:17
你学习的物理规律能够“完全描述”一个物理过程吗？
在通过物理实验收集数据（信息）来描述一个过程中，你考虑了信息量的问题吗？...

1. 引号里的完全描述是什么意思，公式最简洁，和你说的完全描述有什么关系？
2. 你所说的信息量是指数据本身么，还是实验过程等也算进去，为什么要考虑信息量？要做成光盘么，对不起，我不懂，不要笑话我啊。
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4楼2013-03-27 16:08:01
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hy:tuzi28:

金虫 (小有名气)
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信息量的要求 与 精确度 有关
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伟大领袖毛主席教导我们:我们的教育方针,应该是使受教育者在德育、智育、体育几方面都得到发展,成为有社会主义觉悟的,有文化的劳动者。
6楼2013-03-28 01:18:35
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tingyy

铜虫 (小有名气)
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7楼: Originally posted by 霁雪 at 2013-03-28 02:41:06
楼主几个帖的意思都是，
信息是无限的，所以完全了解世界是不可能的。
已知的所有信息，毫无疑问地都是正确的。
我们只要靠收集更多的信息就能雾里看花，更好的描绘世界了，

科学已经不需要实验和观察了，只 ...

如果没有准确的信息，在很多情况下（一般是非经典问题）越来越快的计算机和越来越复杂的模拟程序可能离真相越来越远。
当然目前的计算机模拟程序可以描述一些经典的理论已经比较好的解决了的问题。但是在很多需要研究的领域，也就是经典理论还不能很好地描述的问题，如纳米领域、超导、分子生物等领域的问题可能还需要进一步收集实际信息（数据是一种数字化的信息）来解决问题。
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8楼2013-03-28 08:55:40
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寒心-831

金虫 (正式写手)
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8楼: Originally posted by tingyy at 2013-03-28 08:55:40
如果没有准确的信息，在很多情况下（一般是非经典问题）越来越快的计算机和越来越复杂的模拟程序可能离真相越来越远。
当然目前的计算机模拟程序可以描述一些经典的理论已经比较好的解决了的问题。但是在很多需要 ...

只是说目前、从我们生活的需要出发，可以不用那么精确。
但是从科学研究方面讲，我们是有必要、也一定要做到不断地提高精确度。只有这样，才能发现更多的、更有趣的东西！

[ 发自手机版 http://muchong.com/3g ]
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9楼2013-03-28 13:07:03
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