[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 ]

回复此楼