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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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fdyong123

铜虫 (正式写手)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
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)
引用回帖:
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)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
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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