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第573章 信息论剑斩麦克斯韦妖！全场震撼！还有第四神兽？
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【0】。”
“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。”
