數字宇宙:簡短閱讀清單

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本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點


物理定律是否源於資訊定律?也許是這樣,根據我本週末參加的兩個關於計算機與宇宙之間聯絡的世界科學節活動來看。 第一個活動探討了這樣一個觀點:關於一個三維世界的所有資訊都可以編碼到一個二維表面上。 將這個概念推向極致,我們可能會想象我們居住的三維世界只是一個更深層現實的投影,一個從某種宇宙膠片上跳出的短暫的全息圖。

第二個活動考慮了資訊本身是否是其他一切事物的基礎,是宇宙真正的基石,比原子、夸克甚至時空本身更深層。

正如從短短90分鐘的討論中可以預料到的那樣,這些活動雖然引人入勝,但讓我渴望瞭解更多。 以下是一些外部閱讀資料,供那些可能有相同感受的人參考。


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2003年,雅各布·貝肯斯坦為《大眾科學》撰寫了一篇名為“全息宇宙中的資訊”(需要訂閱)的專題文章,該文章對整個宇宙可能來自二維表面的概念進行了精彩的普及性描述。(該工作建立在倫納德·薩斯金德1997年的文章“黑洞和資訊悖論”[PDF 連結]之上。)貝肯斯坦的文章確實幫助我理解了兩種表面上截然不同的熵形式——熱力學熵和資訊熵——實際上是等效的。我的同事喬治·穆瑟幾周前也寫了一篇關於這個主題的精彩文章,作為世界科學節活動的預覽。

宇宙本身就是一臺計算機的想法,或者更具暗示性地說,計算機就是宇宙的想法,可以追溯到資訊時代的黎明。 德國計算機科學家康拉德·楚澤計算空間中首次提出宇宙正在通用計算機上計算的觀點,該書於1969年首次出版[PDF 英文翻譯連結]。這個想法超前於時代。在世界科學節活動上,瑞士盧加諾大學的人工智慧教授(也是楚澤的知識後裔)于爾根·施密德胡伯指出,在《計算空間》出版後,每個人都認為楚澤——他因建造世界上第一臺可程式設計計算機之一的Z1而已經在計算機科學界獲得了傳奇地位——已經瘋了。

然而,這個想法延續了下來,最著名的是愛德華·弗雷德金的作品,他是一位博學的計算機科學家,也參加了小組討論。 他是羅伯特·賴特在他的書三位科學家和他們的神:在資訊時代尋找意義中描述的三位科學家之一; 關於弗雷德金和他的想法的章節節選在《大西洋月刊》上,題為“宇宙就那樣發生了嗎?

傳奇物理學家約翰·阿奇博爾德·惠勒真正將這個想法帶入了物理學界。 他創造了精闢的總結“萬物源於位元”,並在他1989年的文章“資訊、物理、量子:尋找聯絡”中闡述了一個研究計劃,以調查其中的聯絡。

近年來,數字宇宙觀點的最傑出倡導者是數學家和企業家斯蒂芬·沃爾弗拉姆,他在他2002年的著作一種新的科學中認為,簡單的程式是所有自然現象的基礎。 科學家們批評了沃爾弗拉姆的書——在某些情況下甚至嚴厲批評——至少部分原因是他忽略了之前關於該主題的所有工作,並暗示他獨自承擔了數字物理學專案中可能出現的任何見解。 物理學家史蒂文·溫伯格為《紐約書評》撰寫了一篇一種新的科學的啟發性評論,總結道:“我不認為他的書接近實現他的目標或證明他的主張,但如果它是一個失敗,那也是一個有趣的失敗。”

好吧,這就是我幾天內能夠理解的所有內容。 我錯過了什麼? 我接下來該去哪裡? 請在評論中包含您的建議。

 

圖片來自美國宇航局費米望遠鏡拍攝的超新星遺蹟,由美國宇航局戈達德太空飛行中心提供,釋出於 Flickr

Michael Moyer is the editor in charge of physics and space coverage at 大眾科學. Previously he spent eight years at Popular Science magazine, where he was the articles editor. He was awarded the 2005 American Institute of Physics Science Writing Award for his article "Journey to the 10th Dimension," and has appeared on CBS, ABC, CNN, Fox and the Discovery Channel. He studied physics at the University of California at Berkeley and at Columbia University.

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