解码宇宙——新信息科学看天地万物

解码宇宙——新信息科学看天地万物
ISBN: 
978-7-5428-6194-8/N·935
出版日期: 
2015-06
开本: 
16开
页码: 
300
定价(元): 
47.00
作者: 
[美] 查尔斯·塞费
译者: 
隋竹梅
  

目录

1 对本书的评价

3 内容提要

5 作者简介

7 致谢

9 前言

 

1 第一章 冗余度

18 第二章 妖魔

52 第三章 信息

84 第四章 生命

114 第五章 比光更快

146 第六章 悖论

171 第七章 量子信息

207 第八章 冲突

230 第九章 宇宙

 

254 附录A 对数

256 附录B 熵与信息

261 参考文献

内容提要

        宇宙,或许就是一台庞大的计算机。这是作者在本书中对宇宙作出的结论。作者从信息的特点开始谈起,详细论述了信息论和量子计算,向我们展示了一幅不可思议的宇宙画卷,涉及生命的本质、热力学、相对论、量子力学、黑洞、多元宇宙,直至宇宙的命运。本书资料翔实、内容丰富、思路清晰、观点明确,读后使人对宇宙肃然起敬。

前言

        文明,注定要走向末日。

        当我们拿起一本书准备阅读的时候,“文明,注定要走向末日”这句话,恐怕是我们最不想首先读到的内容。然而,这是事实。人类,还有宇宙中的所有生命,都将消亡。不管我们的文明变得多么先进,不管我们是否具有能够在星际间飞跃的本领,不管我们的寿命是否能够达到600岁,在这个可观测宇宙最后一个生命停止呼吸之前,只剩下一段有限的时间。信息定律封住了我们的命运,就像它封住了宇宙本身的命运一样。

        信息(information)这个词,戏耍着计算机的想象力,逗弄着计算机主机和网络高速公路;总之,计算机的引进和普及,成为家喻户晓的信息革命。然而,计算机科学只是众所周知的信息论主导思想的一个很小的方面。虽然这个理论实际上指挥着计算机如何工作,但是它所做的远远不止这些。它在许多不同范围内支配着客体的行为,它说明了原子如何相互作用,说明了黑洞如何吞噬恒星。信息论的规则描述了宇宙将如何死亡,并阐明整个宇宙的结构。即使没有计算机,信息论仍然会成为20世纪物理学第三次了不起的革命。

    热力学定律,这些支配着物质团块中原子运动的规则,说到底就是关于信息的定律。相对论(阐明物体在极快速度和强大引力作用下的行为),实际上就是一种信息论。量子理论支配极小领域,也是一种信息论。信息的概念,远比计算机主机所包含的内容更广泛。这个概念,融合了所有这些理论而形成一种极有影响力的思想。

        信息论的影响力之所以如此大,是因为信息是物质的。信息不单单是一个抽象概念,也不仅仅是事实、数字、日期或者名字。信息是质能的具体属性,是可以量化和测量的。它与一块铅的重量,或者与储存在核弹头里的能量一样实实在在,而且,与质量和能量一样,信息服从于一系列物理定律,这些定律决定着信息所能够具有的行为,决定着信息能够被运用、传送、复制、删除和销毁。宇宙中的一切都必须遵守信息定律,因为宇宙万物都是由自身所具有的信息塑造的。

        信息的概念起源于古代密码编制和密码破译艺术。这些隐藏着国家机密的符号,实际上藏匿着信息,以便将信息传送出去。当密码破译艺术与热力学相结合的时候,信息论产生了。热力学是物理学的分支科学,它描述了发动机的行为、热交换以及功的产生等。这种崭新的信息论,是与量子理论和相对论一样具有革命性的思想。它在顷刻间使通信领域脱胎换骨,为走向计算机时代铺平道路,而这还只是个开端。在这10年中,物理学家和生物学家开始认识到,信息论概念所支配的远远不止是计算机的位元和字节,不止是编码与通信:它描述了亚原子领域的行为,描述了地球上的全部生命,甚至描述了整个宇宙。

        地球上的每个生物,都是信息生命体;信息位于细胞的中心,也在我们的大脑里不停地活动。然而,不只是生物能够运用和处理信息,宇宙中的每个粒子、每个电子、每个原子、每个尚未被发现的粒子,都挤满了信息——那些信息往往是我们无法接近的,尽管如此,那还是信息。信息可以被传送或处理,也可以消散。宇宙中的每颗恒星、每个星系,都挤满了能够逃逸和传播的信息。这些信息始终都在各处流动,向整个宇宙散播。

        呈现在我们眼前的是,信息确确实实在塑造着我们的宇宙。信息的运动,完全可能决定着宇宙的物理结构。信息似乎存在于科学最深刻的悖论的中心——存在于相对论和量子力学的奥秘之中,存在于宇宙中生命的起源和结局之中,存在于黑洞终极破坏力的真相之中,存在于一个看似随机的宇宙所隐藏的秩序之中。

        信息定律已经开始把科学中一些最深刻问题的答案揭示出来。然而在某些方面,这些答案远比它们已经解决的悖论更令人感到烦恼和不可思议。信息描绘了一种宇宙加速走向死亡的情景,描绘了一种生物像奴隶一样寄生于其中的情景,描绘了一种不可思议的拜占庭式宇宙的情景,而这种宇宙,是由庞大数目的平行宇宙所组成。

        信息定律给予物理学家一种办法,去了解人类一直在冥思苦想的最黑暗的秘密。然而,这些定律所描绘出来的却是一种既不忍目睹,又十分离奇的情景。

作者简介

        查尔斯·塞费,美国纽约大学新闻系教授,耶鲁大学数学硕士。《科学》(Science)、《新科学家》(New Scientist)、《科学美国人》(Scientific American)、《经济学家》(The Economist)等多家杂志的撰稿人。著有《零》(Zero)、《阿尔法与奥米伽》(Alpha & Omega)、《瓶中的太阳》(Sun in a Bottle)、《证明》(Proofiness)和《虚拟非现实》(Virtual Unreality)等作品,曾获美国笔会玛莎·阿尔布兰德奖。

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