走进科学
什么，存满了的硬盘真的比空的时候重一点点？
一项新的研究表明，数字比特生产速度的不断提高的发展趋势，可能会让世界可能会走向“信息灾难”。
英国朴茨茅斯大学的研究员梅尔文·沃普森(Melvin Vopson)定位于理论物理学中更抽象领域的新研究指出，对于地球上的物质来说，不断增加的数字信息可能会产生不可预见的巨大后果。
沃普森说：“我们实际上在一点一点地改变地球，这是一场无形的危机。”
为了理解沃普森的思想，让我们简要介绍一下他去年提出的理论，即质量能信息等效原理。
沃普森从1960年代德裔美国物理学家罗尔夫·兰道尔(Rolf Landauer)的研究中汲取灵感——兰道尔认为，由于热力学的限制，信息具有物理性质。
在这些思想的基础上，沃普森假设数字信息不仅像兰道尔所建议的那样是物理上的实体对象，而且在存储信息时具有有限且可量化的质量。
在沃普森的思想和理论计算中，相对于处于空状态的数据存储设备，当数字信息被加载时，数据存储设备的质量将少量增加。沃普森说，理论上质量的增加将是非常微小的，但仍然是可测量的。
当然，沃普森的想法——质量-能量-信息等效原理——目前只是假说。
有一篇新论文，探讨如果他的原理是正确的，会有什么可以辨识的后果——理论预言令人难以置信。
首先，沃普森采用了IBM的估算数据，地球上每天产生大约2.5×10^18字节的数据。如果我们制作的数字内容每年以20％的速度增长，沃普森计算得出，在大约350年左右的时间内，所产生的数字位数将超过地球上所有原子的数量。
沃普森说，即使在达到这一点之前，维持所有数字信息生产所需的功耗就已超过地球目前所能提供的能量。但这还不是全部。
如果我们将质量-能量-信息等效原理考虑在内，那么大量的数字信息将对实体质量产生重大影响。
“假设数字内容保守年增长率为1％……我们估计，大约需要3150年才能在地球上制造出累积1千克的数字信息，需要大约8800年，就可以把地球质量的一半转变为数字信息质量。”
“如果是5％，20％和50％的增长率，数字就会变得非常骇人。”
以每年50％的速度增长，数字内容将在短短225年内占整个地球质量的一半。
当然，抽象的数学概念未必能与真实的物质规律相对应，存在大量的不确定性和未知数，其中最重要的就是质量能信息等效原理本身。
尽管如此，这是令人着迷的思想，沃普森希望他的想法能够激发进一步的理论和实验研究，使我们能够更接近这些大问题的答案。
沃普森说：“由于狭义相对论和兰道尔原理都被证明是正确的，因此很可能新原理也是正确的。”
他的理论发表于《AIP Advances》。
本文译自 sciencealert，由 majer 编辑发布。