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第509章 信息论3
    鲍勃绝不会知道爱丽丝是安然无恙的,而爱丽丝也看不到任何有矛盾的地方。她刚刚穿越了视界,发现没有任何危险。单着一切看上去都太皇庙了。我们感到困惑,爱丽丝究竟是在视界处被热化、被摧毁了?还是安然无恙的穿越过了视界?

    好了,让我们把这个理论再推进一步。咱们假设,就在爱丽丝落入视界前,她已经遭遇了这个非常非常热的区域。记住,这个区域就刚刚好在视界的上方,温度计满满放下来,渐渐变得越来越热。她在穿越过视界之前,进入热汤里。在她穿越过视界之前,鲍勃看了她一眼。

    看一眼是什么意思?意思就是他将光子,或者电磁辐射投射到她的身上。然后反弹回他的眼睛里。然后问,她在那里是被热化了?还是没有被热化?这是一个很神器的故事。但是我还是先告诉你们结局吧。

    为了让鲍勃实实在在的看到爱丽丝,为了测定她是否被热化,鲍勃必须要用足够量的、波长极短的光子来照射。而这样的光子本身,就会把爱丽丝热化,把她烤焦。量子力学就是这样运作的,量子力学总是这样,你想要通过做个试验来战士某个没有发生的事件。而试验本身,却使得这个事件发生了。

    就是这么让人郁闷,鲍勃得出结论,爱丽丝已经死了。为什么?因为他看到那些反弹出来的辐射,可以说,正是鲍勃的行为导致的爱丽丝的死亡。但操作实际上来说,是鲍勃发现了爱丽丝被烤焦了。所以说,这里不存在矛盾。可是,不知怎样的,就是觉得无法令人完全满意。这背后一定有什么,有什么深刻的东西。关于信息,关于黑洞。

    看起来对一种事实有两种完全不同的表现方式,是没错的。同样的信息,其中一种是爱丽丝的三维现实,落入了黑洞。她朝四周看,看到自己是三维的,自己身上没有任何一样。而另一种,是二维的。这个超级热的极薄层上的二维存在,吸收了爱丽丝把她热化,搅成一团,然后辐射了出去。

    那么,真可以有队同一事物的完全不同的两种描述存在吗?一个是三维的,一个是二维的?当然有了。画就是这样,图画可以是一幅画,也是可以表现一个三维物体的一副平面图。大家可以看看一幅画,类似浮世绘之类的一幅画。

    对吧,类似的画绝对是三维的,表现出来的模样也是三维的特征,但实际上它并没有给出任何三维的信息。它只是欺骗了你的眼睛,你的大脑。只不过是你的大脑对该事物的熟悉,对人类的熟悉,对光线投射方式的熟悉程度,在你的大脑中创造了一个三维的虚拟幻象。实际上在那里放着的,是一副二维层的图画。只有二维的信息。

    信息,三维的信息,在那里完全没有。这仅仅是个二维信息,到此为止。那么,我们来聊聊如何用比特来编码二维和三维信息。

    一幅图我们可以将其简化到何种程度,红蓝绿色?不,是像素点。然后用一大堆需要三种类的像素,而不是两类像素。但你可以用一系列严格精准编写的编码来展现图画。如果我想展现一个三维的真实内容。打个比方,你的房间。我一个个怎样展现出这件房间里正在发生的一切?

    我可以把房间,不是分割成像素,你们知道三位版本的像素叫什么吗?叫立体像素,v是代表体积的缩写,他们就叫做立体像素。你可以将房间分割为一个一个极小的立体像素。现在假设,每一个立体像素的大小融通一个原子,同时,我们将这个设定简化一下。说,世界上只有一种原子,一切都是由于氢构成的。

    这样,所有在房间里发生的一切事物,我们都可以通过,将每一个立体像素中是否有原子,用o和x,亦或者用0和1的方式标记,完整的表述出来。如果我知道每一个小方格里是否有原子,那么我就知道关于这间屋子里的一切,我就可以用这种方式表述出它。所以事实上,如此一来,我如果想展示整个世界,或者一个房间,甚至任何其他东西,我就必须吧自己的立体像素缩的足够小,才能进入足够围观尺度,但我最终还是可以用三维的信息排列组合来展示它们的。

    咱们的世界,或至少说,黑洞的表面能够既用三维也可以用二维的形式表达出来吗?表面上看起来似乎是不可能,三维和二维看上去是如此的截然不同。你能把三维

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    的信息重新换一种方式展现出来吗?用立体像素,而不是像素。答案是肯定的,但总是要付出很大代价的。

    所谓很大的代价,就是当你试图将三维的数据用二维的方式展现出来,结果常常是把它们严重打乱了。常会变得极其混乱。其中一个例子就是全息图。

    全息图即是一段电影。当我说,世界就是一副全息图值得并不是图像,而是存储着全息影像的一段电影。如果用显微镜来观察一段全息图你会发现什么呢?大堆潦草的涂鸦一样的小东西,你看不出任何模式、规律,即使花上几辈子时间也看不出全息图话的是什么。它太混乱,而且只是二维的。但假如你知道规律,你将光束打在全息图上,图像边形成了。一副完整的三维影像。你会知道你想知道的一切,你怎么做?你走过去,转到图像背后,看一眼这个三维信息。当然了,这个图不包含物体的体内有什么东西。但实际上,如果你用核磁共振扫描给物体做一副全息图,你就可以在全息面上,将其以三维的形势编码,把它内部的一切表现出来。

    所以,全息图是个非常好的粒子。咱们把它叫做压缩数据至二维表面。在这个过程中,它们江北打乱的面目全非、无法辨识。除非你知道详细代码。

    那么,结论是什么呢?结论就是,黑洞的世界表面就像衣服被打乱的、包含所有黑洞内部的衣服全息图。两个版本的事实,对同一事实的两个重建描述。一种黑洞表面的构建、或者说重构建是非常杂乱混乱的。

    超级超级热的比特汤,却包含着与落入黑洞的事物完全相同的,三维信息数据。实际上,它们完全没有残缺或被破坏,看起来就是干净利索的穿过了黑洞视界。以上就是我们的理解,包含着许多尖端科学计算的理解,并不是什么寻开心而胡编乱造说:“视界就是全息的,黑洞就是全息的。”

    这里面包含着非常尖端的数学计算。当然,我不会在这里验算给大家看。

    所以,黑洞表面,也就是鲍勃看到的,是一张真实、却被打乱的代表着爱丽丝的真实画面图。爱丽丝就像是那幅被灯光照射形成的图画,只是现在你无序打上灯光,你不需要通过网黑洞上打灯光来重建爱丽丝。这是一种数学重建,用两种不同的数学表达方式,来表现同一件事实。

    这就是我们的宇宙,接下来我将要告诉你们的是并非只有黑洞是全息的。而且从某种意义上来说,整个宇宙也可以是全息的。或者说,宇宙内的任何给定区域,宇宙中的任何一大块都能用全息图来展现。本质上说,就是完全一模一样的。

    不仅限于落入黑洞视界的物质,我们是怎样得出这个结论的呢?我给大家大致的解释一下,很简单,很反直觉。虽然是一个非常疯狂的结论,但大家可以理解它的逻辑关系,并不是那么困难。

    拿空间中的一块区域,放一些东西进去,一些信息吧。信息的表现形式可以是写着字幕的一封信,文字汤,你知道那些东西,他们是实实在在的,由文字组成的文字汤。可以是红酒,是奶酪,可以是任何东西。这些都是信息。对吧,它告诉你这块区域里放着的是什么。

    首先我要回答的问题是,或者说尽我所能回答的,实际是在这块区域里,能挤进去的比特数量的最大值是多少。这就是问题,是多少?通常的想法是,能挤进去的最大值应该和体积成正比,对吧?看上去挺合理,但是,咱们接下来做一个思想实验。

    在这个咱们感兴趣的区域的边界,咱们在这个周围围上一圈物质。可以是一圈钢制的壳,也可以是一圈光子的外壳。可以是一圈任意的东西,你喜欢就好。然后将它往这一区域里挤压,一直往下挤压,把所有的质量全部挤压进去,直到里面的物质与其合二为一时。知道这些东西完全挤压到那块区域的表面,就形成了一个黑洞。外壳拥有恰好的质量,你把它挤压在这一区域的外面,从而到达刚好跨越该区域的表面而坍缩成为一个黑洞的程度。

    现在让我们假设,物理负第一定律是正确的。信息永远不会消失,那么一开始的信息量即那些红酒、奶酪、文字汤,这些信息不可能多余隐藏在黑洞里的总量,如果它们超出了,则意味着信息丢失了。但我们知道黑洞里隐藏着多少信息,就是以普朗

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    克耻度为单位的视界总面积。

    结论是非常惊人的,一块区域内可以存储的信息量的最大值,比如你所在的房间可存储信息的最大值,是和房间墙壁的面积成正比的。就好比房间的墙壁被分割为墙壁上每一个普朗克面积上的一个个的点像素,在房间里的一切事物都能够以知晓这些点像素的状况而被描述出来。这就是争论焦点,就是这么简单。

    结论就是,通过如全息图那样的表面数据,你可以描述一块区域空间,任何一块区域空间。一块空间区域内的信息量的最大值,与该区域的面积成正比。我想说,这个世界是点像素构成的而非立体像素构成的。

    继续,我想咱们应该来聊聊宇宙学。我想聊宇宙学的原因是因为,世界是一副全息图存在着另一种含义。非常接近的意义,非常非常接近的意义。除了黑洞的视界,宇宙中其实还存在着另一种视界。

    让我来解释一下宇宙学家,真正的宇宙学家,不是那种半吊子砖家所关注的另一种视界。给大家看看他们是如何发展这个学说的,给大家展示一个宇宙是如何运行的模型。

    又是一个关于鱼的粒子,关于鱼的故事。这与宇宙膨胀有关系,与宇宙膨胀的加速有关系。让我们再回到那个湖,拿掉那个排水孔,我们不再关心黑洞了。注意这里有一些新的东西,湖里由西安整齐排列的一排排水管灌满了水,不断的注入水,新注入的水起到什么效果?这些新灌入的水使得湖在扩大,伸展。拉伸某些部分,使得他们之间离得越来越远。对鱼产生的效果就是,还是以爱丽丝为例吧,随着水不断吸入湖扩大了。实际上随着湖的不断扩大,它的模式是可以被计算出来的。随着湖的扩大鱼的分离速度也越快,这就是哈勃定律。当然这是哈勃定律的一个特殊情形,叫做宇宙加速扩张。

    现在鲍勃在这里与爱丽丝沟通,可爱丽丝被水流拖住所以与鲍勃距离越来越远,最终命运的时刻到来了。发生了什么呢?当爱丽丝穿越过无法折返点时,无法折返点不需要流入的水有关,它跟鲍勃视角看来流出的水有关。在某一时刻某个距离,水流留出的速度,相对于他而言快过了声速,在那时,当爱丽丝越过那个点她就无法再与鲍勃联系。她已经穿过,咱们管它叫做外视界。它与流入的水和排水孔无关,而是与留出的水和池塘的扩张有关。

    我们的宇宙正是这样运行的,它不断的扩张,以相同的加速牧师在不断扩张,如同被不断填入了新的空间,持续被注入那样彼此间推挤、分离,当然,它也有自己的视界,每个人都会有属于自己的视界,即是环绕着自身的某区域,当其远离身体的速度低于光速时候,这块区域,人民可以看到。超过了这个速度,便看不到。

    这里的情况也差不多,以鲍勃为中心,一定距离外有一个无法折返点。一旦爱丽丝穿过了那一无法折返点,就鲍勃看来,她已经离开了这个世界。简单地说,就是无法与其联络了。她死了。

    这里有个令人困扰的问题,这个世界似乎存在着这样一个区域,也许绝大多数世界都存在着这样一个永远无法观测到的区域。我们对它酒精了解些什么呢?答案是我们知道的还不少。从观测结果看来,宇宙的实际体积比我们终其一生、永远能见到的区域还至少大1000倍。永远的意思是指,视界内,在人类的视界内。宇宙实际上的体积,比世界内能观测到的区域大了1000倍。所以,外面还有别的东西,那些东西仅仅是超越了我们的观测学科能力之外,到此为止。

    与你不能观测到黑洞视界后面一样,那些东西已经超越了任何可知的观测方法。这些酒精有什么意义?由此,产生了深刻的哲学问题、科学问题、令人困惑的问题,一直困扰着思考这些问题的人。所有的这些科学能力之外的东西,在遥远的外面,我们永远也无法侦测到的东西,酒精还有什么意义呢?我们怎样才能期待用真是的观测手段,去确认这一切呢?怎样才能合适的描述一个远大于宇宙视界的世界?当然了,这些其实都是相同的问题。但最终,即是我们的宇宙视界,那个围绕着我们的,它是一个将一切储存在外边的二维的、被扰乱的全息图?

    这些问题意义深远,唯一我不会回答的是,或者说,我唯一能够回答的是,我们正在全力想办法解决。
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