英國科學家新奇言論：幾百年後，網絡數據將超過地球原子總數

最近幾百年來，人類的科技水平呈指數級發展，地球發生著日新月異的變化。

這裡我們說的日新月異，既包括正面的變化，也包括負面的改變。我們都知道，由於環境保護力度跟不上人類工業發展的步伐，我們為此付出了巨大的代價：空氣汙染、溫室效應、氣候惡化……

從環保的角度來說，我們只能做預後的彌補工作，通過開發新能源、節能減排等手段來挽救地球環境。與此同時，也有科學家預見到了另一項可能出現的危機——信息災難。幸運的是，我們的信息發展速度還沒有快到超過地球的承受能力，因此目前還沒有導致危機；更幸運的是，我們已經提前預見到了可能出現的危機，現在也能夠冷靜地思考如何去預防危機的出現。

說到信息危機，我們就要追溯回上個世紀60年代。德裔美國物理學家羅夫·蘭道爾（Rolf Landauer）所提出的一個著名理論——蘭道爾理論。

所謂的蘭道爾理論，實際上是指出了計算理論的能耗下限。它是基於熱力學第二定律的一個理論，告訴我們：不論是寫入還是刪除一個比特的信息，都會導致系統的熵有k·T·ln2的改變，其中k是玻爾茲曼常數，T是系統的熱力學溫度，ln是自然對數。

正是因為受到了蘭道爾理論的啟發，英國樸茨茅斯大學的研究員梅爾文·沃普森聯想到了今天的信息技術發展，並產生了對信息災難的擔憂。由於人類信息技術的爆炸式發展，我們正在一點點消耗著地球的質量。「我們真的是在無意識中一點點改變著地球，這是一次看不見的危機。」他說。

他在去年的時候，就提出了質量-能量-信息等價原理。在這個理論中他指出：數字信息不僅僅具有物理性質，甚至還有可量化的質量屬性。也就是說，信息數據也具有一定的質量。

根據他的理論分析，當一個數據存儲設備增加哪怕1個比特的信息時，也會比沒有這個比特的信息所需要的質量多一點點。雖然這個質量的增加小得似乎微不足道，但仍是可以測量的，而且在龐大的基數之下，會導致戲劇性的變化。

不過，他的這個質量-能量-信息等價原理，目前還沒有得到完全的確認。即便如此，他依然對自己的理論非常有信心，並且在去年的研究基礎上進一步分析：如果他的理論成立，未來我們將會面臨怎樣的危機（以下所有推導都是在假設這個理論成立的前提下計算的）。

首先，他參考了IBM的數據。根據該公司的估算，世界上每天會新增250億億字節的數據，相當於每年增加7.3*10^21比特量級的數據（注意，這已經不是最新的數據了）。

按照人類製造的數據每年增長20%來計算，這個指數級的增長隨著時間的推移將變得越來越驚人。如果質量-能量-信息等價原理真的成立，那麼大約在350年後，人類創造的比特數甚至將要超過地球所有原子的數量！

顯然，如果按照現在的情況來看，人類是堅持不到350年後的。因為要維持這些數據，我們是要消耗電力的。因此，早在人類把地球的全部原子都轉化到為數據服務之前，人類的電力系統恐怕就已經崩潰了。

而能量的消耗還不是最值得擔心的，真正讓人感到焦慮的，是質量問題。

假設現在每年新增的數據量為Nb，n年後新增數據量為Nbits(n)，f為每年相較前一天多增加的比例，則有如下公式：

沃普森首先做了一個非常保守的估算：假設人類的網絡數據增量為每年1%（f=0.01），那麼人類創造第一公斤數據信息質量用了大概3150年的時間。接下來的計算非常驚人，大約在8800年後，人類創造的所有數據所需消耗的質量將會達到地球總質量的一半。

顯然，這個增速的確是十分保守。當他將這個增長的速率修改為5%、20%以至於50%的時候，最終得到的結果就變得非常極端。我們誇張地採用50%的數據來分析，如果我們真的有這樣的數據增長速度，那麼僅僅225年後，其所佔據的質量就會達到地球的一半。

（圖片說明：沃普森預測的數據信息質量增加模型）

當然了，所有這些推論，都是建立在他的那個質量-能量-信息等價原理成立的情況下。這裡面所提到的一些抽象概念，也未必就會完全像方程式中那樣與現實世界相對應。

至少沃普森本人對這個理論還是比較有信心的。「既然狹義相對論和蘭道爾原理都已經被證明是正確的了，所以這個新的原理最終被證實的可能性非常高，儘管它目前仍然還只停留在理論上。」

除了希望自己的理論被證實之外，沃普森還希望這些研究能夠吸引更多人的關注，參與到這方面的研究中來。在這個領域，可能還有巨大的秘密等著人類去發現。

不管怎麼樣，能夠注意到科技發展可能帶來的副作用是好的。當然，我們不可能真的為了數據信息就消耗掉地球大部分質量，但是也許當資源緊缺的時候，我們就會陷入資源枯竭的危機。不過，到那個時候，如果真的出現了這個情況，我們只能寄希望於對其他星球資源的開發。

誰能想到，未來我們如果真的開發戴森球，可能是為了獲取質量來承載更多數據信息！