到2245年,地球上一半的原子存儲著數字數據

2020-09-05 木木聊科學

信息似乎無關緊要,但在短短幾個世紀內,人類每年產生的數字比特總量將超過地球上的原子數量,更令人意外的是,將佔到地球質量的一半。這是一項令人費解的新研究得出的結論,該研究觀察了數據隨時間的增長及其潛在的災難性後果。



我們生活在信息豐富的時代。無處不在的手機和高度社會化媒體的使用意味著幾乎每個人每天都在產生數量驚人的計算機化內容。IBM和其他技術研究公司估計,目前世界上90%的數字數據是在過去的十年中產生的,這促使英國樸茨茅斯大學的物理學家沃普森思考未來我們將走向何方。

他的分析始於這樣一個事實,即地球目前包含大約1000萬億字節的計算機信息。然後,Vopson計算了未來可能還存在多少數據。這不是簡單的線性推斷,因為新信息的數量也隨著時間的增長而增長。

他指出,假設數字內容以每年20%的速度增長,350年後,地球上的數據比特數將超過地球上所有原子的數量,而地球上的原子大約有10的50次方。甚至在此之前,人類將會使用相當於其當前能源消耗的能量來維持所有這些零和一。



問題是:我們把這些信息存儲在哪裡?我們如何為其供電?今天它確實是一個無形的問題。雖然這樣的時間尺度在現在看來似乎是遙遠的未來,但沃普森也警告了另一個可能的擔憂。1961年,德裔美國物理學家羅爾夫·蘭道爾提出,由於擦除一個數字比特會產生少量的熱量,所以信息和能量之間存在聯繫。

儘管科學上仍有爭議,但這一被稱為蘭道爾原理的發現,近年來已經得到了一些實驗驗證。在2019年發表在《AIP進展》雜誌上的一項研究中,沃普森假設信息和質量之間可能存在某種關係。

這個猜想依賴於著名的方程E=mc^2,它是由阿爾伯特·愛因斯坦在20世紀初提出的。愛因斯坦的研究表明,能量和質量是可互換的,這使得沃普森計算出了一個信息位的潛在質量,大約是電子的1000萬倍。



這意味著,目前每年產生的大量信息都是微不足道的,僅僅是一種大腸桿菌的重量。但是,假設同樣的每年20%的增長率,地球一半的質量可以在不到500年的時間內轉換成數字數據。假設增長率為50%,那麼到2245年,地球上一半的人口將成為信息資源。

事實上,他認為他論文中的增長率有些保守,並認為這場信息災難可能比預計的更早發生。他說,減輕存儲如此大量數據的問題的一個方法可能是開發將信息保存在全息圖等非物質介質中的技術。

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    當我們燃燒化石能源煤炭、石油、天然氣,開採金屬資源銅、矽和鋁等來維持大量的計算機處理器正常運轉,並進行海量的數字信息分析操作時,我們或許沒有意識到,這一在科技上的進步,計算機的引進與數據化的滲透,正在重新分配改造地球上的物質:將它們從物理原子轉換到數字信息的形態——也就是物質除了液體、固體、氣體和等離子以外的第五種狀態。
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