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你刚刚进行了一次完美的犯罪。没有人看到你的犯罪行为，你也没有留下任何线索，整个过程堪称完美。唯一可以证明你罪行的方法是找到写有你犯罪计划的日记本。一旦日记本被销毁，你就高枕无忧了。当然，你不能简单的把它丢在垃圾桶里，这太草率；至少你得把它撕成碎片，再扔进垃圾桶。但也可能有人会集齐这些碎片，通过仔细的拼接而揭露你的罪行；要么你就该把日志烧掉，那样就一定能销毁它了吧。这已经足够好了，但仍然，如果有人非常仔细的观察剩下的灰尘和烟雾，并进行非常精确的测量，或许可以找出它们来自哪里，并重建书中的信息。虽然这种可能性极低，但这本日记是隔在你和完美犯罪之间唯一的障碍。如果想要绝对地、100％地确定它所包含的信息已被永久的销毁，你要如何完成这项工作？ 这个虚构的阴险小故事突出了物理学中一个真实的问题：信息真的可能被永久地销毁吗？还是说信息会像能量和质量一样永远守恒呢？这个问题很重要，因为它正中科学的核心。通过科学，我们寻找统治宇宙万物运行的理论，这些理论描述了宇宙各个不同的方面。换句话说，它们包含了和宇宙有关的信息。我们的理论并不完美，但随着对宇宙越来越深入的了解，我们会找到更好的理论，其中包含的宇宙信息也越来越准确。假如说宇宙由一套终极的物理规律所主宰，那么一旦弄清这些理论是什么，就可以知道和宇宙有关的所有知识。如果这是真的，那么在宇宙中发生的任何事情都会包含特定的信息量。例如，地球环绕太阳公转的运动取决于它们的质量、相距的距离、相互间的引力等等。所有这些信息都告诉我们地球和太阳的运动。 让科学家普遍认为信息守恒的原因主要有两个。第一个原则被称为决定论，如果你以特定的速度在特定的方向扔出一个棒球，你可以得知它将落在何处。只需确定球的初始速度和方向，然后使用物理定律就能预测球的运动。球本身在这件事上没有任何选择，一旦它离开你的手，它就一定会落在一个特定的地方，它的运动取决于宇宙中的物理定律。宇宙中的一切都是由这些物理规律所控制的，所以如果我们能准确地描述现在发生了什么，就可以预测将来会发生什么。因为未来由现在决定。 第二个遵循的原则是可逆性。根据球落地时的速度和方向，我们可以用物理定律来反推其运动轨迹，从而知道它从哪来。也就是说通过观察球此刻的状态，就能知道球被抛出时的方位。这一定律同样适用于宇宙中的一切。通过观察今天的宇宙，就能推算出几十亿年前发生了什么。因为现在是由过去所预测的。 决定论和可逆性都表明了宇宙是可预测的，并同时意味信息必须守恒。如果现在宇宙的状态是由过去决定的，那么过去必须包含现在宇宙的所有信息。同样，如果未来是由现在决定的，那么现在则必须包含未来宇宙的所有信息。如果宇宙可预测，则信息必守恒。 接下来，你可能要思考量子力学，那些和原子等一切有关的奇怪的物理。你可能会想，量子力学的意义不正是不可预测吗？其实并不尽然。在量子力学中，具体个体信息可能无法预测，但这些信息出现的可能性却是可预测的。就好比赌场里，他们无法知道哪些玩家会赢或输，但他们却准确地知道会输的百分比，因此赌场总能赚钱。棒球是个经典的日常决定论例子，若要将量子力学也概入其中，则需要一种更为普遍的概率决定论，称为量子决定论。但得到的结果仍一样，即信息守恒。 这么听下来，刚完成“完美犯罪”的你似乎摊上大麻烦了。由于信息守恒，因此信息不会被毁灭，你无法摧毁那本记录你犯罪行为的日志。或许你能让这些信息很难被找到，却永远也无法销毁它。作为一个邪恶的天才，你想到了一个办法：把这本日记丢进黑洞！毕竟没有什么东西可以逃脱一个黑洞，所以一旦你把它扔进去，就没人能再把它取回来，犯罪证据就能被永久性的毁灭。完成完美的犯罪！ △ 你准备把日记本丢进黑洞。（图片来源：Nature） |
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