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就廣義信息論的有關問題答疑
送交者: 方舟の女 2004年03月31日18:20:13 於 [教育學術] 發送悄悄話

就廣義信息論的有關問題答疑

首先回答flowcont 的“你怎麼解釋多普勒紅移”的問題。多普勒紅移
非常好解釋,因為光源和觀測者相對以一定速度遠離的時候,觀測
到的光的頻率會偏低,這就是多普勒紅移。但是,它和我們討論的
話題毫不相干。

本女認為,你大概想問的是另外一個問題,但是腦子裡邏輯概念搞
混了,問了個錯誤的問題。你想問的是“你怎麼解釋天文學裡面的
哈勃紅移”。

首先,不要把哈勃紅移和多普勒紅移混同為一個概念!哈勃紅移是
客觀存在的,天文觀測表明,距離我們越遠的星體,哈勃紅移越大。
但是,必須注意,沒有任何證據證明哈勃紅移是星體退行運動引起
的多普勒紅移。也沒有任何證據證明遠方星體的確在遠離我們而去。
建立在哈勃紅移屬於多普勒紅移基礎上的宇宙大爆炸學說,是完全
錯誤的。它建立在一個沒有根據的循環論證上,即哈勃紅移證明了
星體退行運動的存在,而星體的退行,又證明了哈勃紅移是多普勒
紅移。這個論調排除了其他任何可能引起紅移的因素,是錯誤的。

按照廣義信息守恆原理,可觀測的時空,必然是彎曲而封閉的,
絕對平直而無限延伸的時空,是不可觀測得到的。假設星體之間
沒有任何普遍的退行運動,光子在宇宙中間無限的前進,是否就
絕對沒有任何頻率改變呢?答案是否定的。一束絕對沒有色散,
永遠前進而保持單一頻率的光線,它必須在一個無限延伸而平直
的時空之下才有可能。這也就是說,一個沒有哈勃紅移的宇宙,
必須是個無窮大的,無限延伸的宇宙。

一個無窮宇宙,馬上遇到的第一個困惑,就是假如宇宙的任何的
一個時空點的信息,都可以通過絕對沒有色散的光子,攜帶到某
觀測者所在的位置,那麼,觀測者所可以接收到的量子信息,是
無窮大。而信息是必須以能量為載體的,無窮量的量子信息絕對
是不可能的,它也違反了廣義信息守恆定律。

所以,我們又回到按照廣義信息守恆定律,得到的可觀測宇宙
必然是有限而封閉的結論。既然我們對宇宙的觀測,只能達到
某個時空半徑之外,超出這個半徑的量子信息,斷無可能到達
我們所在的位置為我們觀測到,那麼,非常自然的,來自宇宙
深處的光子,必然以某種方式其頻率降低,因而其攜帶的信息
也減少,直至完全紅移而消失殆盡。

這個紅移已經有了一個合理的解釋,就是它是我們這個時空的
彎曲和封閉造成的。設想,我們來觀測在接近一個黑洞的事件
地平線處發出的光子,對於我們來說,它是極度紅移而攜帶的
信息已經極少的光子,如果正好在黑洞邊界發出的光子,到達
我們處時頻率紅移為零,攜帶的信息量也為零。

當然,你可以用愛因斯坦的廣義相對論來探討在黑洞的周圍
如何發生引力紅移的。但是對於本女來說,黑洞的邊界線,
便是我們所處在的這個時空的邊界線,黑洞的內部,便是我們
的時空的外面。

靠近我們的時空邊界處發出的光子,到達我們這裡時,它必然
紅移而喪失信息。越靠近時空邊界處發出的光子,喪失的信息
必然越多,因為超出這個邊界之外,便沒有任何信息可以到達
我們這裡了。從這個意義來講,142億光年之外的宇宙邊緣,
或者是幾十光年外的一個黑洞的邊緣,對於我們,並無太大的
區別,兩者都是我們的這個時空的封閉邊界的一部分。

我們這個宇宙的時空是彎曲而封閉的。這是哈勃紅移的根本原因。
哈勃紅移是廣義信息守恆的結果,也是時空彎曲的結果,不是
多普勒運動的結果!!!

再答KDL關於量子信息的疑問。量子信息(QI)當然是個物理量。
並且它是比任何其他物理量更加本質的物理量。量子信息是比
質量,能量等更加本質的物理存在。質量,能量,時間,空間
等都只是量子信息的統計特性而已。故而有測不準原理。這個
測不準原理深刻地反映了量子信息的有限和量子信息守恆原理。

這個量子信息守恆,當然不是一個局部的開放系統的守恆,
而是整個的封閉系統的守恆。也就是說,在整個的可視宇宙
範圍內的全部量子信息是守恆的。具體到某個局部,因為它
與宇宙的其他部分不可避免要有量子信息的交換,所以,並
不守恆。

本女不明白你為什麼扯到標量和矢量,這個概念是場裡面的
概念,你首先得有個時空,然後在時空裡才談得上有場,不
管是標量場還是矢量場。本女已經說了,量子信息是比時間
和空間更加本質的存在。先有量子信息,然後才有時空以及
能量和質量。因此,談論量子信息是標量還是矢量,根本就
莫名其妙,是本末倒置。

物理上來講,通常每一種守恆律都與某一種對稱性相關。
對稱性並不意味着存在一個不可觀測的物理量。事實上,
完全不可觀測的東西,物理上是不認為它存在的。物理
只關心可以觀測的量。不可測量是不能稱之為物理量的。

廣義量子信息守恆,從窄的角度來講,就是熵的守恆。宏觀
上的熵是不守恆的,我們有熱力學第二定律,熵恆增加。
這是因為宏觀上的時間是不對稱的,宏觀時間恆向前推移。
但是,在微觀的量子世界,時間是對稱的。時間的對稱性,
相應的就導致量子信息的守恆律。

但是,廣義量子信息守恆的意義,遠超過對稱性和守恆律
相關這麼個簡單的概念。這個,以後本女再詳細講解。

方舟の女

附原貼:

You state that the conservation of quantum information is universal. Is
this QI a physical quantity? Is the conservation of QI locally or globally?

You did mention that QI should be reflected by the local curvature of 4-dimentional
space-time, I suppose you mean QI conservation should be applied to both
local and global scales.
I have serious doubt that QI is a scalar if it is related to entropy as
you said.
If QI is a scalar, conservation is possible. Such conservation might also
mean there exists another physical quantity related to QI whose absolute
value is not measurable/observable (momentum conservation means no absolute
space position), what is it?
If QI is not a scalar, conservation is impossible. Your pyramid is upside
down and will collapse.

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