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就广义信息论的有关问题答疑
送交者: 方舟の女 2004年03月31日18:20:13 于 [教育学术] 发送悄悄话

就广义信息论的有关问题答疑

首先回答flowcont 的“你怎么解释多普勒红移”的问题。多普勒红移
非常好解释,因为光源和观测者相对以一定速度远离的时候,观测
到的光的频率会偏低,这就是多普勒红移。但是,它和我们讨论的
话题毫不相干。

本女认为,你大概想问的是另外一个问题,但是脑子里逻辑概念搞
混了,问了个错误的问题。你想问的是“你怎么解释天文学里面的
哈勃红移”。

首先,不要把哈勃红移和多普勒红移混同为一个概念!哈勃红移是
客观存在的,天文观测表明,距离我们越远的星体,哈勃红移越大。
但是,必须注意,没有任何证据证明哈勃红移是星体退行运动引起
的多普勒红移。也没有任何证据证明远方星体的确在远离我们而去。
建立在哈勃红移属於多普勒红移基础上的宇宙大爆炸学说,是完全
错误的。它建立在一个没有根据的循环论证上,即哈勃红移证明了
星体退行运动的存在,而星体的退行,又证明了哈勃红移是多普勒
红移。这个论调排除了其他任何可能引起红移的因素,是错误的。

按照广义信息守恒原理,可观测的时空,必然是弯曲而封闭的,
绝对平直而无限延伸的时空,是不可观测得到的。假设星体之间
没有任何普遍的退行运动,光子在宇宙中间无限的前进,是否就
绝对没有任何频率改变呢?答案是否定的。一束绝对没有色散,
永远前进而保持单一频率的光线,它必须在一个无限延伸而平直
的时空之下才有可能。这也就是说,一个没有哈勃红移的宇宙,
必须是个无穷大的,无限延伸的宇宙。

一个无穷宇宙,马上遇到的第一个困惑,就是假如宇宙的任何的
一个时空点的信息,都可以通过绝对没有色散的光子,携带到某
观测者所在的位置,那么,观测者所可以接收到的量子信息,是
无穷大。而信息是必须以能量为载体的,无穷量的量子信息绝对
是不可能的,它也违反了广义信息守恒定律。

所以,我们又回到按照广义信息守恒定律,得到的可观测宇宙
必然是有限而封闭的结论。既然我们对宇宙的观测,只能达到
某个时空半径之外,超出这个半径的量子信息,断无可能到达
我们所在的位置为我们观测到,那么,非常自然的,来自宇宙
深处的光子,必然以某种方式其频率降低,因而其携带的信息
也减少,直至完全红移而消失殆尽。

这个红移已经有了一个合理的解释,就是它是我们这个时空的
弯曲和封闭造成的。设想,我们来观测在接近一个黑洞的事件
地平线处发出的光子,对于我们来说,它是极度红移而携带的
信息已经极少的光子,如果正好在黑洞边界发出的光子,到达
我们处时频率红移为零,携带的信息量也为零。

当然,你可以用爱因斯坦的广义相对论来探讨在黑洞的周围
如何发生引力红移的。但是对於本女来说,黑洞的边界线,
便是我们所处在的这个时空的边界线,黑洞的内部,便是我们
的时空的外面。

靠近我们的时空边界处发出的光子,到达我们这里时,它必然
红移而丧失信息。越靠近时空边界处发出的光子,丧失的信息
必然越多,因为超出这个边界之外,便没有任何信息可以到达
我们这里了。从这个意义来讲,142亿光年之外的宇宙边缘,
或者是几十光年外的一个黑洞的边缘,对于我们,并无太大的
区别,两者都是我们的这个时空的封闭边界的一部分。

我们这个宇宙的时空是弯曲而封闭的。这是哈勃红移的根本原因。
哈勃红移是广义信息守恒的结果,也是时空弯曲的结果,不是
多普勒运动的结果!!!

再答KDL关于量子信息的疑问。量子信息(QI)当然是个物理量。
并且它是比任何其他物理量更加本质的物理量。量子信息是比
质量,能量等更加本质的物理存在。质量,能量,时间,空间
等都只是量子信息的统计特性而已。故而有测不准原理。这个
测不准原理深刻地反映了量子信息的有限和量子信息守恒原理。

这个量子信息守恒,当然不是一个局部的开放系统的守恒,
而是整个的封闭系统的守恒。也就是说,在整个的可视宇宙
范围内的全部量子信息是守恒的。具体到某个局部,因为它
与宇宙的其他部分不可避免要有量子信息的交换,所以,并
不守恒。

本女不明白你为什么扯到标量和矢量,这个概念是场里面的
概念,你首先得有个时空,然后在时空里才谈得上有场,不
管是标量场还是矢量场。本女已经说了,量子信息是比时间
和空间更加本质的存在。先有量子信息,然后才有时空以及
能量和质量。因此,谈论量子信息是标量还是矢量,根本就
莫名其妙,是本末倒置。

物理上来讲,通常每一种守恒律都与某一种对称性相关。
对称性并不意味着存在一个不可观测的物理量。事实上,
完全不可观测的东西,物理上是不认为它存在的。物理
只关心可以观测的量。不可测量是不能称之为物理量的。

广义量子信息守恒,从窄的角度来讲,就是熵的守恒。宏观
上的熵是不守恒的,我们有热力学第二定律,熵恒增加。
这是因为宏观上的时间是不对称的,宏观时间恒向前推移。
但是,在微观的量子世界,时间是对称的。时间的对称性,
相应的就导致量子信息的守恒律。

但是,广义量子信息守恒的意义,远超过对称性和守恒律
相关这么个简单的概念。这个,以后本女再详细讲解。

方舟の女

附原贴:

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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