信息的物理学

本文面向非专业读者综述了（理论）物理学与信息之间的接口。首先分别在热力学和统计力学的背景下描述了与熵概念相关的信息起源。对统计力学基础的仔细审视以及调和世界的概率观与决定论观的需求，引导我们讨论混沌动力学，其中信息在量化可预测性方面起着至关重要的作用。随后，我们讨论了定义信息时出现的各种基本问题，并指出在讨论有序、无序及不完全知识等概念时必须谨慎。我们还讨论了一种替代形式的熵及其在非平衡热力学中的潜在相关性。在本文的最后部分，我们探讨了量子力学如何催生出截然不同的量子信息概念。由于量子力学固有的 massive parallel processing（大规模并行处理），信息存储和计算出现了全新的可能性。我们还指出了如何将熵的概念扩展至量子力学，从而为量子纠缠提供一种有用的度量。最后，我们简要涉足量子理论与广义相对论的接口，在此处人们面临着由黑洞物理学提出的“终极信息悖论”。在本综述中我们限制了范围，未能涵盖所有涉及物理学与信息的相关主题。