為了能夠與時(shí)俱進(jìn)，研究人員將宇宙比擬成電腦，而物理定律則如同是電腦程序。

電腦和黑洞究竟有何不同呢？

這個(gè)問(wèn)題聽(tīng)來(lái)像是嘲諷微軟笑話(huà)的開(kāi)頭，但它實(shí)在是今日最深邃的物理問(wèn)題之一。大多數(shù)的人認(rèn)為電腦只是個(gè)有特殊功用的裝置：坐落在書(shū)桌上的流線形盒子，或者是內(nèi)含指甲般大小晶片的高科技咖啡壺。但對(duì)于物理學(xué)家而言，所有的物理系統(tǒng)都類(lèi)似電腦。巖石、原子彈和星系也許沒(méi)有安裝Linux，但它們也會(huì)記錄與處理信息。每一個(gè)電子、光子和其他基本粒子都儲(chǔ)存著數(shù)據(jù)資料，每當(dāng)兩個(gè)粒子交互作用時(shí)，這些信息信息便會(huì)轉(zhuǎn)換。實(shí)體的存在與信息內(nèi)容繁復(fù)地連結(jié)在一起。誠(chéng)如美國(guó)普林斯頓大學(xué)物理學(xué)家惠勒（John Wheeler）所說(shuō)的：「一切事物都由信息比特衍生而來(lái)?！?/strong>

對(duì)于所有事物的運(yùn)算法則來(lái)說(shuō)，黑洞似乎是個(gè)例外。將信息輸入黑洞是毫無(wú)困難的，但根據(jù)愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論，要從中取出信息是件不可能的事。物質(zhì)一旦進(jìn)入黑洞便會(huì)被徹底消化，其組成細(xì)節(jié)將無(wú)可挽回地喪失。

在1970年代，英國(guó)劍橋大學(xué)的霍金 （Stephen Hawking）證明了，當(dāng)考慮量子力學(xué)時(shí)，黑洞確實(shí)可產(chǎn)生輸出：它們像高熱的煤炭發(fā)光。但是在霍金的分析里，這種輻射是隨機(jī)而凌亂的，不會(huì)帶有任何關(guān)于墜入物體的信息。假如有一頭大象掉進(jìn)去，黑洞會(huì)輸出相當(dāng)于一頭大象的能量─但原則上該能量是混雜錯(cuò)亂的，無(wú)法用來(lái)重新創(chuàng)造出那只動(dòng)物。

量子力學(xué)的定律指出信息應(yīng)該獲得保存，因此信息的顯著遺失帶來(lái)嚴(yán)重難題。很多其他科學(xué)家都主張那向外發(fā)出的輻射事實(shí)上并非隨機(jī)凌亂的，而是墜落物質(zhì)經(jīng)過(guò)加工處理后的形態(tài)。后來(lái)，霍金改變了自己的觀點(diǎn)，轉(zhuǎn)而支持他們的主張，認(rèn)為黑洞也會(huì)運(yùn)算。

會(huì)記錄并處理資訊是個(gè)一般性原則，黑洞只不過(guò)是其中最詭異的例子，該原則本身卻并非什么新鮮事。 在19世紀(jì)時(shí)，統(tǒng)計(jì)力學(xué)的創(chuàng)建者為了解釋熱力學(xué)定律，便發(fā)展了后來(lái)所謂的信息理論。乍看之下，熱力學(xué)與信息理論是兩個(gè)截然不同的世界：一個(gè)用來(lái)描述蒸氣引擎，另一個(gè)則使通訊發(fā)揮最大效益。但是在熱力學(xué)中限制蒸氣引擎做功效能的物理量─熵，其實(shí)與物質(zhì)分子的位置和速度所記錄的信息比特?cái)?shù)成正比。發(fā)明于20世紀(jì)的量子力學(xué)，賦予此項(xiàng)發(fā)現(xiàn)一個(gè)牢固的定量基礎(chǔ)，并引入了卓越出眾的量子信息概念。構(gòu)成宇宙的信息比特稱(chēng)為量子信息比特（qubit），其性質(zhì)遠(yuǎn)較普通信息比特更加精采。以信息比特來(lái)分析宇宙，并不會(huì)取代傳統(tǒng)上以力與能量所做的分析，但它的確發(fā)現(xiàn)了令人驚訝的新事實(shí)。

例如在統(tǒng)計(jì)力學(xué)的領(lǐng)域中，它解開(kāi)了關(guān)于「麥克斯韋妖」的悖論，那是個(gè)似乎能永不停息的永動(dòng)機(jī)。最近幾年，我們與其他物理學(xué)家已把同樣的見(jiàn)解應(yīng)用在黑洞的本質(zhì)、時(shí)空的精細(xì)結(jié)構(gòu)、宇宙暗能量的行為與自然的終極定律等宇宙學(xué)和基礎(chǔ)物理問(wèn)題上。宇宙并不只是個(gè)巨大的電腦，它其實(shí)是個(gè)巨大的量子電腦。正如意大利物理學(xué)家歷里（Paola Zizzi）所說(shuō)的：「一切事物都由量子信息比特衍生而來(lái)?！?/p>

量子運(yùn)算的第一定律指出︰運(yùn)算需要能量。質(zhì)子的自旋編碼為單一信息比特，可經(jīng)由外加磁場(chǎng)而反轉(zhuǎn)。磁場(chǎng)愈強(qiáng)，其所施加能量愈多，質(zhì)子便翻轉(zhuǎn)得愈快速。

當(dāng)10億赫茲仍嫌太慢時(shí)

物理學(xué)與信息論（源于量子力學(xué)的中心原理）合流了：說(shuō)到底，離散是自然的本性；一個(gè)自然系統(tǒng)可以用有限的比特值來(lái)描述。在系統(tǒng)內(nèi)，每個(gè)粒子的行為正像一臺(tái)計(jì)算機(jī)的邏輯門(mén)。它的自旋“軸”能指向兩個(gè)方向中的一個(gè)，因此可以編碼一個(gè)比特，并且可以翻轉(zhuǎn)，由此執(zhí)行一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算操作。

系統(tǒng)的時(shí)間也是離散而不連續(xù)的。翻轉(zhuǎn)一個(gè)信息比特只需最少量的時(shí)間。決定實(shí)際所需時(shí)間的定理，是以?xún)晌恍畔⑻幚砦锢淼南闰?qū)為名─麻省理工學(xué)院的馬枸勒斯（Norman Margolus）與波士頓大學(xué)的萊維?。↙evitin）。該定理與海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理有關(guān)（海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理是指測(cè)量位置與動(dòng)量，或時(shí)間與能量等物理量時(shí)，其準(zhǔn)確性會(huì)有得失平衡），認(rèn)為翻轉(zhuǎn)一個(gè)信息比特所需的時(shí)間t，取決于所施加的能量E。施加愈多的能量，所需時(shí)間就愈少。此規(guī)則以數(shù)學(xué)表示為t≧h /4E，h 是量子理論的主要參數(shù)︰普朗克常數(shù)。例如，某種實(shí)驗(yàn)性的量子電腦以質(zhì)子儲(chǔ)存信息比特，以磁場(chǎng)使它們翻轉(zhuǎn)。運(yùn)算的操作會(huì)在馬枸勒斯–萊維汀定理所允許的最短時(shí)間內(nèi)完成。

這個(gè)定理可以導(dǎo)出大量的結(jié)論，涉及范圍從時(shí)空幾何的界限，到宇宙整體的運(yùn)算能力等。我們現(xiàn)在以普通物質(zhì)運(yùn)算能力的限制，做為熱身活動(dòng)。假設(shè)有個(gè)體積一公升而質(zhì)量一公斤的物質(zhì)，我們稱(chēng)此裝置為終極筆記型電腦。

此電腦的電池就是這個(gè)物質(zhì)本身，依照愛(ài)因斯坦的著名公式E＝mc2，將質(zhì)量直接轉(zhuǎn)換成能量。若將此能量全部用來(lái)翻轉(zhuǎn)信息比特，這個(gè)電腦每秒可執(zhí)行10的51次方運(yùn)算，速率會(huì)隨著能量的降低而減緩。此機(jī)器的記憶容量可用熱力學(xué)計(jì)算出來(lái)。當(dāng)一公斤的物質(zhì)在一公升的體積內(nèi)轉(zhuǎn)化為能量時(shí)，溫度將到達(dá)絕對(duì)溫度10億K。它的熵（與能量除以溫度的值成正比）相當(dāng)于10的31次方信息比特的信息。終極計(jì)算機(jī)利用其內(nèi)部基本粒子的微觀運(yùn)動(dòng)與快速變換的位置儲(chǔ)存信息。每一個(gè)被熱力學(xué)定律所允許的信息比特，都派上用場(chǎng)。

每當(dāng)粒子交互作用時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致對(duì)方翻轉(zhuǎn)。這個(gè)過(guò)程可以使用如C或Java等編程語(yǔ)言來(lái)想像：粒子就像變數(shù)，它們的交互作用則是類(lèi)似加法的運(yùn)算。每個(gè)信息比特每秒可翻轉(zhuǎn)10 的20次方， 大約比振蕩頻率10億赫茲的時(shí)鐘快 1000億倍。事實(shí)上，此系統(tǒng)實(shí)在太快了，根本無(wú)法以中央時(shí)鐘控制。翻轉(zhuǎn)一個(gè)信息比特所需的時(shí)間，大約等于將訊號(hào)由一個(gè)信息比特傳到它鄰近信息比特的時(shí)間。所以，終極筆記型電腦是高度平行化的：它不是以單一處理器運(yùn)作，而是以廣大的處理器陣列、每個(gè)處理器幾乎獨(dú)立運(yùn)作，但結(jié)果是處理器之間的傳輸溝通相對(duì)較為緩慢。

比較來(lái)看，一臺(tái)常規(guī)計(jì)算機(jī)每秒鐘翻轉(zhuǎn)其信息比特大約10*9次，存儲(chǔ)約10*12比特的信息，且 只包含單一的處理器。如果摩爾（More）定律能夠保持的話(huà)，你的后世子孫將有可能在23世紀(jì)中期 買(mǎi)到一臺(tái)極端掌上計(jì)算機(jī)。工程師們將找到精確控制等離子體內(nèi)粒子相互作用的方法，而該等離子 體要比太陽(yáng)的核心還要熱，而且控制計(jì)算機(jī)和糾錯(cuò)將占用許多通訊帶寬。工程師們也可能已經(jīng)解決 了某些節(jié)點(diǎn)封裝的問(wèn)題。 在某種意義上，如果你認(rèn)對(duì)了人，你事實(shí)上已經(jīng)能夠買(mǎi)到這樣的裝置。一千克的一塊物質(zhì)完全 轉(zhuǎn)化為能量——這正是一顆2000萬(wàn)噸級(jí)氫彈的工作定義。爆炸的核武器正在處理巨量的信息，其初 始結(jié)構(gòu)給出其輸入，其輻射給出其輸出。

從鈉米科技到稀米科技

如果任何物質(zhì)團(tuán)塊都是電腦，那么黑洞就是個(gè)被壓縮到最小可能體積的電腦了。當(dāng)電腦縮小時(shí)，其組件間相互施加的重力會(huì)變得非常強(qiáng)大，最終將強(qiáng)大到?jīng)]有任何實(shí)質(zhì)物體可以逃脫的地步。黑洞的大小稱(chēng)為史瓦西半徑（Schwarzschild radius），其數(shù)值與質(zhì)量成正比。

1000g質(zhì)量的黑洞有著大約10*-27米的半徑（一個(gè)質(zhì)子的半徑是10*-15米）。壓縮后的計(jì)算機(jī)并未改 變其能量?jī)?nèi)容，因此它能像以前一樣每秒執(zhí)行10*51次運(yùn)算。發(fā)生改變的僅是它的存儲(chǔ)容量。當(dāng)引力 小到可忽略時(shí)，總存儲(chǔ)容量正比于粒子數(shù)，也正比于體積。而當(dāng)引力起支配作用時(shí)，它使各粒子之 間相互聯(lián)結(jié)，因此它們整體上所能存儲(chǔ)的信息容量就較少。一個(gè)黑洞的總存儲(chǔ)容量正比于它的表面積。1970年代，霍金和以色列希伯萊大學(xué)的Jacob Bekenstein計(jì)算一千克質(zhì)量的黑洞能夠記錄大約 10*16個(gè)比特的信息，比壓縮前要少得多。

那么，黑洞電腦實(shí)際上如何工作呢？輸入不會(huì)是個(gè)問(wèn)題：將資料數(shù)據(jù)以物質(zhì)或能量的型態(tài)編碼，再擲入黑洞即可。只要適當(dāng)?shù)販?zhǔn)備好要擲入的材料，駭客將能夠?yàn)楹诙丛O(shè)計(jì)程式來(lái)執(zhí)行任何要求的運(yùn)算。物質(zhì)一旦進(jìn)入黑洞，它將永遠(yuǎn)消失﹔所謂的事件視界就表示這個(gè)消逝點(diǎn)?？焖賶嬄涞牧Ｗ酉嗷プ饔?，在抵達(dá)黑洞中心奇異點(diǎn)前的有限時(shí)間里進(jìn)行運(yùn)算，然后消逝。物質(zhì)在奇異點(diǎn)被壓扁時(shí)發(fā)生了什么事，取決于量子重力理論的細(xì)節(jié)，這理論目前尚不清楚。

黑洞電腦輸出的是霍金輻射。因?yàn)槟芰渴睾愕木壒?，其質(zhì)量必定會(huì)減少，一公斤的黑洞在發(fā)出霍金輻射后，短短的10的-21秒內(nèi)就會(huì)消失殆盡。最強(qiáng)輻射所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)等于黑洞的半徑；對(duì)于一公斤的黑洞而言，所對(duì)應(yīng)的是極強(qiáng)烈的γ射線。粒子偵測(cè)器可捕捉這輻射，將它解碼后供人類(lèi)使用。 霍金研究這個(gè)以他為名的輻射，結(jié)果顛覆了黑洞是個(gè)沒(méi)有任何東西可逃離其力場(chǎng)之物體的傳統(tǒng)認(rèn)知。黑洞的輻射速率與其大小成反比，因此像那些位在星系中心的大黑洞，能量的漏失遠(yuǎn)比它們吞噬物質(zhì)的速率慢。但未來(lái)的實(shí)驗(yàn)或許能在粒子加速器中創(chuàng)造出微型黑洞。這些 黑洞應(yīng)會(huì)在誕生后不久便立即爆炸，迸發(fā)大量輻射。所以

黑洞不該被認(rèn)為是個(gè)固定物體，而是個(gè)會(huì)以最大可能速率進(jìn)行運(yùn)算且轉(zhuǎn)瞬即逝的物質(zhì)聚合體。

逃脫計(jì)劃真正的問(wèn)題在于霍金輻射是否提出了運(yùn)算的答案，或只是一番胡言亂語(yǔ)。此議題仍有爭(zhēng)論，但包括霍金在內(nèi)的大多數(shù)物理學(xué)家認(rèn)為，這輻射是在黑洞形成時(shí)墜入其中的信息，經(jīng)高度處理后產(chǎn)生。雖然物質(zhì)無(wú)法離開(kāi)黑洞， 但其信息卻可以。了解這個(gè)現(xiàn)象究竟如何造成，是目前物理學(xué)界最熱中的問(wèn)題之一。

計(jì)算機(jī)化的時(shí)空結(jié)構(gòu)

黑洞的性質(zhì)與時(shí)空的性質(zhì)糾結(jié)纏合，難以厘清。所以如果黑洞可被看做是計(jì)算機(jī)，那么時(shí)空應(yīng)該也可以。量子力學(xué)預(yù)測(cè)，時(shí)空與其他物理系統(tǒng)一樣，都是離散而不連 續(xù)的?？臻g距離與時(shí)間間距是無(wú)法被度量到無(wú)限精準(zhǔn)的；在小尺度下，時(shí)空看起來(lái)像是充滿(mǎn)泡泡的泡沫組織。在一個(gè)空間區(qū)域中所能輸入信息的最大量，取決于信息的大小，而它們絕不會(huì)比泡沫單元小。

物理學(xué)家一向假定這些泡沫單元的大小為普朗克長(zhǎng)度（lP， 10-35公尺）；在此距離范圍內(nèi)，量子漲落與重力效應(yīng)都很重要。如果真是這樣，時(shí)空的泡泡性質(zhì)就變得太細(xì)微而無(wú)法被察覺(jué)。但是正如本文作者之一吳哲義與美國(guó)北卡羅萊納大學(xué)教堂山分校的范達(dá)姆（Hendr ik van Dam），以及匈牙利羅蘭大學(xué)的卡羅宜海茲（Fr igyes Karolyhazy）的研究顯示，這些泡沫單元其實(shí)比想像中大得多，而且沒(méi)有固定的大?。簳r(shí)空區(qū)域愈大，它的組成單元就愈大。乍聽(tīng)之下，這個(gè)主張似乎是 矛盾的──就像是在說(shuō)構(gòu)成大象的原子會(huì)比構(gòu)成老鼠的原子還大一樣。事實(shí)上，羅伊德已經(jīng)利用使計(jì)算機(jī)能力受限的同樣定律導(dǎo)出這個(gè)結(jié)果了。

繪測(cè)時(shí)空幾何的過(guò)程是一種運(yùn)算，其中，距離是靠傳遞和處理信息來(lái)測(cè)定的。一種方法是，在空間區(qū)域中布滿(mǎn)大量裝有時(shí)鐘和無(wú)線電發(fā)送器的全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星（見(jiàn) 下頁(yè)〈運(yùn)算時(shí)空〉）。要測(cè)量距離時(shí)，衛(wèi)星會(huì)送出一個(gè)訊號(hào)，并計(jì)算訊號(hào)抵達(dá)另一個(gè)衛(wèi)星的時(shí)間。這種測(cè)量的精確度是由時(shí)鐘滴答（ticking）計(jì)時(shí)的節(jié)奏決 定的。由于滴答計(jì)時(shí)是一種運(yùn)算操作，馬枸勒斯—萊維汀定理限定了它的最大速率：滴答的時(shí)間間距與能量成反比。 另一方面，能量也是受到限制的。如果你給衛(wèi)星太多能量，或是把它們排得太靠近，它們將會(huì)形成黑洞而無(wú)法再參與測(cè)量。（黑洞仍會(huì)持續(xù)發(fā)出霍金輻射，但由于此 輻射的波長(zhǎng)等于黑洞本身的大小，因此不能用來(lái)測(cè)量尺度較小的特征。）整組衛(wèi)星的最大總能量與所欲繪測(cè)區(qū)域的半徑成正比。

因此，能量增加的速率小于該區(qū)域體積增加的速率。當(dāng)區(qū)域變大時(shí)，繪圖人員將面對(duì)一個(gè)無(wú)可回避的抉擇：降低衛(wèi)星的分布密度（增加它們彼此間的距離）或減少每 顆衛(wèi)星所能使用的能量（會(huì)使它們的時(shí)鐘節(jié)奏變慢）。

不論用哪一個(gè)方式，測(cè)量的結(jié)果都變得較不精確。用數(shù)學(xué)式表示，在繪測(cè)一個(gè)半徑為R的區(qū)域所需的時(shí)間內(nèi)，所有衛(wèi)星的總滴答數(shù)是R2/ lP2。如果每顆衛(wèi)星在繪測(cè)的過(guò)程中都精準(zhǔn)地滴答一次，那么衛(wèi)星分布的平均距離便是R1/3lP2/3。在一個(gè)分區(qū)內(nèi)，較短的 距離仍可測(cè)定，但必須犧牲在其他分區(qū)內(nèi)測(cè)量的精確度。這個(gè)論證同樣適用于空間擴(kuò)張的情況。

這個(gè)式子給定了測(cè)量距離時(shí)的精確度。它可應(yīng)用在當(dāng)測(cè)量?jī)x器瀕臨變成黑洞之時(shí)。在最小尺度之下，時(shí)空幾何將不存在。這樣的精確度遠(yuǎn)比普朗克長(zhǎng)度大得多，但那仍然非常地小。測(cè)量可見(jiàn)宇宙大小的平均不準(zhǔn)確度大約是10-15公尺。雖然如此，這幺小的不準(zhǔn)確度仍有可能被非常精準(zhǔn)的測(cè)距儀器所檢測(cè)到，例如引力波 觀測(cè)站。

從理論學(xué)家的觀點(diǎn)看來(lái)，這項(xiàng)結(jié)果的重大意義在于它提供了檢視黑洞的新方法。吳哲義已證明了時(shí)空起伏與距離立方根的奇怪比例關(guān)系，提供一個(gè)方便法門(mén)，可以導(dǎo) 出關(guān)于黑洞記憶容量的柏肯斯坦—霍金公式。它也暗指了黑洞計(jì)算機(jī)的普適范圍：記憶容量的信息比特?cái)?shù)目與運(yùn)算速率的平方成正比。該比例常量為Gh/c5──這在數(shù)學(xué)上證實(shí)了信息與狹義相對(duì)論（光速c是其特征參數(shù)）、廣義相對(duì)論（重力常量G）和量子力學(xué)（h）的關(guān)聯(lián)。

或許最具意義的是，此結(jié)果直接導(dǎo)致全像原理，此原理認(rèn)為我們的三維宇宙在某個(gè)深邃而難以理解的層面上， 其實(shí)是個(gè)二維世界。任何空間區(qū)域里所能保存的最大信息量，似乎不是與其體積、而是其表面積成正比。全像原理通常被認(rèn)為源自于量子重力中尚未被知曉的細(xì)節(jié)，但它同時(shí)遵循對(duì)測(cè)量精確度的基礎(chǔ)量子限制。

運(yùn)算的答案

運(yùn)算的原理不僅適用于最致密的計(jì)算機(jī)（黑洞）和最微小的計(jì)算機(jī)（時(shí)空泡沫），同時(shí)也適用于最大的計(jì)算機(jī) ──宇宙。宇宙或許遼遠(yuǎn)而無(wú)邊際，但至少以它當(dāng)前的 形式，宇宙的年齡是有限的。當(dāng)前可觀測(cè)到的部份，大約橫跨100多億光年。因此，結(jié)果為我們所知的運(yùn)算，必定是發(fā)生在這片廣大的蒼穹之內(nèi)。 上述關(guān)于時(shí)鐘滴答節(jié)奏的分析，也得到自宇宙誕生以來(lái)所有可能發(fā)生過(guò)的運(yùn)算次數(shù)：10123次。此極限可用來(lái)與我們周遭物質(zhì)的行為做比較，也就是可見(jiàn)的物 質(zhì)、暗物質(zhì)和所謂的暗能量（造成宇宙加速膨脹的成份）。由于觀測(cè)到的宇宙能量密度約為每立方公尺10-9焦耳，所以宇宙所含能量為1072焦耳。根據(jù)馬枸 勒斯—萊維汀定理，宇宙每秒可進(jìn)行多達(dá)10106次運(yùn)算，也就是說(shuō)到當(dāng)前為止總共進(jìn)行了10123次運(yùn)算。換言之，宇宙所執(zhí) 行的運(yùn)算操作已達(dá)物理定律所容 許的最大可能次數(shù)。

為了計(jì)算如原子等傳統(tǒng)物質(zhì)的記憶容量，我們可使用統(tǒng)計(jì)力學(xué)和宇宙學(xué)中的標(biāo)準(zhǔn)方法。物質(zhì)在轉(zhuǎn)換成活躍的無(wú)質(zhì)量粒子（例如微中子或光子這類(lèi)粒子）時(shí)，可包含最 多的信息；其熵的密度與其溫度的立方成正比。粒子的能量密度（這個(gè)量決定了它們可執(zhí)行的運(yùn)算次數(shù)）則與其溫度的四次方成正比。因此，總信息比特?cái)?shù)等于總運(yùn)算次數(shù)的3/4次方。對(duì)整個(gè)宇宙來(lái)說(shuō)，相當(dāng)于1092個(gè)信息比特。假如粒子還含有某些內(nèi)在構(gòu)造的話(huà)，信息比特?cái)?shù)目可能還要再高些。這些信息比特翻轉(zhuǎn)的速率比彼此間通訊的速率還快，所以傳統(tǒng)物質(zhì)類(lèi)似于終極筆記型計(jì)算機(jī)而非黑洞，是高度平行化的計(jì)算機(jī)。 至于暗能量，物理學(xué)家并不知道它究竟是什么東西，更別說(shuō)要如何計(jì)算它可保存的信息量了。但全像原理暗示了宇宙最多可保存10123個(gè)信息比特──幾乎與總運(yùn)算 次數(shù)相同。這兩個(gè)數(shù)字的大致相等，絕非偶然。我們的宇宙接近臨界密度。

假如它的密度比臨界密度再高一些，將會(huì)導(dǎo)致重力塌縮，就像掉入黑洞的物質(zhì)一樣。因此宇宙的密度符合（或大致符合）達(dá)到最大運(yùn)算次數(shù)所需的條件。這個(gè)最大值 是R2/ lP2，與全像原理所預(yù)測(cè)的信息比特?cái)?shù)相同。在其歷史中的每一個(gè)時(shí)期里，宇宙所擁有的最大信息比特?cái)?shù)目，大致等于它到當(dāng)時(shí)為止已經(jīng)執(zhí)行過(guò)的總運(yùn)算次數(shù)。

相對(duì)于普通物質(zhì)經(jīng)過(guò)大量的運(yùn)算操作，暗能量的舉措則大相徑庭。假如它編碼出全像原理所允許最大量的信息比特?cái)?shù)，則絕大多數(shù)的信息比特在宇宙歷史的過(guò)程中，只有足夠 的時(shí)間翻轉(zhuǎn)一次。所以這些不尋常的信息比特，應(yīng)該只能旁觀那些數(shù)目少了許多的普通信息比特進(jìn)行著高速運(yùn)算。不管暗能量是什么，它并沒(méi)有執(zhí)行大量的運(yùn)算。事實(shí)上，它也不需要執(zhí)行大量運(yùn)算。因?yàn)榫瓦\(yùn)算而言，補(bǔ)償宇宙的失蹤質(zhì)量并使宇宙加速膨脹，只是個(gè)簡(jiǎn)單的工作。

宇宙究竟在運(yùn)算什么？

當(dāng)前我們所知道的是，宇宙并不像科幻經(jīng)典《銀河系漫游指南》中那部巨大的「沉思者」計(jì)算機(jī)一樣，每次只為一個(gè)問(wèn)題提供單一的答案。相 反的，宇宙運(yùn)算的是它自己。以標(biāo)準(zhǔn)模型為動(dòng)力來(lái)源，宇宙計(jì)算量子場(chǎng)、化學(xué)物質(zhì)、細(xì)菌、人類(lèi)、星球和星系。當(dāng)它運(yùn)算時(shí)，會(huì)把自身的時(shí)空幾何，以物理定律所允許的極限精確度描繪出來(lái)。運(yùn)算即存在。

這些延伸涵蓋了普通計(jì)算機(jī)、黑洞、時(shí)空泡沫和宇宙學(xué)的結(jié)果，就是自然統(tǒng)一性的證明。它們顯示了基礎(chǔ)物理觀念內(nèi)在的連結(jié)。雖然物理學(xué)家還尚未擁有一套完整的 量子重力理論，但不論那是什么，他們知道那必定與量子信息緊密地結(jié)合在一起。

一切事物都是由量子信息比特衍生而來(lái)。