物理學和信息學的信息概念有不同嗎?怎麼理解?

題主先拋個猜想吧。

對於不同狀態和位置的觀測者來說,同一事件,一樣的描述①物理學上的信息的量總是不變的嗎?②而信息學上的信息由於編碼系統的不同,所以不同觀測者得到的信息量不等?

如果②的答案是肯定的,這說明信息量和已知的信息(事先約定的編譯系統)相關,於是信息量的變化並不像想像中那樣,與對事件的描述同比變化,而是存在一個像發散級數的變化過程?

題主目前高一,希望能有適合我的解釋。

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舉個例子吧,有點類似於三段論。事件A=太陽系有太陽(特指),事件B=地球和太陽在同一個行星系裡面,A和B彼此都是獨立的,當一個觀測者知道A和B,那麼有事件C=有地球(特指)的行星系是太陽系。A、B、C三者中知道兩個等價於知道三個,但觀測者的確只收到了兩條,等於說是憑空產生一條信息。這種1+1&>2的情況,對於統計龐大信息量的結果想必影響非常大,信息學上有這方面的解決方法嗎?

假設觀測者不會邏輯推理,無法推出第三條信息,那麼這裡就是我提問的關鍵了。邏輯推理和編碼解碼的技能算信息嗎?如果算,姑且把它們叫做「元信息」吧。在這個例子中,情況還算簡單,實際「元信息」本身難以判斷,而且信息還可以不斷迭代,信息量計算出來很可能是指數級別的誤差。怎麼辦?


沒有本質區別。從香農熵、玻爾茲曼熵和馮·諾依曼熵到仁義(Renyi)熵的定義,都是在把信息定義為給定「知識」下精確描述系統狀態的能力

比如在熱力學中,玻爾茲曼熵對應於給定宏觀態(宏觀知識)下微觀態的數量。如果微觀態數量為1,說明宏觀態對應了唯一的微觀態,知道宏觀態就確定了微觀態,因此玻爾茲曼熵為0。而在量子力學中,密度算符一般性地給出了體系中所有物理量(包括漲落)的期望值,這是我們所能獲得的「知識」。而我們從這些知識出發重構出系統「狀態」的能力,則由系統處於不同純態的概率分布決定(這裡稍有些微妙,因為可能涉及不同的詮釋),這就可以用(諾依曼、仁義)熵來度量了。


據說信息是不確定度的消除。。。。。


Shannon資訊理論中用熵來量化信息,隨著消息的隨機性增加而上升。

物理學中當然有一些情況下,可以使用資訊理論中的信息的概念。

但是在物理學的一些領域下,「信息」的概念還不是那麼明確,譬如量子信息領域裡,Quantum Teleportation傳遞的東西是與Shannon資訊理論所描述的對象不同的。


先回到你提到的三段論問題,太陽、太陽系、地球,這三者的關係必須有人已經知道了才能給出那種三段式的題目,信息並沒有憑空產生,只不過有些人不知道而已;相反,如果人類不知道地球、太陽、太陽系的關係,任何邏輯推理就都是假設,並不是確切的信息,需要實驗驗證。

信息有兩層涵義,一是,物質結構、能量、信息三者都是物質本身具有的屬性,信息是客觀存在的,信息簡單說就是物質狀態以及物質運動的關係,狀態和關係都是客觀的,有沒有人它都存在。

信息的第二層涵義就是人為規定的信息涵義,即人通過語言系統表達自己的理性思維。人類社會研究的信息就是:語言系統,人的理性思維,物質的信息屬性,三者的相互關係。


在「公式」上「沒有本質區別」。{ @李宗生 }

因為「比特」只有一種,無論存儲在三星牌內存裡面還是紫光牌內存裡面都沒有區別,所以不會遭遇「吉布斯悖論」等困擾,而物理學的「混合熵」就不一樣了也。

所以,「信息學」的熵是唯心的,而「物理學」的熵是唯物的,再展開可能會「政治敏感」了,略。{ @醬紫君 }


我覺得學資訊理論而不先學測度論是學不到什麼真東西的。

儘管如此我還是解釋一下吧,雖然我比題主的學歷更低,小學生哦。

信息的總量是不變的嗎?肯定不是,熱力學第二定律的本質就是系統信息熵上升,玻爾茲曼熵和信息熵是本質等價的。

一個通俗的解釋,做一道選擇題,答案只有是和否,只要知道是或者否的正確的概率,通常會對解題有幫助,也就是說互信息I≥0 ,當且僅當是的概率和否的概率相等時,I=0.此時知道概率對解題一點幫助都沒有。也就是其信息熵達到最大值。

2,我對一段數字,比如1024吧,我既可以說是1024,也可以說是2^10,一般的,對於一段字元的最短描述,定義為柯爾莫哥洛夫複雜度。資訊理論中有個基本定理,這個複雜度本質不可計算,只可估算其上界和下界。但是我們還可以知道,如果一個字元串使用n個二進位符號打出,則其複雜度低於n-m的概率將低於2^-m。

我提到柯爾莫哥洛夫複雜度的原因是因為對比真正的隨機(猴子和打字機),如果是隨機程序的輸出,則輸出會更加有序。什麼叫智能?能把無序,變成有序,即為智能。

順便提一句,分形的柯爾莫哥洛夫複雜度,很低,甚至為零哦。

順便再提一句,一個隨機程序輸出某段字元的概率大約是2^-k(k是其複雜度哦。)這意味著什麼自己好好想想。

為什麼K是不可計算的呢?再往深了想,就觸摸到邏輯的本質了,

「Berry 悖論」

  培里(G. G. Berry)是英國的圖書館管理員。有一天他告訴羅素下面的悖論:英語中只有有限多個音節,只有有限多英語表達式包含少於40個音節,所以,用少於40個音節的表達式表示的正數數目只有有限多個。假設R為不能由少於40個普的英語表達式來表示的最小正整數(The least positive integer which is not denotedby an expression in the English language containing fewer than forty syllables)。但是,這段英語只包含三十幾個音節,肯定比40個少,而且表示R,這自然產生了矛盾。

關於此還有另一個悖論,不過這個是羅素悖論的翻版,我把數字隨便劃分為兩個集合,一個有特點,一個沒有特點,問題來了,這個最小的沒有特點的數有沒有特點呢?

這也和K以及計算機中的「停機問題」有很大的關聯。不過我不能再說了,再說就被打成民科了。

新年快樂!


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