衡量互联网的重量:一个不断变轻的思想实验

2025年04月09日01:13:03 科学 1890

互联网非常庞大,遍布服务器群、光纤电缆和卫星。但除了物理基础设施之外,互联网(数据、信息、网络空间的本质)是否有可测量的重量?这个问题听起来可能很荒谬,但物理学家和思想家多年来一直在思考这个问题。毕竟,爱因斯坦著名的方程式 E = mc² 告诉我们能量具有质量。由于存储和传输数据会消耗能量,因此理论上互联网必须具有无穷小的重量。

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第一次认真量化互联网重量的尝试是在 2006 年,当时哈佛大学物理学家 Russell Seitz 的计算结果登上了头条新闻。通过估算当时服务器的供电能量,Seitz 得出互联网的重量约为 50 克,大致相当于几颗草莓的重量。

这一比较一直沿用至今,成为网络尚处于青春期的时代的一个古怪琐事。但自那时以来,情况发生了很大变化。Instagram 等社交媒体平台已经出现,智能手机现在无处不在,人工智能正在重塑数字格局。按照塞茨的逻辑,今天的互联网可能更接近土豆的重量。

在塞茨估计的同时,《发现》杂志提出了另一种方法。他们没有关注服务器的能量,而是研究了用于编码互联网信息的电子。他们使用 2006 年全球互联网流量的数据(约 40 PB)计算出电子的重量仅为五百万分之一克,这还不到一颗草莓种子的重量,虽然这种方法很聪明,但它严重依赖于对电子使用情况的假设,并且更注重数据传输而不是存储。

近二十年后,《连线》杂志用全新的眼光和现代数据重新审视了这些计算。首先,他们仔细研究了塞茨的服务器能量方法。NEC 美国实验室总裁、贝尔实验室资深研究员克里斯托弗·怀特 (Christopher White) 断然否认了 50 克这个数字,并告诉该杂志,这个数字“完全错误”。

加州大学欧文分校的粒子物理学家丹尼尔·怀特森 (Daniel Whiteson) 也对此表示怀疑,他将其比作用全球 GDP 除以甜甜圈的总数来计算甜甜圈的价格——这种方法可能得出数字,但不准确。

在审查中,Discover 的方法并没有好多少。它依赖于对电子如何编码信息的过于简单的假设,并忽略了硬件效率的变化。现实情况要复杂得多:不同的芯片和电路处理数据所需的能量差别很大。

怀特提出了一种更细致入微的方法来解决这个问题。他建议想象一下,将全球数亿台服务器上存储的所有数据整合到一个地方。通过计算编码这些数据需要多少能量,然后使用

E = mc² 将能量转化为质量,我们可以更精确地估算互联网的重量。

2018年,国际数据公司预测,到2025年,全球数据圈将达到175ZB。

利用这个数字,并考虑与温度相关的变量(在较冷的环境中,数据存储更方便),怀特得出了一个惊人的小数字:53千万亿分之一克。换句话说,如果你在室温下将互联网上的所有数据都视为能量,那么它依然几乎等于零。

虽然这种计算在数学上是合理的,但考虑到互联网在隐喻上显得多么沉重,它似乎让人感到不满意——数十亿人每天要花费数小时来浏览其浩瀚信息。

怀特承认,任何试图衡量像互联网这样复杂的东西的尝试都是“本质上不可知的”。不过,他建议探索其他框架来理解其质量。

一个有趣的可能性涉及基于 DNA 的存储系统。由于 DNA 分子具有惊人的密度和耐用性,科学家最近探索了在 DNA 分子中编码数据。目前的估计表明,一克 DNA可以存储 215 PB 的信息。如果我们以 DNA 形式存储所有 175 ZB 的互联网数据,它将重约 960 公斤——约 2100 磅。这相当于 10 名普通美国男性或特斯拉 Cybertruck 的约三分之一。

虽然我们可能永远无法完全理解像互联网这样抽象的东西拥有质量意味着什么,但这些思想实验提供了关于其规模和极限的有趣见解。无论你认为它的重量小于一颗草莓种子,还是相当于编码在 DNA 链中的数千个人,有一点是明确的:我们的数字世界既无形又巨大,难以轻易测量。

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