衡量互聯網的重量:一個不斷變輕的思想實驗

2025年04月09日01:13:03 科學 1890

互聯網非常龐大,遍布服務器群、光纖電纜和衛星。但除了物理基礎設施之外,互聯網(數據、信息、網絡空間的本質)是否有可測量的重量?這個問題聽起來可能很荒謬,但物理學家和思想家多年來一直在思考這個問題。畢竟,愛因斯坦著名的方程式 E = mc² 告訴我們能量具有質量。由於存儲和傳輸數據會消耗能量,因此理論上互聯網必須具有無窮小的重量。

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第一次認真量化互聯網重量的嘗試是在 2006 年,當時哈佛大學物理學家 Russell Seitz 的計算結果登上了頭條新聞。通過估算當時服務器的供電能量,Seitz 得出互聯網的重量約為 50 克,大致相當於幾顆草莓的重量。

這一比較一直沿用至今,成為網絡尚處於青春期的時代的一個古怪瑣事。但自那時以來,情況發生了很大變化。Instagram 等社交媒體平台已經出現,智能手機現在無處不在,人工智能正在重塑數字格局。按照塞茨的邏輯,今天的互聯網可能更接近馬鈴薯的重量。

在塞茨估計的同時,《發現》雜誌提出了另一種方法。他們沒有關注服務器的能量,而是研究了用於編碼互聯網信息的電子。他們使用 2006 年全球互聯網流量的數據(約 40 PB)計算出電子的重量僅為五百萬分之一克,這還不到一顆草莓種子的重量,雖然這種方法很聰明,但它嚴重依賴於對電子使用情況的假設,並且更注重數據傳輸而不是存儲。

近二十年後,《連線》雜誌用全新的眼光和現代數據重新審視了這些計算。首先,他們仔細研究了塞茨的服務器能量方法。NEC 美國實驗室總裁、貝爾實驗室資深研究員克里斯托弗·懷特 (Christopher White) 斷然否認了 50 克這個數字,並告訴該雜誌,這個數字「完全錯誤」。

加州大學歐文分校的粒子物理學家丹尼爾·懷特森 (Daniel Whiteson) 也對此表示懷疑,他將其比作用全球 GDP 除以甜甜圈的總數來計算甜甜圈的價格——這種方法可能得出數字,但不準確。

在審查中,Discover 的方法並沒有好多少。它依賴於對電子如何編碼信息的過於簡單的假設,並忽略了硬件效率的變化。現實情況要複雜得多:不同的芯片和電路處理數據所需的能量差別很大。

懷特提出了一種更細緻入微的方法來解決這個問題。他建議想像一下,將全球數億台服務器上存儲的所有數據整合到一個地方。通過計算編碼這些數據需要多少能量,然後使用

E = mc² 將能量轉化為質量,我們可以更精確地估算互聯網的重量。

2018年,國際數據公司預測,到2025年,全球數據圈將達到175ZB。

利用這個數字,並考慮與溫度相關的變量(在較冷的環境中,數據存儲更方便),懷特得出了一個驚人的小數字:53千萬億分之一克。換句話說,如果你在室溫下將互聯網上的所有數據都視為能量,那麼它依然幾乎等於零。

雖然這種計算在數學上是合理的,但考慮到互聯網在隱喻上顯得多麼沉重,它似乎讓人感到不滿意——數十億人每天要花費數小時來瀏覽其浩瀚信息。

懷特承認,任何試圖衡量像互聯網這樣複雜的東西的嘗試都是「本質上不可知的」。不過,他建議探索其他框架來理解其質量。

一個有趣的可能性涉及基於 DNA 的存儲系統。由於 DNA 分子具有驚人的密度和耐用性,科學家最近探索了在 DNA 分子中編碼數據。目前的估計表明,一克 DNA可以存儲 215 PB 的信息。如果我們以 DNA 形式存儲所有 175 ZB 的互聯網數據,它將重約 960 公斤——約 2100 磅。這相當於 10 名普通美國男性或特斯拉 Cybertruck 的約三分之一。

雖然我們可能永遠無法完全理解像互聯網這樣抽象的東西擁有質量意味着什麼,但這些思想實驗提供了關於其規模和極限的有趣見解。無論你認為它的重量小於一顆草莓種子,還是相當於編碼在 DNA 鏈中的數千個人,有一點是明確的:我們的數字世界既無形又巨大,難以輕易測量。

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