为了与时俱进，研究人员可以把物理学定律看作计算机程序，把宇宙看作一台计算机。

　　(黑洞计算机可能听起来荒诞不经，然而，宇宙学和基础物理学的研究人员正在证明它是一个有用的概念工具。如果物理学家能够在粒子加速器中创造黑洞（有预言认为10年之内可能实现），他们可能确实能观察到黑洞在执行运算。)

　　计算机与宇宙黑洞有区别吗？这个问题乍听起来，就像某个微软笑话的开场白。然而，它却是当今物理学最深奥的问题之一。在大多数人看来，计算机是专门化的新发明：流线型的台式机箱或者咖啡壶内的手指甲般芯片。而对一名物理学家来说，所有自然系统都是计算机。岩石、原子弹及星系可能不运行Linux程序，但它们也记录和处理信息。每个电子、光子及其他基本粒子都存储数据比特值。大自然与信息是纠缠在一起的，正如美国普林斯顿大学的物理学家John Wheeler所说，“它来自比特。”

　　黑洞可能看起来像是对万物计算规则的一个例外，将信息输入到黑洞中并无困难。然而根据爱因斯坦广义相对论，从黑洞中取出信息则是不可能的。进入黑洞的物质被同一化，其成分与细节已不可恢复地损失了。1970年代，英国剑桥大学的斯蒂芬·霍金曾表明，当考虑量子力学时，黑洞确有输出：它们灼热燃烧正像一块热煤。然而在霍金的分析中，这一辐射是紊乱随机的；它没有携带关于什么进入其中的任何信息。如果一头大象落入其中，则大象的能量值会漏出去——然而这能量将会是一团大杂烩。它不能被利用（即使在原则上），也不能重新造出这头大象。

　　因为量子力学定律是保持信息的，所以信息的明显损失就提出了一系列难题。其他一些科学家，包括美国斯坦福大学的Leonard Susskind、加州理工学院的John Preskill及荷兰乌特勒支（Utrecht）大学Gerardt Hooft等人争辩说，事实上，向外发出的辐射不是随机的，而是落入黑洞物质的一种被处理过的形式。2004年夏，霍金已转而同意他们的观点，认为黑洞也在进行计算。

　　黑洞只不过是宇宙登记和处理信息的普遍原理的最大特例。这个原理本身并不新。在19世纪，统计力学的奠基者们发展了后来称为信息论的知识，以解释热力学的诸定律。乍一看，热力学和信息论是两个分离的范畴：一个是用来描述蒸汽机，另一个使通讯最优化；然而，熵这个热力学量限定了蒸汽机做有用功的能力，而熵又正比于物质内由分子的位置与速度所记录的比特数。20世纪的量子力学将这一发现置于坚实的定量基础之上，并使科学家具有显著的量子信息概念。组成宇宙的各比特值是量子比特，或称“昆比”（qubits），较之于普通比特，它具有远为丰富的性质。

　　借助于比特和字节对宇宙进行分析，并不能替代力和能量等量的常规分析，却揭示出许多令人惊异的新事实。例如，它解开了统计力学领域称为“麦克斯韦妖魔”的佯谬现象——这一佯谬似乎允许永动机存在。在最近几年内，我们和其他物理学家一直以相同的见解看待宇宙学及基础物理学：黑洞的本质、时空的精细尺度结构、宇宙暗能量的行为以及自然界的某些极端规律等。宇宙不仅是一个巨型计算机，而且还是一个巨型量子计算机，正如意大利帕多瓦（Padova）大学的物理学Paola Zizzi所说，“它来自量子比特。”

　　千兆也嫌慢

　　物理学与信息论（源于量子力学的中心原理）合流了：说到底，离散是自然的本性；一个自然系统可以用有限的比特值来描述。在系统内，每个粒子的行为正像一台计算机的逻辑门。它的自旋“轴”能指向两个方向中的一个，因此可以编码一个比特，并且可以翻转，由此执行一个简单的计算操作。

　　系统在时间上也是离散的。传递一个比特所取时间是最小量值。精确量值由一个定理所给出，该定理是由信息处理物理学的两位先驱所命名的：一位是美国麻省理工学院的Normam Margolus，另一位是波士顿大学的Lev Levitin。该定理与海森堡的测不准原理相关联（测不准原理描述了诸如对位置与动量或者时间与能量两个相关物理量进行测量时，存在着固有的折衷取舍），它声称，传递一个比特所取时间t依赖于你所施加的能量E，施加的能量愈多，时间则可能愈短。数学表达式是T≥h/4E，其中h是普朗克常数（量子理论的主要

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