计算机重应用,装了一大堆应用,iPhone6会变重吗?
你有沒有想過,iPhone買來以后裝入數(shù)十甚至上百個(gè)應(yīng)用,手機(jī)是否在重量上發(fā)生了變化。廣泛接受馬克思主義教育的人類表示:別鬧了,數(shù)據(jù)和信息屬于意識(shí),怎么能有重量(或者應(yīng)該叫質(zhì)量)。更何況這個(gè)所謂的“信息爆炸”時(shí)代每天產(chǎn)生的信息量已經(jīng)比古時(shí)候幾年的都要多,按照這樣推算,地球承重豈不是成倍增長(zhǎng)了?
這在民間好像是個(gè)流傳了很久的笑話,人們看過也就算了。但其實(shí)際情況似乎比一笑而過本身顯得復(fù)雜得多,作為數(shù)據(jù)載體的存儲(chǔ)元件在記錄數(shù)據(jù)的時(shí)候不是在發(fā)生著各種變化嗎?重量是否也在因此變化?
數(shù)據(jù)是有重量的嗎?
如果我們假定數(shù)據(jù)和信息是有重量的,那么問題就變得相當(dāng)有趣了,我們的大腦每天都在記錄各種信息,那么是否記的事情越多,體重就越重(怪不得很多學(xué)霸體重都那么重...);甚至電腦或iPhone在開機(jī)狀態(tài)下也理應(yīng)比關(guān)機(jī)的時(shí)候更重才對(duì)(因?yàn)閮?nèi)存和緩存都多加載了一份數(shù)據(jù))。
要討論數(shù)據(jù)本身是否有重量,無非就是要考察記錄數(shù)據(jù)的載體,在記錄數(shù)據(jù)以后是否變重。比如說在一張白紙上用鉛筆記錄信息,從常識(shí)來判斷,寫過字的這張紙理論上會(huì)比沒有寫過字時(shí)要更重。尤其是答題卡,涂了那么多,根本就是重了很多好嗎?
(傳說中的打孔機(jī)記錄信息時(shí)就會(huì)讓存儲(chǔ)介質(zhì)變輕...)
但不能因此得出記錄信息就一定會(huì)讓記錄的載體變重的結(jié)論,比如古典計(jì)算器:算盤——這種工具無論是清零狀態(tài)還是用于表示某個(gè)極大的數(shù)字,重量都是不變的;還有一些記錄方式甚至可能讓載體質(zhì)量變輕,比如傳說中的穿孔卡片——它通過在卡片上打孔記錄信息,孔洞處在不同的位置可以表達(dá)各種信息。穿孔卡甚至可以算是早期計(jì)算機(jī)的信息輸入設(shè)備。用腦子想一想就知道,這種記錄方式不可能讓數(shù)據(jù)記錄載體變重??梢姅?shù)據(jù)是否有重量完全取決于記錄數(shù)據(jù)的方式。
計(jì)算機(jī)存數(shù)據(jù)會(huì)變重嗎?
不難理解,當(dāng)這個(gè)問題引入到記錄數(shù)據(jù)的方式時(shí),iPhone安裝應(yīng)用是否會(huì)變重的問題也就可以擴(kuò)展為所有的計(jì)算設(shè)備存儲(chǔ)數(shù)據(jù)是否都會(huì)讓設(shè)備本身變重。而這個(gè)問題實(shí)際上又可以進(jìn)一步理解為,計(jì)算設(shè)備的存儲(chǔ)元件在記錄數(shù)據(jù)以后是否會(huì)變重。
電腦用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的載體無非就是硬盤,要討論硬盤在存入軟件、音樂、電影以后會(huì)不會(huì)變重,無非就是考察硬盤記錄數(shù)據(jù)的方式。如今電腦所用硬盤主流的就兩類,其一傳統(tǒng)HDD機(jī)械硬盤,另一類SSD固態(tài)硬盤。
(傳統(tǒng)機(jī)械硬盤理論上記錄信息后大致不會(huì)發(fā)生質(zhì)量變化)
硬盤記錄數(shù)據(jù)和人腦記憶或者在紙上寫字、畫畫不一樣,比如在硬盤中存儲(chǔ)一張圖片的時(shí)候,并不是磁頭在硬盤上把這幅圖畫出來,而是記錄下無數(shù)“0”和無數(shù)“1”,這些0和1組成了各類數(shù)據(jù)。硬盤需要思考的最基本問題就是通過怎樣的方式來寫入1和0(或者讀取1和0)。
對(duì)機(jī)械硬盤而言,這個(gè)問題可能會(huì)簡(jiǎn)單一些:內(nèi)部磁性物質(zhì)磁極方向的不同可用于表示0和1。所以從理論上來說,僅是這種方式的0、1表達(dá)沒有引起物質(zhì)損失和加入。所以無論是存100GB的AV,還是格式化清空,機(jī)械硬盤基本是沒有必要考量重量變化的,要理解這個(gè)問題就像理解用算盤來表示數(shù)字一樣。
不過如果來到SSD固態(tài)硬盤世界,這個(gè)問題好像就變得有點(diǎn)復(fù)雜了。iPhone所用的存儲(chǔ)元件就是NAND閃存。
(紅框內(nèi)就是iPhone 6 Plus的閃存,你覺得它在裝入更多應(yīng)用后會(huì)變重嗎?)
這真的是個(gè)很復(fù)雜的問題
NAND閃存存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的原理和機(jī)械硬盤存在著根本不同,這種固態(tài)存儲(chǔ)介質(zhì)中的存儲(chǔ)單元當(dāng)然也是用來存儲(chǔ)0和1這兩個(gè)數(shù)值中的一個(gè),不過方式是在晶體管的柵(也就是存儲(chǔ)單元)內(nèi)注入不同數(shù)量的電子,通過改變柵的導(dǎo)電性能與晶體管的導(dǎo)通效果,實(shí)現(xiàn)對(duì)0和1的記錄與識(shí)別。
說句人話,當(dāng)iPhone中存入數(shù)據(jù)的時(shí)候,存儲(chǔ)介質(zhì)的存儲(chǔ)單元內(nèi)注入了電子。只不過,這部分電子并不是電源供應(yīng)的,電子從與浮空柵存在電勢(shì)差的另一極轉(zhuǎn)移到浮空柵里面,這種電子的轉(zhuǎn)移聽起來好像并不會(huì)產(chǎn)生質(zhì)量的增加。
但實(shí)際情況比上面說得復(fù)雜多了,比如考慮一下相對(duì)論。NAND存儲(chǔ)的0和1兩個(gè)狀態(tài)含有不同的能量級(jí),不同狀態(tài)下能量有所不同,這里面自然就存在質(zhì)量差——《電氣與電子工程師協(xié)會(huì)會(huì)報(bào)(Proceedings of the IEEE)》2013年9月份的文章《Does information have mass》解釋了這個(gè)問題,甚至還特別針對(duì)不同儲(chǔ)存介質(zhì)的重量改變情況做了檢測(cè),但客觀條件不大允許這個(gè)測(cè)試的開展,比如介質(zhì)寫入數(shù)據(jù)后升溫,產(chǎn)生一些流體效應(yīng)變輕了;并且根據(jù)不同的硬件設(shè)計(jì),這種質(zhì)量差似乎是不確定的。
所以人類迄今為止對(duì)這個(gè)問題都沒有一個(gè)明確的證明方式和答案,從理論上來說這種質(zhì)量變化是不一定的,光是考慮存儲(chǔ)介質(zhì)的不同就已經(jīng)是個(gè)麻煩的問題,而且也沒有實(shí)驗(yàn)可以做出證明。
(要問iPhone裝入應(yīng)用后是否變重,就好像是在問算盤表示某個(gè)數(shù)字時(shí)是否變重一樣,這都是極其高深的問題)
2011年11月份,美國加州大學(xué)一位計(jì)算機(jī)科學(xué)家John Kubiatowicz根據(jù)單個(gè)電子的質(zhì)量計(jì)算出整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的質(zhì)量大約相當(dāng)于一顆草莓。他甚至認(rèn)為給Kindle添加新文檔的時(shí)候,閱讀器的總重會(huì)增加,雖然質(zhì)量微乎其微。實(shí)際上早在2007年就相繼有文獻(xiàn)探討過數(shù)據(jù)的質(zhì)量的文章,只是上文所提的《Does information have mass》認(rèn)為,以電子質(zhì)量作估計(jì)并不嚴(yán)謹(jǐn)。
于是乎,要探討iPhone安裝應(yīng)用以后重量是否會(huì)增加的問題顯得過于高深;而且如果要非常極客地探討下去,大家都考慮能量變化,那么即便是撥動(dòng)算盤,算珠之間的引力勢(shì)能都會(huì)發(fā)生變化;機(jī)械硬盤被磁化的過程還會(huì)放出熱量,信息存儲(chǔ)自然都有能量變化。這些過程產(chǎn)生的重量變化難以測(cè)量,卻真實(shí)存在。這種幾乎能夠忽略不計(jì)的事實(shí)還不如iPhone內(nèi)部進(jìn)了一粒灰塵來得影響巨量。
總結(jié)
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