信息竟然有重量!塞满数据的手机会重成一块砖吗?


如果我们生活在半个世纪以前,大概率不会提出这种问题。因为那时传递信息的方式主要是将字印刷在纸上——很显然,虽然墨水很轻,但它绝对能让纸张变重。但自从进入信息时代,人类保存数据的方式就发生了改变,磁带、软盘、硬盘这类磁存储设备,在数据读写时根本不会有物质交换。到了现在,手机中用到的存储芯片更是直接去掉了所有机械结构,它的质量在存入数据前后究竟会怎么变,确实很难判断。
相对论不是这么用的
所以,我们需要来一点“科技与狠活”,直接祭出爱因斯坦的相对论,用质能方程E=mc2来计算信息的重量。为此,我们需要先理解闪存芯片是如何存储数据的。
当我们向闪存芯片中写入数据时,本质上是在切换闪存芯片中的电位状态——具体来说,闪存芯片中存储信息的电路名为金属氧化物半导体场效晶体管,或者你可以叫它MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor),它能将电路中的电子搬运到自身内部,提高整体电位。
而不同电位对应不同的状态,例如,低电位是0,高电位是1。当然,实际情况要更复杂一些,比如闪存芯片中的电位状态可能不止有0、1两个档位,而是00、01、10、11四个档位,甚至更多。在不同电位状态下,系统整体的能量是不同的。

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本文刊登于《电脑报》2023年15期
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