Wiegt Information?

elnolde

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Liebes Forum,

eine Frage, die ich neulich in eine gesellige Runde geschmissen habe, konnte mir dort niemand abschließend beantworten. Vieleicht könnt Ihr es:

Wiegt Information, hat diese eine von null unterschiedliche Masse? Es wurde von den Befürworten bei unserem Gespräch eingeworfen es wären Versuche mit leeren und mit beschriebenen Festplatten gemacht worden, die eindeutig belegen würden, Information hätte Masse. Nun haben die Gegner behauptet dies könne auf die zusätzliche Ladung zurückzuführen sein die beim magnetisieren der Festplatte verwendet würde.

Müsste nicht einmal erst definiert werden was Information überhaupt ist? Wie sieht's aus mit einem SL, es ist dort immer die Rede vom Informationsverlust. Hat ein Quant wenn es verschränkt wurde eine andere Masse? Hat das Ganze etwas mit Entropie oder den Energieerhaltungssätzen zu tun?

Für Eure Antworten dankt schon einmal

elnolde
 

ins#1

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@elnolde:
auf die Festplatte bezogen würde ich sagen dass sie mehr wiegt, solange sie läuft (schließlich ist sie dann wärmer durch Reibung der Mechanik, elektrische Verluste etc. => hat mehr Energie = Masse). Aber die Information an sich, ob nun geordnet (dass sie für den Computer Sinn ergibt) oder ungeordnet, dürfte gleich viel wiegen. Diese erwähnten Versuche wird es sicher nicht gegeben haben. Die weiteren Fragen interessieren mich auch, eine Antwort weiß ich jedoch nicht.

Gruß
ins#1
 

Orbit

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Ich kann mir nicht vorstellen, dass digital gespeicherter Information eine Masse zugeschrieben werden kann. Die hinterlässt doch auf der Festplatte lediglich eine Stuktur, die auf VERSCHIEBUNG von Elektronen beruht.

Orbit
 

ralfkannenberg

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Vielleicht ist es ja so, dass Informations-Änderung wiegt ? Letztlich deswegen, weil man bewegten Teilchen eine höhere Masse zuordnen kann als ihre Ruhemasse.

Freundliche Grüsse, Ralf
 

elnolde

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@ins#1: Nein, es ging bei dem angeblichen Versuch wirklich darum, eine leere Festplatte zu wiegen, dadrauf Informationen zu speichern und erneut zu wiegen. Bei dem Versuch war die FP natürlich nur zum aufspielen der Information angeschlossen.

Könnte mir den Versuch als Gedankenexperiment mit einer Blackbox vorstellen in der sich irgendetwas befindet das Informationen aufnehmen kann. Ideales Gas, verschränkte Teilchen usw.

@Orbit: Genau darum geht es bei der Frage. Erhöht man das Potential irgendeines Ladungsträgers, wenn man diesen in einen anderen Zustand versetzt? Und dann glaube ich sehr wohl dass dies mit Energiegewinn einhergeht.

@Ralf: Prinzipiell würde bei einer unendlichen entropie immer eine Informationsänderung stattfinden, die Masse allerdings müsste sich dann doch verringern?

Wenn ich mir den Energieerhaltungssatz in seiner letzten Konsequenz anschaue, müsste dieser doch auch die Information die ein Teilchen jemals gehabt hat entweder noch innehaben oder diese an ein anderes Teilchen weitergegeben haben.

Randbemerkung: Mit unseren postings hier verringern wir doch die entropie innerhalb dieses Systems von User-->Computer-->Server-->Computer-->User
oder nicht?

Beste Grüße

elnolde
 

Orbit

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Ralf
Im Moment des Speicherungsprozesses mag das zutreffen. Einmal gespeichert, bewegt sich da aber nur noch, was sich auch sonst in der Festplatte an herumkurvenden Elementarteilchen bewegt.

elnolde
Die Information ist doch in der Anordnung der Ladungen codiert. Es wird keine Energie gespeichert, also auch keine Äquivalenzmasse, sondern nur der Code. Wenn das, was Du Dich fragst zutreffen würde, müsste sich die Festplatte chemisch verändern. Tut sie das?

Orbit
 

elnolde

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Die Information ist doch in der Anordnung der Ladungen codiert. Es wird keine Energie gespeichert, also auch keine Äquivalenzmasse, sondern nur der Code. Wenn das, was Du Dich fragst zutreffen würde, müsste sich die Festplatte chemisch verändern. Tut sie das?
Orbit

Chemie, das ist allerdings das stärkste Argument:)

Nun ist es doch so das sich die Platte Physikalisch verändert. Nachdem es Möglichkeiten gibt die Informationen die auf einer Festplatte einmal gespeichert war, auch nach vielmaligem überschreiben mit der Null, trotzdem noch mittels Rastertunnelmikroskop auszulesen. (Quelle kann ich rausholen sofern benötigt)

Aber es stimmt jedenfalls, dass mittels Energie die Anordnung der Ladung verändert wurde. Und mir will einfach nicht gefallen das diese Energie ins Nirvana verschwinden soll. Aber ich habe wahrscheinlich mal wieder einen groben Denkfehler. (klar das eine FP sehr heiss wird usw.)

So ganz überzeugt bin ich noch nicht:rolleyes:

Danke aber erstmal an Alle

elnolde

PS, Nachtrag: Das mit dem wiegen einer FP muss Dummfug sein. Selbst wenn hier Elektronen eine "0" oder eine "1" erhalten kann das höchstens im Bereich von 10^-20 Gramm liegen. Allein schon die Krümel der Samthandschuhe vom Versuch wiegen bestimmt das zigtausendfache. Aber wohlgemerkt WENN...
 
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mac

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Hallo elnolde

elnolde schrieb:
es ging bei dem angeblichen Versuch wirklich darum, eine leere Festplatte zu wiegen, dadrauf Informationen zu speichern und erneut zu wiegen.
Das Einzige was Du (in begrenztem Maße) in das Laufwerk rein und raus transportieren kannst, sind Elektronen. Die derzeit empfindlichste Waage löst 1E-9 kg auf. http://www.ptb.de/de/org/1/11/111/prototyp.htm. 176 Coulomb (das sind 1,1E21 Elektronen) wiegen 1E-9 kg. Die allerdings wird Dich keiner auch nur in die Nähe einer solchen Waage bringen lassen, ganz unabhängig davon, daß Dir das eh nicht gelänge.
Dieses Laufwerk würde nämlich, weil es ja die ganzen Elektronen noch in sich haben müßte, ein elektrisches Feld von rund 1,6E12 Volt/m in einem Abstand von 1 m haben.

Du kannst also zumindest was die Behauptung anbelangt: Es wurde bei einer Festplatte gewogen, getrost davon ausgehen, daß Du auf den Arm genommen wurdest.

Herzliche Grüße

MAC
 

Orbit

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Ich finde nicht, dass diese Frage Dummfug sei. Schon eher Mühe habe ich mit Deinem PS im letzten Beitrag. Wie kommst Du auf diese 10E-20 Gramm?! Das Elektron bekäme dann nämlich durch die Verschiebung von 0 nach 1 sein zehnbillionenfaches Eigengewicht verpasst; denn es wiegt ca. 1E-33 Gramm.
Nein, die Energieunterschiede von einer Position im Vergleich zur anderen werden sich im eV-Bereich bewegen (Aequivalenzmasse von 1 eV = 1,8E-36 g), je nach Verschiebungsrichtung + oder -. Im Mittel wird sich das aber ausgleichen. Total hätten dann alle verschobenen Ladungen dieselbe Energie wie vor der Verschiebung.
Für die Verschiebung im Halbleiter muss nun aber elektrische Energie aufgewendet werden und zwar, um das Elektron aus seiner Bindung zu lösen. Ins neue 'Loch' fällt es aber rein und gibt die investierte Energie mehr oder weniger wieder zurück - in Form von Wärme, denke ich. Und das wäre dann die Wärme, von der ins1# spricht. Zurück in der Festplatte bleibt aber, wenn sie ausgekühlt ist, von dieser investierten Energie nichts mehr.

Geispeicherte Information wiegt nichts, der Prozess der Speicherung aber schon, allerdings sehr wenig, wenn alle im Internet laufenden Prozesse lediglich eine Aequivalenzmasse von 1,3E-8 kg haben sollen, wie in einem der von FUNtastic verlinkten papers steht.

Könnte man das so sehen? Eigentlich weiss ich ja nichts darüber. :)
Orbit
 
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mac

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Hallo elnolde,

jetzt noch eine grundsätzliche Antwort auf Deine Frage im Threadtitel.

Nein, Information wiegt nichts.

Wieso? Nun, zum Nachweis daß diese Behauptung richtig ist, genügt ein einziges Beispiel bei dem Information nichts wiegt:

Ein einfacher, idealisierter Fall: Du legst eine Münzen auf den Tisch. Die Orientierung (Kopf oder Zahl) ist die Information. Zwischen ihnen gibt es keinen Gewichtsunterschied und auch keinen Energieunterschied.

Um Information herzustellen, brauchst Du natürlich Energie. Aber ob und wieviel die gespeicherte Information im konkreten Fall wiegt, hängt nur vom technischen Speicherverfahren ab.

Information als solche ist Gewichtsneutral.


Herzliche Grüße

MAC
 

elnolde

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Hallo Freunde,

dass das mit der Festplatte nicht stimmen kann hatte ich ja in meinem PS dann auch erkannt. Die Zahl 10^-20g habe ich lediglich geschätzt (elektron 10^-34g ?) mal Festplattenkapazität 10GB. Habe aber kg und g vertauscht, war ja auch nur eine grobe Schätzung, wenn die Festplatte einzelne Elektronen dotieren würde.

Allerdings überzeugt mich das Münzenbeispiel keineswegs, da hier von einer "für den Menschen brauchbaren" Information ausgegangen wird. Keineswegs meine ich die Information die für den Menschen als solche von Interesse ist, sondern die Information die die Teilchen im Universum haben. Das Festplattengewicht bleibt gleich, das ist mir nun (fast) klar.

Aber irgendetwas will mir an diesem "nichtZustand" der Information noch nicht so recht gefallen. Es läuft wohl auf die Frage hinaus: Was ist Information. Der Mensch als Anhäufung von Atomen hat eine sehr hohe Ordnung im Verhältnis zur Ordnung des Sternenstaubs aus dem wir alle sind. Also sehe ich einen sehr hohen Informationsgehalt: Elementarteilchen->Atome->Moleküle->organische Chemie->Zellen->DNA->usw-<Augen-<Gehirn-<Denken-<Verarbeiten.

Das wird mich noch eine Weile beschäftigen:D

Beste Grüße

elnolde

Nachtrag: Bitte jetzt nicht in "gegen den Mainstream" verschieben....Aber irgendwie drängte sich mir gerade der zweifelhafte Gedanke auf, Information wäre eine weitere Dimension.

Nachtrag2: Hier ist, wonach ich suchte:http://de.wikipedia.org/wiki/Negentropie Heureka, nun bleibt für mich nur noch offen, ob hiermit an einer Stelle Entropie erhöht werden muss, um an anderer Stelle Negentropie zu erhöhen, somit wäre wohl ein Potenzial zwischen diesen Beiden. Zitat: Negentropie-Import ist Entropie-Export dies bedeutet zwingend Energieumwandlung!
 
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elnolde

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Hallo nochmal,

ich hoffe ich fange nicht an Euch zu nerven....

Wenn ich eine Münze werfe, so fällt 50:50 Kopf oder Zahl. Die Information hierbei ist 1 oder 1. In beiden Fällen erhalte ich eine Information die die Aussage trifft: Ich habe eine Münze geworfen und erhalte eine Aussage über dieses Ereignis, Kopf oder Zahl. In beiden Fällen also eine Information. Diese Information ist jedoch nur im kontext eines Betrachtens relevant. Für die Negentropie jedoch völlig irrelevant.

Wenn ich eine Festplatte beschreibe, so wende ich Energie auf um z.B. die Carmina Burana darauf zu speichern. Das meiste wird in Form von Wärme verbraten. Ein geringer Teil jedoch muss dazu verwendet werden, die einzelnen Magnete umzupolen. Wenn ich diese Festplatte nun für mehrere Millionen Jahre in mein Bücherregal lege, wird die Information "verschwinden", d.h. die zuvor gemachte Änderung durch Aufspielen wird der größtmöglichen Entropie folgend die gespeicherte Energie in Stoßprozessen (und mithin Wärme) wieder abgeben. Spätestens beim abstauben des Regals werde ich bemerken dass Carl Orffs Werk für immer der Entropie zum Opfer fiel.

Also wiegt Information. Seht Ihr das anders?

Liebe Grüße

elnolde
 
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Orbit

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elnolde
Also wiegt Information. Seht Ihr das anders?
Ja.
Die Gesamtmasse des zerfallenden Datenträgers wird nicht kleiner. Ob Du Dir nun einen mechanischen, chemischen oder gar radioaktiven Zerfall vorstellt - da geht keine Masse verloren, auch wenn sich im Extremfall die ganze Masse in Energie umgewandelt haben sollte.
Mit gespeicherter und zerstörter Information haben solche Prozesse nichts zu tun. Information ist gespeicherte Struktur, nicht aber gespeicherte Energie, und deshalb hat sie auch keine Aequivalenzmasse.
Ein SL hat die Masse der verschluckten Massen. Wie viel Information dabei verloren ging ist egal.

Und noch zu Deinem Versuch, zwei Kategorien von Information zu unterscheiden:
Diese Information ist jedoch nur im kontext eines Betrachtens relevant.
Das ist auch bei der Festplatte so. Der unmittelbare Betrachter ist in diesem Fall das lesende Computerprogramm.

OIrbit
 

Ich

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Die Natur interessiert sich nicht dafür, ob Information sinnvoll ist. Der zuständige Begriff ist die Entropie.
Selbige ist nicht direkt mit Masse verknüpft. Man könnte vielleicht sagen, dass Entropie Masse braucht, wenn sie eingesperrt wird.
Die Frage, ob Entropie (Information) in SL verschwindet ist berechtigt, weil selbige ja mit nur drei Zahlen vollständg beschrieben sind. Offensichtlich verschwindet sie jedoch nicht, der Oberfläche des Ereignishorizonts wird ja Entropie zugeschrieben. Zu derlei Dingen äußere ich mich aber nicht weiter, da hat sogar Hawking vor ein paar Jahren eine Wette verloren. Mir könnte es da nicht besser ergehen.
 

jonas

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Schliesse mich da IceAge an, mit dem Zusatz, dass keine Information auch Information sein kann, nach dem Motto: Keine Antwort ist auch eine Antwort.

Ein Byte mit acht bit gesetzt trägt genausoviel Information wie ein Byte mit acht ungesetzten oder auch jede beliebige andere Anordnung der 256 möglichen. Somit ist die Information vom Zustand bzw. Energie der einzelnen Träger unabhängig.

Um das nochmal deutlicher zu machen: Ersetze Gateways im Speicherchip durch Brownsche Röhren. Die gleiche Information benötigt nun deutlich mehr Energie um sich zu manifestieren. Ersetze die Brownschen Röhren nun durch intergalaktische Leuchtfeuer in Form von Sternen, die ein- und ausgeschaltet werden :D
 

mongfevned

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interessante Diskussion und guten Morgen an Alle !

Eine Frage drängt sich mir Laie unmittelbar auf.

Man sagt doch, dasss wenn ein Photon Masse habe diese um 1,2*10^-51 gramm sein kann. Wenn wir uns den Doppelsspalteffekt ansehen heisst es doch, dass keine Informationen über das "Wo" vorhanden sind, solange nichts gemessen wird. In dem Moment in dem aber gemessen wird, bekommt ein Photon ja die Information wo es hin muss/soll - kann so eine Information wiegen?

schöne Grüße,
Markus
 
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elnolde

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elnolde

Ja.
Die Gesamtmasse des zerfallenden Datenträgers wird nicht kleiner. Ob Du Dir nun einen mechanischen, chemischen oder gar radioaktiven Zerfall vorstellt - da geht keine Masse verloren, auch wenn sich im Extremfall die ganze Masse in Energie umgewandelt haben sollte.
Mit gespeicherter und zerstörter Information haben solche Prozesse nichts zu tun. Information ist gespeicherte Struktur, nicht aber gespeicherte Energie, und deshalb hat sie auch keine Aequivalenzmasse.
Ein SL hat die Masse der verschluckten Massen. Wie viel Information dabei verloren ging ist egal.

Und noch zu Deinem Versuch, zwei Kategorien von Information zu unterscheiden:

Das ist auch bei der Festplatte so. Der unmittelbare Betrachter ist in diesem Fall das lesende Computerprogramm.

OIrbit

Hallo Orbit,
ich will keineswegs eine Möglichkeit implizieren die gegen den II. Hauptsatz verstößt. Ganz klar das keine Masse "verloren" geht. Aber wenn Du schon die Thermodynamik in's Feld führst, es ist doch klar dass ich Energie aufwenden muss um ein Bit (in Form eines Magneten) vom Einen in den Anderen Zustand zu versetzen. Egal ob ich Energie oder Masse benötige, ich muss Arbeit aufwenden um Information zu schaffen. Diese Arbeit muss doch in ein Masse-, Energie-potential umgewandelt werden?

Ich vernichte nicht etwas, sondern wandle um und diese Umwandlung ist reversiebel. Wenn ich 8x1GB Magneten voller Nullen habe und ändere deren Zustand in 8x1GB von Einsen habe ich Arbeit verrichtet. Wenn ich zwei Platten habe, eine mit lauter nullen und Eine mit lauter Einsen so wird sich in endlicher Zeit ein Gleichgewichtszustand bei beiden Platten einstellen. Bei der Umwandlung wird die Energie umgewandelt (hitze).

Vieleicht will ich das Wort "Information" in einem anderen Kontext verstehen. Ich darf nochmals auf Schrödinger verweisen mit seiner Negentropie.

Und genau Deinem Satz: Gespeicherte Struktur hat keine Energie kann ich mich noch nicht anschließen. Sonst widerspricht dies der entropie. Wenn ich ein Ideales Gas betrachte, so ist die Struktur Chaotisch, wären alle Moleküle in der linken oberen Ecke, so hätte ich Struktur, Ordnung und Energie und mithin Negentropie.


Beste Grüße

elnolde
 

pauli

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Wie erklärt man dann eine Schallplatte? Unbeschrieben wiegt sie mehr als "beschrieben", hier hat Information also negatives Gewicht :eek:

Oder ein Photo: die Farbpigmente haben Gewicht, aber wenn sie ungeordnet auf dem Papier liegen haben sie immer noch Gewicht, enthalten aber keine (für Menschen verwertbare) Information.
 
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