数据有质量吗,一块空白的4T硬盘跟一块写满了数据的4T硬盘质量一样吗?

我不是王多鱼


高票赞能不能别回答的那么深奥?整出一大堆公式,然后得出结论“4T数据的质量,大约有0.7个核子那么重”。看到这个很扯的结论,我忍不住说:我的天呐,你真能扯!

硬盘分为机械硬盘和固态硬盘。

我们先来看看机械硬盘储存数据的原理,具体见下:

盘片是以坚固耐用的材料为盘基,将磁粉附着在平滑的铝合金或玻璃圆盘基上。这些磁粉被划分成称为磁道的若干个同心圆,每个同心圆就好像有无数的小磁铁,它们分别代表着0和1状态当小磁铁受到来自磁头的磁力影响时,其排列方向会随之改变。

从上面的材料中,可以看出,机械硬盘储存数据时,盘片中的小磁铁通过改变排列方向来表达0和1状态。

这么说比较晦涩,我们可以用生活中的场景类比一下,比如开大会。

领导上场,听众起立并热烈鼓掌,相当于硬盘盘片中的小磁铁处于“1”状态;

领导挥手致意后,听众停止鼓掌并坐下,相当于小磁铁处于“0”状态。

当然,也有硬盘写入数据错误的时候,如下图情况

通过上面的例子,我们可以看出,会场中的人用不同的姿态表达了丰富的信息,人多(相当于硬盘容量大)表达的信息(数据)也多,人少(相当于硬盘容量小)表达的信息也少。

人的姿态没有质量,同样地,硬盘盘片中小磁铁的排列方向也没有质量,所以用小磁铁的排列方向表示的数据也就没有质量。

讲完机械硬盘,再讲固态硬盘。

固态盘中,在存储单元晶体管的栅(Gate)中,注入不同数量的电子,通过改变栅的导电性能,改变晶体管的导通效果,实现对不同状态的记录和识别。有些晶体管,栅中的电子数目多与少,带来的只有两种导通状态,对应读出的数据就只有0/1;有些晶体管,栅中电子数目不同时,可以读出多种状态,能够对应出00/01/10/11等不同数据。

固态硬盘实现读写时需要注入电子(通电),但这些电子不是数据本身,而是用来表达数据的媒介,好比声音需要通过空气、水等介质传播,但空气和水并不是声音。

总之,无论你写入多大的数据量,这些数据并没有质量,大容量硬盘质量大,只是因为硬盘材料(记录数据的媒介)质量增加而已。高票赞在逻辑上翻了车,逻辑错了,整一大堆复杂的公式也没用。


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老话说的好,实践是检验真理的唯一标准!

为了回答你这个问题,我特意花了16个小时把我的4TB硬盘装满了。

刷满数据之前祼硬盘重量为636克。

刷满数据之后秤得为640克。

这样得出结论:4TB硬盘装满数据重了4克,约每TB重了l克。


游客甲578337181


首先要知道的一点是信息是依附于物质之上表示物质状态的,信息本质上是什么仅仅是物质状态的表现而已,而从物理学上的本质来说信息的存在就是是为了减少不确定性。


很绕口吧?


不妨按照题主的思路去分析问题 如果一个空白的4T硬盘(无序状态)和一块写满了数据的4T硬盘(有序状态)的质量不一样,那么会发生什么事情?那么一个伟大的定理就出现了“确定状态的物体质量更大。”


这样看来还很有定理范儿啊,但是问题来了——你怎么知道空白的4T硬盘内是无序状态的?在知道“无序”状态的这个信息之后4T硬盘数据“无序(不确定)”就立刻变成了“有序(确定)”状态。那么本质上无序和有序之间的区别就是观察者知道或者不知道罢了,对于硬盘本身则是一个系统外的事件,并不会影响硬盘本身的质量。

而硬盘上磁矩的状态真心只是磁头有没有读取过的状态。

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信息依附于物质存在的状态是物理学上的一个世纪难题,这个难题叫做“黑洞信息佯谬”。简单的说是分析物质进入黑洞后其所带有的信息是不是还存在。黑洞作为一个奇点具有了太多的神秘性,对黑洞的研究过程中就发现了这样的一件事,既然空间尺度上无限趋近于0,那么进入黑洞的物质所带有的信息会到哪里去?

这件事至今没有定论,主流的说法分了自相矛盾的很多派别:

1.信息永久丧失——违反幺正性,以及能量守恒或因果律

2.信息随着黑洞蒸发逐渐释出——与经典和半经典重力理论(不允许信息从黑洞内部漏出)有着较大的差异,即便在巨观黑洞的情形之下。

3.信息在黑洞蒸发殆尽的瞬间释放——违反了贝肯斯坦上限

4.信息被存储在普朗克尺度的残余上——它们从低能有效理论的角度来看很小,而且具备不可区别性

5.信息存在于本宇宙分离出的子宇宙空间内——该理论(爱因斯坦-嘉当理论)难以被测试,因为该理论的预测与广义相对论所预测的相异处仅存在于极高密度时

6.信息被存储于过去和未来的关联中——违背人们的直观认知,亦即自然是随着时间演变的实体。


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脱离开黑洞放到宏观上来看其实也是相似的,本质上信息和能量、质量并不是一回事。否则建议题主吃米饭的时候将米粒儿都在碗里排列整齐,这样吃的会更饱一些。

仔细看看上面的米饭是不是很饱?


军武数据库


答案确定,非常肯定,没有。

因为当前数字存储系统储存的都是二进制比特,只是物体状态的改变。

举个例子,三张扑克牌J Q K,定义有图案的一面为1,没图案的一面为0, JQK分别代表一个三个比特二进制数的从左到右的第一二三位,三张牌平方在桌子上面,如果三张都是图案朝上,那么就是代表二进制数000,也就是0;三张都朝下,那么就可以表示一个二进制数111,也就是十进制的7,J背面朝上,QK正面朝上,就可以代表二进制数011,也就是2;这样,通过三张扑克牌的正反面的不同组合,可以得到000到111,也就是0到7。

那么我将这个扑克牌存储系统从三张正面朝上的000状态,翻转成三张正面朝下,即111,这个时候就相当于这套扑克存储系统从空到存满,数据改变仅仅是正反面状态的改变,显然三张扑克牌的重量是不会改变的。

类比到硬盘,一个新的4TB硬盘,不能认为它没有数据,其实正确的认识是它存储了4000×1000×1000×8个连续的0,或者这么多个连续的1,你在存储数据的时候,只不过将其中一部分的0变成了1,或者1变成了0,而1或者0仅仅是磁盘表面最小存储单元的状态改变而已!


Honphi


看了很多回答,都把一个简单的问题复杂化了!这么解释吧,我给你100块堆放在一起的砖,现在你要用这些砖摆出图形给我传递信息!你摆了几个字“我是中国人”,我看到你摆放的砖后知道了你要传达的信息了。那么请问,这些砖的质量有变化吗?如果你明白了我的刚才的举例,你就知道了你问题的答案了!


左岸往北55483516


数据有质量吗?

任何类型的信息,比如电子邮件、文档、视频剪辑、网页、所有东西,都以二进制数字、1和0的形式存储。这些数字是数学实体,但它们也是有形实体:它们在存储设备中以各种方式体现和操作。因此,每一比特的数据都必须有一定的质量,尽管质量是如此之小,以至于即使是最灵敏的称重测量也无法检测到这种变化。

你甚至不能通过实验来验证在这么小的一个尺度上的重量变化,所以任何答案都将是假设的,并且可能陷入无法验证的大量复杂性中。

快闪记忆体:

在一台典型的计算机的闪存中,记住一个比特应该是1还是0的是晶体管。这是芯片上的一种组件(通常),能够容纳少量的电荷。


给电池的存储晶体管充电,它代表0。不带电,它代表1。

记忆体的晶体管非常小,每个晶体管只需要4万个电子就能充电。

大量电子邮件:

现在让我们看一看典型的电子邮件,比如一些文本和Microsoft Word附件——就像我们将本文的初稿寄回家,以便在一夜之间考虑这个问题一样。这样的电子邮件大约包含50千字节。因为字节中有8位,千字节中有1024字节,所以电子邮件由409,600位组成。并不是所有的比特都是1——这将是一个相当无聊的电子邮件消息!平均来说,大约一半的位元是1又1 / 2个0,所以需要存储的是204,800个0,总共需要81亿个电子。

一个电子静止时重9.10938291e-31千克。如果不考虑相对论效应,一封50千字节的电子邮件的重量约为7.2875063e-18 g(这是一个Attogram——1的四次方克),或大约21000个铅原子的重量。

这听起来可能很多,但实际上它只是一个很小的量——一克铅包含大约300万万亿原子!

媒体使用和初始状态事项!

有些人可能会忽略的一点是,zero块实际上并没有以0的形式存储在内存中,而是作为指示块为0的标志存储的。所以,事实上,闪存的重量是一样的。如果你想争辩说一个新制造的驱动器在内存中应该是零,典型的制造商他们的芯片有写读周期,所以那就不是这样了。因此,对于空磁盘,我们必须考虑一个安全的擦除,因为所有的位都被电子抽干了。所有的1)在闪存。

如果我们用写的代替擦除,然后填充,那么它的质量实际上会减少,因为你把信息存储在里面;)。这就像在穿孔卡片中存储信息一样。

类似地,CD- rom中的信息也会被复制到凹坑和土地上,使用CD压机,这样当你存储信息时,它的重量又会减少。

在CD-Rs表面涂有一种物质,这种物质的性质可能会因光或热而改变。任何物质都不会损失或得到。它的性质仅仅是通过能量的应用而改变的——在这种情况下,它的激光在模具上烧点吸收光,所以人们会认为质量不会改变。

因此,存储介质很重要。

如果你考虑一个磁性硬盘驱动器-计算变化,磁铁有不同数量的能量取决于它们是对齐的还是不对齐的。你可以从理论上估计分离距离并计算偶极子能量(然后你可以使用质能等效)。这样计算:数据有多重?为您提供1e- 14g的完整1tb驱动器。我没有公布细节,因为它可能有很多数量级的偏差。在这些尺度上,甚至由于每个循环中机械部件的磨损而造成的质量损失也可能是显著的!

新制造的闪存驱动器的质量差:

现在让我们拿一个典型的4Gb闪存驱动器没有电子在浮动门(所有的1)。从电子邮件的例子中可以推断出,当你用新生成的状态的信息填充它时,质量的变化是5.8300051e-13 g(大约是1万亿分之一克)。这接近于一个干绿藻细胞的质量。

上图:土壤中的绿藻细胞。

使用/普通擦除闪存驱动器的质量差

在使用过的闪存盘中,电子的总数不会随着存储数据的变化而改变。为了刷新,闪存单元基本上是一个带有电子“陷阱”的晶体管,称为浮动门。当晶体管打开时,电流中的一些电子将通过一层薄薄的绝缘层进入浮动栅。这些电子的存在表示位集合为0,而它们的不存在表示位集合为1。

然而,被捕获(储存)的电子比未被捕获的电子具有更高的能量。保守估计的差值是10e- 15j / bit。假设在一个空的4gb闪存驱动器中的所有这些位处于较低的能量状态,而在一个完整的闪存驱动器中有一半的位处于较高的能量状态,这就意味着1.7乘以e-5焦耳的能量差。使用质量能量当量,你得到的粗略估计是1e-18克(一个阿特图)。请注意,这个更真实的估计与存储50kb电子邮件所需的电子质量大致相同。

纽约时报

互联网的数量:

从理论上讲,你可以计算出“互联网的规模”,但目前还没有任何可靠的现代估计。思科预计,到2015年底,互联网流量将每月超过1zettabyte。

据估计,目前互联网的规模为1YB——也就是1000兆字节或3600万年的高清视频。

这几乎是人类所有语言的23倍(约为43 zetabytes)。ie。如果我们假设16千赫16位线性单通道音频,每秒32KB。

Zettascale语言学

根据之前的计算,我们得到了约145克。Ie。在flash上编码整个互联网所需要的总电子质量相当于iPhone的重量!

为什么我们不能把两个不同的驱动器和测量质量的变化添加信息,当我们讨论测量质量差异很小的情况下由于热对流引起诸如提升力(由于高温记录/擦除)后,在记录期间损失的水分。实验必须在真空条件下进行,极度无菌,严格控制。如果你可能只把一个放在阳光下,它就会吸收能量从而增加重量(质量-能量等效)。同样地,如果你冷却它,热能的缺乏可能会补偿这种增加。这就是我们所说的群众规模!

这些数额实际上是无法衡量的,因为即使是我们目前拥有的最敏感的比额表也只有一个决议

e-9 10克。

希望它能帮助你!


来自时间的阴谋


以前我曾就这个问题写过看法,支持“数据变化会引起重量的变化……”,但事后斟酌,发现这个结论是错误的,但一直没有机会更改。今天重新写几个文字,权当是对过去那篇谬论的否定与批判。在回答这个问题前我们先看一个电容的充放电是否会引起重量的变化。有一种看法认为电容充满电是由于“极板”上“堆积了”电荷造成的,既然电荷有重量,电容充满电后理论上重量也应该有变化。但事实上,电荷在“极板”上发生了堆积不假,但在对应的另一个“极板”上同时也丢失了等量的电荷。因此,电容充(放)电实际上是内部电荷在两个“极板”上的重新分布,是“内部矛盾”,因此,它不会对外在的重量属性产生影响。关于磁存储器就不多说了,在这种存储器上数据的改变就是磁畴方向的改变,不会影响重量问题。就电擦除存储器而言,数据的改变实际上是改变了开关器件的通断状态,所谓的开关器件多由场效应管来扮演。1个bit的数据位通常用几个场效应管(典型的有四管、六管存储器)。改变场效应管的通断一般需要改变“栅—源”电压,对于无源的存储器,维持其“栅压”靠的是在“栅—源”极之间的一个微“电容”,当这个“电容”被充(放)电时,相应的数据位状态发生改变。前文说到,电容的充放电不会引起重量改变,因此,电擦除类的存储器(EEROM)以及紫外擦除存储器(EPROM)其数据状态的改变也同样不会影响到存储器重量的改变。


生命大爆炸


如果理解硬盘存储的原理可能就不会提这种问题了,具体什么原理在这三两句也说不清楚,也懒得说,百度百科里有,自己去百度,我在这里举一个简单例子,这相当于你拿一个算盘,在算盘上打出你想要的数据一样,算盘不会因为你打出数据而增加重量,硬盘存储也是一样。


黔灵净土


没有增加质量。如果硬盘写满数据就增加质量的话,那我先写满武藤兰,再覆盖写满饭岛爱,再写苍井空。。。。等把老师们都写一遍,这硬盘你还拿的动吗?


华东1121


这个问题,无法用相对论与量子论来解释。因为二者有瑕疵:相对论否定了真空场介质,量子论否定了时序因果律。


下面一节是引用我依据前沿科学推出的真空场介质特性,作为解答本题的关键。

前沿科学已经证实:真空场介质(以下简称场物质)的量子或虚粒子,是有能量、有质量、有体积的。引力子是场物质携带外加能量的最小质量的虚粒子。光子(电磁波的量子)是携带外加能量的引力子集团。这两个定义,揭示了相对论的瑕疵。而虚粒子是以光速自旋的无序震荡的玻色子,有了这个特性,就揭示了量子论的瑕疵

数据,包括存入的数据与取出的数据。数据的存取,涉及介质波的信号,包括机械波信号、电磁波信号与引力波信号,归根结底,涉及场物质携带能量信息的交换。

机械波的传播机制是:谐振子声源,例如震荡的声带,发射特定频率的轨道角动量,既激发作为声子的固体晶胞或气体分子,也激发场物质虚粒子变成光子。声子与光子轮换推涌,即:声子→光子→声子→光子→声子→......,结果是:声子与光子的能量或质量皆被磁盘或耳膜吸收。因此,音频数据是有质量的。




电磁波的传播机制是:电磁谐振子震源,例如核聚变的太阳,发射特定频率的轨道角动量,激发场物质虚粒子变成径向有序推涌的光子。光子的质量,以等于湮灭反应的电子质量为常量,也叫临界光子质量:m*=0.911e-30kg。

不同频率的光子,质量不变,但体积不同,能密不同。所有视频数据的存入,都涉及电磁波或电流信号,被磁盘吸收。显然一个空白磁盘,被写入信息或数据后,当然会增大质量。

引力波作用在LIGO接收器上,相当于接收器吸收了场物质引力子。而引力子也是有固定质量的,可按热二衍生公式m0=3kT/c²,把背景微波对应质量作为引力子质量,即:m0=1.26e-39kg。

不难理解:即便是用钢笔墨水写信写文章,作为文字符号之类的数据,也是有质量的。因为:信息或数据与能量一样,无法游离于物质载体。

数据质量的计算,不妨按兰道尔原理,信息删除的功:W=ΔEk=kBln2,k是玻尔兹曼常数。这还不够,还要:Ek=½mc²,知道数据比特数,就很容易算出数据质量。

题目背景的硬盘,写满B=4T=4e12bit的质量:m=2kBln2/c²≈2×1.38e-23×4e12×1/9e16= 1.2e-27kg,1个核子n=1.67e-27kg,有:m=n·1.2/1.67=0.7n,即:4T数据的质量,大约有0.7个核子那么重。


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