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隨身碟儲存資料後,會變得比較「重」嗎?一起來解開這個世紀之謎吧!

圖一:裝滿檔案的隨身碟,跟款式相同、剛出爐的隨身碟禮品相比,真的有比較重嗎?(Needpix

  你有沒有想過,如果我們在 USB 隨身碟裡裝滿各式各樣的影片、音樂與文件檔,它的重量是否會發生變化?這個艱難的問題,可能連隨身碟廠商也相當好奇,在科學家勤奮不懈的努力下,事實的真相終於慢慢浮出水面。現在,就跟我們一起來探討這個有趣的科學吧!

透過捕捉電子,完成記憶儲存

圖二:日常生活中所用到的 USB 隨身碟,其資料都是由 1 與 0 的形式儲存。(Needpix

  無論是坊間或客製化隨身碟,我們都需要瞭解它們是如何儲存資料的。首先,不管使用哪一種編碼語言(coding language),訊息最後都會以 1 和 0 的形式儲存在數據庫(data bank)裡。令人好奇的是,這些 1 和 0 放到比較具體的硬體層次來看,又是一個什麼樣的存在呢?這其實是一個相當複雜的問題,也涉及不同的技術層面,但在 USB 隨身碟裡,1 和 0 的排列,是通過電子(electrons)的捕捉來完成的。

電子的重量小到沒人在乎⋯⋯

圖三:即使儲存資料,USB 隨身碟的重量變化也是微乎其微。(歐珍妮雅

  你覺得,一個電子的重量有多大呢?其實超級小,小道我們在普通的化學方程式裡,經常忽略它們的存在,認真算起來,它大約只有質子(Proton)的 1/1820,翻譯成一般人聽得懂的語言,就是 0.000000000000000000000017 克。從比較簡單的角度來看,我們在隨身碟製作或儲存的數據越多,也就意味著隨身碟捕捉到的電子越多,這樣說起來,隨身碟卻是變重了呢!

「空機」是真的有比較輕嗎?

圖四:原來 USB 隨身碟所保存的記憶,也是有重量的?(Flickr-Custom USB

  美國加州大學柏克萊分校(University of California at Berkeley)計算科學系教授庫比亞托維奇(John D. Kubiatowicz),曾使用亞馬遜(Amazon)出產的電子閱讀器——— Kindle EReader 進行實驗,結果發現,以 32 GB 的規格來說,裝滿資料與空的閱讀器,體重(?)大蓋可以差到 8 x 10-17克,這個結果能類推到其他類型的儲存裝置上。

  不過,你以為這個跨世紀的科學辯論,就在庫比亞托維奇得出結果後落幕了嗎?並沒有噢!在這之後,有些人開始提出自己的理論,不僅如此,他們有些說得好像還蠻有道理的。對於上述實驗,其中一個說法是:基本上,儲存資料所增加的質量,很有可能是庫比亞托維奇理論的一半,因為儲存數據時,並非所有數據都會是 1,而是 1 和 0 的組合⋯⋯

記憶的重量難道是誤會一場?

圖五:由於訊息的儲存形式為 1 跟 0,因此 USB 隨身碟很可能在儲存吃料後,「體重」仍然不會有太大的變化。 (歐珍妮雅 )

  另外,根據《奇妙工程》(Wonderful Engineering)報導,物理學家夏利亞(Onisa Sharia)也曾發表他的看法——「任何裝置裡的總電荷,是保持不變的,因此系統的整體質量也不會有變化。」進一步看,每一個訊息都像一個帶電的電容器,然而,即使是帶電的電容器,其電荷也是分開,因此總電荷強度不會改變,或至少差異小到難以準確測量。

  對你而言,「記憶」的重量有多重呢?雖然我們可能感受不到這當中有何差異,但是在等待傳輸資料的過程中,你又多了一件有趣的事,可以和朋友分享了!

參考資料

  1. Talha DarFebruaryDoes A Fully Loaded USB With Data Weigh More Than An Empty One? Here’s The Answer, Wonderful Engineering, 12 Feb 2016.
  2. Peter Bentley, Does a USB drive get heavier as you store more files on it?, Science Focus.
  3. C. Claiborne Ray, The Weight of Memory, New York Times, 24 Oct 2011.

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