第5章 進步與熵:信息世界的誕生模式(2)
- 控制力:麻省理工學院的經典理論
- (美)諾伯特·維納
- 5043字
- 2017-10-20 16:30:38
3.進步:兩種惡魔對宇宙秩序的博弈
科學家們的理想世界有著完美的組織性,所以他們也總是試圖去發現現實宇宙里的時序性。正是因此他們時刻都在進行著一種反對組織解體的博弈,在他們看來秩序崩壞是人類最大的敵人。
他們認為這一博弈中一直存在著一種惡魔,而這些惡魔到底分屬哪個流派并非被關注的重點,同時針對它本質的探討也一直沒有停止——所謂的“惡魔”,到底是一種與秩序對立的力量還是源自組織內部的缺陷?這兩者的不同之處就在于,前一種“惡魔”是實實在在存在的對手,它就像是戰爭中為了達到目的而不擇手段的敵人一樣。更有甚者它可能存在智力,知道怎樣隱藏即將實施的行動策略,并且它可以將自己的力量變成我們弱點的量度。
想要對付這種惡魔,我們就需要更多的策略、花費更多的才智。當然,既然人們能夠覺察到它,那么也就意味著它在一定程度上已經被人所征服。這樣它就很難有進一步的動作去破壞我們為了找尋世界秩序而做的努力和準備工作了。用一個比喻來說,這種惡魔在和人類玩一場撲克游戲,為了成為贏家它不惜破壞游戲規則并采取欺騙手段。
而這種欺騙手段恰如現代博弈論之父、美國著名科學家馮·諾依曼在他的知名著作《博弈論》中所說的那樣,反秩序惡魔的特點不僅僅是為了取得勝利而去使用欺騙手段,他同時還會防止對手使用欺騙手段。在保證對手誠實的前提下,它利用欺騙手段獲取勝利。
和這個詭計多端、面慈心惡的惡魔比起來,后一種惡魔更像是一個癡呆的傻瓜。這種被稱為“奧古斯丁的惡魔”,總是愿意同人類去玩復雜的游戲,然后輕易地被人們識破,進而被人類的智慧徹底擊敗。
對于它們的本質特性,我想借用愛因斯坦的一句名言:造物主無比精明,但是它沒有惡意。這句話是通常意義下的格言,但它實際承載著遠遠多于格言的內容,并更像是一種對科學方法的種種陳述。其中“造物主”所表示的就是神奇的自然力量。而后一句“它沒有惡意”則是告訴我們,這些自然力量不會欺騙我們。
也許從愛因斯坦的角度理解,這里惡魔的含義就像墨非斯托弗里斯解釋的一樣。浮士德曾詢問墨非斯托弗里斯的奧秘,后者給出了這樣的回答:“我是一種力量的一部分,這種力量在永遠傾向于惡的同時也在永遠地行善。”這就是惡魔,它具有欺騙人的能力,但這種能力卻時時刻刻被限制。
科學對自然的探索和解密很容易被自然力量所抗拒,但這并不意味著自然界決心或者有能力找到一種人類無法破譯的方法去阻止我們和它的通信。它的抗拒更多的是一種被動斗爭,這同一個敵人的主動抗拒還是存在顯著差異的。而這種差異就像是科學家與軍人、科學研究和賭博那樣存在著顯而易見的不同。
真正進行科學研究工作的人在任何時間地點都可以進行他的研究實驗工作,他不必去擔心自己的研究方法會被自然界所發現,也無須擔心要因此改變研究策略。因此,科學研究工作者可以隨便支配自己的時間,他認為何時是最好的時機,那何時就是;他的大部分工作都是由最好的時機所支配。
相反,如果是一位我們討論的是棋手,那么他就會面臨完全不同的境遇。他不能走錯一步棋,因為他的對手很可能是一個非常機敏的人,稍有疏忽就可能令自己一敗涂地。所以,一個棋手所受的往往是最壞的時機支配,至少要比最好的時機多很多。
對于這個論點我多少存在一點偏見,因為在這一點上我有很多感觸。過去我經常會感覺到自己可以在科學研究工作上有所建樹,而且效率頗高;但是如果是下棋我就經常會因為在關鍵關頭上的輕率而被對手打敗。
因此,科學家的一貫傾向是把自己的對手看作一個和自己一樣作風正派的人。作為一個需要實效性的科學家來說,這樣的態度是極為必要的。不過這只適用于學術界與和平年代,如果在政治上或者戰爭當中,這樣的態度就會受到那些別有用心的偽君子的欺騙。而且,就一般的公眾群體而言,他們很難真實地理解這種態度。因為對他們來說,他們更愿意去關心自己實實在在的對手,而不是自然界這個在他們眼中的假想敵。
無論如何,我們都必須要過這樣一種生活:我們的世界是一個整體,它遵從著熱力學第二定律,即混亂在不斷增加,相對的秩序在一直減少。然而在前文中我們已經證明,對于閉合系統的整體而言熱力學第二定律確實是一個正確的陳述,但是對于閉合系統中的非孤立部分來講它就不再有效了。
這是一個總熵趨于增加的世界,在這個世界里還存在一些局部減熵和暫時減熵區域。也正是由于這些區域的存在,人們才有了斷言進步的可能。在這個和我們息息相關的世界,進步和增熵之間的斗爭一直存在,對此我們需要探索的道路,依然還是漫長的。
4.自動化的目的從何而來
進步的概念,是在啟蒙時期就開始孕育的。雖然在18世紀早期曾出現過一些思想家,他們承認進步是遵循著減熵定律的,并且也認同自己身邊所能感受和觀察到的世界與黃金時代并無不同。但是只有到了啟蒙時期,進步觀念才真正開始被接納。
法國大革命成為啟蒙時代兩種不同狀態的分界線,同時也給人們帶來了對任何進步的懷疑。例如,英國著名經濟學家托馬斯·馬爾薩斯注意到,在那個時代,人口沒有控制的不斷增加讓農業近乎陷入失控的泥淖,直線上升的人口吃光了生產出的全部糧食,所以就有了文明世界的《人口論》。
從馬爾薩斯的人口學原理到達爾文的進化論,我們能夠清晰地看到思想更迭的線索。達爾文之所以能夠在進化論上取得如此大的成就和革新,其本質原因就在于他能勇于正視和承認進化并不是像拉馬克主義宣傳的那樣,是一種不斷增高和變好的自發上升過程。在達爾文的理論中,進化是這樣的:
生命體在進化過程中表現出兩種效應趨勢,一種是多向發展的自發趨勢;另一種是保持祖先形式的趨勢。而這兩種效應的結合則完美地將進化過程中那些混亂的細節鏟除,讓生命體沿著“正常”的方向發展;同時,通過自然界的優勝劣汰選擇過程,那些無法適應周圍環境的有機體被淘汰掉。這樣的結果就是那些能夠適應環境的生命體被保留了下來,成為生命形式的最終勝利者,也被稱為剩余模式。
根據達爾文的進化論,最終留下來的這些生命形式就成為世界中的“合目的性表現”。剩余模式真正被提出來,是在阿西貝博士的工作中。他提出這一概念用以解釋機器學習。
阿西貝博士指出,一架機器,如果它的結構相當規則而且沒有目的,那么假使它存在于接近平和的狀態下,近乎平衡的模式就會一直持續下去;如果它存在于極度不平衡的狀態下,那么這種不平衡狀態也只會是暫時的。阿西貝的機器就好比達爾文的進化論世界,我們在一個沒有目的所構成的系統當中看到了目的性。這其中的原因很簡單,就是就系統的本性而言,無目的性只是暫時的狀態,所有的一切,最終將會趨于平衡。
總之一切目的當中最為長久的東西,歸根結底來說還是最大熵,這是一個相對最為廣泛的目的。只是其中的各個過程階段當中,那些由有機體組成的世界和有機體一樣,都會在這樣一種活動樣式當中保持更為穩定的現狀,即組織中的各個部分會按照一種有意義的方式而生活。
在我看來,隨機的、沒有目的的機構會借助學習的過程來找尋和確定自己的方向,這是阿西貝最具閃光點的思想。這一論點不但為當代哲學做出了偉大貢獻,而且對于工業自動化領域也帶來了巨大的技術成果,通過這一思想很多難以攻克的自動化任務得以解決。
其實,19世紀的達爾文并不知道他的進步觀念所產生的影響已經不僅僅局限于生物學領域了。他所處的時代為后世提供了源源不斷的能量和哲思,無數哲學家與社會學家通過那個時代汲取到了自己需要的科學營養。所以,當我們再去看馬克思以及和他同時代的大家們,他們對達爾文觀念的接受也就理所當然了。
物理學當中的進步觀念同熵的觀念雖然沒有絕對無法調和的矛盾,但是二者一直處于對立狀態。尤其是與牛頓物理理論站在同一立場的科學家們都一致認為,信息的傳遞,尤其是那些推動進步并反對增熵的信息,是可以通過極少或者根本就脫離能量的方式來完成。到了20世紀量子物理學的興起才使得上述論斷得以被革新。
5.量子論世界中生命的必然結局
信息和能量之間的聯系得益于量子論的推導,這種結果也是我們所希望看見的。信息與能量之間的聯系,最初體現在電話線路和放大器線路的噪聲原理中,這也是二者聯系的最原始形式。這種噪聲,在一開始被人們認為是無法消除和避免的,因為它的出現和運載電流的電子分立性直接相關。但它不是簡單的噪聲,在信息傳遞過程中它是具有極大破壞力的。
想要信息不會被自身的能量所淹沒,一個基本前提就是讓線路的通信能力達到一定大小。這其中的原理和光的運行一樣,光本身的結構也是原子,當原子一顆一顆地輻射出去時就形成了大量的光量子。光量子自身具有特定的能量,而能量的大小則取決于輻射的頻率。也是因為如此,所以光輻射的能量絕對不會小于一個單光量子的能量。
也就是說如果沒有能量的損耗,信息是無法進行傳遞的,我們可以將其理解為能量耦合與信息耦合的同一性。兩種耦合之間在信息傳遞過程中并無明顯界限,但即使如此,單個光量子是一種極其微小的東西,所以一個有效的信息耦合其實需要的能量也微乎其微,所以能量傳遞并非我們想象的那么大。
一棵樹或者一個人在成長過程中,都會直接或者間接依賴太陽輻射而獲取信息與能量。當我們考慮這種局部過程時,也會發現局部熵會出現衰減現象,這就同能量傳遞的節約有關。如今這一點在生物學領域已經成為最基本的事實之一,特別是在光合作用理論上。在光合作用或者化學過程中,植物能夠借助太陽光進行反應,從空氣和水中的二氧化碳當中轉化出淀粉,或者其他自身需要的化合物。
所以,物理學界也出現一股針對熱力學第二定律是否有意義的思潮,而我們對此是不是應該做出悲觀的解釋,這主要取決于我們對一個問題的看法:整個宇宙和我們在這個世界中所找尋到的局部減熵區域,我們會賦予這二者之間什么樣的重要性。
事實上,因為我們生活在局部減熵區域,或者分屬在不同的減熵區域,所以由于對這一局域的習慣和熟悉,導致了我們賦予這樣一個減熵和增加秩序區域的重要性遠遠高于整個宇宙。
舉一個例子,宇宙中出現生命也許只是一種極為罕見的現象,它可能只存在于太陽系,這并不是危言聳聽。換一個角度思考,人類對生命的定義決定了我們所能夠在宇宙中發現多少種生命形式,所謂的生命現象一定要與我們感興趣的生命存在足夠多相同的特性,如此一來生命就被局限于只是地球上的現象了。
當然這只是我個人的思考,畢竟我們是地球的一分子,在浩瀚宇宙中是否存在另外一些具有和我們一樣生命體的星球這件事和我們也沒有太大關系,同時這件事也同宇宙中熵和秩序的情況無關。
更進一步講,我們完全可以將生命設想為特定時間之內的一種現象。將時間向前回溯到億萬年前的地質時代,那時生命并不存在;而或許在百萬年后的未來,地球也有會變成凍結行星的可能,那時它就會重新回到一個沒有生命的時代,并進入下一個輪回。
生命存在的物理條件是極端難得的,因為它需要為各種生命所用的化學反應提供條件。對于這一點,人們認識不斷提高、科技無限發展之后開始逐步認識到這樣一種結論:不僅僅是人類,能夠讓地球上所存在的種種形式的生命得以延續下去的,并不是冥冥中的注定,也非造物主刻意安排,它純粹是一個幸運的偶然。而這種幸運的偶然性最終也必然會到達一種寂滅的結局。
這樣的結論或許看起來存在太多的悲觀論調,但現今我們不必去思考它。現今我們可以做的,是對自己的生命形式做一次評估,賦予偶然而且短暫的個人生命形式,同人類存在這一個更加偶然的事件以同等重要的價值,而不必去考慮它在時間洪流里轉瞬即逝的事實。
這就是生命的意義,而且它也是一個非常真實的意義。在這個在劫難逃的星球上,每一個生命體都是一條即將失事的船只上的旅客。但即使我們知道如此,也無法抹殺我們作為生命的莊嚴和價值,它們不會消失,而且在有限的時光內每一個人也有義務將它們發揚光大。即使在未來我們即將沉沒、消失,但是在通向結局的過程中我們依然可以發揮生命的光輝,用莊嚴的態度去展望未來。
目前為止我們所對生命的探討一直以一種悲觀的論調去進行,但這種悲觀并非是那種感動俗人的情緒,而是作為嚴謹的科學工作者在理性方面的悲觀主義。如今眾多科學家已經通過熵定律和宇宙熱寂引發了種種推斷和思考。
這些思考未必能夠讓人猛然驚醒,或感到十分沮喪,也不會出現整體性的嚴重后果。但是即使這種科學思考充滿了節制抑或更加隱諱,對于普通人來說,它也會給他們的情緒帶來震動——并非他們無法理解,而是站在生命的角度對這樣的事實無法接受。
整個宇宙正在趨于衰退,我們所能做的也只是面對能夠壓倒一切的必然結局。我們通過自己的種種努力去追求進步,愿人類的目光具有堅定樂觀的力量,在這個沒有悲劇感的時代里可以掃清希臘悲劇式的恐懼。