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前言從原子到人類再到經(jīng)濟(jì)體

路德維希是一個不幸的人。是他兒子的死把他逼上了絕路，還是他再也無法承受同事的非難，抑或是他對原子太過著迷？
　　在度暑假時，路德維希自殺了。是他最小的女兒埃爾莎，發(fā)現(xiàn)了他懸掛的尸體。這段記憶成為她余生諱莫如深的話題。
　　當(dāng)然啦，我說的這個路德維希是路德維希·玻爾茲曼。路德維希是一個很成功的科學(xué)家，同時也是一個非常沒有安全感的人。他對我們?nèi)缃窭斫獾淖匀蝗f物做出了很大的貢獻(xiàn)，但是，他的科學(xué)貢獻(xiàn)卻經(jīng)受過不少質(zhì)疑和挑戰(zhàn)。
　　路德維希相信原子理論，那時他許多同事認(rèn)為原子只不過是一個恰當(dāng)?shù)念惐取Ｋ麄兊膽岩蓱B(tài)度使他很困擾。他知道自己的理論方向是對的。他證明了根據(jù)經(jīng)驗(yàn)得出的特性可以歸到分子或原子集體運(yùn)動的類別里。這些發(fā)現(xiàn)都給他提供了間接證明原子存在的證據(jù)，只是無法直接觀測。
　　由于缺少直接證據(jù)，路德維希飽受同事的批判。他的勁敵，物理學(xué)家兼哲學(xué)家恩斯特·馬赫，認(rèn)為真正的科學(xué)應(yīng)該只專注于能被直接觀測到的定量之間的關(guān)系，而其他像玻爾茲曼原子理論這樣的理論概念是不應(yīng)被認(rèn)可的。
　　然而，路德維希面對的不僅是輿論非難。他連續(xù)幾十年試圖詮釋物質(zhì)秩序的根源。他的這一嘗試即便收獲頗豐，也算不上成功。路德維希的理論所預(yù)見的結(jié)果和他想證明的相左。日常生活經(jīng)驗(yàn)告訴他，身邊萬物的秩序都是呈上升趨勢的：花朵綻放、樹木發(fā)芽，以及迅速工業(yè)化的社會每天批量生產(chǎn)新產(chǎn)品。可他的理論卻暗示了萬物的秩序不僅不會增長，反而還會消失。它解釋了為何熱量會從熱變冷、為何奶精會消失在咖啡中、為何小聲說話的聲音會被一陣風(fēng)淹沒。路德維希證明了宇宙的微觀結(jié)構(gòu)在侵蝕著秩序，讓一切變得瞬息短暫。但他深知這并不是一切的答案，他知道自己還沒有搞明白信息長存的原理到底是什么。
　　萬物的秩序增長一直困擾著路德維希，這種困擾他的程度只有身為科學(xué)家的人才能切身理解。他知道自己的理論還差一點(diǎn)兒什么，但是他無法得知那究竟是什么。在日薄西山之時，他變得疲于與身邊人、自然法則爭辯了。于是他用一根繩子，親手結(jié)束了一切。而剩下的那具尸體則開始了緩緩腐朽衰亡，正如他的理論對原子外殼的描述一樣。
　　1906年，結(jié)束了路德維希性命的不是困擾他的哲學(xué)問題，而是他自己。為了解釋物質(zhì)秩序的根源，路德維希聯(lián)系了原子和氣體為主的在不同空間尺度下顯現(xiàn)的性質(zhì)和現(xiàn)象。1雖然這個理論在今天被廣泛認(rèn)可，但在路德維希的那個年代，跨越空間尺度的研究違背了科學(xué)家們之間不成文的規(guī)定。路德維希的很多同事都認(rèn)為科學(xué)像是俄羅斯套娃，每一層都會有新的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)。在這種層級體系中，跨越空間尺度自然就被視為多余了。經(jīng)濟(jì)學(xué)不需要心理學(xué)，正如心理學(xué)不需要生物學(xué)。生物學(xué)不需要化學(xué)，同樣化學(xué)也不需要物理學(xué)。雖然用原子來解釋氣體比不上用生物學(xué)來解釋人類行為那么荒謬，但它也被當(dāng)作對默認(rèn)邏輯的背叛。而玻爾茲曼就犯了企圖用原子的運(yùn)動來解釋氣體宏觀性質(zhì)的“罪過”。
　　20世紀(jì)的科學(xué)已經(jīng)完全證明了路德維希對于原子的觀點(diǎn)是正確的，也在一定程度上證明了他在跨學(xué)科領(lǐng)域的熱情。量子力學(xué)把路德維希的原子理論跟化學(xué)和材料學(xué)聯(lián)系起來；分子生物學(xué)、生物化學(xué)又把細(xì)胞學(xué)與構(gòu)成細(xì)胞的蛋白質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)聯(lián)系起來。同樣，當(dāng)達(dá)爾文的學(xué)說已經(jīng)成為解釋人類行為的主要理論后，生物學(xué)和心理學(xué)也產(chǎn)生了微妙的關(guān)系。2 然而，并非所有的學(xué)科交叉都發(fā)生在已知的科學(xué)邊界附近。在這多學(xué)科互動的探戈舞中，有一個概念十分奧妙難以捉摸，這個概念就是信息。
　　信息就是那個讓路德維希著魔的東西。正是它令他一直疑惑不解，也令他不知疲倦地一直尋找著解釋：為什么秩序在地球上日益建立、成長，在宇宙中卻不斷惡化呢？
　　20世紀(jì)，信息在持續(xù)地發(fā)展與成長，學(xué)界也努力試圖理解這些信息的含義。然而，這一時期，促進(jìn)并且激發(fā)信息研究的并非在于信息其本質(zhì)的魅力，而在于人們對戰(zhàn)爭的恐懼。在第二次世界大戰(zhàn)期間，敵對的軍隊產(chǎn)生了使用密碼交流的需求。這些密碼的存在促使人們想方設(shè)法去破譯截獲的消息，進(jìn)而帶動了對信息的數(shù)學(xué)研究。
　　編譯、破譯電報實(shí)在是一道極其令人著迷的數(shù)學(xué)題，即使戰(zhàn)火減小，人們?nèi)圆簧岬脤⑵鋪G置一旁。數(shù)學(xué)家們繼續(xù)將信息理念化，但他們已致力于將這些理念放在交流技術(shù)這一大背景下，而不再局限于破譯截獲的電報。取得成就的數(shù)學(xué)家們便成為世界上第一批信息理論家或者控制論家，為人們所熟知。這批先驅(qū)包括克勞德·香農(nóng)、沃倫·韋弗、艾倫·圖靈和諾伯特·維納。
　　在20世紀(jì)五六十年代，信息的概念如旋風(fēng)般席卷了科學(xué)界。信息，作為一個強(qiáng)力擊穿了學(xué)科之間邊界的觀念，在所有學(xué)術(shù)領(lǐng)域中都受到了歡迎。信息既非微觀的，亦非宏觀的。3 它既可以被稀稀拉拉地刻在泥板子上，又能被密密集集地塞在一段DNA里。從大多實(shí)際情況來說，傳遞信息的載體其實(shí)并不重要。這種超然于載體之外的性質(zhì)使得信息這一概念對于所有學(xué)術(shù)領(lǐng)域來說都極富吸引力。這些領(lǐng)域漸漸地吸收了信息的觀念，并使它具有了自身學(xué)科的味道。
　　生物學(xué)家在探索基因如何編碼遺傳信息時，接納了信息的概念。在香農(nóng)著作的啟發(fā)下，工程師們在用模擬數(shù)字網(wǎng)絡(luò)連接起世界時，設(shè)計出了發(fā)射器與接收器。計算機(jī)學(xué)家、心理學(xué)家和語言學(xué)家都嘗試過用建造具有思維能力的電子機(jī)器的方法，來模擬人的心理活動。當(dāng)20世紀(jì)蓬勃發(fā)展出其原子化的時代精神時，信息也成為每個人手中的新王牌。
　　信息的概念在社會科學(xué)方面都找到了自己的路，特別是在經(jīng)濟(jì)學(xué)上。奧地利經(jīng)濟(jì)學(xué)家、與香農(nóng)同時代的弗里德里希·哈耶克曾有這樣一個廣為人知的說法，他說，價格傳遞了商品供給和需求的信息。這個觀點(diǎn)指出了斯密的那只“看不見的手”運(yùn)作方式的信息。正如哈耶克寫道：“在一個相關(guān)事實(shí)的知識會在大范圍人群中傳播的體系中，價格可以作用于定位不同人群各自的行為。” 
　　信息的概念也幫助經(jīng)濟(jì)學(xué)家更好地理解了一些嚴(yán)重的市場失靈。喬治·阿克洛夫就是由于展示了“當(dāng)人們對其想交易物品的質(zhì)量有了不對稱信息時，市場就會難以運(yùn)轉(zhuǎn)”這一觀點(diǎn)而聲名遠(yuǎn)揚(yáng)的。5與此類似，在經(jīng)濟(jì)、組織學(xué)理論和人工智能方面均有貢獻(xiàn)的博學(xué)家司馬賀曾經(jīng)提出過一個有限理性的概念。這個概念強(qiáng)調(diào)了對世界上的信息掌握不全的經(jīng)濟(jì)個體的行為。
　　隨著20世紀(jì)還在持續(xù)地喧囂猛進(jìn)，信息的概念已經(jīng)占據(jù)了全球性的重要地位，但在信息這一概念越來越流行的同時，我們慢慢地開始忘了信息的物質(zhì)性這個困擾玻爾茲曼多年的東西。“信息”這一詞逐漸變成了虛渺的、非物質(zhì)的、數(shù)字的、無重的、無形的一類東西的同義詞。但是，信息是物質(zhì)性的。它有著如同玻爾茲曼的原子或者原子在運(yùn)動中所攜帶的能量一樣的物質(zhì)性，不是固體或者液體。它也沒有自己的粒子，但是像同樣也沒有自己的粒子的運(yùn)動和溫度一樣具有物質(zhì)性。信息是無實(shí)體的，但是它能被物理性地表達(dá)呈現(xiàn)出來。信息不是一件事物，而是多個物理事物的組合。它是“物理秩序”，就如同你洗同一副牌，決定你每次洗出來的都不一樣的那個東西。然而，即使信息的無意義本質(zhì)如同它的物質(zhì)性一樣經(jīng)常被誤解，但對于大多數(shù)人來說最吃驚的還是，信息是無意義的。
　　1949年，克勞德·香農(nóng)和沃倫·韋弗出版了一本簡短的名為《通信》的數(shù)學(xué)理論的書。在其第一章里，韋弗描述了一些關(guān)于信息的概念性的東西。在第二章里，香農(nóng)從數(shù)學(xué)的角度描述了我們現(xiàn)在所知的信息理論。
　　為了讓人們更好地理解信息理論，香農(nóng)和韋弗需要將“信息”一詞從其通俗的語義中抽離出來。韋弗早期在其論文中便做出了區(qū)分：“在這個理論中，‘信息’一詞用于一種特殊的意義，不能和它的常規(guī)用法相混，尤其一定不能將信息與含義搞混。” 
　　香農(nóng)也早在他的學(xué)術(shù)文章中提出了這一點(diǎn)，不過那是在講工程參數(shù)而非語義區(qū)別的：“通信中的基本問題是在一個點(diǎn)上完全或者近似地復(fù)制一段在另一個點(diǎn)上節(jié)選的消息。通常，這些消息都有著含義……這些有關(guān)通信的語義上的東西（指消息的含義）和工程問題無關(guān)。” 
　　但是為什么香農(nóng)和韋弗這么急切地想把信息和含義區(qū)分開呢？他們區(qū)分信息和含義這兩個詞是有著技術(shù)和哲學(xué)兩方面原因的。從技術(shù)角度來講，香農(nóng)熱衷于構(gòu)建不管消息的意義是什么都能有助于交流信息的機(jī)器。從哲學(xué)角度來講，香農(nóng)和韋弗都明白，在其使用“信息”和“含義”的過程中，它們所指的是完全不同的兩個概念。人類和一些機(jī)器有著解讀消息并注入含義的能力，但游走于電纜和電磁波中的并不是我們所說的那個含義，那是更簡單的存在，那只是信息而已。
　　對于我們?nèi)祟悂碚f，將信息和含義區(qū)分開來是很難的，因?yàn)槲覀儠椴蛔越亟庾x信息。我們不自覺地在消息中注入了含義，自愚地相信消息的含義就載于消息中。但事實(shí)并非如此，這只是一個假象。含義來源于信息的背景和我們以前積累的知識。含義只是譬如人類這樣的知識媒介對消息的一種解讀，但是它和承載著消息的物理秩序是不同的，和消息本身也不同。當(dāng)一個消息到達(dá)了一個生命體或是一個有著處理信息能力的機(jī)器時，含義才浮現(xiàn)出來；它并不承載于傳輸信息的墨跡、聲波、光束或電脈沖中。
　　讓我們聯(lián)想一下“9·11”這個敏感的字眼。當(dāng)我提到它時，絕大部分美國人都會自動聯(lián)想到2001年的雙子塔襲擊案；智利人則會想起1973年發(fā)生的那場政變。但實(shí)際上，當(dāng)我說到“9·11”的時候，我可能只是告訴我的學(xué)生我會在那一天回到麻省理工學(xué)院。顯而易見，我們可以自行給定一條信息的意思。然而，一條信息所表達(dá)的意思并不是它本身的一部分，盡管看上去如此。信息的意義是我們自己在詮釋消息時，讓它與信息本身天衣無縫地貼合在了一起：因?yàn)槿祟惒皇芸刂频貢胍シg每一條涌來的物理訊息。但這種完美無缺的貼合并不代表含義和信息是同一回事。
　　如果香農(nóng)想要創(chuàng)造一個忽略背后隱喻直接翻譯一條信息的機(jī)器，他需要一個能夠計算翻譯出一條給定信息所需要的最少字符的計算機(jī)。得益于哈利·奈奎斯特和拉爾夫·哈特利的研究，香農(nóng)估算出需要多少信息才能將一條消息以毫無干擾或者受到一些干擾的方式傳遞出去。他還通過計算消息中結(jié)構(gòu)的相關(guān)性得出了交流溝通的經(jīng)濟(jì)原理，比如在英語中，字母t更常出現(xiàn)在字母h之前，而不是字母q之前。由此，香農(nóng)慢慢脫離了哲學(xué)的軌道，更加傾向于玻爾茲曼所反復(fù)推敲的數(shù)學(xué)大道。在這條道路的盡頭，香農(nóng)找到了一個能夠以最大效益翻譯隨機(jī)消息的基本公式。這個公式讓人們能夠理解任何信息，無論是在磁盤、電磁波，還是在墨水和白紙上。而實(shí)際上，香農(nóng)所找到的公式與50年前玻爾茲曼所得出的結(jié)論一樣。并非偶然。
　　香農(nóng)的公式和玻爾茲曼對于信息的物理本質(zhì)的理解完美統(tǒng)一。信息的物理本質(zhì)主要是為了凸顯出我們?nèi)绾瓮ㄟ^研究原子結(jié)構(gòu)更好地理解經(jīng)濟(jì)。在極大程度上，自然物理側(cè)重于詳細(xì)地描繪我們整個宇宙，從原子到人類，將原子的單一性和生命的多樣性聯(lián)系起來。而社會科學(xué)則側(cè)重于研究人類、社會和經(jīng)濟(jì)之間的聯(lián)系，把人作為一個基本單位—就如同一個社會原子，抑或是經(jīng)濟(jì)原子，如果我可以這樣說的話。然而，這種將自然科學(xué)和社會科學(xué)分開談?wù)摰姆绞酱嬖诒锥耍绕涫钱?dāng)我們考慮到促使信息增長的機(jī)制其實(shí)跨越了無生命與有生命、生命體與社會、社會與經(jīng)濟(jì)之間的所有界限。
　　所以，在接下來的篇幅中，我將會盡我所能，從原子到經(jīng)濟(jì)—并不是以往所做的，從原子到人類，或者從人類到社會—對這種導(dǎo)致信息增長的機(jī)制進(jìn)行剖析。接下來的內(nèi)容會幫助我們?nèi)诤纤心切┯欣谛畔⒃鲩L同時又限制我們信息處理能力的因素，比如物理、生物、社會和經(jīng)濟(jì)。其中，信息處理能力包括了計算，以人類的角度來說，也需要知識和技術(shù)這類的“軟件”設(shè)施。這本書將會講述整個宇宙的歷史，但并不是按照時間的發(fā)展，而是按照多樣性的發(fā)展。
　　其實(shí)，正是這種多樣性的發(fā)展—換言之，信息的增長—標(biāo)志著我們宇宙和物種的歷史。十幾億年前的大爆炸后不久，宇宙還并沒有產(chǎn)生那令玻爾茲曼驚嘆不已而我們奉之為公理的宇宙秩序。在那之后，正如玻爾茲曼所提出的那樣，宇宙向混沌大步行進(jìn)，但與此同時，卻也在創(chuàng)造各種各樣的“口袋”來積攢大量的物理秩序，即信息。我們的行星地球就好比宇宙的其中一只小口袋。
　　在我們的銀河系中，正是那些從各個恒星輻射而來的、同時能夠傳導(dǎo)信息的光波促使了原子的合成聚變，其中包括碳、氧、鈣、氮和鐵這些對于生命構(gòu)成所必不可少的原子，因而才有了生命的起源。新一代的恒星則在它們先祖輻射殆盡的遺骸中得到重生。在這段時期內(nèi)，如果有任何行星繞著這些恒星旋轉(zhuǎn)的話，行星上的化學(xué)元素的豐度a正好能夠完成一次生命的進(jìn)化。而我們所在的地球，在經(jīng)過了40億~50億年的演變之后，逐漸從復(fù)雜和波動走向統(tǒng)一和平靜。幾十億年來，在地球上，從化學(xué)元素到簡單的生命體，現(xiàn)如今到人類本身，信息不斷地累積和增長著。在整個宇宙絕大部分空間都看起來是十分“荒蕪”的情況下，我們的行星卻是一個信息、知識和技術(shù)不斷累加積攢的綠洲，這一部分歸功于太陽的能量輻射，而其中更重要的是生命這種能夠?qū)崿F(xiàn)自我強(qiáng)化和推動自我強(qiáng)化的機(jī)制。
　　在行星從單純的物質(zhì)演變出能夠主導(dǎo)整顆星球的生命體這個看似平穩(wěn)的發(fā)展中，我們卻能夠在多樣性和信息演變的時間軸上發(fā)現(xiàn)兩處明顯的時間節(jié)點(diǎn)。實(shí)際上，信息的演變能夠跨越所有的界限，甚至涵蓋了在經(jīng)濟(jì)和社會中產(chǎn)生的信息。如果從廣義上將信息解釋為物理性次序，那它正是我們的經(jīng)濟(jì)社會的生成之物，也是我們無論作為一種生物還是生產(chǎn)機(jī)器所唯一產(chǎn)
　　豐度是指一種元素的某種同位素所占的原子個數(shù)百分比。—編者注
　　
　　生的事物。信息與消息不同：信息存在于我們所出產(chǎn)和構(gòu)造的一切物體中，比如自行車、建筑物、街燈、攪拌機(jī)、吹風(fēng)機(jī)、鞋、枝形吊燈、收割機(jī)甚至是內(nèi)衣，這不是因?yàn)樗鼈兪峭ㄟ^人類的思考而創(chuàng)造出來的，而是因?yàn)檫@些物體本身所體現(xiàn)的物理秩序。我們所處的世界充滿了信息：這不是指毫無定性的原子湯，而是說所有結(jié)構(gòu)、形狀、色彩和聯(lián)系這些整齊劃一的集合體。所有有序的結(jié)構(gòu)都是信息的具象化表現(xiàn)，盡管這些信息中體現(xiàn)的很多物理秩序毫無意義。
　　不過生產(chǎn)信息并不是一件容易的事：我們的宇宙為此費(fèi)盡氣力。如果我們想要生產(chǎn)信息、生產(chǎn)物塊、構(gòu)造基礎(chǔ)設(shè)施和那些與社會繁榮息息相關(guān)的機(jī)構(gòu)，我們就必須要和宇宙混亂的本質(zhì)和困擾玻爾茲曼的熵相抗衡。為了贏得與混亂本質(zhì)之戰(zhàn)，我們的宇宙相應(yīng)地演化出許多計囊，包括非平衡系統(tǒng)、固態(tài)的信息累積和物質(zhì)自身的計算能力。這三種機(jī)制一起相互作用，使得信息能夠在一個島嶼甚至是人們的上衣口袋中增長或者隱匿不見，就像在我們自身和整個行星上所能做到的一樣。
　　這樣說來，從宇宙的起源到我們的現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)，這包含了物理、生物、社會和經(jīng)濟(jì)學(xué)的“增長率”其實(shí)是指信息的累積和我們對于信息的處理能力。信息的增長統(tǒng)一了生活和經(jīng)濟(jì)的增長，多樣化和財富的產(chǎn)生。
　　但是信息的增長在各處卻并不是完全一樣的，無論是從宏觀宇宙的角度，還是單單以我們這個星球而論。在人們的口袋中，通過產(chǎn)生和儲存，信息得以實(shí)現(xiàn)增長。而那些城鎮(zhèn)、公司和團(tuán)隊正是小小“口袋”的更具體表現(xiàn)：同樣以生成信息和不斷累加的方式實(shí)現(xiàn)信息的增長。當(dāng)然，這些城鎮(zhèn)、公司和團(tuán)隊生產(chǎn)信息的能力是不盡相同的，其中一些真是能夠具象化許多科幻小說中的信息元素，而其他則尚欠火候。
　　所以，當(dāng)追尋什么是“信息”、為什么它會“增長”這樣的問題的答案時，我們探討的不僅是物理秩序的進(jìn)化史，我們也在探討經(jīng)濟(jì)規(guī)律。我們會將基本的物理定論和一些信息理論相結(jié)合，也會提到諸如社會資本、社會經(jīng)濟(jì)學(xué)、知識論、工業(yè)多元化的經(jīng)驗(yàn)主義和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。當(dāng)要回答“為什么信息會增長”這類問題時，我們所要思考的是繁榮的演變、發(fā)達(dá)國家還是貧窮地區(qū)、生產(chǎn)高效還是生產(chǎn)力低下，以及專業(yè)機(jī)構(gòu)對于我們累積信息這種能力的影響，甚至是去解釋是什么樣的機(jī)制限制了我們生產(chǎn)信息的能力。我們也會向后退一小步，站在傳統(tǒng)觀點(diǎn)的角度上來理解一些社會和經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象。然而，我們也會嘗試著將物理、生物、社會和經(jīng)濟(jì)體制整合到一起來進(jìn)行描述，進(jìn)而試圖解釋一個并不能夠稱之為“實(shí)際物質(zhì)”的東西的不斷增長。這個讓我，讓你，讓玻爾茲曼神魂顛倒的物質(zhì)，就是我們所說的物理秩序，也就是信息。我們著眼所及，都異常復(fù)雜而多樣，但這并不是因?yàn)樾畔⒃谟钪嬷袩o處不在，而是因?yàn)槲覀儚男畔⒅醒苌鴣恚覀兺瑫r生產(chǎn)著大量的信息。

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