《知识与权力》之信息熵与宇宙学

这本书的核心就是讨论信息的作用,信息论的一个重要的原则:要传输高熵的信息,就需要一个低熵的载体。

首先让我们从热力学第二定律讲起,它是热力学基本定律之一,1950年由德国物理学家和数学家克劳修斯第一次提出。其表述为:不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响,或不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响,或不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。又称“熵增定律”,表明了在自然过程中,一个孤立系统的总混乱度(即“熵”)不会减小。

在传统科学领域,每个人都认为热力学第二定律是正确的,认为宇宙和事物总是趋于混乱和无序。而且该定律也为香农的工作提供了关键性的数学公式。当然,在科学上该定律具有一定的实用性,但是在哲学上是一个悲观的,零和的宇宙观,认为自然资源的数量会逐步减少,最终枯竭;认为万事万物必将走向衰败。

然而,2012年一位对爱因斯坦研究者和作家霍华德·布卢姆大胆提出了对热力学第二定律的质疑,他的理由是,实际上宇宙是逐步走向稳定的,而并非走向无序和混乱。他指出:

《知识与权力》之信息熵与宇宙学

在138亿年前宇宙大爆炸后,是随机和混乱的,熵值很高,质子和中子不断碰撞和演变,但这种看似无序的碰撞其实是有序的,它们在碰撞中形成了一些波和波谷,并从宇宙的一端延伸至另外一端,不同的波之间具有一定的连贯性,跨越了数百光年的距离。而且宇宙大爆炸后并没有同时出现无数类原子,只是出现了氢、氦和锂三类基本原子。

霍华德·布卢姆认为,在大爆炸约38亿年后,温度逐渐冷却了下来,由夸克构成的质子和中子遍布宇宙的每一个角落,当原子核周围有更为微小的电子环绕的时候,就形成了中性的原子。随着温度降低、冷却,逐步形成原子、原子核、分子,并复合成为通常的气体。气体逐渐凝聚成星云,星云进一步形成各种各样的恒星和星系,最终形成我们如今所看到的宇宙。所以作者认为,宇宙的形成看似无序和混乱,但是其实非常有规律性。

克劳修斯和卡诺最早提出了物理熵的概念,如今热力学第二定律仍然蒸汽机和类似的能量循环机制,但到社会科学领域,则无法同热力学领域类似,因为社会科学领域是由人类的自由思想主导的领域,同样热力学第二定律也不适用于宇宙,因为宇宙不符合统计学原理,无法通过统计手段来认知,宇宙充满了不可能的信息,总是给人类带来惊异。如同宇宙一样,经济体也充满了随机性,也充斥着信息和创造力。

在经济学中,如果用信息论来解释,在衡量一个事物的复杂性时,是看它包含了多少信息量,供给方提供了商品和服务包含的信息量远远超过需求方的货币的信息量。一个序列的随机性越大,信息量就越大,复杂性就越高,而复杂度越高,就意味着行为选择的自由度和惊异度越高,有序或者秩序意味着缺乏创新性和惊异,或者说是可理解、可预见的。而无序意味着想不到,不可预测的结果。比如股票、企业盈利能力等。

热力学第二定律表明在一个孤立的系统中总的混乱程度会增加,与香农提出的信息熵的范围不一样,香农提出的信息熵强调信息熵、惊异、复杂性和赢利的论述,成为了经济增长的驱动力。

在经济学领域,资本不仅仅是投资流或者支出流。资本是生产工具和技能的创新。这个创新是长期和错综复杂的,充满了无数令人惊异的信息。而根据信息论,要传输高熵的信息,就需要一个低熵的信道。而政府、国家和稳定的市场环境正是这个稳定信道的基础。而企业家和不断积累的知识则是产生创造力的源泉,也就是信息论的核心信源,而低熵的一方则是需求方,因为需求方的行为具有可预测性,而高熵的一方则是由企业家构成的供给方。他们通过自己的知识和创造力为需求方提供充满惊异的产品和服务,而且他们的行为具有自发性和创新性。

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