• 人类首先无意识和不自觉地根据自己的观察创造了世界，然后用自己创造的世界来创造自己。
• 宇宙的法则就存在于我们本身，所以我们自身观察的世界就是真实世界的影射。
• 宇宙中存在的任何东西，任何你可以归结为某种现实的东西，都只能通过它与宇宙间的其他东西共享信息而存在。

万物起源

人类内心深处似乎有一种无法满足的欲望，我们不仅想了解自己是怎么来的，而且想了解周围这一切都是怎么来的。从人类文明伊始，人们就试图用各种神话和宗教来解释自然现象，中国有盘古开天辟地的传说，西方有上帝创世。人类试图用超自然现象构建的因果关系来解释万物，从而给人提供一种预测和控制的错觉。从解释起源这个角度，假设存在一个超自然造物主并不真的有意义，因为那样的话，我们只能将万物起源问题转嫁为造物主的起源问题。

当代很多人不再相信造物主创世，转而相信科学，比如用当前最流行的宇宙大爆炸解释万物起源。但如果问大爆炸之前发生了什么，或者大爆炸的起始点是什么。这些问题是当前科学难以回答的。无论什么科学假设和理论，如果挖的足够深，就会发现漏洞百出，也没有哪个科学家能给出终极解释。

宗教将一切都归结为一个共同的神，而科学的奋斗目标是一个统一的万有理论。人类总是倾向于寻找单一的、统一的解释。这种倾向并非源于真理本身的性质，而是因为这样的思维方式对人类来说更容易接受，更能带来心理上的舒适感。德国哲学家路德维希• 费尔巴哈曾说:“ 人类首先无意识和不自觉地根据自己的形象创造了上帝，然后上帝又有意识并自觉地根据自己的形象创造了人”。如果这句话里我们把上帝替换成我们理解的世界，那么意思就是：人类首先无意识和不自觉地根据自己的观察创造了世界，然后用自己创造的世界来创造自己。但能说人类这样通过观察创造的现实就是错误的吗？也不是，人类是与宇宙的其余部分连在一起共同演化来的，宇宙的法则就存在于我们本身，所以我们自身观察的现实就是真实现实的影射。但也仅仅是影射而已。

科幻小说《三体》中讲了一个火鸡科学家的故事。一只火鸡，从出生开始，农场主每天都会在早上十一点准时来给它喂食。有一只科学家火鸡，它观察观察这个现象，一直观察了近一年都没有例外，于是它宣布自己发现了宇宙中的一个伟大定律：农场主每天十一点会来给它喂食。它还进一步研究了伟大定律的适用范围，它发现这个定律在一年中的所有季节都适用，在下雨和不下雨时都适用。但是在感恩节前的那个星期三早上十一点，农场主没有来给它喂食，而是来把它给杀了。

当人类试图用一个统一理论来解释宇宙时，就像火鸡科学家在自己的视角研究农场的真相。何不试图摆脱“统一理论”的束缚，在没有任何预设原则的前提下推演出一切。不预设任何法则的推演正是美国著名物理学家约翰•惠勒所说的“没有法则的法则”。他推理说，如果我们无须引用任何先验的物理定律就能解物理定律，那么我们就占据了解释一切的更有利的地位。如果物理学存在一个全知全能(能解释一切)的原则，那么这个全知全能的原则又是怎么来的呢，任何原则都不可能解释自已的起源或形式。这就像问一台空调:“为什么你是一台空调而不是一把椅子?” 显然，答案在空调之外。物理学的终极答案也许也在物理学之外。

要理解我们的世界，最重要的是理解最基本的东西，比如构建物质的基本单元及其相互作用，以及所有东西的起源以及这些东西是如何绑定在一起成为一个整体的。这本书的论点是，构建一切的基本单元是信息，而不是物质、能量和愛情。信息远比物质和能量更基本。无论提议用哪个理论作为构建宇宙的最基本的建筑单元的基本理论，总有一个需要解释其自身起源的问题。也就是从无到有的问题，本文主要根据牛津大学量子信息科学教授弗拉特科•韦德拉尔写的《众妙之门-走进量子信息世界》这本书的观点，说明只有信息是唯一能解释自身起源的解释。我们还将用信息来解释所有的自然现象。

信息是什么

说到信息，一般想到的是人造符号，如文字，而文字信息的影响力往往超出想象。一个典型例子是公元前5世纪的希波战争。当时，波斯帝国准备入侵希腊，一位流放在波斯的前斯巴达国王获悉这一消息。他巧妙地将警告信息写在木板上，再覆盖一层蜡，使木板成功通过边防检查到达斯巴达。收信人刮去蜡层后获知情报，希腊随即开始备战。公元前480年，毫无防备的波斯舰队遭遇伏击，一日之内损失200余艘战舰，五年筹备付诸东流。

这条信息不仅挽救了雅典和斯巴达，也在某种程度上保护了现代文明的摇篮。因为现代文明植根于两大思想源流：公元前5世纪的古希腊哲学，以及后来的基督教思想。而这场战争恰发生在古希腊思想的鼎盛时期。

然而，信息的组成不一定非要靠人造符号。比如中国人看见十五的圆月会想到团圆、看见太极图会想到阴阳五行。这些非人造的符合也对人传递了信息。

那信息究竟是什么？

尤瓦尔·赫拉的《智人之上：从石器时代到AI时代的信息网络简史》批判了将信息视为呈现既有现实的观点，比如前面封上腊的木板的消息呈现了波斯进攻希腊的现实，但呈现现实并不代表就是信息。如果按照信息是呈现既有现实的观点，那虚假的信息必然毫无价值。然而，尤瓦尔·赫拉举出占星术的例子，占星术明显是虚假信息，但是对人类的影响是深远而巨大的，占星不但影响了爱情，甚至还影响了一系列帝国。比如，罗马皇帝在做决定之前就常常会先问问占星师的意见。如果谁偷看了罗马皇帝的星盘会定为死罪，当时认为，一旦看了星盘，就能预测皇帝将在何时、以何种方式逝世。直到现在，有些国家的统治者仍然很看重占星学。比如在2005年，缅甸军政府据称就是根据占星的建议，将首都从仰光迁至内比都。当今，数百万人会在做出人生重大决定之前（比如读什么专业、和谁结婚），先查查自己的星座。截至2021年，全球占星市场估值已高达128亿美元。明显占星术是虚假信息，但占星术却能深刻影响现实，能说占星术不是一种信息吗？

尤瓦尔·赫拉提出，信息不是要呈现既有的现实，反而是要将各种不同的事物联结在一起，来创造出全新的现实。大多数的交响乐、旋律与曲调都不是要呈现某种现实的东西，所以如果问音乐是真是假，其实没有意义。这些年来，虽然人类写出了很多糟糕的音乐，但并没有“假音乐”一说。音乐虽然并不是要呈现某种现实，却能够让许多人产生共鸣，有同样的感受，做出同样的动作。音乐能让士兵列队行进，能让夜店的众人一同摇摆，能让教会会众有节奏地鼓掌，也能让运动赛事的观众齐声高唱。

像音乐一样，DNA并不是呈现或再现什么现实。虽然一代又一代的斑马都会躲避狮子，但斑马的DNA中并没有一串碱基代表“狮子”，也没有一串碱基代表“逃避”。各种DNA碱基串会激活细胞的化学程序，产生肾上腺素。肾上腺素也不是在呈现什么现实，而是在体内循环，激活更多的化学程序，提高心率，让更多的血液流向肌肉。这样一来，DNA与肾上腺素就能联结心脏、腿部和全身各处数万亿的细胞，形成一个功能网络，做出一些了不起的事情，比如躲避狮子。

尤瓦尔·赫拉利说明了信息不是用来呈现显示，而是联结节点创造新的现实。尤瓦尔·赫拉利把信息定义为联结的观点。完全可以推而广之：宇宙中存在的任何东西，任何你可以归结为某种现实的东西，都只能通过它与宇宙间的其他东西共享信息而存在。这种事件之间或者节点之间彼此共享的信息称为互信息，人类之间的互信息如果能自发传播，这样的互信息在现代有种时髦的叫法：模因(meme)，在crypto领域，甚至将人类的互信息进行代币花，叫meme币，其中市值最高的doge、shib最高接近1000亿美金市值，一年有万倍涨幅的meme币也不少见。可见meme在人类中的影响力。

按照尤瓦尔·赫拉利的观点。我们智人能够统治世界，并不是因为我们有多聪明，而是因为唯有人类能够进行灵活的大规模合作。合作在其他动物中也有，比如黑猩猩社群、蚂蚁群。但都未建起帝国、宗教或贸易网络。智人之所以能做到这些事，是因为我们的合作不但远比黑猩猩更灵活，规模也比蚂蚁大得多。事实上，能够相互合作的智人数量是没有上限的。天主教徒的人数高达14亿；中国也有堂堂14亿人；至于全球贸易网络，联结的智人人数更有大约80亿。如果智人的网络只是依靠人与人之间情感的联结，规模肯定是非常有限的。比如人类的近亲黑猩猩就是这种情况。典型的黑猩猩社群就是20~60只，在极少数情况下可能会增加到150~200只。而古人类（比如尼安德特人与古代智人）情况也类似，他们每个游群的人数为几十人，游群之间也很少合作。大约7万年前，智人游群开始展现出前所未有的合作能力，比如出现了游群之间的贸易和各种艺术传统，以及智人开始从非洲家园迅速散布到全世界。游群之间之所以能够合作，是因为大脑结构与语言能力在演化改变之后，智人显然具备了讲述并且相信各种虚构故事的能力，而且为之深深感动。智人在有了故事之后，又有了另一种新的联结：人与故事的联结。从此之后，为了合作，智人之间并不一定需要真的彼此了解，只需要知道同一个故事就行。14亿天主教徒，就是靠《圣经》与其他重要的基督教故事联系起来的；14亿中国人，就是由共产主义理想与中华民族共同体故事联结在一起的；至于全球贸易网络的80亿成员，也都是相信了同一套关于货币、企业与品牌的故事。

尤瓦尔·赫拉利所说的故事，就是人类中的互信信息，可以自我传播的互信息称为模因。大家相信同一个模因，因此走到一起。可口可乐通过数百亿美元的广告费将可乐塑造成欢乐、幸福和青春的模因，而不是蛀牙、肥胖和塑料垃圾。柏拉图早在《理想国》中就设想，理想国的宪法基础是一种“高贵的谎言”：一套关于社会秩序起源的虚构故事，一套能够确保公民忠诚、避免让他们质疑宪法的故事。中国的孔子也构建了一整套关于礼乐制度的故事体系，通过”克己复礼”来规范人的行为，维护社会秩序。所谓的伟人，就是那些能够创造出让人类大规模协作模因的人。

信息对人类来说就是联结或者称为互信息，能自我传播的互信息称为模因。那信息对物理世界甚至整个宇宙来说又是什么呢？

万物源于比特

约翰·阿奇博尔德·惠勒，核裂变的先驱、玻尔的学生、费曼的老师、黑洞的命名者、20世纪物理学最后一位健在的巨人。1989年，惠勒提出了他最后一个流行语：“万物源于比特”（It from Bit）。这一理念象征着：物理世界中的每一个事物，在其最深层的本质上，都源自于某种非物质的根源和解释。

让我们用两个例子来说明”万物源于比特”这个主题。

光子的探测 当我们在光源前放置一个偏振器，并在光电探测器前放置一个偏振分析仪时，我们实际上在问一个简单的”是”或”否”问题：“在特定的一秒内，探测器是否记录到了一次点击？“如果答案是”是”，我们通常会说”这是一个光子造成的”。然而，我们清楚地知道，这个光子在发射之前和探测之后并不存在。任何关于光子在传播过程中”存在”的讨论，实际上只是对一次计数事件的夸大描述。这个”是”或”否”的回答构成了一个不可分割的信息比特。这一例子表明，光子的”存在”本质上是由信息的提取和记录决定的，而不是某种独立于观察的实体。

黑洞热力学 黑洞的构想源自爱因斯坦的广义相对论，黑洞的中央是奇点，密度无穷大，引力无穷大，时空曲率无穷大，没有光或任何信号能够从其内部逃逸。惠勒在1967年首次使用了“黑洞”一词来描述它们。1974年，霍金发现黑洞会通过辐射粒子而缓慢蒸发，这种辐射只是纯粹的热辐射，不携带任何特征信息，而落入黑洞的物质本来是携带信息的，这些信息原本存在于其结构、组织和量子态中。那这些信息到哪里去了呢，如果是凭空消失，这违反了量子力学的基础理论，信息守恒定律，如果这个问题不能解决，就直接动摇了量子力学的根基。最后，惠勒的学生雅各布·贝肯斯坦（Jacob Bekenstein，1947年5月1日－2015年8月16日）发现黑洞的熵跟视界面积(黑洞的表面积)成正比，也就是说丢失的信息组成了黑洞的表面积，信息并没有凭空消失。他进一步发现，在黑洞的视界面上，每四个像素代表一比特的信息。一个黑洞到底有多大，完全取决于它”吃掉”了多少信息。

万物源于比特理论为解决黑洞信息悖论提供了一种全新的视角和潜在的解决方案。黑洞的例子充分论证了信息的基础物理学属性，前面提到黑洞的表面积与熵成正比，那信息和熵又是什么关系呢，信息和比特又是什么关系呢？

信息的度量

古希腊人提出，一个事件的信息量在一定程度上仅取决于这个事件发生的概率。他们为信息的定义奠定了基础。诸如亚里士多德这样的哲学家推断，一个事件越让我们感到意外，那么这个事件所携带的信息就越多。按照这个逻辑，秋天的重庆遇到一个阳光明媚的早晨，这个事件的信息量就很大，因为概率很低。那些发生概率比较小的事件正是那些让我们更惊讶的事件，因此也就是那些携带的信息量更大的事件。

克劳德·香农（Claude Shannon）在研究怎么通过一根电话线传递更多消息的研究中，提出了计算信息量的公式。

I = log₂(1/p)

这个公式的定义是：一个事件所含的信息量I与该事件发生的概率p的倒数的对数成正比。意思是一个事件发生的可能性越低，信息量越大。

我们可以用抛硬币来理解这个公式。抛硬币有两种结果，正面和反面。抛一枚硬币正面朝上的概率P=1/2 ，所以P的倒数就是2，意思是有2种可能性，因为只有正面朝上和反面朝上两种可能。

I = log₂ 2 = 1

计算结果为1，说明抛一枚硬币正面朝上的信息量是1个比特。为啥是比特，因为一个比特恰好只有0和1两种状态，所以这个低数2其实就代表比特。

如果我们用掷骰子来理解这个公式，骰子有6个面，假如我们想掷出6，6朝上的概率P是1/6，所以P的倒数就是6，意思是有6种可能性，因为只有1、2、3、4、5、6六种可能。

I = log₂ 6 ≈ 2.58

计算结果为2.58，说明掷一次骰子，掷出6的信息量是2.58个比特。而抛一次硬币，正面朝上的信息量是1比特，2.58大于1，说明掷出6的信息量比抛硬币正面朝上的信息量要大。因为掷出6的概率比正面朝上的概率要小。这就是为什么说事件的可能性越低，信息量越大。

香农并没有把他发现的这个物理量称为信息，而是称之为“熵”(entropy)。香农在推导出计算信息量的公式后，去找当时伟大的数学家冯·诺依曼，请他为自己发明的物理量起个名字。冯·诺依曼向香农提出熵这个词。然而熵在物理学第二定律中早已存在，咋一看，物理学的熵与信息量没有半毛钱关系，但冯·诺依曼将其命为同名绝非偶然。

熵

“人是某种因缘的产物，却对自己的结局毫无预知。人的起源，人的成长，人的希望和恐惧、爱和信仰，都不过是原子偶然排列的结果。无论多么炽热的火焰、多么伟大的勇气、多么有力的思想和多么炽热的情感都无法阻止个体生命步入坟墓。所有时代的所有劳动、所有奉献、所有灵感以及所有人类天才创作都注定在太阳系灭亡之际灰飞烟灭，人类苦心经营的整个殿堂必然会被埋葬在宇宙的废墟之下”。罗素在面对熵增定律的冲击时写下了这段末世悲歌。

熵增定律也是一种热力学第二定律的表述，它的含义是说：“在一个孤立系统里，如果没有外力做功，其总混乱程度（熵）会不断增大”。熵代表了混乱程度，如果把宇宙看作一个孤立系统，它意味着物质总是向着熵增演化，世界会越来越混乱。比如一杯热咖啡会逐渐冷却至室温，一块冰在室温下会融化，树叶会慢慢枯萎腐烂，甚至太阳这样的恒星也会不断燃烧衰变…直到宇宙的终点——热寂。

物理学通过考察系统可以占据的所有可能状态，给出一个熵的数学公式：

S = k log₂ W

令人惊讶的是，物理学家推导出的这种熵与香农推导出的信息论中的熵的形式竟然完全相同。香农推导出的熵用于表达任何通信信道可以携带的信息量。同样，也许我们可以将物理学家的熵的概念看作封闭系统含有的信息量的一种量化形式。

离散和连续

想象一下，我们写了一条信息，想要确保这条信息在未来1万年里一直存在。你也许会说，让一条信息长时间保存下来很容易，造一个非常结实的保险箱，把纸条锁在里面，然后等着就行了。但是，你的信息的寿命最多能有这个保险箱的寿命那么长。任何天灾人祸、疾病或其他因素都会影响这条信息的寿命。埃及人以为金字塔看起来非常结实，但金字塔在过去的6000年里已经被侵蚀了很多，并且可能在未来的几千年后荡然无存。用一个坚固的不动结构来储存信息是非常短视的。这种结构不一定能抵御环境的变化。我们需要的是某种有能力处理自己的环境，并且有能力对任何抛过来的东西进行反应的东西。每当受到威胁时，它应该能够适应、移走、 避开障碍和危险。无论这个信息载体是由什么组成的，它的寿命一定是有限的。再好的电池也不可能永远有电，再好的心脏也不可能永远跳动。那为何不是造100个或1000个副本呢，虽然可以造多个，但时间拉长，总数有限，总会损坏的一天。

为什么我不造一个能多次复制自己的厉害的机器呢？这个机器人会将信息传递给它自己创造的每个副本，副本同样会将信息传递给它们自己的副本。这样下去，我们就有机会无限保留信息了。针对这种想法，当时主要有两种反对意见认为自我复制的机器不可能出现。

如果一台自动机有能力构造另一台自动机，那么当父代构造子代时，必然伴随着复杂性的降低。也就是说，如果A 可以生产B，那么A在某种程度上必须包含对B的完整描述。在这个意义上，似乎势必出现一定的退化趋势，就是一个自动装置制造另一个自动装置时复杂性会降低。但这似乎与日常经验完全相反，生命看起来越来越复杂，而不是退化越来越简单的有机体。

另一种反对意见是：如果A必须制造另一台机器B，那么似乎最初B需要以某种方式包含在A里，B要制造C，那么C和B都要以某种方式包含在A里，如果要一直持续下去，那么A里必须存储无限量的信息，但不可能有那么多的资源。这种反对意见跟一个疯子故事的隐喻很像。 这个疯子给自己制定了一个宏伟的任务: 画一幅完整的世界图画，画中必须囊括所有的细节。他需要从某个地方开始，所以他从自己所处的疯人院的花园开始画起。过了一段时间，他对自己画的花园非常满意了，这时他发现画中少画了一样东西，即他自己! 虽然他画了整个花园的每一个细节，但他忘了画自己。为了纠正这个错误，他把自己画在画里，却发现这幅画仍然是不完整的。尽管他的画里画了自己，但实际上画家应该是在画外画画的呀。于是他修改了这个错误，现在他的画里有了一位画家，画家正在画布前画花园，但是画这位画家的画家在哪儿呢，于是海德加上一个画家在画另一个画家在画自己花园。他越想越多，开始恐惧起来，他意识到他的画仍然是不完整的。他实际上永远不可能完成这项任务，不知不觉，这位画家已经陷入数学家所谓的无限回归问题之中。

这个疯子的故事让我想起了我小时候的一个想法，我那时候并不知道电视的原理，就感觉电视里面有个完整的世界，我们透过电视屏幕在看这个世界，当时想的是，如果这个电视里有一个人跟我一样坐在电视里看电视，然后他看的电视里还是一个人坐在电视前看电视，无限叠加下去，这是一种多么奇特的现象啊。

这个比喻就像物理学家要找一个终极理论，这个理论要能解释一切，但是如何解释自己呢？

冯•诺伊曼在关于自我繁殖自动机的论文里探讨了一种自我繁殖的机器，否定了上述两种反对意见。并证明为什么自我繁殖不仅在逻辑上是可能的，而且在实践上也是可能的，并且新一代的复杂性也不会降低。冯•诺伊曼提出，任何副本只需要一个复制机能够复制这个对象的所有指令，再通过构造器能根据指令构造出副本。这就足够一个对象在无限长的时间传播下去。进一步描述只需要有构造器M、控制器C、复制机X以及关于如何制造M、C、X的指令集组合起来就是一个完美的自我复制体。对比人体，构造器相当于人体中的蛋白质合成器，复制机相当于人体中的生物纳米发动机，控制器相当于酶。如何制造M、C、X的指令集相当于人体中的DNA。生成一个复制体就相当于人体复制一个新的细胞。可见大自然早就知道如何构建一套完美的自我复制体。

在冯•诺伊曼的论证中，尽管无限自复制在逻辑上是可能的， 但在实践中仍面临巨大的挑战，即我们假定了这个过程的每个部分都是完美的。但如果在某一阶段出现错误，则又该怎么办? 答案是冗余和自然选择。DNA中三个碱基序列对应一个氨基酸，但碱基有4种，所以理论上来说，可以产生4^3=64种氨基酸。然而，令人吃惊的是，氨基酸总 共只有20种(这20种氨基酸构成了所有生命物质，包括人体)。这相当令人惊讶，意味着一定有多个三联体与同一种氨基酸关联。因此，在自然界中，ATT、ATC、ATG都是异亮氨酸的代码，而AGA和AGG都是精氨酸的代码。如果ATT复制过程出了错，将ATT复制为ATC，在另一个生物体中并没有任何影响，复制出的任然是同一种氨基酸。就算是冗余的设计，也无可避免产生错误，但这些错误的副本会被自然选择所淘汰，大自然高明的是，适当的允许错误的产生反而让生命更加灵活，基因突变也有可能产生比父代更适应环境的副本，这样就产生了演化。当环境发生变化，那些随机发生的基因突变才会被选择出来，也即这些突变的基因信息才有意义。总结起来就是，我们将看到只有当随机事件发生和确定性选择之间相互作用时，有意义的信息才必然涌现出来。仅凭自然选择是不够的，这种在量子力学中也同样存在，量子在没有被测量的时候，它处于叠加态，一旦被测量，它就坍缩成一个确定的状态。

我们还要问为啥是4个离散碱基来组合成DNA，而不是5、10个甚至每个碱基都不同。换句话说就是为啥自然选择用数字编码而不是连续的模拟编码。这个现象可以说无处不在，我们使用的10进制就是用10个数表示任何数，计算机所有的内容都是0和1的组合，英语所有内容都是26个字母。为什么是这样？答案是数字编码一个是减少信息处理的能量开销，另一个是提高信息处理的稳定性。

假设我们有10个比特位，每个位有两种可能的状态，即“0”和“1”。想象每次翻转一位需要消耗一定的能量，称为一个单位能量。这是最基本的信息处理方式。当翻转10位时，总能量消耗为10个单位能量，这10个位可以表示 2^10 = 1024 种不同的状态。

0000000000 → 1111111111 （消耗10个单位能量）

如果是模拟编码，也就是要将10个比特看成一个整体，我们需要从0000000000到1111111111用连续的状态进行编码，0000000000到1111111111有1024种状态，所以如果我们要从最小的值翻转成最大的值需要进行1024次翻转，也就是需要消耗1024个单位能量。而数字编码，我们只需要翻转10次，也就是需要消耗10个单位能量。这个能量消耗的差距是巨大的。我们用一个通俗的例子来讲，比如

大自然在DNA中对信息离散化的第二个优点是稳定性。同样根据定义，与数字编码相比，模拟编码大大增加了发现错误的难度，因为模拟编码是连续的，不同的状态难以区分开来。比如人民币面额只有1块5块，没有三块，你如果给一张3块的人民币很容易就识别出来，同样基于数字编码的数字音乐无论怎么播放和复制都不会降低质量，而磁带的模拟编码方式每次播放和复制都会造成质量降低。

注定毁灭

既然生命已经是可以自我繁殖的机器，是否意味着生命将永远延续下去，是否存在某种条件，致使生命走向终点? 其中讨论最多的是生命是否会因为能量耗尽而停止运转。这种的说法如果是说太阳衰亡，那么确实会给生命带来不小的麻烦。但我们必须清楚，人类还可以移民到其他星球，就算其他星球所有的能源也耗光，根据热力学第一定律，能量不会凭空消失，只会从一种形式转化为另一种形式，所以我们不是没有能量，挑战是寻找各种各样的途径驾驭这些能量。生命的终结不是因为燃料不足，更根本的 原因是为它提供的“信息” 过量(即信息达到饱和，生命再也没有 能力进 一步处理) 。 我们都有过这样的体会，感觉自己再也无法吸收更多的信息了。问题是:这很致 命吗? 热力学第二定律告诉我们， 一个系统达到最大限度的混乱(即它包含的信息太多，以致再也不能处理)的时刻就是它的死期。 这有时被(开玩笑地)称为“热寂”，其实称为“信息过载” 可能更为恰当。这种最大限度的混乱状态就是生命实际上已经变成了其余无生命宇宙的一部分。生命不再有能力继续演化，只能完全被动地被环境支配。

热力学第二定律不仅告诉我们一个系统达到最大限度的混乱时就是死亡，而且告诉我们每个物理系统都必然会倾向于最大限度的混乱。生命也是一个物理系统，只是更复杂而已，那么关于生命，热力学第二定律说明了什么?它告诉我们，即使生命这个宇宙中最势不可挡的过程也必然最终结束自己，即它的死亡最终是不可避免的!

生命告诉我们它可以永远传递下去，而热力学第二定律告诉我们每个物理系统最终必然达到”热寂”。那么，哪个是对的?因为这两种观点似乎相互对立、不可调和。

英国伟大的哲学家伯特兰•罗素说： 人是某种因缘的产物，却对自己的结局毫无预知。人的起源，人的成长，人的希望和恐惧，爱和信仰，都不过是原子偶然搭配(排列)的结果。无论多么炽热的火焰、多么伟大的勇气、多么有力的思想和多么炽热的情感都无法阻止个体生命步入坟墓。所有时代的所有劳动、所有奉献、所有灵感以及所有人类天才的鼎盛辉煌都注定在太阳系灭亡之际灰飞烟灭，人类苦心经营的整个圣殿必然会被埋葬在宇宙的废墟之下。所有这一场虽不是无可争议，却也几乎可以确信无疑，任何拒绝承认这一点的学说都不可能站得住脚。只有在承认这些事实的框架之内，只有在这一无法抗拒的、令人绝望的坚实基础之上，我们的心灵家园才能够安全地建立起来。

如果我们以为自己可以逃脱热力学第二定律的魔掌，那么我们实际上只是在自欺欺人而已。

如果觉得罗素的话太过令人沮丧，尼采更是将自己的整个哲学建立在这样的一个前提之下，即物理学意味着生命最终毫无意义，因生命最终必然终结。尼采认为这个结论实在太难以接受，以致他需要引入一个”超人”概念——一种人类改进版本。尼采最终他在疯人院里度过了生命的最后11年。作为历史上最伟大的思想家之一，他的结局令人沮丧。

虽然罗素和尼采的观点听起来 很有分量，从哲学角度来看似乎也合乎逻辑，但科学家要求热力学第二定律必须给出定量的证明。只有当我们能够对某件事以数学方式进行定量分析时，我们才可能可靠地检验它，不论结果是对还是错。

那么，热力学第二定律如何以数学形式进行描述呢? 物理学给出了热力学第二定律的一个数学公式，这个公式是基于一个称为”熵”的物理量的，正是冯•诺伊曼向香农提出为他的信息函数命名的那个物理量。熵是测量系统无序程度的物理量，可以应用于任何有多个可能性的情形。物理学通过考察系统可以占据的所有可能状态，给出了一个熵的数学公式。这些状态中的每一个都会以一定的概率发生，概率可以由实验或其他原理推导出来。然后取这些概率的对数，系统的总熵就是这个对数函数的直接函数，它告诉我们系统的无序程度，玻耳兹曼公式:

$$
S = k \log_2 W
$$

这个公式提供了我们对世界的微观理解和宏观理解之间的纽带，它是由现代物理学的奠基人之一路德维希•玻尔兹曼提出的。S是一个系统的熵，它表示这个系统的混乱程度。这是该系统的宏观特征。W告诉我们这个系统有多少个不同的微观状态，k只是玻尔兹曼将二者关联起来而导出的一个常数。玻尔兹曼公式向我们展示，至少在原则上有可能将我们所有的宏观知识都简化为若干基本的微观物理定律。玻尔兹曼在1870年发现了这个公式，当时他大约30岁。他认为嫡总会随着时间的推移而增加，直至达到最大值。这恰好是热力学第二定律的另一种说法。当时人们对于这个想法有很大的争议，而波尔兹曼在这方面以及其他一些想法上遭遇强烈的反对，包括他的最亲密和最受尊敬的同事。 与我们这个时代的其他伟大的思想家 一样，玻尔兹曼的结局比一般情况更复杂。显然，当时的科学建制派的压力是驱使他自杀的一个因素。有趣且无独有偶的是，尼采和玻尔兹曼并不是仅有的两个在考虑热力学第二定律的后果后遭遇悲剧命运的人。其他人还有自杀的保罗• 埃伦费斯特和精神失常的罗伯特• 梅耶尔。

利用熵的概念，物理学家将热力学第二定律重新定义封闭系统的熵总是在增加。这个原理是科学中最基本的规律之一，实际上它对宇宙中的一切事物来说都具有普遍而深远的意义。你甚至可以把宇宙本身看作一个封闭系统，在这种情况下，热力学第二定律告诉我们，它的熵总是在增加，即它总是变得越来越无序。

令人惊讶的是，物理学家推导出的这种熵与香农推导出的信息论中的熵的形式竟然完全相同。香农推导出的熵用于表达任何通信信道可以携带的信息量。同样，也许我们可以将物理学家的熵的概念看作封闭系统含有的信息量的一种量化形式。那么，热力学第二定律只是说系统总是向信息量最大化状态演变，当系统处于信息量最大化状态时，再也不能包含任何新信息。对我们这些使用互联网的人来说，这个概念非常熟悉。当我们接近互联网的带宽时，浏览器就会慢下来，有时速度甚至急剧下降。这实际上正是本章前面讨论过的信息过载。

热力学第一定律说能量是守恒的， 不可能无中生有，它只能从一种形式转换为另一种形式。虽然说能量是守恒的，但热力学第二定律又说， 当我们将一种形式的能量转换成另一种形式时，不可能以完美的效率实现，必须伴随着能量损耗。比如当燃烧汽油让汽车运行时， 并不是所有的能量都被完美地转换成了汽车的运动， 有一些能 量损 失掉了，转换成热量和噪声这种没什么用的效应。损耗的能量会耗散到环境中，表现为温度升高，因此，我们无论在什么时候使用何种形式的能量，都会有全球变暖作为第二定律的必然后果。

最好的食物是那些在体内 给予了一定能量后，熵的增加最少的食物。那么现在我要冒险大胆猜测， 食物的熵值与它的完整性有关，不仅在于可用营养物质范围广的意 义上，而且还在于这些营养物质的生物 可利用度的意义上。因此， 热力学第 二定律指出，在能量成本相同的前提下，使整体生成的熵 最小的那种食物应该是最好的前进方向。这是另一 个热门的研究领 域，如果我找到了确切答案，那么你就可以在《韦德拉尔教授 的饮 食革命》一 书中了解 详情。

热 力 学 第 二 定 律 仅 适 用 于 孤 立系 统 ， 即 与 其 他 系 统 没 有 交 互 的 系 统。 然 而 ， 任 何 一 个 有 生 命 的 生 物 都 不 是 孤 岛。 我们 与 自己 所 处 的环境交换能量和物质， 这正是薛定谓的要点。生命系统通过从环 境 中 汲 取 能 量 和 低 熵 ( 信 息 ) 而 保 持 活 力 。 因 此 ， 一 个 生 命系 统 能 够 且 的 确 降 低 了 自 己 的 无 序 程 度 ， 但 这 总 是 以 加 剧 了 自己 所 处 环 境 的 无 序 程 度 为 代 价 的 ( 因 此 ， 我 们 讨 论 全 球 变 暖 问 题 )。

地 球 本 身 也 不 是 一 个 孤 立 系 统 ， 它 从 太 阳 那 里 接 收阳 光 形 式 的 能量。生命演化本身 可能减少混乱，但地 球最终仍将 变得 越来越热， 太阳最终会冷却下来。 一旦地球和太阳达到相同的温度，即达到热 寂， 生命就将再也不可能存在，即使在理论上也不可能存在，更不用说 在实践中。这告诉我们为什么生命需要非常有创造性才能生存下来。 只 有 冯 • 诺 伊 曼 机 器 人 ， 那 种 能 够 自 我 繁 殖 、 开 发 利 用 自己 所 处 的 环境并最终能够逃离自己 所处环境的机器人，才能在这个宇宙中忍 耐下来。

投下赌注:全力以赴争取

社会信息学:拼命社交， 至死方休

朋 友 多的 人往 往 比 那 些朋 友 少的 人 更成 功， 这 不奇 怪 。 直觉 告 诉 我们，这些人由于朋友多，他们似乎有更多的支持和机会选择他们 想要的。 谢林提出了“预先承诺” 的想法。冲突一方可以通 过切断自己的一些可能选 项使自己面临的威胁更可信，以 此来提升 自己的战略地位。例如， 一支军队烧毁桥梁，使自己不可能撤退 ， 这就是 一个典型的军事例子。敌人现在知道你不可能再撤退，因此 他们的战略选项更加有限，他们知道你一定会战斗到最后一 分钟。 这是一 个关于边 缘策略的经典案例。

互信息是用来描述两 个(或多个)事件彼此共享信息的正式术 语。事件之间有互信息意味着它们不再彼此独立，我 们知道了一 件事 就 可 以 推 测 出 另 一 件 事

信息论的创始人，他提出了信息熵的概念，并定义了信息熵的计算公式。信息熵是衡量信息量的一个指标，它表示的是信息的不确定性。信息熵越大，表示信息的不确定性越大，信息量也就越大。

工业时代始于18世纪初的英格兰北部，其核心概念是功（Work）和热（Heat）。功和热的应用广泛且直观，路上的汽车、工厂里的机器、家里的电器，甚至我们使用的手机都是功和热的应用。

信息时代的核心是要影响 以及更好地理解大自然向我们“ 抛来” 的任何过程:物理过程、生 物过程、社会过程，任何你想起来的自然过程，一网打尽，无一例外。

在古希腊历史中发现了现代信息概念的起源。 古希腊人提 出， 一 个 事件 的 信 息 量 在一 定程 度 上仅 取 决 于这 个 事件 发生的 可能性到底有多大。他们为信息的定义奠定了基础。诸如亚 里士多德这样的哲学家推断，一 个事件越让我们感到意外，那么这 个事件所携带的信息就越多。

两条4个碱基代表可以繁衍，而2个比特的计算机并不能。

可以说人类理解的世界是自己创造出来的，然后用自己创造的世界来描述自己。生命与宇宙的其余部分是连在一起共同演化的。宇宙形成时遵循的定律， 同样也体现在我们的生命之中，我们的想象与它密切相关。

我们是通过自己的认知框架来构建对宇宙的理解，这个构建的现实基于我们已知的一切知识和经验。我们构建的任何现实模型，永远只能是对宇宙真实面目的一种近似。

德国哲学家路德维希• 费尔巴哈曾说:“ 人类首先无意识和不自觉地根据自己的形象创造了上帝，然后上帝又有意识并自觉地根据自己的形象创造了人”。可以说人创造了现实，然后用现实来描述自己。生命与宇宙的其余部分是连在一起共同演化的。宇宙形成时遵循的定律， 同样也体现在我们的生命之中，我们的想象与它密切相关。

不预设任 何法则的推演正是美国 著名物理 学家 约翰• 惠 勒所说的“ 没有法则的法则”。他推理说，如果我们无须引用任何先 验的物理定律就能解释物理 定律，那么我们就占据了解释 一切的更 有利的地位。 这正是科学共同采 用的“ 从无到有的创造” 的 观点

我们应该把终极物理原则这 一概念严格 放在我们创造的现实里，而不必是这个字宙本身的结构。

我们是通过自己对宇宙的理解来创造自己的现实的，

但科学本身也是一种宗教，它也是一种信仰。科学信仰的是自然规律，而宗教信仰的是神，对科学进行刨根问题还是会发现他无法真的解释我们如何存在。

德国哲学家路德维希• 费尔巴哈曾说:“ 人类首先无意识和不自 觉地根据自己的形象创造了上帝，然后上帝 又有意识并自觉地根据 自己的形象创造了人。”

“Informationisphysical”(信息是物理的)

科学中我们总是试图将一切归结为一个简单的原因，这种思想方法在宗教中也很常见。研究的方法可能有所不同，在宗教里我们将一切都归结为一个共同的神，而在科学里我们的奋斗目标是一个统一的万有理论，这二者是共通的。事实上，人类这种内在的希望减少未知因素的欲望，在日常生活中比比皆是。

德国哲学家路德维希• 费尔巴哈曾说:“ 人类首先无意识和不自觉地根据自己的形象创造了上帝，然后上帝又有意识并自觉地根据自己的形象创造了人。”

构建一切的基本单元是信息，而不是物质、能量和爱情。信息远比物质和能量更为基本，它既可以成功地应用于宏观尺度的相互作用（如经济现象和社会现象），也 可以用于解释微观尺度的相互作用（如能量和物质的起源与行为）。

在任何历史阶段，谁控制了信息，谁就是世界的主人。 我奶奶因为识字，但掌握了经济大全。

随着罗马的扩张，征服了很多外国土地，吸纳了很多外国人，有些外国的人名和地名就无法表示了，于是罗马人在字母表中加入了x，代表所有那些无法表示的音和词，这既是英语里包含x的单词特别少的原因，也是后来人们用x表示未知数的原因。

傅立叶是十九世纪法国的数学家，他发现任何周期性的函数（信号）都等同于一些三角函数的线性组合。下面这张图，就是周期性函数的样子，也就是说它们的波形都是重复的。