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1906年，结束了路德维希性命的不是困扰他的哲学问题，而是他自己。为了解释物质秩序的根源，路德维希联系了原子和气体为主的在不同空间尺度下显现的性质和现象。1虽然这个理论在今天被广泛认可，但在路德维希的那个年代，跨越空间尺度的研究违背了科学家们之间不成文的规定。路德维希的很多同事都认为科学像是俄罗斯套娃，每一层都会有新的结构出现。在这种层级体系中，跨越空间尺度自然就被视为多余了。经济学不需要心理学，正如心理学不需要生物学。生物学不需要化学，同样化学也不需要物理学。虽然用原子来解释气体比不上用生物学来解释人类行为那么荒谬，但它也被当作对默认逻辑的背叛。而玻尔兹曼就犯了企图用原子的运动来解释气体宏观性质的“罪过”。
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20世纪的科学已经完全证明了路德维希对于原子的观点是正确的，也在一定程度上证明了他在跨学科领域的热情。量子力学把路德维希的原子理论跟化学和材料学联系起来；分子生物学、生物化学又把细胞学与构成细胞的蛋白质的化学性质联系起来。同样，当达尔文的学说已经成为解释人类行为的主要理论后，生物学和心理学也产生了微妙的关系。2然而，并非所有的学科交叉都发生在已知的科学边界附近。在这多学科互动的探戈舞中，有一个概念十分奥妙难以捉摸，这个概念就是信息。
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信息就是那个让路德维希着魔的东西。正是它令他一直疑惑不解，也令他不知疲倦地一直寻找着解释：为什么秩序在地球上日益建立、成长，在宇宙中却不断恶化呢？
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20世纪，信息在持续地发展与成长，学界也努力试图理解这些信息的含义。然而，这一时期，促进并且激发信息研究的并非在于信息其本质的魅力，而在于人们对战争的恐惧。在第二次世界大战期间，敌对的军队产生了使用密码交流的需求。这些密码的存在促使人们想方设法去破译截获的消息，进而带动了对信息的数学研究。
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编译、破译电报实在是一道极其令人着迷的数学题，即使战火减小，人们仍不舍得将其丢置一旁。数学家们继续将信息理念化，但他们已致力于将这些理念放在交流技术这一大背景下，而不再局限于破译截获的电报。取得成就的数学家们便成为世界上第一批信息理论家或者控制论家，为人们所熟知。这批先驱包括克劳德·香农、沃伦·韦弗、艾伦·图灵和诺伯特·维纳。
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在20世纪五六十年代，信息的概念如旋风般席卷了科学界。信息，作为一个强力击穿了学科之间边界的观念，在所有学术领域中都受到了欢迎。信息既非微观的，亦非宏观的。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。从大多实际情况来说，传递信息的载体其实并不重要。这种超然于载体之外的性质使得信息这一概念对于所有学术领域来说都极富吸引力。这些领域渐渐地吸收了信息的观念，并使它具有了自身学科的味道。
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生物学家在探索基因如何编码遗传信息时，接纳了信息的概念。在香农著作的启发下，工程师们在用模拟数字网络连接起世界时，设计出了发射器与接收器。计算机学家、心理学家和语言学家都尝试过用建造具有思维能力的电子机器的方法，来模拟人的心理活动。当20世纪蓬勃发展出其原子化的时代精神时，信息也成为每个人手中的新王牌。
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信息的概念在社会科学方面都找到了自己的路，特别是在经济学上。奥地利经济学家、与香农同时代的弗里德里希·哈耶克曾有这样一个广为人知的说法，他说，价格传递了商品供给和需求的信息。这个观点指出了斯密的那只“看不见的手”运作方式的信息。正如哈耶克写道：“在一个相关事实的知识会在大范围人群中传播的体系中，价格可以作用于定位不同人群各自的行为。”4
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信息的概念也帮助经济学家更好地理解了一些严重的市场失灵。乔治·阿克洛夫就是由于展示了“当人们对其想交易物品的质量有了不对称信息时，市场就会难以运转”这一观点而声名远扬的。5与此类似，在经济、组织学理论和人工智能方面均有贡献的博学家司马贺曾经提出过一个有限理性的概念。这个概念强调了对世界上的信息掌握不全的经济个体的行为。
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随着20世纪还在持续地喧嚣猛进，信息的概念已经占据了全球性的重要地位，但在信息这一概念越来越流行的同时，我们慢慢地开始忘了信息的物质性这个困扰玻尔兹曼多年的东西。“信息”这一词逐渐变成了虚渺的、非物质的、数字的、无重的、无形的一类东西的同义词。但是，信息是物质性的。它有着如同玻尔兹曼的原子或者原子在运动中所携带的能量一样的物质性，不是固体或者液体。它也没有自己的粒子，但是像同样也没有自己的粒子的运动和温度一样具有物质性。信息是无实体的，但是它能被物理性地表达呈现出来。信息不是一件事物，而是多个物理事物的组合。它是“物理秩序”，就如同你洗同一副牌，决定你每次洗出来的都不一样的那个东西。然而，即使信息的无意义本质如同它的物质性一样经常被误解，但对于大多数人来说最吃惊的还是，信息是无意义的。
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1949年，克劳德·香农和沃伦·韦弗出版了一本简短的名为《通信》的数学理论的书。在其第一章里，韦弗描述了一些关于信息的概念性的东西。在第二章里，香农从数学的角度描述了我们现在所知的信息理论。
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为了让人们更好地理解信息理论，香农和韦弗需要将“信息”一词从其通俗的语义中抽离出来。韦弗早期在其论文中便做出了区分：“在这个理论中，‘信息’一词用于一种特殊的意义，不能和它的常规用法相混，尤其一定不能将信息与含义搞混。”6
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香农也早在他的学术文章中提出了这一点，不过那是在讲工程参数而非语义区别的：“通信中的基本问题是在一个点上完全或者近似地复制一段在另一个点上节选的消息。通常，这些消息都有着含义……这些有关通信的语义上的东西（指消息的含义）和工程问题无关。”7
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但是为什么香农和韦弗这么急切地想把信息和含义区分开呢？他们区分信息和含义这两个词是有着技术和哲学两方面原因的。从技术角度来讲，香农热衷于构建不管消息的意义是什么都能有助于交流信息的机器。从哲学角度来讲，香农和韦弗都明白，在其使用“信息”和“含义”的过程中，它们所指的是完全不同的两个概念。人类和一些机器有着解读消息并注入含义的能力，但游走于电缆和电磁波中的并不是我们所说的那个含义，那是更简单的存在，那只是信息而已。
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对于我们人类来说，将信息和含义区分开来是很难的，因为我们会情不自禁地解读信息。我们不自觉地在消息中注入了含义，自愚地相信消息的含义就载于消息中。但事实并非如此，这只是一个假象。含义来源于信息的背景和我们以前积累的知识。含义只是譬如人类这样的知识媒介对消息的一种解读，但是它和承载着消息的物理秩序是不同的，和消息本身也不同。当一个消息到达了一个生命体或是一个有着处理信息能力的机器时，含义才浮现出来；它并不承载于传输信息的墨迹、声波、光束或电脉冲中。
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让我们联想一下“9·11”这个敏感的字眼。当我提到它时，绝大部分美国人都会自动联想到2001年的双子塔袭击案；智利人则会想起1973年发生的那场政变。但实际上，当我说到“9·11”的时候，我可能只是告诉我的学生我会在那一天回到麻省理工学院。显而易见，我们可以自行给定一条信息的意思。然而，一条信息所表达的意思并不是它本身的一部分，尽管看上去如此。信息的意义是我们自己在诠释消息时，让它与信息本身天衣无缝地贴合在了一起：因为人类不受控制地会想要去翻译每一条涌来的物理讯息。但这种完美无缺的贴合并不代表含义和信息是同一回事。
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如果香农想要创造一个忽略背后隐喻直接翻译一条信息的机器，他需要一个能够计算翻译出一条给定信息所需要的最少字符的计算机。得益于哈利·奈奎斯特和拉尔夫·哈特利的研究，香农估算出需要多少信息才能将一条消息以毫无干扰或者受到一些干扰的方式传递出去。他还通过计算消息中结构的相关性得出了交流沟通的经济原理，比如在英语中，字母t更常出现在字母h之前，而不是字母q之前。由此，香农慢慢脱离了哲学的轨道，更加倾向于玻尔兹曼所反复推敲的数学大道。在这条道路的尽头，香农找到了一个能够以最大效益翻译随机消息的基本公式。这个公式让人们能够理解任何信息，无论是在磁盘、电磁波，还是在墨水和白纸上。而实际上，香农所找到的公式与50年前玻尔兹曼所得出的结论一样。8这并非偶然。
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香农的公式和玻尔兹曼对于信息的物理本质的理解完美统一。信息的物理本质主要是为了凸显出我们如何通过研究原子结构更好地理解经济。在极大程度上，自然物理侧重于详细地描绘我们整个宇宙，从原子到人类，将原子的单一性和生命的多样性联系起来。[1]而社会科学则侧重于研究人类、社会和经济之间的联系，把人作为一个基本单位——就如同一个社会原子，抑或是经济原子，如果我可以这样说的话。然而，这种将自然科学和社会科学分开谈论的方式存在弊端，尤其是当我们考虑到促使信息增长的机制其实跨越了无生命与有生命、生命体与社会、社会与经济之间的所有界限。
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所以，在接下来的篇幅中，我将会尽我所能，从原子到经济——并不是以往所做的，从原子到人类，或者从人类到社会——对这种导致信息增长的机制进行剖析。接下来的内容会帮助我们融合所有那些有利于信息增长同时又限制我们信息处理能力的因素，比如物理、生物、社会和经济。其中，信息处理能力包括了计算，以人类的角度来说，也需要知识和技术这类的“软件”设施。这本书将会讲述整个宇宙的历史，但并不是按照时间的发展，而是按照多样性的发展。
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其实，正是这种多样性的发展——换言之，信息的增长——标志着我们宇宙和物种的历史。十几亿年前的大爆炸后不久，宇宙还并没有产生那令玻尔兹曼惊叹不已而我们奉之为公理的宇宙秩序。在那之后，正如玻尔兹曼所提出的那样，宇宙向混沌大步行进，但与此同时，却也在创造各种各样的“口袋”来积攒大量的物理秩序，即信息。我们的行星地球就好比宇宙的其中一只小口袋。
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在我们的银河系中，正是那些从各个恒星辐射而来的、同时能够传导信息的光波促使了原子的合成聚变，其中包括碳、氧、钙、氮和铁这些对于生命构成所必不可少的原子，因而才有了生命的起源。新一代的恒星则在它们先祖辐射殆尽的遗骸中得到重生。在这段时期内，如果有任何行星绕着这些恒星旋转的话，行星上的化学元素的丰度[2]正好能够完成一次生命的进化。而我们所在的地球，在经过了40亿~50亿年的演变之后，逐渐从复杂和波动走向统一和平静。几十亿年来，在地球上，从化学元素到简单的生命体，现如今到人类本身，信息不断地累积和增长着。在整个宇宙绝大部分空间都看起来是十分“荒芜”的情况下，我们的行星却是一个信息、知识和技术不断累加积攒的绿洲，这一部分归功于太阳的能量辐射，而其中更重要的是生命这种能够实现自我强化和推动自我强化的机制。
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