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增长的本质:秩序的进化,从原子到经济
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增长的本质:秩序的进化,从原子到经济 第五部分结束语
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增长的本质:秩序的进化,从原子到经济 第十二章 物理秩序的演变,从原子到经济体
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宇宙是由能量、物质和信息组成的,然而能量和物质本身就是存在的,信息的产生却需要特定的方式。这个过程并不总是那么容易。
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我们首先来了解一下促使信息增长的几个基本的物理机制。这包括如下三个重要概念:非稳态系统中信息的自然产生(漩涡的例子),固态物质中信息的累积(例如蛋白质和DNA),以及物质的计算能力。
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第一个概念将信息与能量联系起来,因为信息会在非稳态系统中自然出现。这些都是由大量具能量流特征的许多粒子构成的系统,能量流允许物质自行组织。就如同普里高津告诉我们的,保持非稳态系统的能量流可以解释秩序或信息的自然出现。在动静态下,非稳态系统中产生信息。这类系统的例子每天都会发生,像是当你放空浴缸时形成的涡流,或当你把牛奶倒进咖啡时出现漩涡的现象。
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但是非稳态系统无法帮助我们理解形式更为复杂的信息。这时固态物质的存在和物质的计算能力就派上了用场。
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熵值的不断增长意味着信息一直都有被摧毁的风险。如果想要把信息保存下来,它们需要被保藏好,因为在信息转瞬即逝的宇宙中,信息量是无法增长的。固态物质提供给信息用来避开熵值增长的坚固保护。在信息保存时间更久的前提下,固态物质给信息提供了重新组合的条件。而信息的重新组合对于信息量的持续增长而言是至关重要的。
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在埃尔温·薛定谔1944年出版的《生命是什么》一书中,他强调了作为信息载体的固态物质在生命中的重要性。他指出生命是一种远离平衡态的系统,并且拥有强大的储存和处理信息的能力。除此之外,他还提到固态物质(比如蛋白质和DNA)对信息的储存和携带起到了关键性的作用,并且这些分子具化信息的能力不仅仅取决于它们的固态特性。
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薛定谔注意到晶状固体(例如DNA)的非周期性特点,在分子具化信息的过程中起着重要的作用。短程和长程的交互作用帮助DNA收集大量的信息,正如语言的短程和长程的交互作用能帮助我们表达自己的想法,这些想法不是随意的文字组合可以具体表述的。
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所以,信息量增长之谜的第二个线索就是,固态物质是信息得以保存下来的必需条件。然而,并不是任何固态物质都能够携带信息。只有拥有丰富多样的结构的固态物质才能携带信息。散乱或者周期性结构的固态物质,无法像结构更复杂的固态物质(例如DNA)那样具化信息。
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信息量增长过程中固态物质存在的必要性也说明了最有助于信息增长的环境条件。小范围内的温度变化界定了这些环境条件。信息不能在完全冷冻的环境里增长,因为在这种环境下,信息是静态的,所以不能重新组合。1信息在太热的环境里也无法增长。在非常炙热的环境里(例如,太阳),远离平衡态的系统的涡流会变得非常多,但是缺少固态物质意味着信息没有办法延续、重组并增长。太阳里没有长链蛋白质。实际上,由于温度过高,在太阳不停运动所产生的原子涡流里活动时,原子会被分裂成电子。因此,炎热的环境里可以生成形式简单的信息,但是没有固态物质的辅助,信息量无法增长以超越它最原始的状态。
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信息的出现需要能量,而信息的延续需要固态物质。但是为了使信息激增,我们还需要一个要素:物质的计算能力。
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物质可以进行计算这件事可以算是宇宙中最令人感到惊奇的事情之一了。想想看:如果物质不会计算,生命也将不会存在。从学术上讲,细菌、植物还有你我都可视为计算机。我们的细胞一直在用我们不太能理解的方式不停地处理信息。就如我们之前所看到的,生命的出现前提是物质具有计算能力。它也标志着我们宇宙产生信息的能力的起航点。当物质学会如何计算时,它也学会了筛选其积累的信息和复制的结构。最终,物质计算能力会使信息量爆炸式地增长。
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非稳态系统、固态物质和物质的可分析计算能力,这三者帮助我们理解宇宙中信息的存在与增长。这三者也使物质不仅在宇宙的大范围中,而且在界限明确的小范围内——比如在一个细胞,一个人,一座城市或是一个星球中——避开宇宙熵增的趋势,将信息存留下来。不过,要想把这些机制应用于现代社会,我们得站在人类、社会和经济的角度上重新诠释它们才行。经济方面的信息增长与发展,就可以由这个基本机制运算解析出来。然而,在更宏观的社会和经济系统中,这个机制也因具体情况的不同而被赋予了不同的解释方式。
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