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《时间简史》人类凭借形式逻辑不可能完全理解这个世界”

 我的书摘0898 2017-10-17

《时间简史》人类凭借形式逻辑不可能完全理解这个世界”

喜欢凯文凯利的技术生命体观念,还有刘慈欣的宇宙社会学,多少读了一下道金斯的《自私的基因》、维纳《人有人的用处》以及B格林的《宇宙的琴弦》,自忖具备阅读此书的基础。

虽然从事过一些与信息素养(information literacy)有关的研究,却深感无力面对信息潮水的攻击,时常纠结于意义的找寻。

我猜测,作者具有穿越时空“进入他人心智”的特长,特别是《费曼传》和《牛顿传》的成功强化了他的这一思维惯性,因此本书中,作者纷飞于多个科学巨匠的肖像背后,尤其是中间最大的那一幅:香农。

有人说过维纳是the father of the information era,但本书对控制论不大感冒(不能理解作者对维纳的不屑,除了“香农附体”原因之外,求解释),也并未深究信息的目的、意义之类,而是把重点放在信息自身的属性上。因此,可以把本书当做是信息论的通俗和扩展读本。

原书英文名为 The Information: A History, a Theory, a Flood,直译过来是:《信息:一段历史,一个理论,一场洪流》。利用四个名词及其背后映射的意义空间来概括全书,中文版直接压缩为“简史”,损失了很多意味。作者詹姆斯·格雷克为著名的科普畅销书作家,本书让他花费了七年时间创作。七年创作,十天读完,书评不敢,读后感还是可以写一下的。

顾名思义,全书在内容上可以分成三个部分:历史、理论和洪流。

历史,即信息机器演进史(差分机与分析机——继电器与电话交换机——图灵机与现代计算机)、信道演进史(印刷术——电报——电话——互联网)和人物史(查尔斯·巴贝奇、香农)。

理论,即香农信息论、哥德尔证明、图灵可计算数、柯尔莫戈洛夫-蔡廷复杂性、分子生物学以及量子信息论。

洪流,即互联网时代的到来对人类生活的冲击如同洪流。洪流寓意信息过量来势汹汹,但信息过量的同时又有“真实”信息稀缺的苦恼。新的时代,信息的搜索与过滤方式正在革新。新的方式,会造就新的人类。

可以这么说,若将本书看成是一栋建筑,那么历史就是修饰这栋建筑的雕梁画栋,洪流是对建筑建成后的评估,而理论则是建筑物的结构和地基。你若想知道本书究竟讲了什么,绕不开理论。

首先,我们需要区分信息与意义。信息的本质是差异(或变化),如0和1,不同的气味,不同的声音,工程学上为方便计算则使用熵这个概念。而意义则指“特定的物理或概念实体”。信息论将信息和意义剥离开来,信息论不关心意义,只研究信息。尽管,信息确实可以带有意义(也可以不带有),即信息“指向或关联”意义。何谓指向?例如形容词“幸福的”即指向一种状态(但这种状态还可以指向别的形容词,如开心快乐)。何谓关联?名词“二氧化碳气体”即与空气中的一种特定气体关联(两者一一对应)。

如此说来,信息与真实世界之间事实上建立了一种映射,这种映射是我们人为建立的。文字这一符号体系就是真实世界的典型投影,我们使用文字来描述世界(历史),使用文字来认识世界(逻辑)。文字允许信息以全新的架构加以组织,分成历史、法律、商业、数学和逻辑等。同时,这是一种用符号替代实物的方法,我们可以借助文字进行演绎推理(而不需要事物的真实发生)。真实世界和文字之间能建立映射,文字和另一种符号之间也能建立映射(编码化),以及符号和符号之间的映射(将编码加密)。

之后文字悖论出现,人们意识到语言是不完美的。人们将希望寄托于数学,但是罗素悖论打破了这一幻想,并引发了第三次数学危机。哥德尔1931年证明了数学自身也存在一致性和完备性的矛盾,即若追求公理化的一致那么必然无法包容全部,若追求全部包容则内部必存在冲突。数学接受了自身的不完美,并于1983年建立了公理化集合论,要求集合必须满足ZFG公理系统中的十条公理限制,从而将集合论中的悖论排除出去。数学选择了一致性,这是必然的。

好吧,我们接受不完美,但我们想知道它不完美到何种程度。1936年图灵发表了一篇关于可计算数的论文,指出并不是所有的数都是可计算的,有些数是不可计算的。根据哥德尔的研究,每个数都对应着一个编码后的数学和逻辑学命题,一个不可计算的数实际上就是一个不可判定的命题(判定性问题问的就是,能否找到一个严格的、分步的算法,通过它,给定一种演绎推理的形式语言,人们就可以自动化地进行证明)。事后,数学家发现大部分的数都是不可计算的,这也就意味着任何形式体系中必然存在大量的不可判定的问题,它们构成了形式体系的不完全性。总之,形式体系(如语言逻辑等)是好的,但它只能让你认识它能展现出的世界,而事实上这个世界和真实世界比起来非常渺小。

好吧,我们接受认识世界的渺小。那么,在我们能认识的这部分世界中,哪些容易认识而哪些比较难呢?由此,即引入可计算性的问题。蔡廷将可计算性量化为图灵机(现代计算机的鼻祖)的算法长度,算法长度无限长即为不可计算数(等价于随机数)。书中对于蔡廷的观点的总结是这样的:

1.绝大部分的数是随机的,但其中只有极少数能被证明是随机的(哥德尔证明);

2.一个混沌的信息流中可能隐含着一个简单算法,但要想从混沌中逆推出该算法也许是不可能的(算法随机性);

3.柯尔莫戈洛夫-蔡廷复杂性之于数学,就如同熵之于热力学:它打破了企图追求完美的幻想。一如永动机不存在,完全的形式公理体系也不存在(不完全性);

4.某些数学事实的成立是没有理由的。它们纯属偶然,并无背后的原因或深层的原因(不一致性)。

因此,我们只能对已经得出算法的数进行评价,对于没有得出算法的数,我们无法逆推出该算法,也就无从得知它的算法长度(认识的难度)。

格雷克之所以费如此大量的笔墨来书写这些数学理论,我想,他是想告诉我们人类凭借形式逻辑不可能完全驾驭信息,重新回到口语或者感知说不定能更好地帮助我们认知,就像第三次数学危机后出现了直观主义流派(三大数学流派之一,我也不是很懂)。而互联网这一波信息革命,恰好是充分的,口语和感知也被充分地强调,虽说尚不能与书面文化对等,但有这个潜力。也就是说,未来人类认识世界的思维方式,将发生改变。

确实,这个世界存在很多我们无法“理解”的事物。举个例子,修禅。修禅的体会是“不可能”用语言或者逻辑来阐述的,它需要你去实证,亲身去感受去经历。正所谓“妙不可言”。这种事物,往往只能通过口语来传播,比如说张三尝试了修禅感觉非常好,便推荐李四去。这种传播依赖于人与人之间的连通性,连通性越高,普及的范围也就越广。观察修禅的发展史,其发展程度恰恰是伴随着通讯手段的提升而提升的。

至于物理学和生物学的发展,简而言之,生物学在吸收了信息论的思想后开拓出了分子生物学这一领域,并取得了遗传机制方面研究的重大突破,物理学则主要集中于量子物理领域。量子物理学目前恰恰处于一种“能算不能说”的境地,对于其意义的各种诠释,众说纷纭。格雷克在书中的观点是量子信息论的观点,即自然的量子化源自信息的量子化。信息和能量才是宇宙中最初的存在,而信息是最重要的,“万物皆比特”。当然这也只是众多诠释之一,只不过量子计算机的研究属于这一领域,因此备受瞩目。

格雷克没有明说“我们的宇宙就是一台量子计算机”这一假设,其实有这样一种说法:宇宙中的所有,其实都是由一个电子构成的,它穿梭于宇宙的起点和终点之间,不知疲倦。我最初听到这一说法的时候没有理解,但现在如果真的把宇宙视为一台量子计算机,那么奇点的爆炸只是输入了一个计算程序,而我们目前的状态尚且处于计算中,到宇宙的终结,量子计算机就会计算出其结果。我们的宇宙也许仅仅是一条程序、一次运算,被更高等级生物操弄罢了。所以,佛教里讲述的“三千大千世界”,说不定才是这个世界的原貌。

互联网给我带来的洪流感反而愈发增强。对于未来,我们不可知,只能心怀敬畏。

印象深刻之处:

第一,通过对哥德尔等人对“不完备性定理”的证明这条线索,把数字、图灵机、随机、量子物理、信息论串在一起,并给出了令人信服的哲学答案:可算、可解和有序只是偶然,连生命之花也是偶然,未来从根本上不可计算和预测。

第二,关于熵、麦克斯韦妖、量子的纠缠态等,令人更明确的把握信息与物质和能量之间的关系,包括“信息传播是限制超距离感应的原因”、“擦除信息需要做功”、“观测与视界”等,并引出“万物源自比特”的观点,抓人眼球启人心智。

第三,通过引入基因和模因,大大拓展了本书的维度,用信息统一了非生命圈、生物圈和思想圈(或可用博尔赫斯图书馆等价?),将生命的产生与进化、思想文化的发展抽象为信息的“传播意愿”和”自然选择“。

第四,对巴别图书馆——信息从稀缺走向充斥——当今社会的反思和期许。从中,我仿佛联想到自己对从教者的定义”知识的采撷者和搬运工“,或许这里的”知识“应该替代为”模因“。那么,在网状的cyberspace神经系统中,教者何来如此特权?

又或许,正如同我此刻的大脑,“当信息聚集之处,意义涌现”。

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