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标  题: 第八章 慢道上的生命
发信站: 哈工大紫丁香 (2002年07月16日20:13:58 星期二), 站内信件


第八章 慢道上的生命


    1972 年，一个名为罗马俱乐部的团体对人类的未来发表了一项令人沮丧的
    预测。他们预言了许多迫在眉睫的灾难，其中一项就是全世界的石油供应将
    会在二三十年内宣告枯竭。人们惊恐不安，油价暴涨，替代性能量的研究也
    开始盛行。今天我们已处于 90 年代，还没有任何迹象表明石油即将会消耗
    殆尽，惊恐不安又为心安理得所取代。遗憾的是，简单的计算表明，对于有
    限的资源来说，能量危机迟早总会来临。关于地球上的人口，也可以得出类
    似的结论：它不能永远持续地增长下去。


    某些耶利米们相信，下一次能量危机和人口过剩危机会彻底断送人类。可是，
    没有必要把石油的消失与人类的绝迹混为一谈。我们周围到处存在着大量的
    能源，问题在于我们要有利用它们的愿望和能力。最引人注目的是太阳光，
    它的能量对我们的需求来说绰绰有余。一个棘手的问题是应当控制人口的增
    长，从而不致于发生大规模的饥荒。这要求采取社会的、经济的和政治的手
    段，而不仅仅是科学的手段。但是，如果我们能够克服因石油耗尽而引起的
    能源瓶颈效应，如果能够稳定世界人口的增长，如果对地球的生态破坏能够
    加以限制，那么我相信人类肯定会昌盛繁荣。不存在任何明显的自然规律会
    限制我们人类的繁衍。


    在前一章中我描述了经过令人难以置信的漫长时间后，作为一些慢物理过程
    的结局，宇宙的结构将怎样发生变化，而这种变化通常是朝着退化方向发展
    的。人类的存在充其量也大约只有 500 万年（这取决于对人类的定义），
    人类（就某种形式的）文明仅仅只有几千年。今后地球应当还可供人类居住 
    20～30 亿年，当然这是对于有限的人口而言。这是一段极长的时间跨度，
    长得令人无法想象，长得好像（实际上就是）无限长。但我们已看到，即使
    是 10 亿年，同发生在天文学和宇宙学意义上的总体变化所需要的巨大时间
    尺度相比，也只不过是极短的一瞬间。 10 亿个 10 亿年后，在银河系的其
    他某个地方或许仍然存在类似的地球，从而成为可供人类居住的场所。


    毫无疑问，我们可以推测我们的后裔有十分充裕的时间供他们支配，去发展
    空间探测技术和各种现人所不可思议的技术。在太阳把地球烤枯之前，他们
    有充裕的时间撤离地球。他们可以一个接一个地寻找适宜居住的行星，并且
    不断地继续下去。事实上，要是不离开地球，世界人口在任何时候都不太可
    能超过 100 亿左右。一旦扩展到空间，人口也可以增加。要知道我们在 20 
    世纪为生存下去而作的斗争最终也许并非徒劳无益，这一点会使我们得到安
    慰吗？


    在第二章中，我描述了伯特兰·罗素因对热力学第二定律的结论怀有黯然消
    沉的心情，故而在描绘人类的存在对太阳系未日到来这一事实一筹莫展时的
    言辞凄惨悲凉。他显然认为，我们居住的场所看来不可避免要走向毁灭，而
    这又必然会使人类的生命变得毫无意义，甚至滑稽可笑。这种信念肯定影响
    到他的无神论。如果罗素知道黑洞的引力能可以比太阳的作用高出好多倍，
    并且能够在太阳系瓦解后持续数以万亿年计的时间，那么他的感觉会好一点
    吗？可能井非如此。这并不是计算实际持续时间的问题，而是事实上宇宙迟
    早会变得不适宜人类居住，结果使某些人认为我们的存在是毫无意义的。


    根据第七章我对宇宙遥远未来的叙述，也许可以认为一个更不安稳、更为恶
    劣的环境简直是难以想象的。但是，我们不必陷入沙文主义或悲观主义。毫
    无疑问，人类在由稀薄的电子－正电子汤所组成的宇宙中安顿自己的生活时
    会有一段艰难时期，但重要的问题肯定不在于我们种族本身能否永垂不朽，
    而是我们的后裔能否幸存下来。而且，我们的后裔也不太可能是今天意义上
    的人类。


    地球上出现人类这个种族是生物进化的产物。但是，我们自己的活动正在迅
    速地改变这种进化过程。我们已经干预自然选择的作用，设计出变种的可能
    性也变得越来越大。我们也许很快就能通过直接控制遗传密码来设计出具有
    特定属性和体形特征的人类。所有这一切只是发生在技术社会的这几十年时
    间内。请想象一下几千年、甚至几百万年后，科学和技术能取得何等巨大的
    成就。


    还有，就在这几十年的技术发展中，人类已经能离开地球，进入近地空间去
    探险。在今后几十亿年内，我们的后裔可以远离地球，进入宽广的太阳系，
    然后还可以飞往银河系内别的恒星系统。人们常常会有这种错误概念，即这
    类计划会花费近乎无限长的时间。然而情况并非如此。移民工作可能会通过
    行星短途飞行不断地进行下去。移民者会离开地球，移居到几个光年远某个
    适合居住的行星上。如果他们能以接近光的速度飞行，那么这种旅行只需要
    几年时间。但是，即使我们的后裔永远无法超过光速的百分之一（这个目标
    并不过分），那么旅行时间也就只是几个世纪。完成一颗行星的实际移民工
    作同样也需要几个世纪时间，到那个时候移民者会考虑派遣他们自己的移民
    探险队去另一个更远的适合居住的行星。再过几百年，这下一颗行星就好移
    民了。就这样不断地继续下去。这正是波利尼西亚人迁往南太平洋群岛的移
    民方式。


    光大约只需要 100 万年就可横越银河系。所以，如果以百分之一光速的速
    度旅行，则穿越银河系需要 1 亿年。即使一路上有 100 万个行星作为移民
    驿站，而每一处花费两个世纪用以建站，也只相当于使银河系移民的时间尺
    度增长一倍。但是，用天文学标准甚至地质学标准来衡量， 2 亿年是一段
    很短暂的时间。在大约 2 亿年时间内太阳仅仅环绕银河系转了一圈，而地
    球上生命存在的时间至少比它长 16 倍。太阳变老从而威胁到地球也只是在 
    30 或 40 亿年以后的事——在 2 亿年内几乎不会发生任何变化。结论是，
    就技术社会而言，我们的后裔只要用地球上生命进化所经历时间中的一小段
    就可实现在银河系内的移民工作。


    我们这些移民后裔会是什么样的呢？如果允许我们自由地想象，可以推测这
    些移民者也许通过遗传工程很容易就能适应目标行垦。举一个简单的例子，
    假设在波江 ε 星附近发现一颗类似地球的行星，又发现在它的大气中氧气
    只占 10% ，那么移民者可以借助遗传工程方法产生更多的红血球。如果此
    行星的表面重力比地球大，他们可以有更强健的躯体和更坚硬的骨骼，等等。
    完成这种旅行即使要花费几个世纪时间，途中的供应也不成问题。宇宙飞船
    可以造得像一个方舟——一个完全有自我维持能力的生态系统，以满足好几
    代旅行者的需要。当然，另一种方法是在旅途中对移民者们实施深度冷冻。
    事实上，更理智的做法是，只派出一只小型飞船和一小队船员，而在货物中
    则包括数以百万计的受精卵。在到达目的地后即可将它们孵化，由此立即可
    提供一大批人，这样就没有因长时期运输大量成年人所带来的后勤问题和社
    会问题。


    让我们对或许可能出现的情况作一番推测，如果有着非常充裕而漫长时间，
    那么这些移民者在外表甚至在智力上都没有理由应当和人类一样。如果人类
    可以借助遗传工程方法去适应各种不同的需要，那么每次探险都能涉及到一
    些人为任务而特意设计的生命实体，它们应该具有必要的解剖学结构和心理
    学素质。


    这些移民者甚至也许不是通常定义的普通生命有机体。现在已经能够做到把
    硅片微处理器置入人体。这种技术的进一步发展将能预见到由有机部件和人
    造电子部件组成的某种混合体，它兼有生理功能和大脑功能。例如，也许有
    可能为人类大脑设计一种类似现代计算机上所用的“可插式”外存贮器。相
    反，或许很快可以证明，用有机物质来完成计算工作，要比现在所做的以生
    产固体器件来完成计算任务更为有效。实际上，将来有可能通过生物学的方
    法来“培育”计算机部件。对于许多计算任务来说，神经网络将来更有可能
    超过数字计算机；事实上这已经开始出现了。在那种情况下，从小片大脑组
    织来培育有机神经网络要比从头开始制造这种网络具有更好的感官能力。或
    许也有可能建造有机网络和人造网络构成的共生混合体。随着纳米技术的发
    展，生命体和无生命体，天然物和人造物，大脑和计算机之间的区别会变得
    越来越模糊。


    今天，这种种想法还只属于科学幻想的范畴。它们能够成为科学现实吗？不
    管怎么说，我们能够想象的事并非都意味着必定会发生。但是，我们可以把
    适用于自然过程的同样原理用于技术过程：只要有足够长的时间，任何能够
    发生的事必将会发生。如果人类或他们的后裔一直保持充分的能动性（这可
    能是一个大胆的设想），那么技术将只受物理规律的约束。像人类基因组计
    划这样的一种挑战，或许会使一代科学家望而却步，但只要有 100 代，
    1000 代，或者 100 万代科学家来从事这项工作，计划的完成应当就不成问
    题了。


    让我们乐观地设想人类会一直生存下去，并继续不断地朝着技术发展的极限
    迈进。那么，这对于宇宙探险又意味着什么呢？制造出特意设计的智能人将
    会开创这样一种可能性：派遣代理人进入迄今为止完全不适合人类居住的场
    所，以完成今天无法想象的任务。虽然这种智能人或许是始于人类技术的最
    后产物，但不论从哪种直接意义上来说，他们都不算是人类。


    我们应该为这种奇异实体的命运忧心忡忡吗？好多人也许会对人类可能被这
    种怪物所取代的前景抱有反感情绪。如果生存下去意味着人类将让位于遗传
    工程造就的混合有机机器人，人们也许宁可选择灭绝。然而，如果人类让位
    的可能性使我们感到沮丧的话，那么我们必然要问我们希望而且可以忍受的
    人究竟是什么。肯定不同于我们的形体。要是知道从现在起，比如说经过 
    100 万年后我们的后裔，可能没有脚趾，或者腿较短，或头和脑袋较大时，
    这会使我们感到不安吗？无论如何，在过去几个世纪里我们的形体毕竟已有
    不少变化，而且在不同的种族群之间现已存在很大的差别。一定要我讲的话，
    我认为多数人会更珍视那种也许可称为人类精神的东西，即我们的文化，整
    套社会标准、特有的精神性格，这样的例子在我们的艺术成就、科学成就和
    智力成就上都随处可见。这些东西肯定值得保护和流芳百世。如果我们能把
    人类的基本属性传给我们的后裔，则不论他们的形体如何，便已达到最完美
    的生存下去的状态。


    当然，是否有可能创造出将来要向宇宙进军并穿越宇宙的“类人生物”的问
    题在很大程度上只是一种推测。撇开任何别的不谈，人类有可能对实施这类
    宏伟计划缺乏能动性，或由于经济、生态或其他方面的灾难，我们可能会在
    真的要离开地球之前就已过早地死亡。甚至可能外星人类领先了我们一大步，
    并且已经向大多数适宜居住的行星进行了移民（不过显然不包括地球——现
    在还没有）。但是，不管是我们的后裔还是某些外星人种的后裔，有某种智
    慧生物向宇宙各个角落传播，并通过技术手段逐渐掌握如何控制宇宙的这种
    可能性是十分令人神往的，而这种超级人类应当怎样同宇宙缓慢退化作斗争
    的问题也是非常吸引人的。


    在第七章中讨论过了物理衰变的持续时间，这段时间是极为漫长的，要是企
    图根据今天地球上的趋向加以外推来猜测在极其遥远的未来可能会有什么样
    的技术，那么任何这样的企图都是徒劳的。有谁能想象出 1 万亿年后的技
    术社会呢？看起来好像任何事情也许都能办得到。然而，任何技术不论怎样
    先进，大概还是要受基本物理规律的制约。举例来说，如果相对论所作的关
    于任何物体都不能超越光速的结论是正确的话，那么即使技术发展 1 万亿
    年，冲破这道光速屏障的努力终将归于失败。更严重的是，如果一切有意义
    的活动都要消耗一点能量的话，那么一个技术社会无论有多先进，宇宙中可
    资利用的自然能源的不断减少最终将会对这个社会构成严重的威胁。


    要是把基本物理原理应用于最广泛定义下的智慧生物，我们便可来研究遥远
    未来的宇宙退化是否会对他们生存造成任何真正的基本障碍。一种生物要想
    取得智慧生物的资格，它至少要有处理信息的能力。思考问题和取得经验这
    两者都是涉及到信息处理的那些活动的例子。那么，这对宇宙的物理状态会
    提出什么要求呢？


    信息处理的一个特征是要消耗能量。我现在在打印这本书所用的文字处理机
    必须与电源相连接，理由就在这里。每条信息消耗的能量与热力学因素有关。
    当处理机的工作温度与环境温度相仿时消耗最小。人的大脑和大多数计算机
    的工作效率是很低的，它们要消耗大量额外的热能。例如，人脑产生出相当
    大一部分体热，而许多计算机需要专门的冷却系统来保护它们不被熔毁。这
    种余热的起因可以追究到作为信息处理基础的实际逻辑线路，后者对于清除
    信息是必不可少的。例如，要是有一台计算机在执行 1＋2＝3 的计算，这
    时两条输入信息（1和2）被一条输出信息（3）所置换。一旦计算完成，计
    算机也许会把输入信息清除掉，其结果是一条信息取代两条信息。事实上，
    为防止存储器堆满信息，计算机不得不随时清除掉这种多余的信息。清除过
    程按定义是不可逆的，因此就牵涉到熵的增加。因此，基于这个最基本的理
    由，信息的收集和处理由于它们活动的结果，看来必然会按不可逆的方式把
    可供利用的能量消耗殆尽，并使宇宙的熵增加。


    戴森认真地考虑了下述情形，也就是仅仅出于对某智慧生物社会需要以一定
    速率消耗能量的前提假定的考虑，则在宇宙朝热寂状态冷却的过程中它们所
    面临的问题。第一个约束是这种生物的温度必须比他们所处环境的温度更高，
    否则余热不会从他们身上向外流出。其次，物理系统向周围环境辐射能量的
    速率受物理定律的限制。很明显，如果这种生物产生余热的速度要比排除余
    热来得快，那么它们是不能长期工作的。这种生物必然要消耗能量，而上述
    要求对能量消耗的速率规定了某个下限。因此，一个最基本的要求是必须存
    在某种自然能源，以补充这种为维持生命所必须的热外流。戴森的结论是，
    所有这类能源在宇宙遥远的未来注定会越来越少，因而所有的智慧生物最终
    还是要面临能量危机。


    现在有两种延长智慧生物寿命的方法。一是应当尽可能长地活下去，另外是
    要加快思考问题和取得经验的速度。戴森作了一个合理的假设，即智慧生物
    对时间流逝的主观感受取决于他们处理信息的速率：处理的机制运行得越快，
    每单位时间内这种生物的思维和知觉就越多，时间也好像过得越快。罗伯特·
    福雷沃德( Robert Foreword )在他的科幻小说《龙蛋》( Dragon's Egg )
    中，以引人入胜的手法运用了这个假设。它讲的是生活在中子星表面上的某
    个有理智生物社会的故事。这些生物是靠核过程而不是化学过程来维持他们
    的生存。由于核相互作用要比化学相互作用快几千倍，中子星生物对信息的
    处理速度也就快得多。人类时标的 1 分钟等价于他们的许多年。这种中子
    星社会在同人类第一次接触时是相当原始的，但每一分钟它都在发展，很快
    便超过人类社会。


    遗憾的是，采用这种策略作为在遥远将来生存下去的手段有一个缺陷：信息
    处理得越快，能量消耗速率也越大，因而可利用能源耗尽得也越快。你也许
    以为这必然会导致我们后裔未日的来临，不管他们采取何种形体也无法避免。
    但情况并非一定如此。戴森已经指出，可以有某种巧妙的折衷方案，使这个
    社会逐渐减慢它的活动速率，以做到与宇宙的衰退相匹配。一条途径是使这
    种社会进入体眠状态，以不断增加时间长度。在每个休眠阶段中，从前一个
    活动阶段的努力得来的热可以慢慢地加以消耗，而有用的能量就累积起来，
    以便在下一个活动阶段中予以利用。


    采用这一策略意味着这种生物的主观感受时间在实际流逝时间中所占的比例
    越来越小，因为这种社会的休眠期总是变得越来越长。但是，我曾强调指出
    过，永久之长，长不可测，我们不得不与相反的两个极限作斗争：资源趋于
    零而时间趋于无穷。戴森对这两个极限作了简单的研究后指出，即使总的资
    源有限，总的主观时间也可以为无限。他引用了一项令人大吃一惊的统计结
    果：人口水平与今天人类社会相当的某个生物社会，只需 6×1030 焦耳的
    总能量就可永远维持下去，而这仅仅是太阳在 8 小时内的能量输出！


    但是，真正的永垂不朽要比对处理无穷多信息的能力的要求更高。如果一个
    人的大脑状态的数目有限，那么他只能思考有限数目的不同思维。如果永远
    维持这种情况，则意味着翻来覆去地重复相同的思维。这样一种生存方式看
    来是毫无意义的，就同注定要灭亡的物种所处的情况一样。要避开这条死胡
    同，这个社会或单个超人必须在尺度上永远不断地扩大。这对非常遥远的未
    来提出了严峻的挑战，因为物质的消散将比物质能被收罗来作为大脑材料来
    得更快。也许一个绝望然而却很聪明的人会企图利用那些难以捉摸却又永恒
    存在的宇宙中微子去扩大他的智力活动范围。


    戴森所作的许多讨论，以及对遥远未来智慧生物命运的绝大多数推测，实际
    上是假定这些生物的精神活动过程始终归结为某种数字计算过程，毫无疑问，
    数字计算机是一种有限状态的机器，因此它所能达到的状态数有着严格的极
    限。但是，还有另外一种称为模拟计算机的系统。计算尺就是这类系统的一
    个简单例子。连续调节滑尺就可进行计算，而在理想化情况下，这可以有无
    限多种状态。因此，模拟计算机便摆脱了数字计算机的某些限制，即只能贮
    存和处理有限数目的信息。如果仿照模拟计算机的工作方式对信息进行编码，
    如用物体的位置或角度来编码，那么这种计算机的能力看上去好像就没有限
    制了。所以，如果某个超人可以像模拟计算机那样工作，那么他也许不仅能
    进行无限多个思维，而且可以进行无限多个不同的思维。


    遗憾的是，我们并不知道就整体而言宇宙是像一台模拟计算机还是像一台数
    字计算机。量子物理学认为，即使整个宇宙归根结蒂也应当是“量子化”的，
    它的所有属性都表现为离散的跳变，而不是连续的变化。不过这纯粹是推测。
    实际上我们也并不理解大脑的精神活动和物质活动之间的关系。也许不可能
    以这里所讲的方式用一些简单的物理因素把思维和经验联系起来。


    不论精神的本性如何，不容置疑的是，遥远未来的生物将面临最终的生态危
    机：一切能源为宇宙所消耗。尽管如此，通过“节衣缩食”，看来他们仍有
    可能达到某种永垂不朽。按照戴森描绘的演化景象，他们的活动对宇宙的影
    响会越来越少，而宇宙对它们的需求则漠然置之，毫不关心。他们应当无限
    长地处于不活动的休眠状态，保持然而却并不增加他们的记忆力，同时几乎
    一点也不干扰寂静黑暗的垂死宇宙。但是，借助巧妙的组织他们仍能够进行
    无限多个思维，感受无限多个经验。我们还能希望什么呢？


    宇宙热寂是我们时代经久不衰的神话之一。我们已经看到，罗素和其他一些
    人是怎样根据热力学第二定律的预言，抓住宇宙看上去必然要退化的结论来
    支持由无神论、虚无主义和绝望观念组成的一种哲学思想。随着对宇宙学理
    解的深化，我们今天能够描绘出一幅多少有所不同的图象。或许宇宙正在逐
    渐衰退，但它不会消亡。热力学第二定律肯定适用，但它不一定会妨碍文明
    的永垂不朽。


    事实上，也许情况甚至并不会像戴森描绘的那么糟。迄今为止，我一直假定
    宇宙在膨胀和冷却时或多或少会保持均匀性，但这可能并不正确。引力是许
    多不稳定性的根源，而且今天我们所见到的宇宙的大尺度均匀性在遥远的将
    来会被某种较为复杂的结构所取代。例如，膨胀速度在不同方向上的微小差
    别可能会被放大。巨黑洞也许会因它们相互间的引力战胜宇宙膨胀的弥散效
    应而集聚成团。这将导致一场奇特的争斗。请记住黑洞越小则越热，蒸发得
    也越快。如果两个黑洞并合在一起，所生成的黑洞就变大，因而温度就会下
    降，而蒸发过程将大为减慢。凡是谈及宇宙遥远的未来，关键问题在于黑洞
    并合的速率是否足以跟得上黑洞的蒸发速率。如果跟得上，那么总会有一些
    黑洞始终存在，它们可以通过霍金辐射提供有用的能源，为人类社会所开发
    提取，以维持他们的生活而无需休眠。物理学家唐·佩奇 ( Don Page )和
    兰德尔·麦基( Randall Mckee )的计算表明，这场争斗就像在走钢丝，关
    键问题取决于宇宙在不断衰退的过程中膨胀速度究竟有多大。但是，在某些
    模型中，并合的确最终取得了胜利。


    戴森还忽略了这样一种可能性，即我们的后裔自身会尽力修正宇宙的大尺度
    结构，以使他们能一直生存下去。约翰·巴罗( John Barrow )和弗兰克·
    蒂普勒( Frank Tipler )曾考虑过一些方法，由此一个高度发达的技术社会
    也许能稍稍调整恒星的运动，以便巧妙地造成某种对他们自己有利的特定的
    引力安排。例如，可以利用核武器给小行星的轨道以少量的摄动，于是来自
    行星的一次弹射式推动能使它撞向太阳。碰撞产生的动量会使太阳在银河系
    里的轨道发生极其微小的变化。尽管这种效应很小，但具有累积性：太阳走
    得愈远，偏差便愈大。假如要使太阳向另一颗恒星接近，那么经过许多光年
    的距离后，这种偏差就能导致具有决定性意义的差别，使原本蜻蜒点水般的
    相遇发生改变，从而极大地修正了太阳在银河系内的运动轨道。通过这种方
    式操纵许多颗恒星，便可以创造出一些天体集团并把它们管理好，使之造福
    于社会。而且，由于这一效应的放大和累积作用，可以通过这种方式来加以
    控制的系统的尺度就没有任何限制，只要在不同的地方轻轻地推推恒星就可
    以了。要是有足够长的时间——我们的后裔肯定有充裕的支配时间——甚至
    整个星系都能加以调度。


    这种宏伟的宇宙工程将不得不同恒星和星系的天然无规则行为作斗争，因为
    随机运动会把天体从引力束缚团中抛离出去，从而促使系统走向瓦解，这一
    点在第七章中已经介绍过了。巴罗和蒂普勒发现，通过操纵小行星来重新调
    整一个星系需要 1022 年，而系统自然瓦解发生在大约 1019 年的时间内。
    所以，这场战斗看来大自然明显地占了上风。另一方面，我们的后裔也许能
    做到控制比小行星大得多的天体。还有，自然瓦解的速率取决于天体的轨道
    速度。对于整个星系来说，这种速度随着宇宙的膨胀而减小。轨道速度慢了，
    人工操纵的过程也会放慢，但这两种效应不会以相同的速率减小。看来，随
    着时间的推移，自然瓦解的速率也许会比工程社会能对宇宙作出重新安排的
    速率来得低。这样就出现了一种十分有趣的可能性，即随着时间的推移，宇
    宙中的资源越来越少，而智慧生物却越来越能做到对宇宙加以控制，一直到
    整个自然界基本上实现“技术化”，而那时自然与人为两者之间的区别应当
    就不复存在了。


    戴森的一个关键性假设是，思维过程不可避免地要消耗能量。人类的思维过
    程肯定如此，而且迄今都假定任何形式的信息处理必须付出最小的热力学代
    价。令人惊奇的是，严格说来这个假设并不正确。国际商用机器公司 ( IBM
    )的计算机专家查尔斯·贝内特( Charles Bennett )和罗尔夫·兰道尔(
    Rolf Landauer )已经证明，可逆计算原则上说是可能的。这意味着某些物
    理系统（就目前而言这完全是假设性的）可以无消耗地处理信息。这就为想
    象有这样一种系统提供了可能性，该系统能进行无限量的思维而无需供给任
    何能量！我们并不清楚这种系统能否收集并处理信息，因为从周围环境中获
    取任何有用的信息似乎总要涉及到这种或那种形式的能量消耗，哪怕只是从
    噪声中提取信号都应如此。所以，这类无所需求的生物可以对它周围的世界
    没有任何感觉。但是，它能记住宇宙是什么，说不定它还能做梦。


    有关宇宙垂死的形象已经使科学家们困惑了一个多世纪。我们生活在一个因
    熵的挥霍而逐渐退化的宇宙之中，这种假设乃是科学民间传说的一部分。但
    是，这一假设的可靠程度如何呢？我们能否肯定所有的物理过程必然使我们
    走向混沌和衰退呢？


    生物学的情况又如何呢？从某些生物学家为捍卫达尔文进化论所采取的极端
    辩护方式中，我们可以有所启发。我相信，引起他们这种反应的原因是，对
    一种显然是建设性的过程抱有格格不入的抵触情绪，而这一过程又是由本质
    上应该起破坏作用的一些物理作用所推动的。地球上的生命起源于某种粘稠
    的原始原生质。今天的生物圈是一个复杂繁荣的生态系统，一种由各种各样
    极为复杂的有机体组成的网络，而这些有机体之间又在发生微妙的相互作用。
    这好像是一种进步。但是，多数生物学家表现为急于否认曾经发生过任何进
    步。他们声称，采用这样一种说法只不过是按人类的标准来渲染进化论的变
    化：一种人类也许被另一种人类判定为在某种意义上优于细菌，但这纯粹是
    主观意志。


    使这些生物学家惶惶不安（我相信这种惊慌是有某种正当理由）的是担心人
    类会倒退到达尔文之前的目的论的思维方式，即倒退到自我信仰的轨道上去。
    这种自我信仰认为，我们人类处于进步阶梯的顶端，它代表了上帝刻意安排
    的某种过程的顶峰，而人类便是这一过程所预期的最终产物。这种思维方式
    早就名誉扫地，而为了同堕落到这种思维方式的行为作斗争，许多生物学家
    毫无保留地放弃了所有与进步有关的术语。他们声称不存在任何的阶梯，进
    化没有变得越来越复杂，特别是进化论的发展根本不存在方向性。所存在的
    只是随机性和无规则行为。


    英国科学评论家和幽默作家拉尔夫·埃斯特林( Ralph Estling )曾经写道：
    只有高级生命才会否认过去 30 亿年中生命一直在进步。对一名物理学家以
    及对大多数普通人来说，有一点看来是很明显的，那就是今天生物圈的状态
    与 30 亿年前有着天壤之别。问题是应该更为准确地来说明这种差别有什么
    特征。


    前面关于生存问题的讨论焦点在于信息（或有序）与熵之间的斗争，其中熵
    始终占据上风。但是，信息本身是我们应当关心的量吗？不管怎么说，有条
    不紊地努力工作，把所有可能的思维方式都理一遍，这种做法实在令人不敢
    问津，差不多就像要你读一本电话簿一样。值得考虑的无疑是经验的质，或
    者说得更通俗一些，是有待收集和利用的信息的质（而不是量）。


    就我们所知，宇宙的最初状态根本无特征可言。随着岁月的流逝，出现了我
    们今天所见到的形形色色而又丰富多采的各种物理系统。因此，宇宙的历史
    就是复杂结构的组织和成长史。这看上去好像是一种佯谬。我最初曾经解释
    过，热力学第二定律告诉我们宇宙正在走向死亡，它不可避免地要从初始的
    低熵状态不知不觉地走向最终的最大熵状态，而且毫无前途可言。那么，事
    情正在变得更好还是变得更糟呢？


    事实上不存在任何佯谬，因为结构复杂性与熵不是一回事。熵，或者说无序，
    是信息即有序的反义词：你处理的信息越多，或者说产生出越多的有序，那
    么所付出的熵的代价就越大，这里的有序意味着另外某个地方的无序。这就
    是第二定律，熵总是赢家。但是，结构和复杂性并不仅仅是有序和信息。它
    们只与某些类型的有序或信息有关。举个例子来说，我们清楚地认识细菌和
    晶体之间的重要差别。这两者都是有序的，但方式却不同。晶体点阵表现出
    严密的均匀结构；这种结构是很漂亮的，然而却显得呆板，实际上多看便令
    人生厌。相反，细菌的构造安排得非常精巧，它会使人产生浓厚的兴趣。


    这些看上去好像只是主观上的判断，但利用数学可以使之更具说服力。近年
    来开创了一个全新的研究领域，它的目标是使结构复杂性这类概念定量化，
    并力图为结构建立起与现有物理定律有同等地位的一些普适性原理。这一领
    域现在仍处于摇篮时期，但已经对许多关于有序和混饨的传统假设提出了挑
    战。


    在《宇宙蓝图》( The Cosmic Blueprint )一书中，我曾经提出有一条“复
    杂性增加定律”对宇宙是适用的。它应当与热力学第二定律处于同等的地位。
    这两条定律之间不存在任何不相容性。实际上，对一个物理系统来说，结构
    复杂性的增加是以熵为代价的。例如，在生物进化的过程中，在一种更为复
    杂的新有机体出现之前，必然要发生许多破坏性的物理过程和生物过程（例
    如非适应性突变体的过早死亡）。即使一片雪花的形成产生的余热，也会使
    宇宙的熵增加。但是，我们已经作过解释，这里不存在任何直接的替换关系，
    因为结构并不是熵的反义词。


    我非常高兴地看到，许多研究者已经得出类似的结论，并正努力使复杂性
    “第二定律”公式化。我可以推荐米切尔·沃尔德鲁普( Miichell Waldrup
    )所著的《复杂性》( Complexity )一书来作为对这类研究进展的绝妙的总
    结。虽然复杂性定律与热力学第二定律并不矛盾，但它对宇宙变化的解释却
    大为不同，它所描述的宇宙正在进步，从基本上无特征的初始状态，发展到
    结构越来越复杂，越来越精巧。


    复杂性第二定律正在不断完善之中，它对宇宙的结局有着深远的意义。如果
    结构复杂性不是熵的对立物，那么尽管宇宙中负熵的贮存有限，也不需要对
    复杂性程度加以限制。因复杂性的增加而付出的熵的代价也许完全是附带的，
    而不是基本的；纯有序化或者进行信息处理正是这种情况。如果是这样的话，
    那么我们的后裔也许有能力达到结构不断地变得越来越复杂的那种状态，而
    同时却没有对不断减少的资源造成浪费。尽管他们处理信息的数量也许会受
    到限制，但就他们的智力活动和体力活动的丰富程度和性质而言，也许并不
    存在任何的限制。


    在本章以及前面一章中，我一直试图简要他说明宇宙正在缓慢地衰退，但也
    许永远不会完全把精力消耗殆尽；这也就是要说明那些稀奇古怪的幻想出来
    的生物为了维持生存而尽力减少不必要的额外开支——这种开支总是越积越
    多而给他们造成了困难，并借以考察他们为对付热力学第二定律不可避免的
    逻辑结局所表现的聪明才智。他们不顾一切地为生存下去进行着一场并非完
    全绝望的斗争，这种场面也许会使某些读者感到兴奋，而另外一些读者可能
    会对此忧心忡忡。我本人则是两种情绪兼而有之。


    但是，全部推测的基础是假设宇宙将会永远不断地膨胀下去。我们已经知道
    为什么这只是宇宙的一种可能的命运。如果这种膨胀的减速能足够快，那么
    有一天宇宙也许会停止膨胀，并开始朝一场大危机收缩。那时，生存下去的
    希望又是什么呢？







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