〇法则7 熵减:用信息对抗不确定性
掌握信息是高效利用能量的前提,那么该怎么认识信息呢?
我们先看一个故事:
美国有一个卖首饰的老板。圣诞节前两周,他在自己的首饰店推出了一项活动:如果圣诞节当天,地下雪超过8厘米,接下来的两周内,凡在他的首饰店购买首饰的顾客,他将全额退还顾客的首饰费,将首饰免费送给顾客。
竟然有这种好事!对于很多人来说,圣诞礼物本来就是要买的,如果赶上圣诞节下雪超过8厘米,就可以免费获得。很快,当地几乎所有计划购买首饰的人,都来到他的首饰店购买首饰,他也赚得盆满钵满。
然而,很不幸,圣诞节当天,这个平时很少下雪的地区,竟下起了超过15厘米的大雪。为了遵守承诺,他只能把近两周卖首饰的钱全部退给了顾客。
有人会问,这个老板亏了一大笔钱吗?当然没有。为什么首饰店在赔付了这么多首饰费后,却没有受到损失呢?
答案是创新。因为当时保险公司为这种不怎么下雪的地方提供“天气险”,这位老板早就为自己全部的销售额,购买了“天气险”。现在既然真的下雪了,保险公司就履行了理赔义务。
在这个故事中,这位老板只做了一件事:通过组合现有的旧信息,创造出了新的信息。那么这位老板组合了哪些现有的旧信息呢?一是圣诞节前很多人要买圣诞礼物;二是保险公司推出了天气保险。
这显然是两个风马牛不相及的信息,不过这位老板却通过一个简单的营销活动,将它们组合到了一起:通过退钱的可能性促进销售;再通过保险锁定风险,如此便创造了一个新颖的赚钱利器。要做到这件事,只需要两步:
第一,掌握信息,即先要知道保险公司有这种“天气保险”的产品。
第二,找到信息流及能量流之间的连接点,将能量流打通。
从本质上来说,任何不成功的生意,都是因为能量流在某个环节没有打通。关于这一点,本书在后面还会进行介绍,这一章重点介绍信息。
要真正理解信息,我们首先要了解一个概念——熵。熵反映的是一个系统的混乱程度,一个系统越混乱,其熵就越大;越是整齐,熵就越小。
大科学家爱因斯坦和霍金都说过:熵是整个科学界的第一法则。为什么这么说呢?因为整个宇宙都在遵循熵的两个方向运动,任何事物,无一例外。
我们说过,能量源于势差,本质上就是温差,就像水由高处流向低处,能量也是由高温流向低温。
宇宙大爆炸前,这个温差是最大值;爆炸后,随着高温流向低温,温差逐渐减小。照这个趋势发展下去,会发生什么?
科学家预测,早晚有一天,温差会消失,宇宙中的每个点都会拥有一个相同的温度。那个时候一切都会归于静止,由于没有势差,能量没有了,运动没有了,时间、空间、物质也都没有了。那个时候就是科学家推测的宇宙的终点——“最大熵”,也被称为“热寂”或“死寂”。
我们刚才说过,熵反映着系统的混乱程度,越混乱无序,熵就越大。因此,所谓最大熵就是最混乱无序的状态,在这里我们可以将其理解为信息为零,或者说差异为零。这就是宇宙第一个发展方向——熵增。与之相对的,宇宙的未来还有另一个可能——熵减。
熵减即差异加大,信息增加,引力超过斥力,宇宙由膨胀转向收缩,最终收缩到大爆炸前的那个奇点,然后再次发生宇宙大爆炸。到目前为止,这种可能性还比较小,但依然有这种可能。
是什么力量导致了熵减呢?答案是生命。因为差异即存在,所以生命本质上是一种差异,而任何差异想要维持自己的存在,必须消耗一定的能量。然而,能量是有限的,而且随着熵增的过程不断减小,所以这些差异终将走向消亡。
然而,生命不一样。生命有足够的欲望,想继续存在下去,就会利用自己的智能,获取更多的能量。我们知道,智能越强的生命,效率越高,获取的能量越多,便会用这些能量制造更强的智能,获取更多的能量。如此循环下去,智能越大,信息越多,熵也就越小,这就是所谓的熵减。
目前为止,整个宇宙就是一个熵增体,而地球就是一个熵减体。未来,最终熵减能否逆袭战胜熵增,还不好说,但这种可能性,对生命来说是一个好消息。
在这里,与衡量无序性的熵相对,我们管衡量智能性或信息量的名词叫作“负熵”。现实中是如何来衡量信息量的呢?
我们之前说过,太阳的信息量比人脑小得多。有人或许会奇怪:太阳的能量比人脑大得多,而信息需要能量维持,按理说太阳的信息量应该比人脑大啊?
这里便涉及一个压缩率的问题。信息和能量不同,两个地方,同样存在10焦耳的能量,加起来就是20焦耳。然而,两个同样是10比特的信息相加,却不一定是20比特,还要看这两个10比特具体是怎么组合的,因为完全相同的信息是没有意义的。
例如上午你听到一个新闻,这个信息足够重磅。到了下午,如果有人再次告诉你这个信息,你觉得这个人说的信息还有意义吗?显然没有。这就是可压缩的信息。
同理,太阳的能量虽然大得出奇,但它们表示的信息没有差异,因此是可以压缩的。人脑虽然利用的能量很小,但这些能量所维持的信息本身,差异很大,可压缩率很低,所以信息总量就比太阳大得多。
衡量这种可压缩性的指标,就是复杂度,这也是生命得以产生的前提,这一点我们会在后面的课程为大家介绍。
动物想要活下去,就需要植物、水和氧气,我们人类也一样。试想,如果把一个人放在一个类似两个集装箱大小的封闭环境中,不给他提供任何科技产品,这个人能一直活下去吗?
答案是可以,因为世界上已经有人做过这个实验。
1988年,一个叫约翰·艾伦的美国人,把自己关在一个玻璃仓中——里面有许多植物和足量的水,完成了为期3天的生存试验。后来,女生物学家琳达又在这里面生活了足足21天。这就是有名的生态圈3号实验。
这个实验的原理非常简单。在这个简单的生态圈中,植物为人类提供氧气,人类为植物提供二氧化碳。人类以植物为食,植物以人类的排泄物为养料,藻类等微生物还可以把人类的尿液降解分离出干净的水分。理论上,只要初始环境能满足人的需求量,人就可以在这个密闭的环境中一直生存下去。
这就是信息的力量,生态圈3号中的生物组合,拥有足够复杂的信息,可以适应环境的信息。那么问题来了,这个生态圈3号是一个封闭的系统吗?当然不是。有人或许会好奇,为什么不是呢,这不是一个密闭的玻璃仓吗?是的,玻璃仓的确是密闭的,但是仍然有一样东西可以进去,那就是阳光。
正是因为阳光可以进去,这个系统才能维持运转,阳光让植物进行光合作用,之后才能有氧气和人类的食物。阳光就是这些信息维持存在所需的能量。
和这个玻璃仓一样,地球是一个更大的生态圈。因此,有人管地球叫“生态圈1号”。
有人说,地球的能量是守恒的。这是一个错误的观念,地球每天都会接收到来自太阳的1022焦耳的能量,依靠这些能量,地球上的生命才能生存和发展。只要有一天没有太阳,地球的生态系统就会土崩瓦解。因此,如果我们把地球看作一个封闭的系统,说它自身是能量守恒的,那简直就是无稽之谈。
因此,地球这个负熵体,目前还是非常脆弱的,别说跟整个宇宙的熵增趋势对抗,就连宇宙中的一个太阳系,我们都远远不是对手。
有人可能会说,地球的命运、宇宙的命运,这些都离我太远,跟我没关系。的确,从表面上看,这些宏观上的大系统,跟我们的现实生活没什么关系。
然而,越是这些离生活比较远的宏观事物,越蕴含着人类无力改变的规律与原理。我们只有看清这些根本性的规律,再把它们结合到生活与事业当中,加以应用,才能比其他人拥有更深远的眼光、更有效的方法。
经过以上分析我们知道,信息增加的过程就是一个熵减的过程,也就是一个智能化的过程。所以,任何生命想要更好地存在,就要更加高效,更加智能。
如何变得更加智能呢?下一章将会给出答案。
总结
这一章,我们跟大家讲了一个首饰店通过重组天气保险、圣诞节前礼物大卖的信息,创造出了新的信息,并从中赚钱的故事,由此我们引出了什么是信息的问题,并为大家介绍了熵和负熵的概念。我们还指出了信息与能量的最大差别——可压缩的问题。最后,我们通过生态圈和地球的例子,理解了负熵体也就是智能体,是如何利用能量维持自己的。