第11章 外熵的扩展(1)

理解这个重要的概念,需要有三个方面的想象力——

其一是,想象一下我们身上的“原子”(其实,“原子”这一词汇已经是较为落伍的词汇了,不过并不影响理解“熵”这个问题本身)。我们身上的原子在一刻不停地运动,并可能飞离这个躯体,进入浩渺的外部空间。再想象一下古老宇宙中无数微粒以及构成万物的原子,其实不停地在星球、动物、植物、大气,以及雪佛兰轿车、电脑芯片间交换、穿行,当然这种交换、穿行也包括你的躯体——你会有何种感觉?

其二是,想象一下决定这些“原子”貌似四处乱撞的冥冥之力,以及这些原子所携带的“味道”、“色泽”、“能量”。这些原子彼此撞击着、缠绕着,一会儿聚拢在一起,一会儿又飞离而去——你会有何种感觉?

其三是,想象一下这些“原子”的“死亡”与“重生”,离别与永恒。落入泥中的花瓣,飘入空中的气息,的动物躯干,新生的婴儿毛发,机器齿轮边缘的一粒微尘,静卧海底万年之久的海星——你会有何种感觉?

在经典热力学的文本里,这个世界是单向的,一切物质都不可避免地在“原子”的穿行、交换、缠绕中走向均质化,走向“热寂”。这是“熵”的力量。

然而,“保持差异的努力与熵的拉力之间的斗争,创造了自然界的奇观”,这种抵抗熵增加的力量,即是所谓“外熵”,并且被作者定位于“与信息极其相似”的自组织的过程。

这种“超越大脑母体”的“技术元素”,就是伴随生命出现的“外熵”力量,它“正在重新征服地球”,凯文·凯利如是说。

我们可以把技术元素的起源重新描述为若干关于发明创造的故事,这些故事构成一组同心圆。每次重述都阐明了更深刻的影响。第一次讲述中(见第二章),科技起始于现代智人的思维,但很快就超越了思维。第二次讲述(见第三章)揭示了人脑思维之外作用于技术元素的力量:作为整体的有机生命表现出来的延伸适应和扩展。在第三个版本中,圆圈将超越思维和生命,进一步扩大,涵盖宇宙。

技术元素的本源可以追溯到原子的生命历程。原子在手电筒电池这样的日常生活用品中的短暂旅程,是其漫长生涯中有别于其他任何事物的一刹那。

大多数氢原子在时间的起点就诞生了,它们本身和时间一样古老。大爆炸的高温创造出氢原子,并使它们以均匀的热雾形式扩散至整个宇宙。从那时起,每个原子就踏上了孤独之旅。当一个氢原子无知无觉地漂浮在广袤宇宙、距离同伴成百上千公里时,它比四周的真空活跃不了多少。没有变化,时间是无意义的,99.99%的宇宙空间只有极小的变化。

10亿年后,某个氢原子也许被吸入某个凝固星系的重力场。伴随着最模糊的时间和变化的迹象,这个氢原子朝稳定的方向飘动,靠近其他物质。下一个10亿年,它突然撞入遇到的第一块小物体。数百万年后,又遇到第二块。一段时间后,它遇到自己的同类,另一个氢原子。它们在微弱的引力作用下一起漂浮,经过漫长的岁月,遇见了一个氧原子。突然,奇怪的事情发生了。瞬间高温让它们聚成一个水分子,接着也许被吸入某个星球的大气环流。在融合状态下,它们被卷入宇宙变化的大循环中。很快这个水分子被裹挟到雨团中,落至地面的水池里,与其他相互冲撞的原子汇聚在一起。它与不计其数的同伴一起,在数百万年的时光里一遍又一遍地经历这个循环——从拥挤的水池到大片的云朵,然后又回到池中。一天,一个偶然的机会,水分子被某个水池里异常活跃的碳链捕获,生命历程又一次得以加速。它在一个简单的循环中转圈,帮助碳链传播。疾速运动以及经历在死气沉沉的宇宙空间不可能出现的变化让它感到欢乐。碳链中的水分子被其他碳链偷走,经过多次重新装配,最后氢原子发现自己处于细胞中,不断改变与其他分子的关系和结合力。现在它绝大多数时候都在变化着,不停地与外界互动。

人体内的氢原子每7年完全更新一次。等到上了年纪,我们就是一条由大批老原子汇成的河流。我们体内的碳元素来自星尘。手掌、皮肤、眼睛和心脏的主要物质都形成于时间的起点,也就是数十亿年前。我们的真实年龄要比外表看起来大得多。

对于我们体内的普通氢原子而言,花费几年时间从一个细胞驻地飞奔至下一个,这将是我们能想象到它们所实现的最短暂的壮举。140亿年保持安静,然后来一次狂野的短暂旅行,穿越生命之水,接着,当所在的星球毁灭后,又回归宇宙的隔绝状态。用转瞬即逝来形容这次旅程都会显得太长。从原子的视角看,任何活着的有机体都是旋风,会将它卷入疯狂的混乱和有序中,让它享受140亿年一次的狂欢。

虽然细胞的速度快得有些疯狂,但能量流过科技的速度甚至更快。事实上,在这方面科技比目前已知的其他任何可持续系统更为活跃——它可以让原子旅行到更远的地方。今天,就最远的旅程而言,宇宙中持久性最强的活跃事物是计算机芯片。

更确切的说法是:宇宙间所有持久事物中,从行星到恒星,从雏菊到汽车,从大脑到眼睛,可以传导最密集能量——每秒钟通过1克物质的最大能量——的物品就在笔记本电脑的核心。这有可能吗?与流过太空星云的微小能量相比,恒星的能量密度是巨大的。但引人注目的是,比起草本植物内部的密集能量流和活跃度,太阳的能量密度相形见绌。尽管太阳表面能量超强,但它的质量极大,寿命达100亿年,因此作为一个整体系统,太阳每秒每克的能量流小于吸收阳光能量的向日葵。

一颗爆炸的核弹拥有的能量密度远高于太阳,因为前者是不可持续的失控的能量流。百万吨级核弹会释放1017尔格能量,这个数字是巨大的。可是这种爆炸的全部时间只有10-6秒的超瞬间。因此,如果“分摊”一次核爆炸,使其能量释放时间为整整1秒,而不是微秒,那么它的能量密度会下降到只有每秒每克1011尔格,这大约是笔记本电脑芯片的能量密度。就能量而论,奔腾芯片也许更适合被视为爆炸速度非常缓慢的核弹。

核爆炸中见到的飞速熄火现象同样发生在射击、化学炸弹、超新星和其他类型的爆炸物上。它们消耗自身物质,释放出难以置信的高密度但又不可持续的能量。与太阳相似的恒星可以数十亿年保持耀眼的核裂变,这是它们的不凡之处。不过,尽管做到这一点,但它们的能量流通速度比绿色植物产生的可持续能量流还要慢!与射击的爆炸过程不同,草本植物内部的能量交换会产生由绿叶、黄褐色主茎和肥厚种子构成的美妙结构,这是一种成熟结构,包含的信息可用于设计完美的克隆。更强大的是动物体内的稳定能量流,它让我们真正感受到能量波的威力。它们上下起伏、发射脉冲、移动,某些情况下向外辐射热量。

穿过科技的能量流比动物的还要强大。用每克每秒的焦耳(或者尔格)数来度量的话,高科技设备长时间积聚的能量是最多的。图4-1所示的能量密度图——由物理学家埃里克·蔡森编辑——最右端显示的是计算机芯片。它通过细微电路传导的能量流密度高于动物、火山或太阳。这种微型高科技产品是已知宇宙中最具活力的事物。

现在我们可以认为技术元素的故事就是扩展宇宙活力的故事。在万物萌生的绝对起点,宇宙——如果可以这么称呼的话——聚集成非常非常小的空间。整个宇宙始于一道闪光,比最小原子??最小粒子的最小部分还要小。这个极小点内部热量、明亮度和密度均匀分布,所有部分温度统一。事实上,没有空间可以容纳任何差异。这是彻底的死寂。

但是,从万物的绝对起点开始,这个极小点以我们尚未理解的方式膨胀。所有的新生点都在各自飞离。当宇宙膨胀到大约人头大小时,有可能开始冷却。在膨胀到这么大之前,第一个3秒内宇宙质地极为紧密,没有任何空隙;极其饱满,甚至连光也不能运动。实际上,它是如此统一,以至于今天我们在现实中看到发挥作用的4种基本力——引力、电磁力、强相互作用力和弱相互作用力——被压缩成单一合力。在这个起始阶段,只有一种总能量,它随着宇宙的扩张分化为4种不同的力。

宇宙伸展过程中不产生任何物质。虚无空间膨胀的同时,也在持续冷却。宇宙使能量冷却为物质,接着减慢物质的运动速度,放射出光线,释放引力和其余3种力。

简单地说,能量是将要冷却的潜势,但需要势差才能实现。能量的流动只会从高到低,所以没有势差,就不可能有能量流动。奇怪的是,宇宙的膨胀速度比其中物质冷却凝固的速度快,这意味着冷却的潜势在增加。宇宙膨胀越快,冷却潜势越大,在其范围内势差就越高。在宇宙的漫长岁月里,这种不断扩大的势差(位于持续扩张的空间和大爆炸的残余高热之间)孕育了进化、生命和智慧,并最终导致科技的加速发展。

能量如同受到重力作用的水,流向最低和最冷的层,直到所有势差消失才会停止。大爆炸后的第一个千年里,宇宙内部温差非常小,很快就达到均衡。如果宇宙不再扩张,基本上不会有趣事发生。可是宇宙膨胀给了万物一次诞生的机会。通过向四面八方膨胀——所有点各自远离,宇宙产生了空旷的底部,等级体系的底层,能量可以向下运动至此。宇宙扩张越快,底层的空间越大。

底层的绝对底部是所谓的终极状态——热寂。那里绝对安静,没有运动,因为没有势差,没有潜势。可以把它想象成无光、寂静,任意方向完全相同。所有差异——包括“这”和“那”的基本差异——完全失效。这个同一性地狱被称为最大熵。熵是描述废物、紊乱和无序的科学名词。就目前所知,宇宙中唯一没有已知例外的物理法则是:天地万物,皆归本原。宇宙间的一切事物都在沿着一条下降通道稳步滑向由大爆炸余热和最大熵导致的终极均衡状态。

我们可以在很多方面观察到这条无处不在的下降通道。因为熵,快速移动的物体会减速,有序的事物会崩溃,进入无序状态。而对于任何差异或个性而言,要保持独特性,就会付出代价。每一种差异,无论是速度、结构,还是行为,都会迅速减退,因为每一次运动都会释放能量,宇宙中的差异是受到约束的,要想保持差异,必须违反常规。

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