第11章 外熵的擴展(1)

理解這個重要的概念,需要有三個方面的想象力——

其一是,想象一下我們身上的“原子”(其實,“原子”這一詞彙已經是較爲落伍的詞彙了,不過並不影響理解“熵”這個問題本身)。我們身上的原子在一刻不停地運動,並可能飛離這個軀體,進入浩渺的外部空間。再想象一下古老宇宙中無數微粒以及構成萬物的原子,其實不停地在星球、動物、植物、大氣,以及雪佛蘭轎車、電腦芯片間交換、穿行,當然這種交換、穿行也包括你的軀體——你會有何種感覺?

其二是,想象一下決定這些“原子”貌似四處亂撞的冥冥之力,以及這些原子所攜帶的“味道”、“色澤”、“能量”。這些原子彼此撞擊着、纏繞着,一會兒聚攏在一起,一會兒又飛離而去——你會有何種感覺?

其三是,想象一下這些“原子”的“死亡”與“重生”,離別與永恆。落入泥中的花瓣,飄入空中的氣息,的動物軀幹,新生的嬰兒毛髮,機器齒輪邊緣的一粒微塵,靜臥海底萬年之久的海星——你會有何種感覺?

在經典熱力學的文本里,這個世界是單向的,一切物質都不可避免地在“原子”的穿行、交換、纏繞中走向均質化,走向“熱寂”。這是“熵”的力量。

然而,“保持差異的努力與熵的拉力之間的鬥爭,創造了自然界的奇觀”,這種抵抗熵增加的力量,即是所謂“外熵”,並且被作者定位於“與信息極其相似”的自組織的過程。

這種“超越大腦母體”的“技術元素”,就是伴隨生命出現的“外熵”力量,它“正在重新徵服地球”,凱文·凱利如是說。

我們可以把技術元素的起源重新描述爲若干關於發明創造的故事,這些故事構成一組同心圓。每次重述都闡明瞭更深刻的影響。第一次講述中(見第二章),科技起始於現代智人的思維,但很快就超越了思維。第二次講述(見第三章)揭示了人腦思維之外作用於技術元素的力量:作爲整體的有機生命表現出來的延伸適應和擴展。在第三個版本中,圓圈將超越思維和生命,進一步擴大,涵蓋宇宙。

技術元素的本源可以追溯到原子的生命歷程。原子在手電筒電池這樣的日常生活用品中的短暫旅程,是其漫長生涯中有別於其他任何事物的一剎那。

大多數氫原子在時間的起點就誕生了,它們本身和時間一樣古老。大爆炸的高溫創造出氫原子,並使它們以均勻的熱霧形式擴散至整個宇宙。從那時起,每個原子就踏上了孤獨之旅。當一個氫原子無知無覺地漂浮在廣袤宇宙、距離同伴成百上千公里時,它比四周的真空活躍不了多少。沒有變化,時間是無意義的,99.99%的宇宙空間只有極小的變化。

10億年後,某個氫原子也許被吸入某個凝固星系的重力場。伴隨着最模糊的時間和變化的跡象,這個氫原子朝穩定的方向飄動,靠近其他物質。下一個10億年,它突然撞入遇到的第一塊小物體。數百萬年後,又遇到第二塊。一段時間後,它遇到自己的同類,另一個氫原子。它們在微弱的引力作用下一起漂浮,經過漫長的歲月,遇見了一個氧原子。突然,奇怪的事情發生了。瞬間高溫讓它們聚成一個水分子,接着也許被吸入某個星球的大氣環流。在融合狀態下,它們被捲入宇宙變化的大循環中。很快這個水分子被裹挾到雨團中,落至地面的水池裡,與其他相互衝撞的原子匯聚在一起。它與不計其數的同伴一起,在數百萬年的時光裡一遍又一遍地經歷這個循環——從擁擠的水池到大片的雲朵,然後又回到池中。一天,一個偶然的機會,水分子被某個水池裡異常活躍的碳鏈捕獲,生命歷程又一次得以加速。它在一個簡單的循環中轉圈,幫助碳鏈傳播。疾速運動以及經歷在死氣沉沉的宇宙空間不可能出現的變化讓它感到歡樂。碳鏈中的水分子被其他碳鏈偷走,經過多次重新裝配,最後氫原子發現自己處於細胞中,不斷改變與其他分子的關係和結合力。現在它絕大多數時候都在變化着,不停地與外界互動。

人體內的氫原子每7年完全更新一次。等到上了年紀,我們就是一條由大批老原子匯成的河流。我們體內的碳元素來自星塵。手掌、皮膚、眼睛和心臟的主要物質都形成於時間的起點,也就是數十億年前。我們的真實年齡要比外表看起來大得多。

對於我們體內的普通氫原子而言,花費幾年時間從一個細胞駐地飛奔至下一個,這將是我們能想象到它們所實現的最短暫的壯舉。140億年保持安靜,然後來一次狂野的短暫旅行,穿越生命之水,接着,當所在的星球毀滅後,又迴歸宇宙的隔絕狀態。用轉瞬即逝來形容這次旅程都會顯得太長。從原子的視角看,任何活着的有機體都是旋風,會將它捲入瘋狂的混亂和有序中,讓它享受140億年一次的狂歡。

雖然細胞的速度快得有些瘋狂,但能量流過科技的速度甚至更快。事實上,在這方面科技比目前已知的其他任何可持續系統更爲活躍——它可以讓原子旅行到更遠的地方。今天,就最遠的旅程而言,宇宙中持久性最強的活躍事物是計算機芯片。

更確切的說法是:宇宙間所有持久事物中,從行星到恆星,從雛菊到汽車,從大腦到眼睛,可以傳導最密集能量——每秒鐘通過1克物質的最大能量——的物品就在筆記本電腦的核心。這有可能嗎?與流過太空星雲的微小能量相比,恆星的能量密度是巨大的。但引人注目的是,比起草本植物內部的密集能量流和活躍度,太陽的能量密度相形見絀。儘管太陽表面能量超強,但它的質量極大,壽命達100億年,因此作爲一個整體系統,太陽每秒每克的能量流小於吸收陽光能量的向日葵。

一顆爆炸的核彈擁有的能量密度遠高於太陽,因爲前者是不可持續的失控的能量流。百萬噸級核彈會釋放1017爾格能量,這個數字是巨大的。可是這種爆炸的全部時間只有10-6秒的超瞬間。因此,如果“分攤”一次核爆炸,使其能量釋放時間爲整整1秒,而不是微秒,那麼它的能量密度會下降到只有每秒每克1011爾格,這大約是筆記本電腦芯片的能量密度。就能量而論,奔騰芯片也許更適合被視爲爆炸速度非常緩慢的核彈。

核爆炸中見到的飛速熄火現象同樣發生在射擊、化學炸彈、超新星和其他類型的爆炸物上。它們消耗自身物質,釋放出難以置信的高密度但又不可持續的能量。與太陽相似的恆星可以數十億年保持耀眼的核裂變,這是它們的不凡之處。不過,儘管做到這一點,但它們的能量流通速度比綠色植物產生的可持續能量流還要慢!與射擊的爆炸過程不同,草本植物內部的能量交換會產生由綠葉、黃褐色主莖和肥厚種子構成的美妙結構,這是一種成熟結構,包含的信息可用於設計完美的克隆。更強大的是動物體內的穩定能量流,它讓我們真正感受到能量波的威力。它們上下起伏、發射脈衝、移動,某些情況下向外輻射熱量。

穿過科技的能量流比動物的還要強大。用每克每秒的焦耳(或者爾格)數來度量的話,高科技設備長時間積聚的能量是最多的。圖4-1所示的能量密度圖——由物理學家埃裡克·蔡森編輯——最右端顯示的是計算機芯片。它通過細微電路傳導的能量流密度高於動物、火山或太陽。這種微型高科技產品是已知宇宙中最具活力的事物。

現在我們可以認爲技術元素的故事就是擴展宇宙活力的故事。在萬物萌生的絕對起點,宇宙——如果可以這麼稱呼的話——聚集成非常非常小的空間。整個宇宙始於一道閃光,比最小原子??最小粒子的最小部分還要小。這個極小點內部熱量、明亮度和密度均勻分佈,所有部分溫度統一。事實上,沒有空間可以容納任何差異。這是徹底的死寂。

但是,從萬物的絕對起點開始,這個極小點以我們尚未理解的方式膨脹。所有的新生點都在各自飛離。當宇宙膨脹到大約人頭大小時,有可能開始冷卻。在膨脹到這麼大之前,第一個3秒內宇宙質地極爲緊密,沒有任何空隙;極其飽滿,甚至連光也不能運動。實際上,它是如此統一,以至於今天我們在現實中看到發揮作用的4種基本力——引力、電磁力、強相互作用力和弱相互作用力——被壓縮成單一合力。在這個起始階段,只有一種總能量,它隨着宇宙的擴張分化爲4種不同的力。

宇宙伸展過程中不產生任何物質。虛無空間膨脹的同時,也在持續冷卻。宇宙使能量冷卻爲物質,接着減慢物質的運動速度,放射出光線,釋放引力和其餘3種力。

簡單地說,能量是將要冷卻的潛勢,但需要勢差才能實現。能量的流動只會從高到低,所以沒有勢差,就不可能有能量流動。奇怪的是,宇宙的膨脹速度比其中物質冷卻凝固的速度快,這意味着冷卻的潛勢在增加。宇宙膨脹越快,冷卻潛勢越大,在其範圍內勢差就越高。在宇宙的漫長歲月裡,這種不斷擴大的勢差(位於持續擴張的空間和大爆炸的殘餘高熱之間)孕育了進化、生命和智慧,並最終導致科技的加速發展。

能量如同受到重力作用的水,流向最低和最冷的層,直到所有勢差消失纔會停止。大爆炸後的第一個千年裡,宇宙內部溫差非常小,很快就達到均衡。如果宇宙不再擴張,基本上不會有趣事發生。可是宇宙膨脹給了萬物一次誕生的機會。通過向四面八方膨脹——所有點各自遠離,宇宙產生了空曠的底部,等級體系的底層,能量可以向下運動至此。宇宙擴張越快,底層的空間越大。

底層的絕對底部是所謂的終極狀態——熱寂。那裡絕對安靜,沒有運動,因爲沒有勢差,沒有潛勢。可以把它想象成無光、寂靜,任意方向完全相同。所有差異——包括“這”和“那”的基本差異——完全失效。這個同一性地獄被稱爲最大熵。熵是描述廢物、紊亂和無序的科學名詞。就目前所知,宇宙中唯一沒有已知例外的物理法則是:天地萬物,皆歸本原。宇宙間的一切事物都在沿着一條下降通道穩步滑向由大爆炸餘熱和最大熵導致的終極均衡狀態。

我們可以在很多方面觀察到這條無處不在的下降通道。因爲熵,快速移動的物體會減速,有序的事物會崩潰,進入無序狀態。而對於任何差異或個性而言,要保持獨特性,就會付出代價。每一種差異,無論是速度、結構,還是行爲,都會迅速減退,因爲每一次運動都會釋放能量,宇宙中的差異是受到約束的,要想保持差異,必須違反常規。

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