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信息守恒定律
送交者: 慕容青草 2013年11月14日09:36:52 于 [教育学术] 发送悄悄话

提到守恒定律大家一定会想到能量守恒和质量守恒,而且或许也会想到当信息产业刚刚开始兴起时常听到的一句话:“信息与能量的最大不同之处在于它是不守恒的。”人们对于信息之不守恒的最大兴趣在于信息可以分享,而这一特点使得信息不但更容易被善意地分享,也更容易被不善意地盗窃。

既然信息之不守恒似乎已经成了定论,我这里怎么又提出一个信息守恒定律呢?这是因为信息确实具有守恒性,只不过与能量和物质相比起来,信息的守恒性表现在更高的层次上,而且具有较大的不确定性。但是,与能量守恒和质量守恒是自然界的一个基本定律,是几百年前帮助近代科学腾飞的一个有效工具类似,对于那些对抽象和发散性的社会问题的理性研究或甚至是量化分析感兴趣的人来说,信息在更高层次上的守恒性也是一个可以提供帮助的基本定律---尽管它不具备能量和质量守恒的那种数学上较严格的确定性。

信息守恒的基本意义是信息量的守恒。比如,我现在写的这篇文章放到网上之后,会有不止一个读者来读这篇文章,也就是说本文的信息被分享了,这就是人们认为信息与具有守恒的不可分享的能量和物质的不同之处,但是不管有多少读者读本文,他们所读到的本文的信息量是确定的,这就是信息守恒的意义。具体地说,不管有多少读者读了本文,本文所说的“信息守恒定律”就只有一个。当然,一篇文章可以含有很多信息,而这里提到的信息量本身也是一个不象一桶牛奶的斤两那样容易确定的量;尽管如此,从理论上来说它仍然是一个具有一定的确定意义的量,就好比尽管英伦岛的边界的长度是一个严格说来无法确定的量,但那并不妨碍英国人去估算他们的海岸线的长度一样。不过,从量的大小来看,一篇文章的信息量或许比起英伦岛的边界长度更确定一些。

如果需要的话,我们也可以象非线性数学家们在分析英伦岛的边界的长度时那样地用分维的概念来估算一篇文章中的信息量,从而给出一个对于信息的守恒意义的能够让习惯了能量守恒的人们心里感到稍微更踏实一些的数学表达式来。但是,我相信在大多数的日常生活中信息守恒的概念本身将比与之相关的复杂的数学表达式更有实用价值。实际上,与守恒的能量的另一个极大的不同是,信息不但可以分享而且可以衍生出新的信息,这就为任何打算要对信息的守恒进行数学表达的人提出了一个新的挑战。当然,守恒的数学表达式本身并没有什么变化,不论是能量守恒还是这里所说的信息守恒都可以统一地表达成:

                流出系统的量 - 流入系统的量 = 系统中产生的量 - 系统中消失的量

实际上这是一个形而上的公式,如果你愿意的话也可称之为哲学公式(尽管听起来可能有些别扭)。当上述公式被应用于不同的对象时,所不同的只是上述那个量及其产生和消失的机制。对于能量来说,系统中产生的能量一定是发生了某种形式的功能转换(比如,核裂变产生的质能转换)的结果,而系统中消失的能量更确切地说是有用能量的耗散(比如,散热);对于信息来说,系统中产生的新的信息量的机理就比较复杂些,因为它不但与所谓的产生源有关,还与接收者的理解有关(比如读者可以从一篇文章中读出作者没有想到的意思来),而系统中信息的消失的方式也很多,比如说假如此刻一颗陨石砸到我的屋顶上,那么我现在写的这篇文章中的所用信息就随着我一起呜呼哀哉了。

但是,如同一般性的能量守恒和质量守恒在特定的条件下可以产生简化的形式从而在一定范围内给人们带来一定的实用效果(如流体力学中的伯努利定律)一样,信息守恒律在特定的条件下的简化也同样可以产生特定范围内的实用效果,而所谓的信息工业(也叫做IT产业)就是信息守恒律可以得到非常有效的简化应用的很好的实例。我曾在博客文章中提到过,过去这些年来我在IT工作中最以为得意的强项就是troubleshooting(查错),不知多少次我只花了数天甚至数小时就找出了写系统的人本人花了数星期无法查找的错误,而这种能力在很大程度上就是对于信息的守恒在IT产业中的简化形式:数据守恒(data conservation)的理解和运用。

除了IT业的查错之外,数据守恒(data conservation)律对于学习新的知识和技术也是极有帮助的。若干年前我到华尔街日报的电子版工作,我的第一个任务就是用Cognos(一种数据报告软件)做datawarehouse数据仓库)的工作。经理知道我从来没有用过Cognos,所以让一位使用Cognos的专家来训练我,并对我说开头两个星期的主要任务就是学好Cognos,但是第二天那位训练我的人就对我说,“你已经是专家了,我不需要再训练你了。”当然,这与我本人对于数据库知识的掌握有关,但是经理是知道我懂数据库的,所以比起他预期来说,我学的算是快的。

就在写本文的两个月前我接到一个小项目,要我用Raphael,一种我从未用过的Javascript的软件来给一个网站做很复杂的界面(UI),我告诉对方说我从未用过该软件,所以对方找了一个人来教我,不过我开始这个任务的第二天他就要去休假,而休假前他还要忙别的事,所以他在休假前唯一能帮我的就是帮助我设置他们的系统环境及交代任务,然后告诉我在他不在的时候我只要在系统中“play around”就行了,等他回来再教我。可是8天后他回来的时候,我不但已经完成了他们预期我要花6个星期才完成的项目,而且那个要教我的人已经不敢再提教我一事了,因为我显然比他更懂Raphael这个软件了。

举这两个例子不是为了自夸,而是因为我之所以能够在年过半百之后仍然比很多年轻人更快地掌握新的知识(短时间内成为专家)的一个重要的原因就是对于信息守恒定律,尤其是作为它的简化形式的数据守恒律的掌握。很显然,今天的主流世界对这一定律缺乏基本的了解,其中一个很典型的普遍现象就是人们在找工作时,雇人的经理们往往会强调对于具体知识和技术细节的了解和掌握而不能根据一个人的实际学习能力来选择候选人,结果能够背书或花大量时间在网上学习面谈问题(Interview questions)的人比实际工作能力强的人更有机会获得工作,而这种社会负选择必然增加社会的消极(我的公平分析[1]对这方面有专门的讨论)。可以不夸张地说,这种负面的社会选择是人类进入21世纪后所出现的各种危机的一个哲学根源。

其实,信息守恒律不但能帮助IT业人士更有效地工作,可以帮助人们在更一般的领域中尽快掌握新的知识,而且也使我的哲学认识与学习受益非浅。去年的这个时候我刚开始比较认真地接触存在主义(尽管之前也曾读过萨特尔的《存在和无》,但是并未认真对待之),而在两个月前我已经开始非常自信地对海德格尔进行比较系统的批判了。如我在批海的文章中指出的那样,对我来说批海与做IT业的troubleshooting(查错)非常相似,其中一个原因就是这两种活动都受益于对于信息守恒律的理解。

其实,我在几年前就在博客文章里提出信息守恒的概念了,只不过从来没有人注意到过而已。近来我又在找工作,所以又一次体会到了人们因为缺乏对于信息守恒律的基本了解而进行的社会负选择的痛苦,所以就把这个概念以更加明确的形式表达出来,真心地希望能够对于人类更加理智地迈向未来有所帮助。。。。。。




[1] http://fairlifebook.wordpress.com/







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