什么是信息

第六节 科学演化

科学是另一种人类独有的基于符号的活动，科学也繁衍自己的组织。科学组织繁衍的机制是托马斯·库恩（Thomas Kuhn 1972）所谓的常态科学。科学的每一次成功都生成一个范式，这个范式尽量与多种现象接合，被尽量用于多种现象。这就是遗传机制。一旦范式不再提供令人满意的对自然的描写，一个革命科学时期旋即开始，寻找新的范式。这就是修正机制。如果新范式可重复的结果为科学界提供一种令人满意的解释，新的一轮常态科学随即开始。这就是选择机制。科学通过常态科学繁衍组织，通过遗传、修正和选择演化，就像生物有机体一样。达尔文的生物有机体演化和库恩的遗传、修正和选择过程的相似性导致他谨慎的断言，他在科学革命分析的末尾写道：

有机体演化和科学思想演化的类比很容易被推向极端。不过，对于结论部分的问题而言，这个比方几乎完美无缺……发展过程前后相继的各个阶段的清晰度和专门化都有明显的增加，就像我们假设的生物进化一样，科学发展的整个过程未必有既定目标之利，但却有一个永恒不变的科学真理：科学知识发展的每一个阶段都是一个更好的范例。（Kuhn 1972，pp. 172—173）

卡尔·波普尔（Karl Popper 1979，p. 261）对科学的描绘和库恩有所不同，但他也发现了科学演化和生物有机体演化的相似之处：

我们的知识增长是一个过程，其结果很像达尔文所谓的“自然选择”，即假设的自然选择：每时每刻，我们的知识都包含那些假设；它们在生存斗争中，显示自身的（比较而言的）自适应；在这场激烈的竞争中，不适应的假设被淘汰了。

第七节 治理和经济的演化

因为经济和治理紧紧纠缠，而经济大体上又界定治理，所以我们把两者合在一起讲。经济和政治制度的组织繁衍和演化大体上与生物有机体的组织繁衍和演化相同，与语言文化的组织繁衍和演化也大体上相同，它们都通过“遗传、修正和选择的过程”繁衍和演化。

在前人类的人科动物和人类的演化中，生物学因素起初占主导地位。技术、语言和文化出现以后，生物学因素继续在人类进化中起重要作用。人的生物学属性和文化协同进化（Boyd，Richerson1985）。“人口和技术有反馈关系；人口增长提供推进力，技术改变拉力。但……基本上，人口增长是经济演变的推进力。”（Johnson，Earle 1987，p. 5）

（一）社会化三阶段

约翰逊和厄尔（1987）确认了随人口密度增长而发生的社会化阶段：

（1）家庭级群体（family-level groups），分成小营地，或家庭村落；

（2）地方群体（local groups），由5到10个家庭级群体组成，它们聚居是为了防卫或食物储存；

（3）地区政治体（regional polities），在小地方群体的基础上生成，人口适度时结成酋邦（chiefdom），人口多时结为邦国（state）。

约翰逊和厄尔确认的治理和经济单位有家庭、村落、头人为首的部落、酋邦和邦国，这些单位全都是代代相传的组织形式。由于低一级组织的经济成功，人口增长，更复杂的一级组织随之兴起，正如更复杂的生物有机体从较简单的生物有机体兴起一样。

我们看到，在每一个演化阶段，现存的组织单位都嵌入新的更高一级的统一结构。村落由家庭组成，地方群体由村落组成，酋邦由地方群体组成，邦国由酋邦组成。如此，无国家级社会的地方群体，原本是防卫单位，逐渐融入国家后，就变成税务和行政单位了。（1987，p. 322）

（二）复杂性、突显性和经济—政治的演化

由于人类社会通过狩猎和采集而成功地确保了自然食物资源（从而获得自由能），人口密度随之增加，最终导致食物供给的耗竭。人口过载导致新的挑战和混乱。从远离平衡态的混乱中，出现新一级的秩序（Prigogine 1997），其形式是动植物的驯化。驯化模式全球兴起，分布在彼此隔绝的社群，大约在冰河末期，一万年前。地方群体也许能从邻居处学会驯化动植物，这是真的；但农业和游牧在几个大陆独自兴起，几乎在世界上的每一个生态系统中兴起，这也是真的。普里高津用人口过载的复杂性来解释动植物驯化的出现，克莱顿（2004）、考夫曼和克莱顿（2006）用强突显模式来描绘动植物驯化，这两种解释有相似之处。

动植物驯化导致新的挑战，产生新层级的复杂性，反过来又产生新层级的渐增的秩序，其形式是：家庭级的群体（小营地和村落），地方群体（“头人”制度）和地区政治体（含酋邦和邦国）。每一种新政治制度的出现都源自先前政治制度的人口过载。这是通过社会文化传播而进行的组织繁衍的结果，先前政治经济制度的特征融入了新的政治秩序，约翰逊和厄尔（1987）论述了这个演化过程。

第八节 邻接可能性，多样性极大化和自建构符号域

在《调查》一书里，考夫曼论述了物质世界许多层次的复杂性，但是，对语言文化的非物质符号域，他仅仅点到为止。本节，我们将引申考夫曼对生物域的论述，将其推广到语言和文化，即符号域。我们尝试拓展他的概念：含生物域的宇宙不断探索邻接的可能性，符号宇宙的多样性也不断增加。我们将证明：符号域也在不断探索邻接的可能性，因而也在增加宇宙的多样性。我们还要尝试把考夫曼推定的热力学第四定律延伸到符号域。这条定律显示，自建构的开放系统，比如生物域，使生成多样化的速度最大化。最后我们将证明，像生物域一样，符号域也是自建构的开放系统。考夫曼又论及，经济和技术也在不断探索邻接可能性。我们将这个观点推展到符号域的各个方面，这一切方面都在不断地探索邻接可能性（adjacent possible）。

（一）邻接可能性探索

考夫曼《调查》一书的核心主题之一是生物域里存在邻接可能性。他（2000，p. 22）给邻接可能性下了这样的定义：

自主体永远在推进新异的邻接可能性——分子、形态、行为和组织层次上的邻接可能性。我将用“邻接可能性”的数学观念来对这一现象作形式化的表述，这是宇宙里执着的探索，在宇宙的许多生命周期里，没有任何一个周期能穷尽一切可能的蛋白质序列、一切细菌种类，或一切法律体系。我们的宇宙浩瀚无穷，是非重复的、长短遍历的（nonergodic）。

我们断言，符号域有一种“邻接可能性”。实际上，考夫曼（2000，p. 54）确认，符号域某些元素有“邻接可能性”。“科学、技术和艺术偶尔邂逅邻接可能性，以大致相当和结合的步伐进入这种状态。”“在物种、语言、法制和雪佛兰卡车的层面上，宇宙都是非均衡的、长短遍历的。”（2000，p. 145）我们认为，符号域的所有元素都是长短遍历的。在心灵延伸模型（Logan 2007）里，语词被视为奇异吸引子（strange attractor）的表征，把感知和概念联系在一起。语词是奇异吸引子，因为它们绝不回归语义形貌空间里相同的位置，因为其准确意义有赖于其使用语境，或围绕其使用的语义网络。因为它们是奇异吸引子，因而它们是长短遍历的。

考夫曼（2000，p. 143）称，“生物域总体上一直在扩张，进入邻接可能域，已长达48亿年”，结果，“如今有一亿个物种的常态多样性”，基因的种类估计约有10万亿，代表着这样的生物多样性，“可能有数百万亿甚至更多的”有机化学物种。

相反，根据大多数考证资料，符号域只存在了5万年到15万年（有些人称有一两百万年的历史），却生成了极大的多样性。不计各种地域方言，现存的语言大约有6000种。大多数已经消亡的语言都没有化石遗存，例外有原始印欧语或拉丁语，它们分流到许多其他语言中，拉丁语留下文字遗存。

一门语言有多少词汇？英语大约有100万词汇。假定其他语言平均有10万词汇，世界上所有现存语言的现存词汇大约有5亿。但这不是符号域多样性的广度。我们还必须考虑所有的介词或句子，自语言滥觞起，语词构造的句子数量就难以想象了。假设60亿人（只计算今天在世的人）平均寿命为50年，每人每天说100句话，自生物域存在以来所生成的句子就达1万兆。以今天的人口水准计，每年生成的句子将增加200兆。况且，这样的计算只考虑了口语。除此之外，记录在案的还有书面语，以及技术、经济、法律文书里的句子，还有服装、首饰、艺术等文化产品。

（二）多样性的极大化和热力学第四定律

上文探讨邻接可能性，我们看到，“自主体永远在推进新异的邻进性”，结果就产生“生物域里执着的新异演化”（2000，pp. 5，22）。同样的动态关系适用于符号域。比如，新异性和多样性增加，包括造新词、语法化生成的新语法成分或结构；还包括口音、方言和新语言的分化，比如拉丁语就分化为法语、意大利语、西班牙语、葡萄牙语、加泰罗尼亚语和罗马尼亚语。通过文化的多样化，符号域还在增加其新异性，考夫曼（2000，p. 229）确认经济的多样性：“和生物域一样，经济是谋生方式执着的创造性。”考夫曼确认的执着的经济创造性部分要归因于概念化和语言的使用。

考夫曼提出推定性的热力学第四定律，其基础是邻接可能域里持续出现的新异现象，生物域和生态域里都存在这样的邻接可能性。“生物域里自主体一般的世俗建构的多样性实现了最大化……一般地说，生物域持续不断地使后续发生的多样性增加。”我们认为，如果考夫曼这个定律是正确的，它就适用于符号域的一切要素，且有效性同等，证据是：技术、科学、法律、文学、音乐和视觉艺术新异现象持续不断。

（三）自建构系统

考夫曼《调查》的一个核心主题是这样一个概念：宇宙和生物域是自建构系统（self-constructing system）。“协同进化的生物域完成组织繁衍的建构。”（2000，p. 5）我们设想，符号域也是这样的系统。构造词汇需要思想和概念，创建思想和概念需要词汇。和自主体通过自催化出现在生物域里一样，符号域里也有一个类似的机制在起作用。

我在《心灵的延伸》里写了以下两段话：

语言和概念思维的出现是自催化过程的例子。一组词协同工作建构一个意义和思想的结构。每个词都在接下来的思维和语词上投下自己的影子。语词和思想既是催化剂，又是思想和语词的产物。语言和概念思维是突显现象，它们以自助方式进入生存状态。

由于事件发生在远古，在语言技能、社交技能、认知技能中，我们不可能判定哪一种最先到来。但你可以说，语言技能、社交技能、认知技能构成一组自催化技能，而且它们还互相强化（或因互助而生成），这就赋予掌握技能者一种再生产的优势。（Logan 2007，pp. 45，173）

生物域自建构的驱动力是自催化，考夫曼（2000，p. 37）把自催化归因于相变（phase transition）。他写道：“反应系统的分子多样性增加，抵达一个关键的门槛，集体自催化的、自复制的化学反应网络随即自然形成。”（2000，p. 16）

让我们引申这个观点，将其用于符号域。也许，原始语系统的词汇或概念多样性（Bickerton 1998）（大概是人类语言的最初形态，只有语义，没有句法）日渐增加，抵达一个关键的门槛，集体自催化的、自复制的化学反应网络随即自然形成，充分发育的句法和语法随即形成。

有些进化论者认为，难以用自然选择解释合作与利他行为，因为自私的个人把选择优势置于利他主义优势之上。解决这个问题的办法包括：群体选择、亲属选择和互利主义。至于这些机制里的哪一种能解释利他主义，激烈的争论仍在进行中。在《调查》里，为解决这个问题，考夫曼（2000，p. 75）作了一个有趣的尝试：聚焦于合作而不是利他主义，因为后者暗示着牺牲。“组织建构底层的核心因素和适用于经济的因素是相同的——它们只不过是人的生物域的延伸而已。实际上，这些核心因素集中在‘交易优势’（advantages of trade）上。

在菌类和宿主植物的共生关系一例中，我们已经看到“交易优势”的作用：菌类固氮，从植物的根部吸收能量。一个类似的“交易优势”可以被用来理解语言的兴起和使用，语言是有益的寄生体、共生物。交换信息、协调活动的个人也有互利优势，这样的活动对所有的参与者都有利。请看以下例子，它说明“信息交换的优势”。

主体A做功Wa需要消耗信息Ia，主体A和主体B分享信息Ia时，两个主体都只需付出很小额外的成本。让我们设定：主体A分享信息Ia的代价是做功Wx；主体B分享信息Ia的代价也是做功 $\mathsf { W } _ { \mathsf { x } } ^ { \prime }$ 。主体A让人分享信息时希望，主体B稍后会礼尚往来，让他分享信息；他只需付出Wb的代价就可以获得做功的信息 $. W \times .$ 。同理，主体A付出 $\mathsf { W } _ { \times } ^ { \prime }$ 的代价就可以从主体B获得信息 $\mathrm { . I _ { b } . }$ 。为求简明，让我们假定， $\mathsf { W a } = \mathsf { W b } = \mathsf { W }$ ，且$\mathsf { W } \times = \mathsf { W } _ { \times } ^ { \prime }$ 。如此，我们就可以计算主体A和主体B交换信息 $\mathrm { I } _ { \mathsf { a } }$ 和信息 ${ \mathrm { . I } } _ { \mathsf { b } }$ 产生的经济效益。让我们设想两个剧本：A和B都获得信息 $\mathrm { . } \mathrm { I } _ { \mathsf { a } }$ 和信息$\mathtt { I _ { b } }$ ：一个剧本是两人合作的剧本，另一个剧本是两人独立工作、不合作的剧本。合作的剧本：两人的成本相同，各自的成本均为 $\mathsf { W } + 2$ Wx，两人合计的成本就是 $2 W + 4 W x$ 。独立工作、不合作的剧本：两人各自获得信息 $\mathrm { . } \mathrm { I } _ { \mathsf { a } }$ 和 $[ _ { \mathfrak { b } }$ 付出的代价是2W，两人合计付出的代价是4W。

已知 $W { > } { > } 2 W \times$ ，我们立即看到合作剧本的优势。由此可以断定，这个模式有一个合作的优势，因此我们就可以解释引向利他主义的那种组织，并解释该组织如何和语言联系。我们看到，利他主义可以在自然选择里产生，就像宿主植物和菌类的共生关系一样，两者形成共生关系，互利互惠。

在《调查》一书里，考夫曼（2000）就合作互动的生物有机体和人类经济体做了类比。既然语言是人类经济基础设施的一部分，结果就是：语言与人类协同进化。

非人类经济（Non-human economics）由非表征符号指引，或者由图像符号和索引符号指引。自然选择和协同进化在物种间产生共生关系与合作关系。另一方面，人类经济由语言和文化或表征符号指引。共生关系通过人类语言和文化的表征活动来构想或传播。语言使概念化成为可能，概念化产生大量的人类经济系统，它们几乎使人能在地球的各个角落栖息，产生了动植物的驯化，产生了制造业，晚近还产生了知识经济。

第九节 本章小结

高度猜测性的断想：组织繁衍是香农信息和生物信息之间的桥梁吗？

组织繁衍不仅是生物有机体的特征，而且正如我们所示，组织繁衍还是人类若干抽象、象征、离体、非物质、非广延心灵活动的特征，也就是符号域里语言、文化、技术、科学、治理和经济活动的特征。这一结果是POE一文研究成果的延伸。POE展示了物质的非生物世界和生物世界里的组织繁衍。它还显示了组织繁衍的普遍性，从比较简单的组织形式中涌现出更加复杂的组织形式。

为了真正理解人类进化的性质，我们需要考虑两个领域的协同进化：

（1）人体包括人脑的物质实例化；

（2）人类心灵的非广延符号域，以及人类心灵的全部产物，包括抽象思维、语言、文化、技术域、科学、治理和经济。

这两个领域有共生关系，有平行发展。两个领域都分别探索其邻接可能性，都使自己的多样性最大化，考夫曼（2000）的热力学第四定律预测了这样的最大化。事实上，符号域多样性增加的速度比人体快得多。最后，两个领域都是自建构系统，考夫曼对此做了论述。

在第二章检视POE时，我们证明，给生物有机体提供信息或指令的生物信息与香农信息迥然不同，香农的经典定义是：信息即熵。倘若语言和文化组织繁衍的方式类似于生物自主体即生物有机体的组织繁衍方式，那么，这两种信息也许有一些共同的特征吧：给生物系统提供的信息是生物信息或学习信息，给人类符号思维提供的信息是香农信息，两者可能是有共同之处的。

先讨论这个概念：以物质形式实例化的学习信息或生物信息提供信息或指令，决定生物有机体的生物分子在生化过程中的行为。另一方面，香农信息则是在语言文化系统的语境下运行，通过非物质符号为人的心灵提供信息或指令。如果香农信息被视为学习信息的一种形式，这有道理吗？香农信息给接收者提供信息或指令，告诉他发送者提供的信息是什么。如果我们接受这样的定义，我们就能界定一种泛化的学习信息，把两种信息都包括在内：一是生物有机体的学习信息或生物信息，二是为人类符号通信定义的香农信息。这似乎是信息一词含有的天然互补性，其含义是：某人某物接收信息，因而接收到指令。由此可见，一切形式的信息都是学习信息，但其具体的特性却是由语境决定的，也就是由接收者的性质决定的，因此就有香农信息或生物信息的区分。

在POE一文里，我们几位合作者阐明，信息并非独立于其参考框架的不变量，而是倚重它被应用的语境。现在看来，这句话仍然是正确的。不过，这两种不同形式的信息有一个共同的方面：根据定义，它们都提供信息，因而都发出指令。生物信息指令细胞如何把自由能转化为功，那是生长和复制之必需。符号信息即香农信息含在语言文化里，执行类似的功能，影响人的活动，它加强自由能资源能被找到并被转化为有用功的方式。说到底，语言和文化的目的是加强寻找能源、做功并最终增进人类繁衍的途径。

在本章结尾，我要表明，这里呈现的思想受到许多POE合作者的启发，我诚恳感谢斯图尔特·考夫曼（Stuart Kauffman），鲍勃·埃斯特（Bob Este），兰迪·戈贝尔（Randy Goebel），戴维·霍比尔（David Hobill）和伊利亚·希穆勒维奇（Ilya Shmulevich）。我必须特别感谢考夫曼，他的几本大作总是给我启示，他常常花时间在电话里与我探讨这些思想。