信息与生命
你应该管这个叫熵，有两个原因：首先，你的不确定性函数已经以
这个名称用于统计力学了，也就是说它已经有一个名字了；其次，更重
要的是，没有人知道熵究竟是什么，这样子一旦辩论起来你总是会占上
风。
——约翰·冯·诺依曼，《致克劳德·香农》[150]
《去斯万家那边》有一节很有名，马赛尔·普鲁斯特（Marcel
Proust）的叙述者觉得很冷，也有点儿抑郁。他妈妈让他喝茶，他不大
情愿地接了过来。然后，因为法国传统茶点玛德莱娜蛋糕的味道，他开
始不由自主地回忆起自己的童年：
然而，回忆却突然出现了：那点心的滋味就是我在贡布雷时某
一个星期天早晨吃到过的“小玛德莱娜”的滋味……我到莱奥妮姨
妈的房内去请安，她把一块“小玛德莱娜”放到不知是茶叶泡的还
是椴花泡的茶水中去浸过之后送给我吃……但是我一旦品出那点心
的滋味同我的姨妈给我吃过的点心滋味一样，她住过的那幢面临大
街的灰楼便像舞台布景一样呈现在我的眼前，并且同另一幢面对花
园的小楼贴在一起，那小楼是专为我的父母盖的，位于灰楼的后
面……随着灰楼而来的是城里的景象，从早到晚每时每刻的情状，
午饭前他们让我去玩的那个广场，我奔走过的街巷以及晴天我们散
步经过的地方[151]。
《去斯万家那边》是七卷长编à la recherche du temps perdu（法
文）的第一卷，书名翻译成中文就是《追忆似水年华》。不过该书最早
的英译者斯科特·蒙克里夫（C.K.Scott Moncrieff）借用了莎士比亚第30
首十四行诗中的一句，把普鲁斯特的书名翻译成了《对前尘往事的回
忆》。
当然，人们自然而然会有对过去的记忆。要不然的话，我们该记住
什么呢？肯定不是未来。在时间之箭刷存在感的所有方式中，记忆——
尤其是记忆只适用于过去而不适用于未来这一事实——是最显而易见
的，在我们的生活中也是最重要的。也许我们某一时刻的阅历与下一时
刻的阅历之间，最重要的区别就是记忆的积累，它推动我们在时间中前
进。
到目前为止我的态度一直都是，过去与未来有所区分的所有重要方
式都可以归结到一个基本原则，即热力学第二定律。这就意味着我们记
住过去而非未来的能力最终必定得从熵的角度做出解释，特别是还需要
求助于过去假说，也就是早期宇宙的熵非常低的假设。研究一下这是怎
样起作用的会让我们走上熵、信息和生命之间关系的探索之路。
图像与记忆
谈论“记忆”时的问题之一是，关于人的大脑究竟如何工作，还有太
多我们不知道的事情，更不用说意识现象了[152]。不过对我们眼下的目
的来说，这不是什么重大障碍。我们谈论对过去的记忆时，并不是要特
别关注人类的记忆体验，而是对从世界当前状态出发重构过去事件的一
般概念感兴趣。考虑已有透彻理解的机械记录设备，乃至像是照片、历
史书这样简单的人工制品不会让我们有任何损失。（我们隐含的假设是
人类是自然界的一部分，特别是原则上我们的思想可以从我们大脑的角
度去理解，而大脑遵循物理定律。）
那么我们假设，你的百宝箱里有些东西你觉得是关于过去的可靠记
录，比如说你10岁生日派对时拍的一张照片。你可能会自言自语：“我
敢肯定我在那天的生日派对上穿了件红衬衫，因为这张生日派对的照片
上我就是这么穿着的。”就算你有点儿担心照片是不是被篡改过或是以
别的什么方式发生过变化，也可以先把这种担心放在一边。问题在于，
我们有什么权力从当前有这么一张照片就推断出过去的事情？
特别是，假设我们没有接受这个过去假说。我们手头的全部信息不
过是当前宇宙的宏观态的一些信息，包括我们有这么一张特别的照片这
一事实，还有一些特定的记忆，等等。我们当然不知道现在的微观态
——我们不知道世界上所有粒子的位置和动量——但我们可以援引无差
别原则，给与这个宏观态相符的所有微观态都赋予相等的概率。当然，
我们也知道物理定律——可能不是完整的万有理论，但足以让我们好好
把握日常生活中的世界。那么，包括照片在内的当前宏观态，加上无差
别原则，再加上物理定律——这些足以让我满怀信心地下结论说我10岁
生日派对的时候确实穿了一件红衬衫吗？
差远了。我们希望这些够了，在度过这一生时也并没有真正担心过
细节。粗略地讲，我们知道这样一张照片是其组成分子的高度特异化排
列。（我们大脑中对同一事件的记忆也是如此。）不会是这些分子刚好
把自己随机组装成了这张特定照片的形式——这个可能性太小了。但
是，如果过去真的有跟照片中的景象相应的事件，也有人是带着相机去
的，那么有这么一张照片就变得相当有可能了。因此，我们得出结论说
确实有个像照片里那样的生日派对也非常合情合理。
所有这些陈述都是合理的，但问题在于要用这些来证明最终结论还
远远不够。原因很简单，也跟我们上一章结束时对气体盒子的讨论十分
相似。对，这张照片是分子十分特异化也极为不可能的排列。但是，我
们用来“解释”这张照片的说法——对过去的精心重构，涉及的生日派
对、相机和基本上未受干扰地留存到今天的照片——甚至比照片本身的
可能性更小。至少，如果“可能性”是通过假设与当前宏观态相符的所有
可能微观态的概率都相等来判断的话——而我们正是这样假设的。
这样来想这个问题：为了解释当前存在的某样人工制品，你绝对不
会想到要诉诸未来某个精心设计的说法。如果问起我们生日派对照片的
未来，我们可能会有些计划，要把这张照片框起来或诸如此类，但我们
也必须承认有大量的不确定性——这张照片可能会被我们弄丢，可能会
掉到水坑里烂掉，也可能会被烧掉。这些都是对当前状态在未来发展的
完全合理的推断，即使有这张照片在当前提供的特定锚点。所以，为什
么我们对照片所暗示的过去那么有信心？
答案当然是过去假说。我们并没有对世界当前宏观态真的应用无差
别原则——我们只考虑了那些跟熵非常低的过去相符的微观态。在推断
照片或记忆或别的什么形式的记录有什么含义时，这样做就完全不同
了。如果我们问：“在宇宙间所有可能出现的演化的状态空间中，要得
到这样一张照片，最可能的方式是什么？”答案是，最可能的情形是从
熵更高的过去而来的像随机涨落那样的演化——就跟让我们确信未来很
可能演变为高熵状态的论证一模一样。但如果我们换个问法：“在始于
低熵的宇宙的完整演化空间中，要得到这样一张照片，最可能的方式是
什么？”我们自然会发现，最可能的情形就是去经历真实的生日派对、
红衬衫、相机等所有的中间步骤。图48描述了一般原则——通过要求我
们的历史从低熵起点延伸至此处，我们极大限制了所允许轨迹的空间，
只留下我们的记录（大体上）可靠反映的那些过去。
图48 穿过（部分）状态空间的轨迹，与我们当前的宏观态一致。在我们当前宏观态的信息之
外，只有再引入过去假说，我们才能精确重构过去
认知不稳定
经验告诉我不是人人都会信服这番论证。我们始于对当前宏观态的
认知，包括一些关于照片或是历史书或是潜藏在我们头脑中的记忆之类
的小细节，这个主张很关键，也是个绊脚石。尽管这个假设看起来人畜
无害，我们还是有一种直觉，就是我们知道的不只是关于当下，我们还
知道关于过去的一些事情，因为我们看到了过去，但无法同样看到未
来。宇宙学是个好例子，因为光速是个重要角色，我们对“查看过去的
一件事”也有明显感觉。当我们试图重构宇宙历史的时候，很容易就会
想到查看（比如说）宇宙微波背景，然后说道：“我能看到将近140亿年
前的宇宙是什么样子；我可不需要求助于什么花里胡哨的过去假说来给
我下结论的方式找理由。”
那样想并不对。我们查看宇宙微波背景（或是来自任何遥远光源的
光，或任何据称是过去事件的照片）时，我们看到的不是过去。我们观
察到的是特定光子此时此地有什么行为。我们用射电望远镜在天空中扫
描，观测到约为2.7开尔文的辐射普照，在所有方向上都十分接近均匀
分布。这样我们就了解了经过我们当前位置的辐射的一些情况，然后我
们得反向推断，推断过去的一些事情。可以想象这种均匀辐射来自过去
一种实际上高度不均匀的情形，但从这种情形出发，由于温度、多普勒
频移和引力效应之间精心设计的共同作用，产生了看起来非常平稳的一
组光子，在今天抵达我们身边。你大概会说这太不可能了，但如果我们
取一个当前宏观态的典型微观态，并令其向大挤压演化，那么我们能期
待的将正是上面那种情形的时间反演。真实情况是，我们对过去的直接
经验并不比对未来的更多，除非我们允许过去假说成立。
实际上，过去假说可不只是“允许”成立，如果关于宇宙我们希望能
有一个讲得通的说法，那么过去假说就完全是必备条件。假设我们就是
拒绝援引这样的想法，仅仅根据当前宏观态提供给我们的数据，包括我
们大脑的状态以及照片，还有历史书；那么我们会预测，过去和未来都
极有可能是熵更高的状态，而当前条件下的所有低熵特征都来自随机涨
落。听起来够糟了吧，但现实还要更糟。这种情况下，在随机涨落中出
现的事物中间，有我们传统上用来证明我们对物理定律的理解的全部信
息，就此而言也有我们传统上用来证明数学、逻辑和科学方法的所有精
神状态（或书面论证）。换句话说，这样的假设让我们完全没有任何理
由去相信我们证明了什么，就连这些假设本身都没被证明。
大卫·艾伯特将这样的难题称为认知不稳定——当一组假设破坏了
我们也许能用于证明这些假设的理由时，我们需要面对的就是这种状况
[153]。这是一种无助，除非能超越当前时刻，否则无法克服。没有过去
假说，我们关于这个世界就没法有任何明白如话的说法；所以我们好像
是困在这里了，或者说困在试图找到一个能真正解释这一切的理论上。
因和果
在我们这个如何运用记忆和记录的故事中，有巨大的时间不对称：
我们引入了过去假说，不关未来的事儿。在预测时，我们没有因为跟任
何特定的未来边界条件不符就抛开某些跟我们当前宏观态一致的微观
