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06

THE VIRIAL THEOREM

位力定理

塞思·劳埃德(SETH LLOYD)

量子力学家;圣塔菲研究所米勒学者;著有《编程宇宙》( Programming the Universe

“模因”一词表示迅速传播的思想、行为或概念。理查德·道金斯最初创造这个词,是为了解释自然选择对文化信息的作用。例如,良好的养育方式会让孩子们把这些好传统继续传给下一代。然而,如果你问25岁以下的人什么是模因,你可能会得到各种不同的定义:在谷歌的图片搜索中输入“meme”(模因),就会得到一页又一页的名人、婴儿和小猫的照片,上面附有一些幽默的文字。模因的传播速度就像它们的复制速度一样快。养育子女是一项长期而艰巨的任务,需要几十年的时间才能繁殖并培养下一代,而复制小猫的照片只需要几秒钟就可以重新发送。因此,绝大多数的模因现在都是数字化的,而模因的数字化意义已经远远超越了它的社会意义和进化意义。

即使是在数字化环境中,模因也通常被认为是一种社会现象,被人类选择并转载。然而,在病毒信息的生成过程中,人类越来越难对其加以控制。传播假新闻的网络机器人不需要阅读这些新闻;网络病毒感染了未受保护的计算机后自行繁殖,无须人类干预;高频股票交易程序发出的一波加速抛售指令,可能会在数秒内令市场崩盘;存储和处理信息的系统之间的任何交互都将导致信息的传播,一些信息比其他信息传播得更快。本质上,病毒信息不断加速传播,迫使稳定的系统变得不稳定。

信息的加速流动并不仅限于人类、计算机和病毒的范畴。在19世纪,路德维希·玻尔兹曼(Ludwig Boltzmann)、詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell)和约西亚·威拉德·吉布斯(Josiah Willard Gibbs)等物理学家认识到,被称为熵(entropy)的物理量实际上只是一种信息形式——描述原子和分子微观运动所需的比特数。实际上,所有物理系统都登记和处理信息。热力学第二定律指出,熵趋向于增加:熵的增加与信息复制和传播的自然趋势一样。信息的传播不仅仅是人类的事情,它和宇宙一样古老。

在像宇宙这样受万有引力定律支配的系统中,信息往往会加速传播。这种信息的加速传播源于经典力学中已有数百年历史的一个定理,叫作位力定理。位力定理(virial theorem,源自拉丁文vis,意为“力量”,与拉丁文virus相对,意为“黏液毒药”)表明,引力系统失去能量和信息时,就会变热。早期宇宙中大量的冷尘埃失去能量和熵,聚集在一起形成了一颗炽热的恒星。当恒星失去能量和熵,向周围寒冷的空间辐射光和热时,恒星就会变得更热,而不是更冷。在太阳系自己的恒星——太阳中,核心(发生核反应的地方)和外层之间有序地流动着能量和信息,这导致数十亿年的稳定和相对恒定的辐射。相比之下,超大质量恒星辐射能量和信息的速度越来越快,在这个过程中就变得越来越热。在几十万年的时间里,这颗恒星燃烧其核燃料,它的核心坍缩形成一个黑洞,这个事件被称为重力热灾难(gravothermal catastrophe),而恒星的外层作为超新星爆炸,将光、能量和信息投射到整个宇宙。

信息的加速流动是宇宙的基本特性,我们不能逃避。对于人类来说,位力定理所隐含的引力不稳定性是一件幸事,因为如果恒星没有开始发光,人类就不会存在。但是数字信息的病毒性质就没那么好了,每秒自我复制两次的信息胜过每秒只复制一次的信息。在谷歌图片受欢迎的数字模因排名中,这种竞争就导致了逐底竞争。微妙、复杂和细微的差别需要更长的时间来理解,为数字模因复制过程增加了至关重要的时间,因此就使得“蠢材”占据了主导地位。任何使信息在复制中处于劣势的限制都会导致信息在模因竞争中失败。真相就是这样一个限制:虚假新闻比真实新闻传播得更快,因为它不受现实的约束,所以可以以复制为唯一目标来构建。癌细胞中含有的错误遗传信息比正确遗传信息传播得更快,因为癌细胞不需要对身体发出的调节信号做出反应。

人类社会、生物以及构成宇宙的行星、恒星和星系都是通过有序的信息交换而起作用的。社会线索、代谢信号以及由地心引力所传播的信息都引起了社会、有机体和宇宙结构的诞生。相比之下,混沌则是由随机信息的爆炸性增长和扩散所定义的。模因曾经是因为能够造福人类而得以传播的文化实践,而数字信息的加速流动已经将模因降格为互联网上的小猫照片。当模因传播得太快而失去其意义时,就要小心了! U1nmAcPTmnqebH+vb1Z26cT1S1U8DCtd1c6rv5H0WM/Jv43WpqIAqd7ncaTCGk1K

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