2012年,一本叫《时间简史》的科普书火了,它被翻译成30多种文字,畅销世界各地,成了全球爆款图书。这也让它的作者尤瓦尔· 赫拉利一夜成名。今天我要和大家分享的这本书,也是一本科普书,它就是耗时七年才完成的科普巨著——《信息简史》。小米董事长雷军读完它之后说:“阅读该书是一段美妙的历程……作者竟能把如此漫长的一段历史浓缩在一本书中,同时又能用通俗的语言解释深奥的理论,用奇闻轶事让人手不释卷。”香港浸会大学数学系主任杨涛也说,读它的过程“好像在人类文明史的森林中漫步,吸取养分”。
《信息简史》以一种全景式的方式,深度呈现了信息是怎样从原始状态一步步发展为庞杂的信息学体系,并且告诉了我们通信技术的发展是怎样推动人类文明进步的。今天我们就从以下三个重点内容出发,一起来看看:
之一个重点:香农是信息学鼻祖,他发明了测算信息量的单位“比特”。
第二个重点:信息学提升了心理学、遗传学等众多学科的哲学思辨层次。
第三个重点:信息学通过建立全球信息体系,深刻改造了人类的生活方式。
一、香农是信息学鼻祖,他发明了测算信息量的单位“比特”
信息对我们每个人来说都不陌生,我们说话、读书、看电视、听音乐、上网……每时每刻都离不开信息。然而,很少有人对信息的历史和本质感兴趣。这本书一开头,格雷克以讲故事的方式讲述了信息的发展史。
19世纪中叶,当欧洲人抵达非洲探险时,他们发现:当地人以不同的鼓声传递不同的意思,几乎所有当地人都能听懂每一种鼓声的含义。这种信息传递方式,比当时欧洲骑马传信的方式快得多,也准得多,这令那些自以为是的欧洲人大为吃惊。1949年,在非洲生活了40多年的英国传教士约翰·卡林顿出版了一本书,名字就叫《非洲会说话的鼓》。翻开这本书你会发现,在非洲,鼓声可以用来报警、祈祷、吟诗、讲笑话等。
非洲人以鼓声来传递信息,而世界上大部分人是用文字和语言来传递信息的。在所有的人类语言中,汉字是世界上最复杂的文字系统,而英文字母则是最简单的。不过,无论哪国语言,它都是由各种符号组成的,语言既是表达思维的媒介,也是人类理性的工具。
信息表达从实物到文字,从文字到抽象概念,从抽象概念最终到逻辑,经过了漫长的历史演变,最终才走到今天。其中,抽象概念的出现是信息史上的一次重大进步。
1604年,罗伯特·考德里写了一本书,叫《字母排表》。他专门为这本书写了使用说明,内容是这样的:“如果想查以“A”打头的单词,就从表的开头查起,如果想查以“V”字打头的单词,就从后面翻起。”你看,这和我们今天查字典的逻辑差不多。四百多年后,这本书成了信息史上的一座里程碑。除此之外,约翰·布洛卡编撰的《英语释讲》也是一本很重要的书。
19世纪上半叶,电报的出现是通信技术的重大突破。1846年,英国伦敦成立了电报公司,并开始铺设电报线路。当时,很多人还不知道电报是干什么用的。但不久之后的一桩抓捕案,向人们生动了介绍了电报的用途。说是,一名男子杀死了他的情妇,然后坐上了火车准备逃往伦敦。然而就在他潜逃的同时,警方已经把抓捕他的通缉令以电报形式发往了伦敦,电报中有该男子的体貌特征描述。我们都知道,电报的速度可比火车快多了,最终该男子在伦敦落网并被处以绞刑。这件新闻在当时可谓是轰动一时,让人们见识了电报的厉害。不过,由于当时信息传播速度很慢,有些人因为不了解电报,还闹出过不少笑话。一位德国妇女就曾拎着泡菜去电报局,要求电报员把泡菜“电报”给她在外地的儿子,让人哭笑不得。
随着通信技术的发展,信息能被分解、编码和传输了。但信息毕竟是抽象事物,拿什么来测算它一直是个难题,就连最杰出的语言学家也对此束手无策。
1848年,美国贝尔 实验室的三位科学家发明了晶体管,这项发明为电子技术的微型化和普遍应用开辟了道路。这三位科学家因此获得了诺贝尔奖。但是,在1848年还发生了一件大事,那就是信息学的诞生。作者格雷克认为,信息学的诞生比晶体管的发明更为重要。因为假如没有信息学,我们今天的生活很可能还停留在一个世纪之前。我们不可能有电脑,更不可能上网。而说到信息学,就不得不提到创始人克劳德·香农了。
香农是世界公认的信息学奠基人。1916年,他出身于美国密西根州一个中产阶级家庭,父亲是法官,母亲是校长,祖父是农场主兼发明家。值得一提的是,香农一家和大发明家爱迪生是远亲。
香农从小很孤独,喜欢摆弄各种机械零件。1932年,香农考入密西根大学电气工程学系。毕业后,他应聘到麻省理工学院当了一名助理研究员,负责操作一台机器。这台机器是当时更先进的计算设备,形体庞大,重达百吨,被誉为“思考机器”。
1937年,香农在一篇论文里宣称自己发明了一种简单的表达式,表达式里只有两个符号:0和1。0代表闭合电路,1代表断开电路。这就是二进制的雏形。二进制算术构成了计算机运算的核心法则,为后来的计算机革命打下了坚实的基础。写完这篇论文后,香农从电气工程系转到了数学系工作。
1848年,香农发表了著名论文《通信的数学理论》。这篇文章奠定了信息学的理论基础。在论文里,香农发明了一个新词:比特。香农将比特定义为:一种专门测量信息的最小单位,1比特代表抛掷硬币猜正反面时的不同概率。一般来说,n比特的信息量可以表现出2的n次方。“比特”这一概念,解决了数百年来无法测算信息量的这一难题,为研究信息学开启了大门。
对我们大多数人而言,“熵”是个陌生概念,这个字左边是火字旁,右边是商业的商。“熵”原本是热力学名词,由德国热力学家克劳修斯于1865年创造,它指的是能量在转变过程中的混乱程度。1948年,香农将“熵”的概念引入到通信领域,提出了“信息熵”的概念。信息熵可以理解成,某种特定信息的出现概率。通常,当一种信息出现概率越高的时候,它的信息熵也会越高,表明它被传播得越广泛。从信息传播的角度来看,“信息熵”可以表示信息的价值,能有效解决信息的量化问题。
香农的信息学理论一经公布,在此后的数十年里引发了蝴蝶效应:传真机、电脑、光盘、互联网相继诞生;信息存储、处理以及检索技术也应运而生。从这个时候起,人类文明告别了电气时代,正式迈入了信息时代。
1941年,香农受邀加入了贝尔 实验室工作。要知道,贝尔实验室在当时被誉为世界上最伟大的实验室,它的工作之一是电信技术的基础理论研究。香农很多著名的研究成果都是在这里完成的。
那时, 刚刚开始在美国普及。与电报相比, 更快捷方便,而且还能直接传达情感。贝尔 公司抓住 这个特点,提出了令人耳目一新的营销口号——“活生生的声音,方能打动人心。” 到1948年,美国每天有超过1.25亿次的通话要经过电缆和 机进行传输。
后来, 需要新技术的支持。1879年,美国马萨诸赛州给每个 分配了一个号码。于是, 号码簿就成了人类有史以来内容最多的目录,而 的普及也催生出接线员这个新职业。一位历史学家在他的著作中写道:“ 是众多电子发明里对人类生活影响更大的一项发明。”
时间转眼到了1943年,在贝尔实验室里,有两个忙碌的身影正在偷偷改变着二战进程,一个是香农,另一个是后来的计算机科学之父图灵。他们是好朋友,图灵负责把指令编码成数字,将十进制数码编译成0和1,而香农要对基因、染色体、继电器和开关等进行编码。
在工作中,香农构建起了一整套信息系统,它包含五大要素:信息源、发送器、电缆、接收器和接收者。香农的信息学理论和 极大地压缩了信息传输量,使远程信息能够更快更准确更安全地传输。此外,他还发明了一套逻辑严谨的密码安全评估 。
回顾香农的一生,他大部分时间都是在工作中度过的,其中,他在贝尔实验室就呆了整整十五年。2001年,84岁的香农在美国马萨诸塞州去世。
二、信息学提升了心理学、遗传学等学科的哲学思辨层次
我们知道,信息是很抽象的概念,而信息学则是一门研究信息的采集、存储、加工、输出、传递等规律的新学科。
1950年,麻省理工学院的数学家诺伯特·维纳发表了一篇文章,文中饱含热情地赞颂了香农信息学的研究成果,他认为香农的理论与他创立的控制论有异曲同工之妙。后来,这篇文章引发了科学界大咖们的一场又一场大讨论,其热闹程度不亚于古希腊哲学的黄金时代。
美国神经生物学家沃伦·麦卡洛克认为,香农信息学理论非常伟大,它让人类之一次明白自身是如何认知并表达的。1946年至1953年期间,在一家科学基金会资助下,麦卡洛克发起并举办了一系列跨领域学术交流会。当时,被邀请参会的人员包括:人类学家、心理学家、生物学家、数学家、电气工程学家等等。这次交流会引起了美国社会的极大关注,《时代》杂志、《新闻周刊》等各大媒体都进行了深度报道。在会议第三天,香农在汇报自己的信息学研究成果时,演示了一个“电老鼠闯迷宫”的科学实验。电老鼠在不断试错中学习怎样走出迷宫,然后在下一次进入迷宫时,能避免错误顺利走出来。电老鼠的“大脑”,就是藏在迷宫板子底下的电子管电路,它们通过控制一个磁铁的运动来指挥老鼠,也就是说,电子管电路造就了电老鼠的心智模式。看完香农的演示,科学家们立刻被香农的想法所吸引,对这一新研究成果拍手叫好。
香农的信息理论科学,在当时影响了不同领域科学家的研究。1960年,美国心理学家乔治·米勒成立了哈佛大学认知研究中心,他认为香农的信息学理论,阐释了人类思考过程的精髓。此后,一些心理学家、人类学家、语言学家、经济学家等各领域的专家学者,纷纷开始涉足信息学领域。
到了20世纪70年代,生物学也吸收了信息学理论的众多术语,比如,字母表、文库、翻译等。如果把信息学原理应用在生物学上,***DNA就变成了***信息,制造蛋白质就是转移并发送信息。利用信息学理论,生物学家能够清晰的认识到生物遗传的本质。
1976年,英国动物学家理查德·道金斯出版了著作《自私的基因》。这书中的核心观点是:人类不过是基因的载体,而基因唯一感兴趣的是不断重复地拷贝自身,以便在进化过程中争取更大限度的生存和扩张。由于基因掌握着生物的“遗传密码”,所以,一切生命的繁殖演化和进化的关键最终都归结于基因的“自私”。道金斯还宣称基因不会衰老,只会一代一代***下去。《自私的基因》引发了生物学研究的重大变革,也让人们逐渐意识到:基因本身是由比特构成的。
三、信息学通过建立全球信息体系,深刻改造了人类的生活方式
今天,我们经常能收到来自商家的各种广告信,这些广告信的抬头都不一样,但内容可能却是一模一样的。其实,早在20世纪30年代这种信息传播方式就已经在美国遍地开花了。当时,很多美国人都收到过这种信,信中还要求他们把信的内容继续传播下去。这颇有点现在微博转锦鲤赢好运的意思。
不断发展的科技使得信息传递方式日新月异:1950年,世界上之一台复印机被投放市场;1970年,IBM推出了两款大型计算机设备;1973年,摩托罗拉公司推出世界上之一部移动 ;1975年世界上之一台微型计算机问世;1995年前后,互联网浏览器诞生,全世界网民数量激增,电子邮件被广泛使用;而在1998年,两位美国年轻人打造出了世界上之一个搜索引擎,它就是谷歌的雏形。近些年,云技术的发展也让信息传输更加便捷。
在互联网时代, 流行词汇层出不穷。作为英文权威词典,牛津词典规定一个新词能流传五年以上,才会被收录进牛津词典。收录新词是一件十分严肃的事情,开始编纂新词典时,首先就是要寻找单词,追溯它的历史演化。单词一旦被收录,就不会再被剔除。
据英国学者詹姆斯·马丁统计,在19世纪,每隔50年人类知识数量会翻一番;在20世纪前半叶,人类知识倍增的周期缩短为10年左右;等到了20世纪70年代,时间缩短为5年;到80年代末,几乎每隔3年信息量就会翻一番。近年来,这个速度更是快到几乎统计不过来。有权威报告说,《***》一周的信息量,就相当于17世纪一位学者毕生所能接触到的信息量总和,而近30年来,人类所产生的信息量已经超过过去5000年信息生产总和。应该说,新发明、新技术让各种信息以几何倍速度增长,在极大扩宽人们的眼界同时,也为后来的信息过量埋下了伏笔。
什么是信息过量呢?它是指在互联网环境下,人们接收到的信息要比他们自身所需要的信息多,由于无法有效整合和内化这些信息,它们给人们的工作和生活造成了很多不良影响。
一旦信息的发布、传播失去控制,就会产生大量虚假信息和无用信息,也就是所谓的信息垃圾。在互联网时代,人人都可以在网上发表意见,每个人都可以成为信息制造者,这也增加了人们甄选、处理和使用信息的难度。
其实,信息过量并不是新话题。早在上世纪60年代初,心理学家就开始研究信息过量对人的心理影响问题了。经过漫长的研究,心理学家发现信息过量会给我们带来三大危害:
之一,会破坏专注力,降低工作效率。面对海量信息,我们不得不付出大量时间和精力从这些密密麻麻的信息中找到合适的信息,因此获取有效信息的成本变得越来越高。
第二,带来信息焦虑。当通过各种手段没能获得自己想要的信息时,我们就会产生强烈的信息焦虑,严重时还会引发恶心、呕吐、神经衰弱等症状。
第三,会对人际关系产生负面影响,造成人与人关系疏离等问题。最常见的情景就是,一家人围着桌子吃饭,彼此之间却不怎么说话,每个人都紧盯着自己的手机,不停地刷朋友圈。
今天,当我们回顾古代社会时,发现只有羊皮卷、竹简、纸张记载了有限的信息,而经过几千年前的发展,如今信息传递方式已经发生了翻天覆地的变化,无论是流量明星的演唱会,还是日本的地震,或者美国总统大选,都能被我们轻松地记录下来。通信技术的发展让所有信息都能全球共享,并且被完整地保存下来。
今天,人类的信息传递几乎离不开互联网,同样,人类的知识也融入了 ,进了云端。1989年,著名科学家约翰·惠勒指出:万物源自比特。这句话的意思是,所有事物都可以用二进制代码来表示。而比特这个概念,恰恰是源于香农的伟大发明。
总结
首先,我们说了信息的发展历史及它的创始人香农。随着人类文明进程的发展,信息传输方式也在不断进化。19世纪,电报和 的出现极大推动了通信技术的发展。1948年,美国科学家香农发表了《通信的数学理论》。这篇文章奠定了信息学的理论基础,香农也成为了信息学创始人。在随后的几十年里,香农的信息学理论引发了蝴蝶效应,催生了多项信息技术领域的新发明。
其次,我们聊了信息学对心理学、遗传学等学科的影响。信息学研究信息的采集、存储、加工、输出、传递等规律的新学科。20世纪中叶,香农的信息学理论引起了其他科学家的高度关注。1976年,英国动物学家理查德·道金斯出版了《自私的基因》,引发了生物学研究的重大变革,也让人们意识到,基因本身是由比特构成的。
最后,我们说到信息学对人类的生活方式产生的深刻影响。复印机、移动 、电脑、互联网等发明的底层逻辑基础都是信息学理论。基于信息学发展起来的互联网技术让知识更新速度越来越快,这也带来了信息过量问题。但不管怎样,我们都不能否认香农对信息学的巨大贡献。美国科学家惠勒指出:万物源自比特。也就是说,所有事物都可以用香农发明的二进制代码来表示。