余晟:锻炼你的麦克斯韦妖
2020 年 7 月 28 日
19 世紀(jì)后期,著名的英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋提出了一個(gè)讓當(dāng)時(shí)科學(xué)家都頭痛的思想實(shí)驗(yàn):
假設(shè)有個(gè)箱子,里面充滿了氣體,有一些氣體分子運(yùn)動(dòng)速度有快有慢,對(duì)應(yīng)的溫度也有高有低。按照熱力學(xué)第二定律,隨著時(shí)間的流逝,結(jié)果必然是熵增。簡(jiǎn)單說(shuō)就是“有序性”下降,最終運(yùn)動(dòng)快和運(yùn)動(dòng)慢的氣體分子混合均勻,整個(gè)箱子里的氣體保持同樣的溫度。到現(xiàn)在為止,都很好理解。但是,麥克斯韋實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵點(diǎn)就在于他設(shè)置了一個(gè)機(jī)關(guān)。如果箱子里有一塊隔板,上面開(kāi)有一個(gè)小孔,每次只容許一個(gè)氣體分子通過(guò)。小孔以活門封閉,活門沒(méi)有質(zhì)量也沒(méi)有摩擦,所以開(kāi)閉不需要浪費(fèi)能量?;铋T由一個(gè)小生物“麥克斯韋妖”看守,每次有氣體分子接近活門,“麥克斯韋妖”就檢查它的運(yùn)動(dòng)速度,只容許速度快的分子通過(guò)。如此持續(xù)一段時(shí)間,隔板兩邊的氣體分子運(yùn)動(dòng)速度就有了明顯區(qū)別,運(yùn)動(dòng)快的分子密集分布在一邊,留下運(yùn)動(dòng)慢的分子在另一邊。對(duì)應(yīng)的,兩邊的溫度也就有了明顯區(qū)別。一邊越來(lái)越冷,一邊越來(lái)越熱。
這樣一來(lái),“熵增”的定律就被打破了,但活門是沒(méi)有摩擦的,所以開(kāi)閉并不需要耗費(fèi)能量。那么,邏輯的結(jié)論就是——熱力學(xué)第二定律不是客觀規(guī)律。
在后面的幾十年里,無(wú)數(shù)偉大的科學(xué)家窮盡腦力,想要解決這個(gè)問(wèn)題:熱力學(xué)第二定律明明是定律,怎么可能不是客觀規(guī)律呢 ?但如果熱力學(xué)第二定律成立,“麥克斯韋妖”的問(wèn)題又如何解釋呢?
這個(gè)問(wèn)題一直要等到 1929 年,才由匈牙利物理學(xué)家西拉德解決:麥克斯韋妖要完成它的使命,必須具有智慧,在判斷氣體分子是否通過(guò)時(shí),麥克斯韋妖需要?jiǎng)佑弥腔蹃?lái)判斷氣體分子的運(yùn)動(dòng)速度是快還是慢,而通過(guò)測(cè)量獲取信息,這是要消耗能量的。換句話說(shuō),這不是一個(gè)封閉系統(tǒng),表面上看熵減少了,其實(shí)需要源源不斷輸入能量才能做到。
信息這種看不見(jiàn)摸不著的東西,它的測(cè)量和處理也需要消耗能量,這是之前大家從來(lái)沒(méi)想過(guò)的事情。不過(guò)一旦想通了,許多思路也就順利打開(kāi)了,“信息技術(shù)”的發(fā)展才成為可能。
比如,如果不理解“處理信息需要能量”,我們就無(wú)法理解,“高負(fù)荷運(yùn)行”的計(jì)算機(jī)所消耗的能量到底到哪里去了。從機(jī)械層面來(lái)說(shuō),計(jì)算機(jī)幾乎沒(méi)有做任何功,可是它分明消耗了大量的電力,這些電力顯然不是全都用來(lái)發(fā)熱了??催^(guò)上面的介紹你就知道能量用到哪里去了,信息處理本身就需要能量。
用紅綠燈做例子,可以看的更清楚。
紅綠燈作為路口交通指揮設(shè)施,已經(jīng)有很長(zhǎng)的歷史了。它的邏輯很簡(jiǎn)單:紅燈停,綠燈行。依靠這樣的邏輯,既可以保證交通安全,也可以提升通行效率。
在最原始的階段,紅綠燈一點(diǎn)不復(fù)雜,定時(shí),比如每?jī)煞昼娗袚Q一次,放行對(duì)應(yīng)方向即可。這樣當(dāng)然可以保證安全,只是效率不夠高。東西向車流密度可能比南北向車流密度更高,如果無(wú)差別對(duì)待,一方面會(huì)造成閑置,另一方面也會(huì)增加擁堵。不過(guò),這樣的控制邏輯最簡(jiǎn)單。
如果控制邏輯復(fù)雜一點(diǎn),大概可以這樣:東西向車流密度高,所以每次放行時(shí)間是兩分鐘,南北向車流密度低,所以每次放行時(shí)間是一分鐘。這樣,通行效率就提高了。
如果控制邏輯再?gòu)?fù)雜一點(diǎn),又可以根據(jù)不同時(shí)段進(jìn)行來(lái)控制,比如東西向車流早晚高峰時(shí)可能每次放行三分鐘,平時(shí)兩分鐘,南北向車流早晚高峰時(shí)每次放行兩分鐘,平時(shí)每次放行一分鐘…
沿著這個(gè)思路繼續(xù)下去,紅綠燈的規(guī)則還可以更復(fù)雜,比如分車道控制,比如根據(jù)天氣自動(dòng)調(diào)整,甚至考慮氣候因素。再往下,把車型、車速納入考慮范圍,根據(jù)消防車、警車、救護(hù)車的出動(dòng)情況動(dòng)態(tài)調(diào)整,也是可能的。
我們當(dāng)然知道,這樣紅綠燈系統(tǒng)可以越做越“高級(jí)”,越做越“先進(jìn)”。對(duì)應(yīng)的,它們需要能處理更多的因素,比如車道、天氣、氣候、車型、車速等等,對(duì)應(yīng)的,也需要更復(fù)雜的算法,更強(qiáng)大的計(jì)算性能,消耗更多的能量。
從本質(zhì)上說(shuō),紅綠燈控制和麥克斯韋實(shí)驗(yàn)一樣,仍然是個(gè)“開(kāi)閉活板”的問(wèn)題,重點(diǎn)不是去點(diǎn)亮紅綠燈,而是判斷什么時(shí)候亮紅燈,什么時(shí)候亮綠燈。與麥克斯韋實(shí)驗(yàn)不同的是,紅綠燈控制要解決的問(wèn)題復(fù)雜很多,所以它的麥克斯韋妖也必須強(qiáng)大很多,供應(yīng)的能量也必須多很多。換句話說(shuō),要解決復(fù)雜問(wèn)題,就必須能考慮足夠多的因素,擁有足夠強(qiáng)的處理能力,供應(yīng)足夠多的能量。
實(shí)際上,日常生活中需要面對(duì)的大部分問(wèn)題都是這種類型——重點(diǎn)不是我們需要?jiǎng)佑眉∪馊プ鐾?、拉、扛、搬、抬的?dòng)作,重點(diǎn)是形成判斷,作出決策。
那么,如何應(yīng)對(duì)更復(fù)雜的局面,得到更準(zhǔn)確的判斷,作出更好的決策呢?簡(jiǎn)單說(shuō),還是需要輸入足夠多的信息,需要具有足夠強(qiáng)的處理能力。
舉個(gè)最簡(jiǎn)單的例子,某家 IT 企業(yè)到底應(yīng)該采用哪種編程語(yǔ)言,.NET 還是 Java?這種問(wèn)題每每在網(wǎng)上引起無(wú)窮無(wú)盡的爭(zhēng)吵。但是其中許多論點(diǎn)往往沒(méi)有任何意義,甚至干脆就是昏招。我見(jiàn)過(guò)死守 Java 導(dǎo)致舉步維艱的,也見(jiàn)過(guò)盲目切換 Java 導(dǎo)致千瘡百孔的。其實(shí)這是個(gè)典型的決策問(wèn)題,關(guān)鍵不在于 Java 和 .NET 誰(shuí)“本身更好”,而在于你能掌握多少信息,會(huì)如何運(yùn)用這些信息。
要想做出更好的決策,首先應(yīng)當(dāng)找到一系列問(wèn)題的答案:這家企業(yè)現(xiàn)有的技術(shù)架構(gòu)是什么樣的,有多少技術(shù)債務(wù),技術(shù)團(tuán)隊(duì)是如何構(gòu)成的,當(dāng)?shù)氐娜瞬耪衅甘袌?chǎng)如何,未來(lái)公司打算在 IT 方面持續(xù)投入多少資源,Java 和 .NET 對(duì)公司業(yè)務(wù)領(lǐng)域的生態(tài)支持如何…
得到這些答案之后,我們還必須知道,這些答案很可能不會(huì)朝向一個(gè)答案,很大可能是存在矛盾和沖突的。所以需要有一套信息處理的辦法,才能有效利用所有信息,比如區(qū)分輕重,做出取舍,得到一個(gè)最終的判斷。
如果不了解這些具體實(shí)際的情況,或者了解了之后無(wú)法有效利用,都無(wú)法得到一個(gè)靠譜的結(jié)論。這時(shí)候得出的結(jié)論,往往是空洞蒼白的,是爭(zhēng)論一萬(wàn)年也得不到結(jié)果的。
偏生,網(wǎng)上的眾多爭(zhēng)論就是這樣的空洞。在知乎常見(jiàn)這一類問(wèn)題,比如男生被女朋友指責(zé)了一句,然后問(wèn)大家“現(xiàn)在女生都這樣嗎?” ,既不介紹兩人的情況,也不說(shuō)事情的來(lái)龍去脈,更不考慮在這點(diǎn)上“女生”是否有共性。以如此稀少的信息爭(zhēng)論如此宏大的話題,還往往引發(fā)大把人唇槍舌劍、唾沫橫飛,實(shí)在是讓人匪夷所思。
老實(shí)說(shuō),我以前也喜歡參與這種爭(zhēng)論。但是了解到麥克斯韋妖之后我的觀點(diǎn)就變了,因?yàn)檫@種爭(zhēng)論毫無(wú)意義,純屬無(wú)聊。麥克斯韋妖的故事告訴我們:不只是“干活”需要出能量,思考也需要能量。如果我們真的想探尋某些問(wèn)題的答案,首先必須告訴自己“它不是閑庭信步就能了解”,其次需要掌握足夠多的信息,在這之外還需要能有效處理和利用這些信息。
最常見(jiàn)的問(wèn)題,比如“這家公司為什么要這樣決策”?
大家都知道,公司里決策的出臺(tái)往往需要經(jīng)過(guò)多方博弈。我們看商業(yè)報(bào)道經(jīng)??梢园l(fā)現(xiàn),無(wú)論騰訊還是阿里,無(wú)論 OFO 還是摩拜,決策過(guò)程中都有各種人表達(dá)各種意見(jiàn),最終的決策反而很可能充滿了個(gè)人色彩,甚至是意外因素。只有還原出決策的情境,識(shí)別出各種因素,才有可能知道“為什么這樣決策”。我們很難把公司比喻成一個(gè)自然人,輕描淡寫(xiě)地對(duì)每項(xiàng)決策說(shuō):“公司基因就是如此”,或者“公司的性格就是這樣”。——這不只是偷懶,簡(jiǎn)直就是在進(jìn)行文藝創(chuàng)作。
公司是如此,國(guó)家也是如此。
再舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子,1945 年初羅斯福的病情發(fā)展迅速,二戰(zhàn)尚未結(jié)束就匆匆去世了。按規(guī)矩此時(shí)由副總統(tǒng)杜魯門接任,許多人都不知道杜魯門是誰(shuí),甚至羅斯福當(dāng)年選杜魯門也有“挑一個(gè)擺設(shè)”的考慮。雖然杜魯門迅速穩(wěn)定了局勢(shì),但他的價(jià)值取向和思路在許多方面與羅斯福截然不同,所以二戰(zhàn)后的國(guó)際形勢(shì)很大程度上不同于羅斯福之前的設(shè)想,造成了一系列的后果。如今回顧起來(lái),我們也很難把美國(guó)比成“穩(wěn)定不變”的人,認(rèn)為它不管做什么都是“性格使然”,或者從一開(kāi)始就“深謀遠(yuǎn)慮”。
當(dāng)然,國(guó)家的情況往往比公司的情況要復(fù)雜很多,所以要搞清楚國(guó)家決策的邏輯,也需要掌握更多的信息,有更復(fù)雜的認(rèn)識(shí)模型,花費(fèi)更多的心思——這往往會(huì)讓普通人感到“思維過(guò)載”。
所以,如今流行的眾多關(guān)于“國(guó)際政治經(jīng)濟(jì)”的分析,恰恰就是販賣極度簡(jiǎn)單的簡(jiǎn)單模型,撫平普通人“思維過(guò)載”的焦慮:你不用掌握那么多信息,也不用考慮它們之間的聯(lián)系,只需要簡(jiǎn)單聽(tīng)我說(shuō)個(gè)簡(jiǎn)單結(jié)論就足夠了。
表面上看起來(lái),這些文章高深莫測(cè),可以揭露出花里胡哨的“真正原因”,仔細(xì)讀,才發(fā)現(xiàn)它們沒(méi)有提供足夠豐富足夠具體的信息,甚至諸多基本信息的列舉就是錯(cuò)的,同時(shí)也沒(méi)有足夠復(fù)雜的分析模型,今天仍然用三國(guó)演義里的“天下”模型去理解兩千年后的國(guó)際關(guān)系。
正因?yàn)槿绱?,專攻?guó)際關(guān)系的閻學(xué)通教授前一段才在訪談中直斥,現(xiàn)在許多所謂國(guó)際關(guān)系分析者“什么都懂”,但是其實(shí)“和什么都不懂沒(méi)區(qū)別”。他們的分析模型也極簡(jiǎn)單粗陋,完全不知道“國(guó)家做事不是全為了錢考慮的,很大一部分都不是為了錢”。
閻教授沒(méi)有說(shuō)的那部分其實(shí)也很清楚:國(guó)家行為自有其行動(dòng)的框架和考量,哪怕是同一個(gè)國(guó)家,在不同時(shí)間、不同問(wèn)題上,行動(dòng)框架和考量也是可能變化的。所以要想知道“真正的原因”,不搞清楚參與各方的考量和收到的信息,以及各方的行動(dòng)邏輯、取舍依據(jù)、約束條件,是不可能有答案的。“(否則)只能說(shuō)像下棋,人家下的那棋你看不懂,水平不到,下不了”。
對(duì),有些文章的“段位”稍微高一點(diǎn),會(huì)夾雜一些材料來(lái)“佐證”。不過(guò)仔細(xì)看,這些邊角料許多都是“大而化之”的故事,比如某人歷史上說(shuō)過(guò)一句什么話,或者刊登某人言論的雜志之前發(fā)過(guò)一篇什么文章,其實(shí)與真正討論的核心對(duì)象沒(méi)有直接的聯(lián)系。
這種做法頗能迷惑一部分人,但認(rèn)真想想就覺(jué)得好笑:你家里空調(diào)比之前費(fèi)電了,于是這些作者舉了一大堆例子和數(shù)據(jù),告訴你全球變暖是歷史趨勢(shì),然后就一口咬定“全球變暖就是你家空調(diào)更費(fèi)電的真正原因”。這種套路看似提供了更多信息,其實(shí)是摻沙子的伎倆而已。它們欺負(fù)的是讀者信息處理能力不夠,多混雜一些信息就暈頭轉(zhuǎn)向,只能乖乖跟著作者走。
所以話說(shuō)回來(lái),不管是“國(guó)際政經(jīng)”還是別的問(wèn)題,如果你真的想解決它們,真的想探究背后的真相,都應(yīng)當(dāng)做到:第一要掌握足夠多足夠確切的信息,許多時(shí)候這離不開(kāi)平時(shí)的積累,第二要有足夠強(qiáng)的辨別能力,確保不相關(guān)的信息沒(méi)有造成干擾,密切相關(guān)的信息沒(méi)有被忽略,還要有足夠強(qiáng)的分析能力,能分清楚各種因素的重要性和影響力。
在此之外,也別忘了處理信息絕對(duì)離不開(kāi)輸入能量——有質(zhì)量的思考一定是累人的,要想在閑庭信步之間“洞悉世界大勢(shì)”,這是癡人說(shuō)夢(mèng)。
那么,這不會(huì)讓人累死嗎?放心,它不會(huì)的。
簡(jiǎn)單說(shuō),每個(gè)人的大腦里都住著自己的麥克斯韋妖,經(jīng)常鍛煉它,它的行動(dòng)就更敏捷,肢體也更強(qiáng)壯。一旦你的麥克斯韋妖足夠敏捷,足夠強(qiáng)壯,就有能力解決復(fù)雜得多的問(wèn)題。對(duì)羸弱的麥克斯韋妖而言,把氣體分子分為快慢兩類可能就手忙腳亂、左支右絀了;而對(duì)強(qiáng)壯的麥克斯韋妖來(lái)說(shuō),按速度劃分成幾十個(gè)甚至幾百個(gè)檔次,把各檔氣體分子分到不同的區(qū)域,也絲毫不在話下。
這些年我逐漸覺(jué)察到,自己可以接受世界上同時(shí)存在著許多不同甚至彼此沖突的現(xiàn)象,明白世界遠(yuǎn)遠(yuǎn)比想象的要大要復(fù)雜,也放棄了拿著少數(shù)幾條“根本規(guī)律”來(lái)評(píng)判一切、殺伐四方的做法。
于是,“萬(wàn)事萬(wàn)物無(wú)不為自己利益考慮”之類“通行的道理”,在我看來(lái)已經(jīng)毫無(wú)意義。確實(shí)有一些人做一些事就不是為了自己利益,而且即便為了自己利益,不同人在不同階段、不同情勢(shì)下認(rèn)定的“利益”也不相同。當(dāng)舌燦蓮花的事后諸葛亮固然輕松,花心思去探明真相也并非毫無(wú)樂(lè)趣。而且探究得越多,再遇到同類問(wèn)題也就會(huì)越快、越準(zhǔn)確得到答案。
這,大概就是鍛煉麥克斯韋妖的收獲吧。
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的余晟:锻炼你的麦克斯韦妖的全部?jī)?nèi)容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
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