信息并不洁净：它比你想象的更奇异

正文

什么是“信息”？

我们已经对这个词习以为常，也不再对它抱有多少想象。“这个硬盘能存多少信息？”我们会这样问。或者我们会说：“普通人触手可及的信息比以往任何时候都多。”如此看来，信息像某种无形的流体，可以像水或汽油一样计量。

我们对“信息技术”这个词组的使用甚至更狭窄。它让人想到设备和机器：笔记本电脑、平板电视、二维码、ChatGPT，都是些光滑利落的东西。喜爱历史的人或许会把图景扩展到书籍、电报、盲文、广播，以及计算机时代之前的其他信息技术系统。但无论哪种图景，信息技术都是某种物件、工具或机器，而信息则像液体一样，由它引导、存储、检索或生产。

这种临床式的信息观，很大程度上来自克劳德·香农（Claude Shannon）的工作。这位杰出的数学家常被称为现代信息时代之父。在 1948 年开创性的著作《通信的数学理论》中，香农以惊人的精确和优雅定义了信息：信息是被传输的东西，是一条从信源经由信道发送到目的地的消息。到此为止。香农的信息不在意语义，它可以是一串随机数字，也可以是一封情书。核心问题是如何“通过有噪声的通信信道可靠地传输消息”。

香农最广为人知的贡献，或许是把物理学中的“熵”引入信息科学，用它量化信息。更具体地说，他想量化一条给定消息的“不确定性”。他问：如果消息中的每个符号都由一次抛硬币表示，需要提出多少个二元的是非问题，才能确定这条消息的内容？消息越不可预测，需要猜测的次数就越多，从通信系统的角度看，成本也就越高。

以两个五字符序列为例，一个是随机组合，另一个是常见英文单词：“XQZJP”和“LIGHT”。设想用一连串五五开的暴力猜测来推断它们。第一个序列随机排列字母，每个字符成为 26 个英文字母中任何一个的概率都相同。每个二元问题都会把可能性减半，因此平均需要抛 4.7 次硬币才能确定一个字母，确定整条消息平均需要 23.5 次。对香农而言，“XQZJP”具有高熵，因为它的“不确定性很高”。

然而，每天玩 Wordle 的人都知道，单词 light 并非随机组合。它遵循英语中特定的统计不均匀性。例如，一个单词以字母 l 开头时，下一个字母是 i 的可能性远高于 b 或 x。由于英语相对可预测，平均只需抛 1.5 次硬币就能确定一个符号；只需 7.5 个是非问题就能猜出“LIGHT”，远少于随机字符串所需的 23.5 次。“LIGHT”的熵较低，因为它的“不确定性较低”。

香农对当代世界的影响怎么强调都不为过。他把信息简化为一种抽象、可量化的度量，也就是他所说的“熵”或不确定性的度量。工程师终于可以把现代电信的核心要素——加密、传输、纠错、压缩等等——作为一门建立在数学确定性之上的形式科学来处理。如今，每一个压缩文件、每一段流媒体视频和每一条加密消息，都依赖香农熵来尽可能高效、可靠地传输信息：既减少空间浪费，又保证消息完整抵达。他的工作奠定了数字时代的基础。

然而，香农的精确与洁净也付出了概念代价：信息技术史中被剪掉的场景散落一地。简单地说，信息技术并不光滑，也不干净——它们从来都不是。它们黏稠、混乱而奇异。

来玩一个猜谜游戏。我会描述一种东西，你试着猜猜它是什么。

“破布与旧骨收集者”在近代早期的一座欧洲城镇四处搜寻最污秽的猎物：脏内衣。他们把沾满污垢的亚麻布堆在车上，费力运到河边星罗棋布的作坊。布料被扔进装满燕麦粥般恶臭浆液的大桶中发酵。油脂、粪便、尿素和纤维浸泡数日，工人再用锋利如剃刀的刀把浆料切碎。过一段时间，另一组工人把这团奶油状污物倒进布满交叉金属丝的矩形框中，挤掉多余液体，再加入熬炼后的动物脂肪。

我们把它叫作纸。

伐木工人手持磨利的斧头，艰难穿过茂密的热带丛林，准备让巨人跪倒：那些高达 80 英尺、树干粗如成年人的庞然大树。数以百万计的巨树倒地，斧刃劈开它们的“动脉”，让一点点黏稠的“血液”流到森林地面。这种马来语称作古塔胶的物质，是一种天然生物塑料，也是伐木工当天换取报酬的收获。

在地球另一端，工厂工人用撬棍撬开装着“森林血液”的大桶，把它反复涂抹在粗厚、编织、如血管般的金属缆线表面。这些长长的神经线缆会卷成巨大线轴，装上巨型远洋船，像跨越半球的延长线一样铺在地球漆黑的水下面。纤丝相连，这张庞大、轻薄的深海网络很快将随电流脉动，以略低于光速的速度，在将军、股票经纪人、报人和恋人之间传递消息。

我们把它叫作电报。

一家四口围坐在一小片快速振动的晶体旁。它的工作是从以太中抓住某个特定的声音或歌曲，从嘈杂却不可听见的声音之海中把它挑出来。晶体由处境近乎奴役的劳工开采，再由挥舞钻石锯的精密工艺“巫师”加工。另一群“术士”则观察天空，每天测量环绕地球的那些大气层；它们随太阳和季节膨胀收缩。术士把坐标发给制造音乐的人，精确告诉他们要唱多响、脖子要仰起什么角度，才能让声音从天空反弹，抵达所有客厅里的所有晶体。

我们把它叫作广播。

猎人攀上另一些树，采集一种勤劳昆虫结成的排泄物。这种昆虫是紫胶虫科 Laccifer lacca 的雌虫，生活在印度、泰国和缅甸的森林里。球状排泄物被碾碎、提纯，再混成一种坚硬的黑色物质，足以承载一圈圈螺旋刻纹；其复杂程度会让罗塞塔石碑看起来也不过像墙纸。

这就是留声机唱片。

那么，信息这样一种不受拘束的东西，怎么会被描绘成洁净的数学抽象？如果信息严格说来只是“被传达的东西”，那些虫粪和脏内衣都到哪里去了？甚至在我们经由信道传递消息之前，还有一个问题没有得到回答：人类最初如何把信息“编排成形”？我们又如何为人类用来存储、发送和组织意义的庞杂材料分类？蛋清、鱼胶、面糊、烛烟、鲸蜡、橡皮筋、长尾夹、荧光笔、修正液、美纹胶带、刮刮卡、会说话的玩偶、骨制唱片、棒球三垒指导员……

无论看向哪里，信息都比我们以为的奇异得多。

思想框架

文章先用日常语言中的“信息”和“信息技术”呈现一种无形、光洁、可计量的想象，再借香农熵及“XQZJP”与“LIGHT”的计算说明这种抽象为何强大。随后它转向被抽象剪掉的物质史，以脏衣制纸、古塔胶电缆、晶体广播和虫胶唱片四个场景，把信息重新放回劳动、身体、资源和材料之中，最终追问信息在人类组织意义之前究竟如何“成形”。