第一章:历史上的控制论
运动问题。迈克耳逊(Michel son)和莫莱(Morley)在九十年代的著名实验就是为了解决这个问题而进行的,实验给出了完全意想不到的答案:绝对无法证明通过以太的物质运动。
对于这个实验所提出的种种问题,第一次作出满意解答的乃是洛伦兹(LorentZ)的解答。洛伦兹指出:要是我们把那些使物质结合起来的力本身看成是电学性质的或光学性质的,那我们就应该从迈克再逊一莫莱实验预期到反面的结果。然而,在1905年,爱因斯坦把洛伦兹的这些思想翻改成为如下的形式:绝对运动的不可观测性与其说是物质的任何特殊结构所决定的,不如说是物理学上的一项公设。就我们的角度看来,在爱因斯坦的工作中,重要之点是,光和物质处于同等的地位,这和牛顿以前的著作所提出的观点相同,而不是象牛顿那样地把所有东西都隶属于物质和力学。
爱因斯坦在阐释自己的见解时,把观测者作了多种多样的使用:观测者既可以是静止的,也可以是运动着的。在爱因斯坦的相对论中,如果不同时引进消息的观念,如果事实上不重新强调物理学的准莱布尼兹状态(其倾向还是光学的),那就不可能把观测者引进来。爱因斯坦的相对论和吉布斯的统计力学乃是截然不同的东西。爱因斯坦基本上还是使用绝对严格的动力学术语来探讨问题的,并没有引进几率观念,这和牛顿相同。
与此相反,吉布斯的工作从第一步起就是几率性的。然而,这两个人的工作方向都代表了物理学观点的更替,即在某种意义说来,用观测时方才存在的世界来代替实际存在的世界,而物理学上古老的朴素实在论则让位给某种也许会使巴克莱大主教眉开眼笑的东西了。
在这个地方,讨论一下本书序言中曾经提到的与熵有关的若干概念,对我们说来是恰当的。如前所述,熵的观念代表了吉布斯力学和牛顿力学之间的几个极为重要的分歧。
在吉布斯的观点中,我们有一个物理量,它不属于我们这个外在世界,而属于一组可能的外在世界,因而它出现于我们对这个外在世界所能提出的若干特定问题的答案中。物理学现在不去探讨那个可以看作全面答复全部有关问题的外在宇宙了,它变成了对于某些极为有限的问题作出答案的帐单。事实上,我们现在研究的东西和我们可以收进并发出的一切可能的输入和输出的稍息毫无关系,我们所关心的只是极为特殊的输入和输出的消息理论,包括这类消息只给我们有限信息量的测量方法在内。
招息自身就是模式和组织的一种形式。的确,我们可以把消息集会看作其中有熵的东西,就象我们对待外在世界状态的集会一样。正如熵是组织解体的量度,消息集合所具有的信息则是该集合的组织性的量度。事实上,一个消息所具有的信息本质上可见解释作该消息的负熵,解释作该消息的几率的负对数。这也就是说,愈是可见的消息,提供的信息就愈少。例如,陈词滥调的意义就不如伟大的诗篇。
我已经提到莱布尼兹对于自动机的兴趣,这个兴趣曾经碰巧被他的同时代人巴斯卡(Pascal)分享过,巴斯卡对于我们现在称之为台式加法机的发展有过真正的贡献。莱布尼兹把调准在同一时刻的时钟给出时间的一致性看作单子预定谐和的模型。这是因为,体现他那个时代的自动机技术就是钟表匠的技术。我们不妨考察一下在八音盒顶上跳着舞的小人儿的动作。它们是按照模式而运动的,但这个模式是预先安排的,而小人儿的过去活动对并未来活动的模式实际无关。它们偏离原定模式的几率等于零。的确,这里也有消息的传递,但消息只从八音盒的机械装置传给小人儿,到此就停住了。除了和八音盒预定谐和的机构发生上述单向的通讯外,小人儿自身并没有和外界通讯的痕迹。它们都是又瞎又聋而又哑的东