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摘要：现代恶魔学 考虑到我的背景，你可能会认为，只要我有机会，我就会毫不犹豫地把一些科幻元素引入到严肃的科学讨论中，大张旗鼓，毫不掩饰。 【译者注：艾萨克·阿西莫夫（Isaac Asimov）是20世纪美国最具影响力的科幻作家之一，以其创作的机器人系列和基地系列而闻名。他是一位多产的作家，其作品涵盖了科幻小说、幻想文学、科普作品和历史作品等多个领域。
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现代恶魔学
考虑到我的背景，你可能会认为，只要我有机会，我就会毫不犹豫地把一些科幻元素引入到严肃的科学讨论中，大张旗鼓，毫不掩饰。
【译者注：艾萨克·阿西莫夫（Isaac Asimov）是20世纪美国最具影响力的科幻作家之一，以其创作的机器人系列和基地系列而闻名。他是一位多产的作家，其作品涵盖了科幻小说、幻想文学、科普作品和历史作品等多个领域。】
然而，在上一章关于熵的讨论中，我完全忽略了科学史上最著名的一个科幻元素。但我这么做是有原因的，它让我有机会在接下来的一章中，用更多的篇幅来详细探讨这个话题。
【译者注：这句话指的是“科学史上最著名的科幻元素”，是对艾萨克·阿西莫夫（Isaac Asimov）所创作的机器人三定律的描述。这些定律规定了机器人的行为准则，包括不伤害人类、服从人类命令等，被认为是科幻文学中具有重大影响力的概念之一。】
当一个热物体与一个冷物体接触时，热量会自发地从热物体传递到冷物体，直到两者达到一个温度平衡状态。
这是自发过程的一个例子，特别是那些封闭系统的自发过程，熵总是会不可避免地增加。
在19世纪初，人们普遍认为热是一种流体，就像石头从高处滚落到低处一样，热量会从高温区域流向低温区域。一旦石头落到谷底，它就不再移动。
同样，当时的人们认为，一旦两个物体达到温度平衡，就不会再有热量的流动。
然而，到了19世纪中叶，苏格兰物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（James Clerk Maxwell）提出了一个新观点。他认为温度实际上是系统中粒子平均动能的度量。
【译者注：詹姆斯·克拉克·麦克斯韦是一位苏格兰物理学家，生于1831年，逝世于1879年。他是电磁理论的奠基人之一，提出了麦克斯韦方程组，描述了电磁场的基本规律，对电磁学、光学和热力学等领域做出了重要贡献。】
热物体中粒子的（平均）运动速度比冷物体中的粒子快。所以当这两个物体接触时，能量就会重新分配。
通常情况下，最可能发生的是，快速运动的粒子会减慢速度，失去一些动能，而慢速运动的粒子则会加速。最终，两个物体的粒子平均速度会趋于相同，达到一个中间水平。
从粒子运动的角度来看，即使系统达到平衡状态，理论上热流仍然可以继续。
例如，想象一下两个装有气体的容器通过一个狭窄的通道相连，整个系统处于温度平衡状态。
就是说，任意一个足够大（可以用普通显微镜观察到）物质，其分子都具有能量，而且分子的平均能量也与任意一个同样大小的物质的分子平均能量相等。
这并不是说所有分子的能量都完全相同。实际上，分子的能量有的比较高，有的比较低，有的则非常高。同样地，分子的速度快慢也各不相同，有的分子运动较慢，有的非常慢，还有的极其缓慢。
尽管如此，所有这些分子都在快速地移动，并且没有任何规律可言。它们每秒还要相互碰撞数百万次。这导致任何一个分子的速度和能量都在不停地变化。
因此，在气体的任意一部分（能被显微镜观察到的），都会同时包含快速分子和慢速分子，使得这部分气体的最终温度与气体的其他部分保持一致。
但是，如果碰巧有一些高能量的分子从右向左通过两个容器之间的通道，而一些低能量的分子则从左向右通过，那么会发生什么情况呢？
这时，左侧的容器会变得更热，而右侧的容器则会变冷（尽管整个系统的平均温度仍然保持不变）。即便在系统达到平衡的状态下，热量仍然会流动，导致熵减少。
纯粹由分子的随机运动导致这种情况发生的概率几乎为零。
在实际操作中，“概率为零”和“概率几乎为零”之间的区别可能看起来不大，但从理论上来看，这两者之间的差别是巨大的。在流体力学的理论中，平衡状态下出现热量流动的概率是严格为零的，而在粒子运动理论中，这种概率几乎为零。
麦克斯韦为了向公众强调这两种情况之间的差异，做了一个实验。
麦克斯韦说，想象一下，有一个小恶魔坐在连接两个气体容器的通道旁。这个小恶魔只允许快速的分子从右向左通过通道，而不让慢速的分子通过；同样，它只允许慢速的分子从左向右通过，而不允许它们向相反方向移动。
这样一来，快速分子会在左侧聚集，而慢速分子则在右侧聚集。结果就是左侧变热，右侧变冷，熵出现了逆转。
然而，如果热量被视为一种连续流动的流体，那么麦克斯韦所设想的“小恶魔”就无法施展其能力了——这一点巧妙地展示了理论上的差异。
麦克斯韦的“小恶魔”也生动地展示了逃避熵不断增加这一不可避免的命运。正如我在上一章中所解释的，熵的增加意味着系统中无序性的提升，它象征着“耗尽”和“衰败”。
如果熵必须不断地增加，那么宇宙就是在不可逆转地衰败，这为人类的存在设定了一个期限，虽然这个时间期限是极其遥远的。
对某些人而言，这个最终的结果几乎等同于对他们个人永生的否定，或者被视为对上帝全能的质疑。因此，他们内心有一种强烈的情感冲动，想要拒绝接受熵增的现实。
麦克斯韦的“小恶魔”为他们提供了一个拒绝的理由。这个小恶魔具有在运动中的分子之间进行选择的能力，但这个小恶魔并不存在。
随着人类科技的不断进步，或许在未来的某一天，人类能够发明出一种装置，模拟出小恶魔的功能。如果真的能够实现这一点，那么我们岂不是能够消除熵的增加了吗？
遗憾的是，这个论点存在缺陷。我并不愿意这么说，但在这一点上，麦克斯韦确实“作弊”了。当小恶魔存在时，我们不能再将气体视为一个单独存在的系统。整个系统应该包括气体以及小恶魔本身。在小恶魔在选择快速分子和慢速分子的过程中，小恶魔自身增加的熵必须足以补偿它使气体减少的熵。
当然，我知道你可能会怀疑我是否真的研究过任何类型的“恶魔”，更不用说麦克斯韦式的“小恶魔”了。
尽管如此，我坚信我的说法是正确的，因为它符合整个科学知识体系的要求，即熵必须表现出这样的特性。
如果人类真的发明了一种装置，能够模拟小恶魔的行为，那么你大可以满怀信心地下注：这个装置所产生的熵增将会超过它所减少的熵。
一个残酷的真相是，熵增是不可逆转的。在任意一种情况下，都没有人测量出或证实过宇宙中的任何地方的熵出现过减少。
严格来说，熵的概念仅适用于能量流动的问题。熵可以精确地用数学公式来定义，与热量和温度相关，并且我们能够精确地测量热量和温度。
但是，如果我们将熵的概念从它适用的领域中抽离出来，应用到其他场合会怎样？在这种情况下，熵将失去其精确性，变成一个衡量有序性的模糊标准，或者作为一个粗略的指标来描述自发变化的一般性质。
如果我们这样做，我们是否还能够提出一个合理的论点来证明熵减少了（在广义上）？
这里有一个例子：在一个夜晚，我和我的朋友们进行了一次非常激烈的的讨论，因为我的一个朋友提出了一个论点。他说：
“只要我们超越了能量的范畴，减少熵就是完全可能的。人类一直在这样做。比如这本《韦氏新国际词典》（Webster's New International Dictionary），它按照特定的顺序收录了《哈姆雷特》（Hamlet）和《李尔王》（King Lear）中的每一个词。莎士比亚（Shakespeare）则以不同的顺序排列这些词，创作出了这两部戏剧。显然，戏剧中的词语顺序比字典中的顺序具有更高的意义和重要性。
因此，在某种意义上，它们代表了熵的减少。那么，莎士比亚身上相应的熵增加在哪里呢？他在创作期间消耗的食物和能量，并不比他在美人鱼酒馆里畅饮整个时间段所消耗的更多。
【译者注：这段话通过熵的概念来探讨创造性工作与个人生活方式之间的关系，暗示即使在创作上表现出高度的秩序和组织性，个人的其他生活方面也可能保持不变，不会因此而变得更加无序或消耗更多的能量。】
如果我们只关注词语本身，那么我们需要记住，莎士比亚的词语之所以对我们有意义，是因为我们懂得英语。如果我们只懂波兰语，那么无论是莎士比亚的一段话还是字典里的一段话，对我们来说都将毫无意义。
尽管波兰语和英语都使用拉丁字母，并且字母顺序相同，但懂波兰语的人可以毫不费力地在字典中找到任何一个英语单词（即便他不知道单词的含义），而要在莎士比亚的作品中找到相同的单词则全凭运气。
如果我们只关注单词本身，字典里的单词排列看起来确实更加有序。相较于字典中单词的有序排列，莎士比亚戏剧里单词的顺序似乎显示出熵的增加。
然而，我将焦点放在了文字对象上（这本身是一个巧妙的文字游戏），实际上却忽略了问题的核心。我这么做，只是为了把单词本身从整个论证中抽离出来。
莎士比亚的伟大并不在于他使用的物理文字符号，而在于这些符号背后所承载的深刻思想和概念。哪怕是翻译成波兰语，波兰语的读者也更愿意阅读莎士比亚的作品，而不是波兰语的字典。
因此，我们应当忽略文字的表象，去追寻文字背后的思想。如果我们这样做，将莎士比亚与字典相提并论就显得非常荒谬。莎士比亚对人性本质的深刻洞察力，并不是来自字典，而是来自于他对人类社会的深入观察和理解。
如果我们想要探究熵增的方向，我们不应该简单地比较莎士比亚的文字和字典中的文字，而应该比较莎士比亚的人生观念与真实的人生。
虽然在文学史上，没有人能像莎士比亚那样精妙地表达人类的思想和情感，但这并不意味着他改变了生活本身。
完全复制生活是不可能的，因为任何文学作品中的人物数量都少于真实存在过的人，任何文学作品中情感的复杂性和交织程度都不及真实人生中的情感复杂和交织。
莎士比亚必须对生活进行艺术化的缩影，并将其表现得淋漓尽致。
在短短3个小时的戏剧演出中，通过20个演员的表演，他所展现的情感和对人性各个方面的深刻描绘，比任何20个真实人在3个小时内所能展现的都要丰富得多。
在这个意义上，莎士比亚创造了一种可以在局部上使熵减少的效果。
如果我们把莎士比亚的全部作品与生活本身作一个全面的比较，我们就会清楚地看到，莎士比亚的作品不可避免地遗漏了人类复杂性和深刻性的许多方面，其实，他的戏剧在宏观上还是表示了熵的增加。
我认为，这种情况（全面来看熵还是增加的）也适用于全人类的智力活动。
我不确定如何更好地表达这一点，但我感觉人类心智所能创造的任何事物，实际上都不是真正从虚无中创造出来的。所有可能的数学关系、自然法则、文字、线条、颜色、声音的组合——所有事物——至少在潜在性上都是存在的。
某个人可能会发现其中的某些，但并没有在根本上创造它们。
在捕捉这些潜能并将其付诸实践的过程中，可能会在转化过程中丢失一些东西，这可以视为熵的增加。
在数学领域，丢失的东西可能很少。例如，毕达哥拉斯定理（Pythagorean theorem）所表达的关系，在毕达哥拉斯、人类乃至地球出现之前就已经存在。一旦我们理解了它，就掌握了它的原始形态，转化过程中的损失几乎为零。
能量增加几乎为零。
然而，在物理科学理论中，与数学领域不一样，我们可以明显感知到熵的增加。
文学和美术旨在触动我们的情感，展现我们的自我，即使是索福克勒斯和贝多芬这样的天才，其作品的熵增加一定也是巨大的。
当然，潜能本身是永恒不变的；不存在潜能的事物永远不会被创造出来，也就是说，熵永远不会减少。
有时候，我真希望自己习惯于使用神学术语，因为如果我有这种习惯，我或许能够将我的整篇文章浓缩成一句话。
有的知识都潜藏在上帝的心中，而人类的智慧，哪怕是最卓越的智慧，在试图捕捉这些知识时，也只能“仿佛透过模糊的玻璃，隐约地看见”。
生物进化的过程就是展示了熵在大规模稳步下降的另一个例子。
我这里说的不是生物从简单化合物演化成复杂有机体的过程，也不是指生物的生长和繁殖。这些过程虽然要消耗太阳能，但它们伴随着整体熵的增加，要证明这一点并不是什么难事。
还有一个更微妙的层面。活细胞的特定特征（通过性细胞，也包括多细胞生物）是通过基因复制代代相传的。
【译者注：DNA复制指生物体复制其遗传信息给后代的过程。】
基因是非常复杂的化合物，理论上它们的复制应该是准确无误的。
然而，在我们这个不完美的宇宙中，完美是不存在的。在复制过程中，错误会悄悄地发生。同样，在复制过程中，偏离完美的现象被称为突变。
由于错误是随机产生的，而且一个复杂的化学物质失去其复杂性的方式远多于其获得复杂性的方式，因此绝大多数突变都是向坏的方面发展，即细胞或生物体失去了其母体所具有的能力。
（就像一个坚硬的罐子可能会破坏一块精致手表的精密机制，而不是改善它。所以，如果你的手表停了，不要指望用锤子去敲它，它就能重新启动。）
【译者注：这句话通过一个类比来说明一个道理：在大多数情况下，粗暴的处理方法（比如用硬罐子撞击）更有可能损坏精细的机械（如手表的内部结构），而不是改善它们。因此，作者建议不要试图通过用锤子敲打停止的手表来让它重新启动。】
这种“越变越坏”的变异符合熵增的概念。随着时间的推移，原始的基因模式会逐渐变得模糊，无序性增加，每个新的生物体在复制过程中都可能丢失一些信息，生命逐渐退化，最终走向死亡。
如果只考虑突变，这种退化似乎是不可避免的。
然而，实际情况并非如此。
相反，生物在漫长的岁月中总体上变得越来越复杂，越来越特化。从单细胞生物发展到多细胞生物，从两层胚芽发展到三层胚芽，从两腔心脏发展到四腔心脏。
这种明显的熵减少的现象不能简单地用太阳能来解释。确实，适量的能源输入（即不致命的量）会增加突变率，但它并不会改变不利变化与有利变化之间的比例。
Energy input would simply drive life into genetic chaos all the faster. 能量的输入只会让生命更快地陷入基因混乱。
唯一的解释可能需要借助于一个“恶魔”（仿效麦克斯韦的设想），它能够在众多变异中进行选择，只允许某些变异发生，而阻止其他的变异。
事实上，确实存在这样一个“恶魔”，据我所知，只有我将其称为“恶魔”，并与麦克斯韦的恶魔进行了类比。
英国博物学家查尔斯·罗伯特·达尔文（Charles Robert Darwin）发现了这个精灵，因此我们可以称它为“达尔文的恶魔”，尽管达尔文自己将其称为“自然选择”。
【译者注：查尔斯·罗伯特·达尔文是一位英国自然学家，生于1809年，逝世于1882年。他以其进化论理论而闻名于世。达尔文的进化论是指生物种群通过自然选择和适应环境的过程，逐渐演化成新的物种。】
那些使得生物在获取食物、交配或自卫方面处于不利地位的变异，很可能会导致这些生物较早地死亡。
相反，那些能够提升生物竞争力的变异，很可能会让这些生物成功繁衍后代。值得注意的是，一个生物是否健康，完全取决于它所处的特定环境。
对于骆驼来说，世界上最好的鱼鳍对它也是没用的。
在自然选择的影响下，变异的结果就是不断提升生物对其所处环境的适应性，这也正是熵增的方向。
这听起来可能与我们通常理解的熵增相反——我们通常认为熵增意味着无序性的增加，而不是有序性的增加。但实际情况并非如此。我将通过一个比喻来阐明这一点。
设想你有许多形状不同和大小各异的小雕像，它们被整齐地排列在一个大盘子的中央。如果你摇晃这个盘子，小雕像就会移位，变得越来越乱。
这个过程类似于没有自然选择作用下的变异，熵明显会增加。
但假设盘子底部设计有凹槽，每个小雕像都能完美地嵌入其中。
如果小雕像被随机地摆放在盘子上，没有一个雕像放在与其匹配的凹槽里，那么摇晃盘子将帮助每个小雕像找到并固定在自己的位置上。
一旦一个小雕像通过随机运动找到了自己的位置，要将其移出就需要更强烈的摇晃。
这个过程类似于有自然选择作用下的变异过程。在这里，熵的增加是因为每个小雕像最终都找到了一个比周围位置重心更低的点。
重心的降低是增加熵的一种方式，正如石头滚下山坡时的情况一样。
我们熟悉的生物，都是通过一些重要的方法增加复杂性，因为增加复杂性可以提升其适应环境的能力。这让我们认为，进化的过程是简单到复杂。
但这其实是一种幻觉。当生物通过简化自身而能更好地适应环境时，进化同样可以是从复杂到简单的过程。
生活在黑暗的洞穴中的生物通常会失去视力，而它们的同类如果生活在开阔地带，则会保留眼睛。
爬行动物经过长时间的进化，发展出了四条足以支撑身体的腿。蛇类放弃了这些腿，转而利用腹部的鳞片滑行，成为了当今爬行动物中最成功的一类。
寄生虫经历了极大的简化。绦虫放弃了不再需要的消化系统和运动功能，完美地适应了环境。
它变成了一个吸收表面，拥有一个钩状的探针，用来固定在宿主的肠道内壁，并专注于产卵……
这种变化常被称为“退行性变化”，但这带有些不赞同的意味。然而，这只是我们的偏见。为什么我们只赞同某些调整，而反对其他调整呢？对进化论来说，调整就只是调整。
【译者注：“退化性突变压力”是指对生物体的遗传信息产生负面影响的突变压力。这种压力可能导致基因组中的一些基因产生不利的变化，从而降低生物体的适应性和生存能力。这些突变可能导致基因功能的丧失、蛋白质结构的改变或者代谢通路的紊乱，最终可能会导致生物体的退化。】
如果从生物化学角度来看，人类已经失去了许多其他物种的能力，尤其是植物和微生物的合成能力。我们失去了制造多种维生素的能力，这使我们依赖于饮食，也依赖于其他生物的合成能力。
这就像绦虫放弃了它不再需要的胃，是一种“退化性”变化。但由于我们只关注自己对自己有利的地方，所以我们很少提及我们的“退化性”变化。
当然，任何调整都不是永久的。
如果环境发生变化；如果地球气候显著变冷、变热、变干或变湿；如果捕食者提高了捕食效率或出现了新的捕食者；如果寄生虫增强了感染力或毒性；如果食物供应减少；那么之前适宜的调整现在可能不再适宜，物种可能会因此而灭绝。
与特定环境的契合度越高，导致灭绝所需的环境变化就越小。
因此，长寿的物种是那些选择特别稳定的环境的物种；或者是那些在一定程度上保持普遍性的物种，它们在一个环境中适应良好，能够成功竞争，但又不至于在该环境变化时无法转移到其他环境中。
关于达尔文的恶魔（类似于麦克斯韦的恶魔），人类智慧的角色就成了一个疑问。这里的问题不是如何模仿恶魔，而是如何消除恶魔。
许多人认为，科技进步可能阻碍了自然选择的自然进程。比如，视力差的人可以戴眼镜，糖尿病患者可以通过胰岛素治疗，智力障碍者可以依靠社会福利生存。
一些人将这种现状称为“退化性突变压力”，这个称呼透露出他们的忧虑。据我所知，每个人都认同这是对人类构成的威胁，尽管几乎没有人提出过不人道的解决方案。
但这是否真的对人类有害？
我们不妨从另一个角度看待退化性突变压力，看看它是否能被视为一种危险之外的东西。
首先，我们无法真正消除达尔文的恶魔，因为自然选择是永恒不变的法则。作为自然的一部分，人类的影响也是自然而然的，就像风和水的作用一样。
那么，如果自然选择在作用，它究竟在做什么？既然它的目的是让人类适应环境——这是达尔文的恶魔唯一的作用——我们就需要弄清楚人类的环境是什么。
从某种意义上说，人类的环境包括了从热带雨林到冰川的整个地球。无论多么原始的人类，都会形成社会，或多或少地改变环境以适应自己的需求，比如生火、制作工具或建造庇护所。
因此，人类环境中最重要的部分显然是其他人类，或者说是人类社会。实际上，大多数人生活在非常复杂的社会中，这些社会影响了他们生活的方方面面。
如果近视在现代城市——比如在纽约而不是原始森林，那近视就并不是障碍；糖尿病在莫斯科而不是非生化社会，那么糖尿病也不会成为障碍，那么进化为什么还需要维持良好的视力和健康的胰腺？
人类逐渐成为社会的一部分；所谓的“退化性突变压力”可能只是在帮助人类更好地适应他们的新角色，就像绦虫适应其寄生生活一样。我们可能不乐意接受，但这确实是合理的进化现象。
许多人对城市的拥挤、快节奏的生活、感到有压力和紧张。
一些人通过犯罪和反社会行为来表达反抗。其他人则在寻找新的领域，人类可以在那里开拓和生存。
但是，为了社会的持续发展，我们需要那些愿意为社会利益作出贡献的人，需要那些在步行道上行走、不闯红灯、不会在人行道上乱扔垃圾的人。
那些新陈代谢有障碍的人可能更容易适应，因为他们无法与他们所依赖的社会抗衡。如果胰岛素供应中断，糖尿病患者可能就不会那么渴望户外活动。
如果是这样，达尔文的恶魔只是在执行其自然选择的角色。
然而，在所有环境中，由人类科技创造的环境可能是最不稳定的。我们的社会还很年轻，才不到两个世纪的历史，几颗核弹就能摧毁我们的社会。
进化是一个漫长的过程，两个世纪的时间远不足以培养出能够完全适应技术社会的人类。
但是，随着我们越来越接近这个目标，社会结构的任何动荡都可能变得极其危险。如果我们的技术社会因为核灾难而崩溃，即使有数百万人幸存，这个社会对他们来说也是一场灾难。
他们所适应的环境将不复存在，达尔文的恶魔将毫不留情地淘汰那些不适应新环境的个体。
FAQ
1. 关于「现代恶魔学」，核心要点是什么？
考虑到我的背景，你可能会认为，只要我有机会，我就会毫不犹豫地把一些科幻元素引入到严肃的科学讨论中，大张旗鼓，毫不掩饰。
本文仅供参考，不构成医疗建议。
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