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大自然能否演变出一台计算机

原子与分子

按目前的科学解释,万物都是由原子和分子组成,大量的原子分子经过不同的组合从而形成不同的物体。从随机的角度来看,只要时间足够长就可以产生任意的物体。正所谓随机蕴含着万物,那么如果让大量原子和分子自由组合,经过很长时间是否就能产生一台计算机呢?

从可能到不可能

虽然说只要拥有随机机制并伴随很长时间就能够产生任意物体,但如果组合的可能数超级庞大,大到看起来就像是不可能了。比如对于很多简单的事物,如果要通过随机机制来产生的话,那么要等待它出现的时间可能比宇宙存在的时间还要长好多倍。从这个角度来看,可能就变为不可能了。

状态与概率

一个事物或一个系统的组成成分的可能状态越大,则该事物或系统出现的概率则越低。以英语单词和句子为例,假设单词句子中的字母都是独立事件,则对于26个字母而言,“computer”出现的概率为1/26 x 1/26 x 1/26 x 1/26 x 1/26 x 1/26 x 1/26 x 1/26,即两千多亿分之一。没想到一个简单的单词,当以独立事件出现时的概率竟然已经如此之低。更进一步,如果是一个上百字母组成的句子,则它可能的组合情况会比宇宙中所有物质的原子数还多,对应的概率几乎就是不可能了。

指引信息

从上面可以看出很多事物和系统的形成肯定是有某些信息进行指引的,否则不可能形成如此复杂的事物和系统。不同出现概率的事件需要的指引信息也不同,比如单车和飞机出现的概率不同,人类创造飞机要比单车需要多得多的信息指引。指引信息可以以各种信息载体和基因等形式传承。

事物系统可以分为两类,一类需要指引信息而另外一类则不需要指引信息。需要指引信息的才能形成的事物系统是指除了物理化学定律外还需要额外的指引信息才能形成,比如小到一到菜肴的烹饪大到各种生物和飞机,这些都需要指引信息。不需要指引信息的事物主要指非人类产物,比如大山大海星星月亮。

进化演变

事物系统的形成是根据时间不断进化演变的,需要一种存储并传递信息的机制,它能够对信息修改。进化系统的核心是概率计算,根据随机事件中将有用的指引信息保留起来。然后又根据新指引信息产生下一代事物,随着随机事件可能继续产生有用的指引信息,从而形成正反馈循环。

进化过程需要个体(比如各种生物、事物或系统)参与,它们需要具备可遗传性(将指引信息存储在个体中),个体需要具有繁殖机制(传递指引信息),传递过程需要有突变机制(在繁殖过程中有产生改变的机会),繁殖的成功需要部分取决于个体指引信息锁描述的特征。只要遵循上述几点,事物或系统则能随着繁殖的进行而产生进步。

总结

进化计算带来了指引信息并通过一代代遗传,而且通过突变带来新的指引信息,其中根据某个标准将带来好处的变化保留下来,并继续往下一代传递。所有人类创造出来的事物和系统都是需要指引信息的,而不需要指引信息的事物则不具有目的性。大自然也不可能演变出一台计算机来,计算机的出现是需要指引信息的。

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