人有人的用处
——控制论和社会
[美]N．维纳
陈步 译
序言：一个偶然性的宇宙观念
二十世纪的发端不单是一个百年期间的结束和另一个世纪的开始，它还标志着更多的东西。在我们还没有完成政治的过渡之前，亦即从在整体上是被和平统治着的上一个世纪过渡到我们刚刚经历过的充满战争的这半个世纪之前，人们的观点早就有了真正的变化。这个变化也许首先是在科学中表露出来，但这个影响过科学之物，完全可能是独自导致了我们今天在十九世纪和二十世纪的文学和艺术之间所看到的那种显著的裂痕。
牛顿物理学曾经从十七世纪末统治到十九世纪末而几乎听不到反对的声音，它所描述的宇宙是一个其中所有事物都是精确地依据规律而发生着的宇宙，是一个细致而严密地组织起来的、其中全部未来事件都严格地取决于全部过去事件的宇宙。这样一幅图景决不是实验所能作出充分证明或是充分驳斥的图景，它在很大程度上是一个关于世界的概念，是人们以之补充实验但在某些方面要比任何能用实验验证的都要更加普遍的东西。我们决计没有办法用我们的一些不完备的实验来考查这组或那组物理定律是否可以验证到最后一位小数。但是，牛顿的观点就迫使人们把物理学陈述得并且用公式表示成好象它真的是受着这类定律支配的样子。现在，这种观点在物理学中已经不居统治地位了，而对推翻这种观点出力最多的人就是德国的玻耳兹曼（Bolzmann）和美国的吉布斯（Gibbe）。
这两位物理学家都是彻底地应用了一个激动人心的新观念的。他们在物理学中所大量引进的统计学，也许不算什么新事物，因为麦克斯韦（Mexwell）和别的一些人早已认为极大量粒子的世界必然地要用统计方法来处理了。但是，玻耳兹曼和吉布斯所做的是以更加彻底的方式把统计学引入物理学中来，使得统计方法不仅对于具有高度复杂的系统有效，而且对于象力场中的单个粒子这样简单的系统同样有效。
统计学是一门关于分布的科学，而这些现代科学家心目中所考虑的分布，不是和相同粒子的巨大数量有关，而是和一个物理系统由之出发的各种各样的位置和速度有关。换言之，在牛顿体系中，同样一些物理定律可以应用到从不同位置出发并具有不同动量的不同物理系统；新的统计学家则以新的眼光来对待这个问题。他们的确保留了这样一条原理：某些系统可以依其总能量而和其他系统区别开来，但他们放弃了一条假设，按照这条假设，凡总能量相同的系统都可以作出大体明确的区分，而且永远可用既定的因果定律来描述。
实际上，在牛顿的工作里就已经蕴含着一个重要的统计方面的保留了，虽然在牛顿活着的十八世纪里人们完全忽视了它。物理测量从来都不是精确的；我们对于一部机器或者其他动力学系统所要说明的，其实都跟初始位置和动量完全精确给定时（那是从来没有的事）我们必定预期到的事情无关，而真正涉及的都是它们大体准确给定时我们所要预期到的事情。这就意味着，我们所知道的，不是全部的初始条件，而是关于它们的某种分布。换言之，物理学的实用部分都不能不考虑到事件的不确定性和偶然性。吉布斯的功绩就在于他首次提出了一个明确的科学方法来考察这种偶然性。
科学史家要寻求历史发展的单一线索，那是徒劳的。吉布斯的工作，虽然裁得很好，但缝得很坏，由他开头的这项活计是留给别人去完工的。他用作工作基础的直观，一般讲，是在一类继续保持其类的同一性的物理系统中，任一物理系统在几乎所有的情况下最终会再现该类全部系统在任一给定时刻所表现出来的分布。换言之，在某些情况下，一个系统如果保持足够长时间的运转，那它就会遍历一切与其能量相容的位置和动量的分布的。
但是，后面这个命题除了适用于简单系统外，既不真实，也不可能。但虽然如此，我们还有另外一条取得吉布斯所需的、用以支持其假说的种种成果的道路。历史上有过这样一桩巧事：正当吉布斯在纽哈文进行工作的时候，有人在巴黎也正对这条道路进行着非常彻底的勘查；然而巴黎的工作和纽哈文的工作在1920年以前未曾有成效地结合起来。我以为，对于这种结合所得到的头胎婴儿，我有助产的光荣。
吉布斯不得不使用量度论和几率论作为研究工具，这两者至少已有二十五年的历史并且显然不合乎他的需要。可是，在同一时候，巴黎的玻雷耳（sorel）和勒贝格（Lebesgue）正在设计一种已被证明为切合于吉布斯思想的积分理论。玻雷耳是位数学家，已经在几率论方面成名，有极好的物理学见识。为了通向这种量度论，他做过工作，但他没有达到足以形成完整理论的阶段。这事是由他的学生勒贝格来完成的。勒贝格完全是另一个样子的人，他既没有物理学的见识，也没有这方面的兴趣。但虽然如此，勒贝格解决了玻雷耳留下的问题，只不过他把这个问题的答案仅仅看作研究傅立叶（Fourier）级数和纯粹数学的其他分支的一种工具。后来当他们同时都成为法国科学院院士候选人时，他们彼此之间展开了一场争论，只在经过多次的相互非难之后，他们才一起得到了院士的荣誉。但是，玻雷耳继续坚持勒贝格和他自己的工作之作为物理工具的重要性；然而，我以为，我自己才是把勒贝格积分在1920年应用于一个特殊的物理问题即布朗运动问题上的第一个人。
这桩事情出现在吉布斯逝世很久之后，而吉布斯的工作在这二十年中一直是科学上的神秘问题之一，这类问题有人研究，尽管看来是不应该去研究的。许多人都具有远远跑在他们时代前面的直观能力；在数学物理学中，这种情况尤其真实。早在吉布斯所需的几率论产生之前，他就把几率引进物理学了。但尽管有这些不足之处，我相信，我们必须把二十世纪物理学的第一次大革命归功于吉布斯，而不是归功于爱因斯坦、海森堡或是普朗克。
这个革命所产生的影响就是今天的物理学不再要求去探讨那种总是会发生的事情，而是去探讨将以绝对优势的几率而发生的事情了。起初，在吉布斯自己的工作中，这种偶然性的观点是叠加于牛顿的基础上的，其中，我们要来讨论其几率问题的基元都是遵从全部牛顿定律的系统。吉布斯的理论，本质上是一种新的理论，但是，与它相容的种种置换却和牛顿所考虑的那些置换相同。从那时起，物理学中所发生的情况就是把牛顿僵硬的基础加以抛弃或改变；到现在，吉布斯的偶然性已经完全明朗地成为物理学的全部基础了。的确，这方面的讨论现在还没有完全结束，而且，爱因斯坦以及从某些方面看来的德布罗意（de Broolie）还是认为严格决定论的世界要比偶然性的世界更为合意些；但是，这些伟大的科学家都是以防御的姿态来和年轻一代的绝对优势力量作战的。
已经发生了一个有趣的变化，这就是，在几率性的世界里，我们不再讨论和这个特定的、作为整体的真实宇宙有关的量和陈述，代之而提出的是在大量的类似的宇宙中可只找到答案的种种问题。于是，机遇，就不仅是作为物理学的数学工具，而且是作为物理学的部分经纬，被人们接受下来了。
承认世界中有着一个非完全决定论的几乎是非理性的要素；这在某一方面讲来，和弗洛依德（Freud）之承认人类行为和思想中有着一个根深蒂固的非理性的成分，是并行不悖的。在现在这个政治混乱一如理智混乱的世界里，有一种天然趋势要把吉布斯、弗洛依德以及现代几率理论的创始者们归为一类，把他们作为一单个思潮的代表人物；然而，我不想强人接受这个观点。在吉布斯-勒贝格的思想方法和弗洛依德的直观的但略带推论的方法之间，距离太大了。然而，就他们都承认宇宙自身的结构中存在着机遇这一基本要素而言，他们是彼此相近的，也和圣·奥古斯汀的传统相近。因为，这个随机要素，这个有机的不完备性，无需过分夸张，我们就可见把它看作恶，看作圣·奥古斯汀表征作不完备性的那种消极的恶，而不是摩尼教徒的积极的、敌意的恶。
本书旨在说明吉布斯的观点对于现代生活的影响，说明我们通过该观点在发展着的科学中所引起的具有本质意义的变化和它间接地在我们一般生活态度上所引起的变化。因此，后面各章既有技术性的叙述，也有哲学的内容，后者涉及我们就我们所面对的新世界要做什么并应该怎么对待它的问题。
重复一下：吉布斯的革新就在于他不是考虑一个世界，而是考虑能够回答有关我们周围环境的为数有限的一组问题的全部世界。他的中心思想在于我们对一组世界所能给出的问题答案在范围更大的一组世界中的可见程度如何。除此以外，吉布斯还有一个学说，他认为，这个几率是随着宇宙的愈来愈者而自然地增大的。这个几率的量度叫做熵，而熵的特征趋势就是一定要增大的。
随着熵的增大，宇宙和宇宙中的一切闭合系统将自然地趋于变质并且丧失掉它们的特殊性，从最小的可见状态运动到最大的可见状态，从其中存在着种种特点和形式的有组织和有差异的状态运动到混沌的和单调的状态。在吉布斯的宇宙中，秩序是最小可见的，混沌是最大可见的。但当整个宇宙（如果真的有整个宇宙的话）趋于衰退时，其中就有一些局部区域，其发展方向看来是和整个宇宙的发展方向相反，同时它们内部的组织程度有着暂时的和有限的增加趋势。生命就在这些局部区域的几个地方找到了它的寄居地。控制论这门新兴科学就是从这个观点为核心而开始其发展的。
第一章 历史上的控制论
自从第二次世界大战结束以来，我一直在信息论的许多分支中进行研究。除了有关消息传递的电工理论外，信息论还有一个更加广大的领域，它不仅包括了语言的研究，而且包括了消息作为机器的和社会的控制手段的研究，包括了计算机和其他诸如此类的自动机的发展，包括了心理学和神经系统的某些考虑以及一个新的带有试行性质的科学方法论在内。这个范围更加广大的信息论乃是一种几率性的理论，乃是W．吉布斯所开创的思潮的固有部分，这我在序言中已经讲过了。
直到最近，还没有现成的字眼来表达这一复合观念，为了要用一个单词来概括这一整个领域，我觉得非去创造一个新词不可。于是，有了“控制论”一词，它是我从希腊字Ku bernetes或“舵手”推究出来的，而英文“governer”（管理人）一字也就是这个希腊字的最后引申。后来我偶然发现，这个字早被安培（AmPere）用到政治科学方面了，同时还被一位波兰科学家从另一角度引用过，两者使用的时间都在十九世纪初期。
我曾经写过一本多少是专门性质的著作，题为《控制论》，发表于1948年。为了应大家的要求，使控制论的观念能为一般人所接受，我在1950年发表了《人有人的用处》一书初版。从那时到现在，这门学科已经从申农（Claude Shannon）、韦佛（Warren Weaver）两位博士和我共同提出的为数不多的几个观念发展成为一个确定的研究领域了。所以，我趁重版本书的机会，把它改写得合乎最新的情况，同时删掉原书结构中的若干缺点和前后不一致的地方。
在初版所给出的关于控制论的定义中，我把通讯和控制归为一类。我为什么这样做呢，当我和别人通讯时，我给他一个消息，而当他给我回讯时，他送回一个相关的消息，这个消息包含着首先是他理解的而不是我理解的信息。当我去控制别人的行动时，我得给他通个消息，尽管这个消息是命令式的，但其发送的技术与报道事实的技术并无不同。何况，如果要使我的控制成为有效，我就必须审理来自他那边的任何消息，这些消息表明命令之被理解与否和它已被执行了没有。
本书的主题在于阐明我们只能通过消息的研究和社会通讯设备的研究来理解社会；阐明在这些消息和通讯设备的未来发展中，人与机器之间、机器与人之间以及机器与机器之间的消息，势必要在社会中占居日益重要的地位。
当我给机器发出一道命令时，这情况和我给人发出一道命令的情况并无本质的不同。换言之，就我的意识范围而言，我所知道的只是发出的命令和送回的应答信号。对我个人说来，信号在其中介阶段是通过一部机器抑是通过一个人，这桩事情是无关紧要的，而且，在任何情况下，它都不会使我跟信号的关系发生太大的变化。因此，工程上的控制理论，不论是人的、动物的或是机械的，都是信息论的组成部分。
当然，在消息中和在控制问题中都有种种细节的差异，这不仅在生命体和机器之间如此，而且在它们各自更小的范围里也是如此。控制论的目的就在于发展语言和种种技术，使我们能够真正地解决控制和通讯的一般问题，但它也要在某些概念的指导之下找到一套专用的思想和技术来区分控制和通讯的种种特殊表现形式的。
我们用来控制我们环境的命令都是我们给予环境的信息。这些命令，和任何形式的信息一样，要在传输的过程中解体。它们一般是以不太清晰的形式到达的，当然不会比它们发送出来的时候更加清晰。在控制和通讯中，我们一定要和组织性降低与含义受损的自然趋势作斗争，亦即要和吉布斯所讲的增熵趋势作斗争。本书有很多地方谈到个体内部和个体之间的通讯限度。人是束缚在他自己的感官所能知觉到的世界中的。举凡他所收到的信息都得通过他的大脑和神经系统来进行调整，只在经过存贮、核对和选择的特定过程之后，它才进入效应器，一般是他的肌肉。这些效应器又作用于外界，同时通过运动感觉器官末梢这类成受器再反作用于中枢神经系统，而运动感觉器官所收到的信息又和他过去存游的信息结合在一起去影响未来的行动。
信息这个名称的内容就是我们对外界进行调节并使我们的调节为外界所了解时而与外界交换来的东西。接收信息和使用信息的过程就是我们对外界环境中的种种偶然性进行调节并在该环境中有效地生活着的过程。现代生活的种种需要及其复杂性对信息过程提出了前所未有的高度要求，我们的出版社、博物馆、科学实验室、大学、图书馆和教科书都不得不去满足该过程的种种需要，否则就会失去它们存在的目的。所谓有效地生活就是拥有足够的信息来生活。由此可知，通讯和控制之作为个人内在生活的本质就跟它们之作为个人社会生活的本质一样。
通讯问题的研究在科学史上所处的地位既非微不足道和碰巧做出的，也不是什么空前的创举。远在牛顿之前，这类问题就在物理学中，特别是在费尔马（Fermat）、惠更斯（Huggens）和莱布尼兹（Leibnitz）的工作中流行开了；他们这几位都对物理学感到兴趣，而他们兴趣的集中所在，不是力学，而是光学，即关于视觉映象的传递问题。
费尔马以其最小化（minimization）原理推进了光学的研究，这个原理说，在光程的任意一段足够短的区间上，光是以最少的时间通过的。惠更斯提出了现在称之为“惠更斯原理”的草创形式，这个原理说，光从一光源向外传播时，便在此光源的周围形成某种类似于一个小球面的东西，它由次级光源组成，而次级光源的光接下去的传播方式和初级光源的传播方式完全相同。莱布尼兹则从另一方面把整个世界看成一种称之为“单子”的实体的集合，单子的活动就是在上帝安排的预定谐和的基础上相互知觉，而且，非常清楚，莱布尼兹主要是用光学术语来考虑这种相互作用的。除了这种知觉外，单子没有“窗户”，因此，依据莱布尼兹的见解，一切机械的相互作用实际上都只不过是光学上的相互作用的微妙推论而已。
在莱布尼兹这方面的哲学中，处处都表现出了作者对于光学和消息的偏爱。这种偏爱在他的两个最根本的观念中充分体现出来，这两个观念就是：Characteristica Universalis，或普适科学语言；Calculus Ratiocinator，或逻辑演算。这个Calculus Ratioci－nator 在当时虽然并不完善，但却是现代数理逻辑的直系祖先。
受着通讯思想支配的莱布尼兹在许多方面都是本书思想的知识前驱，因为他对机器计算和自动机也感到兴趣。在本书中，我的种种见解和莱布尼兹的见解相距很远，但是，我所讨论的问题却是道道地地的莱布尼兹的问题。莱布尼兹的计算机器只不过是他对计算语言即推理演算感到兴趣的一种表现，而推理演算，在他的心目中，又只不过是他的全部人造语言这一思想的推广。由此可知，即使是他的计算机器，莱布尼兹所偏爱的也主要是语言和通讯。
到了上一世纪中叶，C．麦克斯韦及其先驱者法拉第（Faraday）的工作再次引起了物理学家对于光学的注意；人们这时把光看作电的一种形式，而电又可以归结为某种媒质的机制，它是奇怪的、坚硬的但肉眼看不见的东西，叫做以太。在当时，人们假定以太是弥漫在大气中、星际空间中和一切透明物质中的。c．麦克斯韦的光学工作就在于数学地发展了以前法拉第令人信服的但不是数学形式表示出来的思想。见太的研究向人提出了其答案都很含糊的若干问题，例如，通过以太的物质运动问题。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西。一点儿也离不开约定化了模式而改变其活动的。
把它们的行为和人的行为或者任何确具中等智力的动物的行为例如一只小猫的行为作个比较。我叫唤小猫，它就抬头看我。我发给它一个消息，它用它的感官来接收，这从它的行动中可以看出。小猫饿了，因而发出悲鸣。这时它是消息的发送者。小猫在摆弄一个悬吊着的小线球时，当球摆向左边，小猫就用左爪去抓它。这时，在小猫自己的神经系统之内，通过它的关节、肌肉和健等某些神经末梢，既发送又接收着性质非常复杂的消息；借助这些器官发出的神经消息，动物便能觉察到自己组织的实际位置及其张力。只有通过这些器官，人的手工技巧这一类东西方是可能的。
我已经把八音盒上小人儿的预先安排好的行为作为一方，又把人和动物的因事而异的行为作为另一方，进行过一番比较。但是，我们一定不要把八音盒设想作一切机器行为的典型。
比较古老的机器，特别是比较古老的制造自动机的种种尝试，事实上都是在闭合式钟表的基础上搞起来的。但是，现代自动机器，诸如自控导弹、近炸信管、自动开门装置、化工厂的控制仪器以及执行军事或工业职能的其他现代自动机器装备，都是具有感觉器官的，亦即具有接收外界消息的接收器。它们可以简单得象光电管那样，当光落在它们上面时就发生电变化，从而能够在暗处识别光；也可以复杂得象一架电视机那样。它们可以从一根受到张力作用的导线所产生的电导率变化来测定张力，也可以借助温差电偶（这种仪器是由两种不同的金属片的相互接触来构成的，当接触点之一加热时就有电流产生）来测量温度。在科学仪器制造者的宝库中，每种仪器都是一个可能的感觉器官，都可以通过专用电子仪器的介入从远处把它的读数记录下来。由此可知，这类机器是受到它与外界的关系所制约的，从而也受到外界所发生的事件的制约。我们现在有这种机器，而且从某个时候起就已经有了。
借助消息而作用于外界的机器也是常见的。自动光电开门装置是每个经过纽约宾夕法尼亚车站的人都知道的东西，这类装置同样也用在许多别的建筑物里。当一束光线被截断的消息送到仪器时，这个消息刺激门并使它打开，于是旅客得以通行了。
以这种类型的用感官来激励的机器到执行某项任务的机器，其间有许多步骤，或者简单得象电门的情况那样，或者具有我们工程技术限度之内的事实上是具有任意复杂程度的机器。一个复杂的动作乃是这样一种动作：为了取得对于外界的一种影响（我们称之为输出），而在这种动作中引入了可以含有大量组合的数据（我们称之为输入）。这些组合既有当下放进的数据，又有从过去存贮的数据（我们称之为记忆件取出的纪录。这些组合都记录在机器中。迄今已经制成的最复杂的、能把输入数据变成输出数据的机器就是快速电子计算机，对于这种机器，我打算在后面比较详细地谈论它。这些机器的行为样式是由特种输入来决定的，这种输入往往是用穿孔卡片、穿孔纸带或磁化导线来构成，它决定机器据以进行的某种不同于过去所进行的操作方式。在控制中，由于经常使用穿孔带或磁带，所以，放进这些机器中用以指示机器组合信息的操作方式的数据，统称为程序带。
我讲过，人和动物都有运动感觉，它们就是据此来保持自己肌肉的位置和张力的纪录。为了使任何机器能对变动不居的外环境作出有效的动作，那就必须把它自己动作后果的信息作为使它继续动作下去所需的信息的组成部分再提供给它。举例说，当我们操纵着一架电梯时，只打开电梯栏的栅门是不够的，因为我们所给的命令应该使电梯在我们开栅门的时候恰好到达门前。重要之点是，开门的释放机械要由电梯实际到达门前这一事实来决定，否则，要是没有什么东西挡住电梯的话，乘客就会踏进空阱里去。这种以机器的实际演绩（actual Performance）而非以其预期演绩（expected Performance）为依据的控制就是反馈；机器作这种控制时需要使用种种感觉元件，这些感觉元件由起动元件来激发，它们执行着预报器或监视器的职务，亦即执行着对一项演绩作出指示的职务。正是这些机构的职能使组织解体的力学趋势变到控制，亦即它们使熵的正常方向发生了暂时的和局部的逆转。
我刚才提到了电梯作为反馈的一例。还有其他许多例子，其反馈的重要性更为显著。例如，大炮瞄准手从他的观测仪取得信息，然后把它传给大炮，于是大炮便向某个方向瞄准并使炮弹在一定时刻击中活靶。但是，大炮是要在一切气候条件下使用的。在某种气候条件下，滑润油暖化了，大炮就转动得很灵快。在另外一些气候条件下，滑润油冻住了或是掺进沙子了，那么，大炮回答我们的命令就会慢一些。当大炮对我们的命令应答不灵，滞后于命令时，要是我们给它一个补充推进以加强这些命令，则瞄准手的误差就会减低下来。通常，为了取得尽可能准确的演绩，我们便给大炮加上一个反馈控制元件，把大炮滞后于指定位置的程度纪录下来，再利用这个差数给大炮以一个补充的推进。
的确，我们必须采取预防措施来使这个推进不至于过猛，如果过猛，大炮就会越过指定的位置，势必还要通过一系列的振荡才能把它拉回来，这个振荡可能变得愈来愈大，这便导致了严重的不稳定。如果反馈系统自身是可控的，换言之，如果它自身的熵趋势还可以用其他控制机构来遏制，并且保持在足够严格的限度之内，那么，上述情况就不会发生，而反馈的存在就增加了大炮演绩的稳定性。换言之，大炮的演绩很摩擦负载的关系就很少，或者也可以这样说，大炮的演绩不因滑润油的粘结而产生滞延。
在人的活动中存在着与上述情况非常相似的东西。当我去取一根雪茄，我不是有意使用某些特定肌肉的。在许多情况下，我的确不知道它们是哪些肌肉。我所做的只不过使某一反馈机制亦即某一反射发生作用，其中我尚未取得雪茄的效果变成对滞后的肌肉（不管是什么肌肉）一个新的、加强的命合。按照这个办法，一个前后完全同一的随意命会就可以使我们从各种各样的初始位置出发来完成相同的任务，而与由于肌肉的疲劳所引起的伸缩能力的降低无关。同样，当我驾驶一辆汽李，我对车辆所作的一系列控制不是单纯取决于我对道路的印象以及我对之要做的驾驶工作。要是我发现车辆太偏向公路右边了，这个发现就会使我把它驶向左边。这种控制是取决于车辆的实际演绩的，不单是取决于公路的情况；正是这种控制办法使我可以用大体相同的效率来驾驶一辆轻便的奥斯汀骄车或者驾驶一辆重型卡车，用不着为了驾驶这两者而去形成不同的驾驶习惯。我在本书专门讨论机器的一章里将更多地讲到这个问题，我们将在该处讨论到，研究演绩有缺陷的、类似于人的机制中所发生的缺陷的机器可以对神经病理学作出贡献。
我的论点是：生命个体的生理活动和某些较新型的通讯机器的操作，在它们通过反馈来控制熵的类似企图上，二者完全相当。它们都有感觉接收器作为它们循环操作中的一个环节：也就是说，二者都以低能级的特殊仪器来搜集外界的信息并以之用于操作中。在这两种情况下，外界消息都不是不折不扣地（neat）取得的，它要通过仪器内部的变换能力采取得，不论这个仪器是活的还是死的。然后，信息才转换为可用于以后各个阶段演绩的新形式。这种演绩在动物和机器中都是有效于外界的。在动物和机器中，回报到中枢调节器的，并非只有它们对于外界打算做的活动，还有它们对于外界运演过的活动。行为的这种复杂性没有被一般人所了解，尤其没有在我们对社会的日常分析中起到应起的作用；虽则从这个观点出发，正如个体的生理反应可以因之得到理解那样，社会自身的有机反应也可以因之得到理解。我的意思并不是说，社会学家没有认识到社会通讯的存在及其复杂性，但是，社会学家直到最近都有这样的倾向，故意忽视社会通讯是社会这个建筑物得以粘合在一起的混凝土。
我们在本章中提出一组复杂的、直到最近都还没有充分联系起来的观念。它们是：吉布斯引进的作为传统牛顿约定之修正的物理学上的偶然性观点；奥古斯汀根据这种偶然性而要求于秩序和我们行为的态度；一个人与人之间、机器与机器之间以及社会作为时间事件序列的通讯理论，序列自身虽然具有某种偶然性，但它总是力图按照各种不同目的来调节其各个组成部分以遏制秩序紊乱的自然倾向。现在看来，这些观念基本上是统一的。
第二章 进步和熵
如前所述，自然界之倾向于秩序紊乱的统计趋势，亦即孤立系统之具有熵增加的趋势，乃是通过热力学第二定律表现出来的。我们，人，不是孤立系统。我们从外界取得食物以产生能量，因而我们都是那个把我们生命力的种种源泉包括在内的更大世界的组成部分。但更加重要的事实是：我们是以自己的感官来取得信息并根据所取得的信息来行动的。
就这个陈述所涉及的我们与环境的关系而言，物理学家现在都已经熟悉其意义了。信息在这个方面的作用，有个天才的表示，它是由麦克斯韦以所谓“麦克斯韦妖”的形式提出来的。我们可以把这个妖描述如下。
设有一个气体容器，其中的气体，各部分温度相同。气体的某些分子一定要比其余分子运动得快些。现在我们假定容器中有一个小门，气体经过这个小门进入一根开动一部热机的导管，而热机的排气装置则和另一根经过另一小门回到容器的导管相连。每个门都有一个小妖，它具有鉴别到来气体分子的能力，根据它们的速度来开门或关门。
第一个门上的小妖只给高速度的分子开门，碰到来自容器的低速分子时，它就把门关上。第二个门上的小妖的任务正好相反：它只给来自容器的低速分子开门，碰到高速分子时就把门关上。这样做的结果是，容器一端的温度升高，而另一端的温度降低，由是创造出“第二种”水动机，即不违反热力学第一定律（这个定律告诉我们：给定系统的总能量守恒）的永动机，但它违反了热力学第二定律（这个定律告诉我们：能量自动地使温度趋于平衡）。换言之，麦克斯韦妖看来克服了熵增加的趋势。
也许，我可以用下述例子再进一步地来阐释这个观念。考虑有一群人从地下道的两个旋转栅门走出来，其中的一个门只让以一定速度行走的人走出，另一个门则只让走得慢的人走出。地下道中的人群的这种偶然运动将表现为这样的一股人流：从第一个旋转栅门出来的人都走得快，而通过第二个旋转栅门的人都走得慢。如果我们用一条装有踏车的通道把这两个旋转栅门连接起来，那么，走得快的人流从一个方向来转动这部踏车的力量要大于走得慢的人流从另一个方向来转动这部踏车的力量，这样，我们就会从人群的偶然走动中得到一个有用的能源。
这里有一个非常有趣的差异，它出现在我们爷爷辈的物理学和今天的物理学之间。在十九世纪的物理学中，信息的取得似乎是不付任何代价的。结果是，在麦克斯韦的物理学中，他的任何一个妖都不发生供应其能源的问题。但是，现代物理承认，麦克斯韦妖只能通过某种象感官之类的东西采取得信息，有了信息，妖才能开门或关门，而就这种目的而言，这个感官就是眼睛。刺激妖眼睛的光并不是附加于机械运动的某种不带能量的东西，而是同样具有机械运动自身的种种主要属性的。除非是光碰到仪器，任何仪器是接收不到光的；除非是光去中了粒子，光不能指示任一粒子的位置。所以，这种情况就意味着，即使从纯粹力学的观点看来，我们也不能认为气室中所含有的东西仅仅是气体，而应当认为其中含有气体和光，这二者可以处于平衡状态，也可以处于不平衡状态。如果气体和光处于平衡状态，那么，作为现代物理学说的一个推论，我们可认证明：麦克斯韦妖将是一个瞎子，瞎到就跟气室中根本没有光一样。我们顶多有暧昧不明的、来自四面八方的光，这样的光对于气体粒子的位置和动量是起不了什么指示作用的。所以，麦克斯韦妖只能在状态不平衡的系统中工作。但是，在这样的系统中，可以证明，光和气体粒子之间的恒常碰撞有使二者达到平衡的趋势。因此，即使妖可以暂时地颠倒熵的通常方向，它归根到底也会搞得精疲力竭的。
仅当系统之外有光加进来，其温度不同于粒子自身的力学温度时，麦克斯韦妖才能不断地作工。这个情况我们应该是完全熟悉的，因为我们知道，我们周围的一切都在反射着太阳光，而太阳光和地球上的力学系统远非处于平衡状态。严格说，我们所遇到的粒子，其温度都处于华式SO至6O度左右，而和粒子处在一起的光发自太阳时则在好几千度左右。
在一个不处于平衡状态的系统中，或者，在此系统的局部区域中，熵不一定增加。事实上，熵是可以局部地减少的。我们周围世界的这种非平衡状态也许只是衰退过程中的一个阶段，这个衰退过程终归是要导致平衡的。我们早晚都得死去，我们周围的整个宇宙非常可能要由于热寂而毁灭，那时候，世界将还原为一个浩瀚无际的温度平衡状态，其中再也没有真正新鲜的事物出现了。除了单调的一致性外，别无他物，我们从中所能期望的只不过是微小而无关宏要的局部涨落而已。
然而，我们尚未成为世界最后毁灭阶段的目睹者。事实上，这些阶段不可能有目睹者。所以，在这个与我们直接有关的世界里，存在着这样一些阶段，它们虽然在永恒中只占居一个微不足道的地位，但对我们讲来却具有巨大的意义，因为在这些阶段中，熵不增加，组织性及其伴随者（信息）都在增进中。
我所讲的这些局部区域的组织性增强问题，不仅限于生命体所揭示出来的那种组织。机器也可以局部地、暂时地增加信息，虽则它们的组织性和我们的组织性相较，那是粗糙而不完善的。
在这里，我要插进下越的语义学意见：生命、目的和灵魂这类字眼都是极不适于作严格科学思考的。这些词都因我们对某类现象的共同认识而获得其意义，但它们事实上并未提供恰能表征该共性的任何根据。每当我们发现一种新现象，如果它和我们已经命名为“生命现象”的那些东西的性质具有某一程度的共同点而又和我们用来定义“生命”一词的一切有关方面不相符合时，我们就面临着这样的问题：究竟是扩大“生命”一词的含义以便把这种现象包括进去呢，还是以更加严谨的方法来定义该词以便把这个现象排除在外呢，我们过去在研究病毒时就曾经碰到这个问题，病毒表现有若干生命倾向——生存、增殖和组织化，但这些倾向又不具有充分发展的形式。现在，当我们在机器和生命机体之间观察到行为的某些类似时，有关机器究竟是活的还是死的这个问题，就我们的角度看来，就是语义学问题，亦即我们可见随意用这种或那种最方便于我们的方式作出回答。这就象汉普蒂·丹普蒂所说的一句名言那样：“我给他们额外津贴，要他们按照我的需要办事。”
假如我们想用“生命”一词来概括一切局部地违反熵增加流向的现象，那我们是可见随意这样做的。但是，这样做了之后，我们就会把天文学上的如我们通常所知道的和生命仅有极其微小相似的许多现象都包括进去了。所以，按照我的意见，最好是避免使用诸如“生命”、“灵魂”、“生命力”等等之类的一切自身尚待证明的代号，而在谈到机器的时候，仅仅指出：在总熵趋于增加的范围内，在代表减熵的局部区域这一点上，我们没有理由说机器不可以和人相似。
当我用这种机器和生命机体作比较时，我的意思从来都不是说，我们通常所理解的有关生命的那些特殊的物理、化学以及精神的过程和生命模拟（life-imitating）机中的那些过程等同。我只不过是说，它们二者都可见作为局部反熵过程的例证。反熵过程或许还可以通过许多其他途径找到例证，当然这些途径既不应当称之为生物学的，也不应当称之为力学的。
虽然在自动化这样一个发展如此迅速的领域中，我们不可能对生命模拟自动机作出共同的陈述，但我愿意强调指出，这些实际存在的机器具有若干共同的特点。一个特点是，它们都是执行某项特定任务或若干特定任务的机器，因而它们都必须具有使这些任务得以完成的效应器官（类似于人的胳膊和腿）。第二个特点是，它们都得用感觉器官和外界交往（enrapport），例如，用光电管和温度计，这些仪器不仅可以告诉机器当前的环境如何，而且能够使机器把自己任务完成与否的情况记录下来。后一种职能，如前所述，称做反馈，即一种能用过去演绩来调节未来行为的性能。反馈可见是象普通反射那样简单的反馈，也可见是比较高级的反馈，在后一情况下，过去经验不仅用来调节特定的动作，而且用来调节行为的全盘策略。这样一种的策略反馈可以而且往往表现为从一方面看来是条件反射而从另一方面看来又是学习的那种东西。
对于行为的这一切形式，特别是较复杂的形式，我们必须给机器设置一个中枢决策器官，它根据馈给机器的信息来决定机器的下一步动作，这个器官之存储信息就是模拟生命体的记忆能力的。要制造一部趋光或避光的简单机器，那是不难的，又如果这类机器自身含有光源，那么，许多这样的机器结合在一起便会表现出社会行为的复杂形式，其情况就象G·瓦尔特（Grey Waltor）博士在《活脑》（The Living Brain）一书中所描述的那样。在目前，属于这种类型的若干比较复杂的机器只不过是用来探索机器自身及其模拟物—一神经系统的种种可能性的科学玩具而已。但是，我们有理由猜想，最近将来的技术发展必将使其中的若干潜在性得到利用。
因此，神经系统和自动机器在下述一点上基本相似：它们都是在过去已经作出决定的基础上来作决定的装置。最简单的机械装置都会在二中择一的情况下作出决定的，例如，电门的开或关。在神经系统中，个别神经纤维也是在传递冲动或不传递冲动之间作出决定的。机器和神经系统二者之中都有依其过去而对未来作出决定的专门仪器，在神经系统中，这个工作大部分是在那些内容极为复杂的叫做“突触”的地方来做的，这个地方有多根传入神经纤维和一根传出神经纤维相连。我们可以在许多情况下把这些判决的根据说作突触活动的阈值，换言之，我们使用应有几根传入纤维的激发（fire）才可以使传出纤维激发起来作说明。
这就是机器和生命体之间至少有部分类似的根据。生命体中的突触和机器中的电门装置相当。关于进一步阐述机器和生命体在细节上的关系，读者应参看瓦尔特博士和阿希贝博士的极其引人入胜的著作。
如前所述，机器，和生命体一样，是一种装置，它看来是局部地和暂时地抗拒着熵增加的总趋势的。由于机器有决策能力，所以它能够在一个其总趋势是衰退的世界中在自己的周围创造出一个局部组织化的区域来。
科学家总是力图发现宇宙的秩序和组织性的，所以，他是玩着一种反对我们的头号敌人即组织解体的博奕。这个恶魔是摩尼教的恶魔还是奥古斯汀的恶魔呢，它是一种与秩序对立的力量还是秩序自身的欠缺呢，这两种恶魔的不同之处就在我们为反对它们而采取的不同战术中表现出来。摩尼教的恶魔是一个敌手，它和任何一个注定得胜并将使用任何机巧权术和虚伪手段以取得胜利的敌手一样。具体说，他能给自己的捣蛋策略保密；要是我们对它的捣蛋策略泄露出有所觉察的任何苗头时，那它就会改变策略从而继续把我们蒙在鼓里。另一方面，奥古斯汀的恶魔自身不是一种力量，而是我们弱点的量度；为了揭露它，也许需要用上我们全部的才智，但既然揭露了它，那我们也就在一定意义上征服了它；同时，它也不会以进一步破坏我们为其唯一目的而在一个已被我们弄清的问题上面改变其策略了。摩尼教恶魔跟我们打扑克，不惜采取欺骗手段；这种手段，正如冯·诺意曼（von Neumann）在其《博奕论》中所作的解释那样，不仅旨在使我们能以欺骗手段取胜，而且旨在防止对方在我们不进行欺骗的诚实基础上取胜。
和摩尼教的这个貌善心毒的恶魔比较起来，奥古斯汀的恶魔是个笨蛋。它玩着复杂的游戏，但我们可见用自己的才智彻底打败它，就象洒下圣水一样。
至于说到恶魔的本性，我们知道，爱因斯坦有句格言，这句格言具有比格言更多的内容，它其实是关于科学方法种种依据的陈述。爱国斯坦说；“上帝精明，但无恶意。”在这里，“上帝”一词是用来表示种种自然力量的，包括我们归之于上帝的极为谦恭的仆人，即恶魔的力量在内。爱因斯坦的意思是说，这些力量不欺骗我们。也许，这个恶魔的含义和墨菲斯托弗里斯相距不远。当浮士德询问墨菲斯托弗里斯他是什么东西的时候，墨菲斯托弗里斯回答说：“我是永远在求恶而同时永远在行善的那种力量的一个部分。”换言之，恶魔的骗人能力不是不受限制的，假如科学家要在他所研究的宇宙中寻求一种决心和我们捣蛋到底的积极力量的话，那他是白费自己的时间了。自然界抗拒解密，但它不见得有能力找出新的和不可译解的方法来堵塞我们和外界之间的通讯的。
自然界的被动抗拒和一位敌手的主动抗拒，达二者之间的差别使人联想到了科学研究工作者和军人或赌徒之间的差别。科学研究工作者随便在什么时候和什么地方都可以从事他的种种实验而不用担心自然界会在什么时候发现他所使用的手段和方法，从而改变其策略。所以，他的工作是由他的最好时机支配着；反之，一位棋手就不能走错一着棋而不会碰上一位机敏的敌手打算利用这个机会而打败他的。因此，棋手之受他的最坏时机的支配要多干受他的最好时机的支配。我对这个论点也许有偏见，因为我觉得我自己能在科学上作出有效的工作，但在下棋的时候，却经常由于自己在紧要关头的轻率大意而遭到失败。
所以，科学家是倾向于把自己的敌手看作一位作风正派的敌手。这个态度对于他之作为科学家的有效性讲来，是必要的，但这会使他在战争中和政治上容易受到无耻之徒的欺骗。这个态度的另一个结果，就是一般公众对他难于理解，因为一般公众关心一己之敌远甚于关心象自然界这样的敌手的。
我们不得不过着这样一种生活，其中，世界作为整体，遵从热力学第二定律：混乱在增加，秩序在减少。一然而，如前所述，热力学第二定律虽然对闭合系统的整体讲来是一个有效的陈述，但它对于其中的非孤立部分就肯定不是有效的了。在一个总熵趋于增加的世界中，一些局部的和暂时的减熵地区是存在着的，由于这些地区的存在，就使得有人能够断言进步的存在。在直接和我们有关的世界中，对于进步和增熵之间的斗争总方向，我们能够表示什么意见呢？
如所周知，启蒙时期孕育了进步观念，虽然在十八世纪的时候，有过一些思想家，认为这种进步是遵从报酬递减律的，认为社会的黄金时代不比自己身边所看到的有着太大的不同。在启蒙时期这一建筑物中，以法国革命为标志的裂口，给人们带来了关于任何进步的怀疑。举例说，马尔萨斯（Malthus）注意到了他那个时代的农业几乎陷入了无法控制的人口增加的泥坑中，吃光了当时人们所生产的全部收获物。
从马尔萨斯到达尔文，思想嬗替的线索是清楚的。达尔文在进化论上的伟大革新，就在于他承认进化并非一种拉马克（Lamarck）式的高而更高、好了又好的自发上升过程，而是这样一种现象：生命体在其中表现出了：（甲）多向发展的自发趋势和（乙）保持自己祖先模式（Pattern）的趋势。这两种效应的结合就铲除掉了自然界中乱七八糟的发展，同时通过“自然选择”的过程淘汰掉了那些不能适应周围环境的有机体。这样铲除的结果就留下了多少能够适应其周围环境的生命形式之剩余模式（residual Pattern）。按照达尔文的见解，这个剩余模式便是万有的合目的性的表现。
剩余模式的概念在阿希贝博士的工作中重新提出来了。他用它来解释机器的学习。他指出：一部结构相当无规的和无目的的机器总是存在着若干近乎平衡的状态和若干远乎平衡的状态，而近乎平衡的模式就其本性而言是要长期持续下去的，至于远乎平衡的模式则只能暂时地出现。结果是，在阿希贝的机器中，就象在达尔文的自然界中一样，我们在一个不是有目的地构成起来的系统中看到了目的性，原因很简单，因为无目的性按其本性说来乃是暂时出现的东西。当然，归根到底，最大熵这个极为广泛的目的看来还是一切目的之中最为经久的东西。但是，在其居间的各个阶段中，有机体或由有机体组成的社会将在下述的活动样式中比较长期地保持现状：组织的各个不同部分按照一个多少是有意义的模式而共同活动着。
我认为，阿希贝关于没有目的的随机机构会通过学习过程来寻求自身目的的这一辉煌的思想，不仅是当代哲学方面的伟大贡献之一，而且会在解决自动化的任务中产生高度有用的技术成果。我们不仅能把目的加到机器中，而且，在绝大多数的情况下，一部为了避免经常发生某些故障而设计出来的机器将会找到它所能找到的种种目的的。
甚至早在十九世纪时，达尔文的进步观念所产生的影响就不仅限于生物学领域了。所有的哲学家和社会学家都是从他们那个时代的种种富有价值的源泉中来汲取他们的科学思想的。因此，看到马克思及其同时代的社会学家在进化和进步的问题上接受了达尔文的观点，这就不足为奇了。
在物理学中，进步的观念和熵的观念是对立的，虽然二者之间并无绝对的矛盾。凡与牛顿直接有关的理论物理学都一致认为，推动进步并反对增熵的信息，可用极少量的能量或者甚至根本不用能量来传递的。到了本世纪，这个观点已经由于物理学中量子论的革新而改变过来了。
量子论恰恰导出了我们所期望的能量和信息之间的新联系。这种联系的粗糙形式就在电话线路或放大器的线路噪声理论中出现。这种本底噪声看来是无法避免的东西，因为它和运载电流的电子分立性有关，它具有破坏信息的某种能力。所以，线路的通讯能力得有一定大小，才能避免消息被自身的能量所淹没。比起这个例子更加基本的事实是：光自身也是原子的结构，一定频率的光是一颗颗地辐射出去的，叫做光量子，它有确定的能量，大小依赖于其频率。因此，辐射的能量不可能小于一单个光量子的能量。没有能量的一定损耗，信息的传递就不能产生，所以，能量耦合和信息耦合之间并无明显的界限。但虽然如此，就大量的实用目的而言，一个光量子乃是极为微小的东西，而一个有效的信息耦合所需的能量传递也是十分微小的。因此，在我们考虑诸如一株树木的生长或一个人的生长这类直接或间接依赖于太阳辐射的局部过程时，局部熵的大量降低也许和十分节约的能量传递有关。这是生物学的基本事实之一，特别是光合作用理论或化学过程理论的基本事实之一。由于光合作用或化学过程，植物才能够利用阳光从水和空气中的二氧化碳制造出淀粉以及其他为生命所需的复杂的化合物来。
因此，我们是否要对热力学第二定律作出悲观的解释，得看我们赋予整个宇宙和我们在其中找到的局部减熵区域这二者各自的重要性如何。要记住，我们自己就是这样一个减熵区域，而我们又是生活在其他减熵区域中。结果是，正常视景因远近距离的不同而产生的差异使我们赋予减熵和增加秩序的地区的重要性远比赋予整个宇宙的重要性大得多。举例说，生命很可能只是宇宙中的罕见现象，它也许仅限于太阳系，如果我们所考虑的任何一种生命，其发展水平得跟我们主要感兴趣的生命相当的活，那生命就是仅限于地球上面的现象了。但虽然如此，我们是居住在这个地球上面的，宇宙中的其他地方之有无生命这桩事情和我们并无太大的关系，而这桩事情当然也跟宇宙的其余部分在大小比例上之占居绝对优势并无关系。
再说，我们完全可以设想，生命是有限时间之内的现象；在最早期的地质年代之前，生命是不存在的；而地球之重返无生命时代，成为烧光或冻结了的行星，也是会到来的。为生命所需的化学反应得以进行的物理条件是极端难得的，对于理解这一点的人们而言，下述结论自然无可避免；能让这个地球上的任何形式的生命，甚至不限于象人这样的生命，得以延续下去，这个幸运的偶然性，非达到一个全盘不幸的结局不可。然而，我们不妨方便地对我们自己作出这样的估价，把生命存在这一暂时的偶然事件只及人类存在这一更加暂时的偶然事件看作具有头等重要的价值，而不必去考虑它们的一瞬即逝的性质。
在一个非常真实的意义上，我们都是这个在劫难逃的星球上的失事船只中的旅客。但即使是在失事船只上面，人的庄严和价值并非必然地消失，我们也一定要尽量地使之发扬光大。我们将要沉没，但我们可以采取合乎我们身份的态度来展望未来的。
到此为止，我们所谈的都是悲观主义，它比起感动俗人情绪的悲观主义来，则更多是职业科学家的理智方面的悲观主义。我们已经看到，熵理论和宇宙最后热寂的种种考虑，不一定会有乍看起来似乎存在的那种令人精神十分沮丧的后果。但是，即使这种关于未来的考虑是有节制的，它也不是普通人特别是普通美国人的情绪安宁所能接受得了的东西。在整个趋于衰退的宇宙中，当论及进步的作用时，我们所能指望的顶多是这样：面对着压倒一切的必然性，我们追求进步的目光可以扫清希腊悲剧的恐怖。然而，我们却是生活在一个没有太多悲剧感的时代之中。
美国中产阶级上层的普通儿童的教育都是旨在注意防止他的死亡感和毁灭感的。他在圣诞老人的气氛中长大，当他懂得圣诞老人是神话之后，他就痛哭起来了。的确，他决计不会完全同意把这位神灵从他的万神殿中迁走，而在他往后的生活中，他会花费很多时间去寻找感情上的某种代替物的。
他后来的生活经验迫使他去承认个体死亡的事实，迫使他去承认这个灾难的日益迫近。但虽然如此，他还是试图把这些不幸的现实归溯于偶发事件的作用，还是试图去建立一个没有不幸的人间天堂。对他说来，这个人间天堂是处在永恒的进步之中，是处在越来越伟大、越来越美好的事物的不断出现的进程之中。
我们之崇拜进步，可用两个观点来进行探讨：一是事实观点，一是道德观点，后者提供赞成与否的标准。在事实方面，人们断言：继在美洲发现这个早期进步（它的开端相当于现代文明的开始）之后，我们便进入了一个永无终止的发明时期，进入了一个永无终止的发现新技术以控制人类环境的时期。进步的信仰者们说：这个时期将不断地继续下去，在人类想象得到的未来中看不到尽头。那些坚持把进步观念当作道德原则的人们则认为这个不受限制的近乎自发的变化过程是一桩“好事”，认为它是向后代保证有人间天堂的根据。人们可以不把进步当作道德原则来信仰，只把它当作事实来信仰；但是，在许多美国人的教义中，二者是分不开的。
我们大多数人对干进步观念都是非常熟悉的，这或者是因为我们认识到了一个事实：这个信仰仅仅属于有文字记载的历史中的一个很小的部分；或者是因为我们认识到了另外一个事实：进步和我们自己的宗教教育和传统有着显著的分歧。无论是天主教徒、新教徒或是犹太教徒，都不把尘世看作一块可期得到经久快乐的好地方。教堂对于德行的酬报，不是人间帝王之间所流通的任何一种钱币，而是天国的期票。
从本质上说，喀尔文主义者也是承认这一点的，但加上了一个阴暗的注解：能在末日审判中通过严酷考验的上帝选民为数极少，而且他们都是上帝任意选定的。为了获选，什么人世的德行，什么道德的修养，统统无济于事。许多善人，将遭谴罚。喀尔文主义者甚至不想为自己祈求天国的幸福，他们当然就更加不去指望尘世的幸福了。
希伯莱预言家在估价人类未来时远不是乐观的，甚至在估价自己选民以色列人的未来时也是如此；约伯（Job）的伟大德行虽然可以给他以精神方面的胜利，虽然还得到了上帝的恩准，赐还他的羊群、仆人和妻妾，但是，德行并不能确保这个相对幸福的结局之必然到来，除非出自上帝的任意性。
共产党人，和进步的信仰者一样，也在寻求他的人间天堂，但不是为了个人在阴间生存取得酬报。但虽然如此，他相信这个人间天堂不经过斗争是决不会自行到来的。他不相信在你临终之际天上有馅儿饼，正如他不相信未来有大块的冰糖山一样。伊斯兰教对进步的理想也没有更多的接受能力，伊斯兰这个名称本身就意味着服从上帝的意志。至于佛教以及佛教中关于涅槃和解脱轮回的愿望，我就不用赘言了；它永远是和进步观念相对立的，而这，对于印度所有类似的宗教讲来，同样是正确的。
除了许多美国人在十九世纪末叶所信仰的那种愉快而消极的进步外，还有一种进步，它似乎具有比较有力的和积极的内涵。对于普通美国人讲来，进步意味着西部的胜利。它意味着美国移民时代边区经济的无政府状态，意味着0．威斯特（owen Wister）和T．罗斯福（Theodore Roosevelt）的那些精力充沛的散文。当然，从历史看，边区完全是真实的现象。多年来，美国的发展总是在远处西部的空旷地区这个背景上进行的。但虽然如此，在谈到边区而诗兴勃发的人们当中，大半都是往昔岁月的赞美者。早在1890年举行人口调查时就宣告了真正边区条件的结束。取之不尽、用之不竭的国内巨大资源，其地理界限已经清楚地划定了。
普通人很难有一付历史眼光看到进步必将减退到它所固有的规模。在美国南北战争中，大多数人用来作战的滑膛枪只不过是滑铁卢战场上所使用的武器的微不足道的改进而已，这种武器又几乎和低地国家马尔勃劳军队的明火枪相当。但是，手提射击武器从十五世纪或者更早的时候起就已经有了，而大炮的出现还要早过一百年。值得怀疑的是，滑膛枪的射程是否远远超过最好的长弓，虽然我们确知它们在射击速度和准确性上决不相等；然而长弓乃是石器时代以来几乎没有什么改进过的发明。
还有，造船技术虽然从来没有完全停滞过，但木制战船直到它废弃不用的前夕都是十七世纪初叶以来其基本结构完全不变的模式，而其原型甚至可以回溯到许多世纪以前。哥伦布的水手之一可以是法拉各（Farragut）船上的干练海员。出身于从圣保罗到玛尔塔的航船上的水手甚至有充分理由在本国充当约瑟夫·康纳德（Joseph Conrad）三桅帆船的前舱手。一位来自达西亚边区的罗马牧牛人，把长角的小公牛从得克萨斯草原赶到铁路终点站，看来是个十分能干的牲畜商（Vaquero），虽然在他到达那儿的时候，会由于自己的所见所闻而惊骇万分。一位管理神庙财产的巴比伦人既不用学习簿记也不用学习指挥奴隶的本领便能经营一个早期美国南部的大农场。总之，在那个时期中，绝大多数人的主要生活条件总是重复不变的，而革命性的变化甚至在文艺复兴和大远航之前都还没有开始，人们直到完全进入了十九世纪之前都还设想不到我们今天认为理所当然的那种加速前进的步伐。
在这些情况下，要在早期历史中找到能与蒸汽机、汽船、火车、现代冶金术、电报、横渡大洋的海底电报、电力的普遍应用、炸药和现代高爆炸力导弹、飞机、电子管和原子弹等等相匹敌的发明物，那是徒劳无益之举。冶金学预告了青铜时代的开始，但是，这方面的发明既不是集中在某个时候出现的，也缺乏丰富多样的内容，所以不能以之作为有力的反证。古典经济学家会利用这种情况而温文尔雅地来说服我们，要我们相信这些变化纯粹是程度上的变化，而程度上的变化就不会破坏历史的类似性了。一剂番木鳖硷和一剂假毒药的差别也只是程度上的差别了。
科学的历史学和科学的社会学都是用下述概念为依据的：所讨论的各种特殊事例都有充分的类似性，因为不同时期的社会机制都是相关着的。但是，毫无疑问，自从现代史开端以来，现象的整个尺度产生了巨大的变化，因为我们很难把过去历史时期的政治观念、国家观念和经济观念转用于现代。几乎同样明显的是，只美洲发现开始的现代史本身就是一个截然不同的历史时期。
在美洲发现时期，欧洲第一次认识到了有一个地广人稀的地区，能够容纳比欧洲自身还多得多的人口；这块大陆充满了有待勘探的资源，不仅有金矿、银矿，还有其他商业物资。这些资源似乎取之不尽，用之不竭；的确，从1500年的社会发展的规模看来，耗尽这些资源并使这些新建的国家达到人口饱和的程度乃是非常遥远的事情。这四百五十年要比大多数人企图展望到的远得多了。
但是，新大陆的存在促使人们产生了一种并非不象《阿丽丝疯茶会》的态度。当一份茶点吃光了，对于疯帽匠和三月兔说来，最自然不过的事情就是跑去占有邻座的一份。当阿丽丝问他们这样转了一圈重新回到他们原先座位时将会发生什么事情，三月兔就改变了话题。对于那些全部过去历史不到五千年却期望着千年至福和末日审判会在很短的时间内突然降临的人们说来，疯帽匠的这种策略似乎是最最通情达理的了。随着时间的推移，美国的茶桌已被证明不是吃不光的；而且，就事实而论，丢掉一份再抢另外一份的速度是增加了，可能还要以更快的步伐来增加。
许多人认识不到最近四百年乃是世界史上的一个非常特别的时期。这个时期所发生的变化，其步调之快，史无前例；就这些变化的本质而言，情况也是如此。它一部分是通讯加强的结果，但也是人们对自然界加强统治的结果，而在地球这样一个范围有限的行星上，这种统治归根到底是会加强我们作为自然界的奴隶的身份的。因为，我们从这个世界取出的愈多，给它留下的就愈少，到最后，我们就得还债，那时候，就非常不利于我们自己的生存了。我们是自己技术改进的奴隶，我们不能把新罕布什尔（New Hampshire）的一个农庄还原为1800年那种自足自给的经济状态，正如我们不能通过想象给自己的身高增加一腕尺（cubit），或者用更恰当的比喻来说，不能缩小一腕尺一样。我们是如此彻底地改造了我们的环境，以致我们现在必须改造自己，才能在这个新环境中生存下去。我们再也不能生活在旧环境中了。
进步不仅给未来带来了新的可能性，也给未来带来了新的限制。看来进步自身和我们反对增熵的斗争都似乎一定要见我们正在力图避免的毁灭道路为结局。然而，这种悲观主义的情绪仅仅是以我们的无知无能为前提的，因为我坚信，一旦我们认识到新环境所强加于我们的新要求认及我们掌握到的符合这些新要求的新手段时，那么，在人类文明毁灭和人种消灭之前，仍然还有一段很长的时间，虽则它们终将是要消灭的，就象我们生下来都要死去一样。但是，最后热寂的前景乃是远在生命彻底毁灭之后才会出现的东西，这对人类文明和人种说来同样是正确的，就跟对其中的个体说来同样是正确的一样。我们既要有勇气面对个人毁灭这样一桩确定无疑的事实，同样，我们也要有勇气面对我们文明的最后毁灭。进步的单纯信仰不是有力的信念，而是勉强接受下来的因而也是无力的信念。
第三章 定型和学习：通讯行为的两种模式
如前所趋，某些种类的机器和若干生命体，特别是比较高级的生命体，都能在过去经验的基础上来改变自己的行为模式，从而达到反熵的特定目的。在这些比较高级形式的能够进行通讯的有机体中，作为个体过去经验的环境是能够把个体的行为模式改变得在某种意义上更加有效地来对付其未来环境的。换言之，有机体并不象莱布尼兹钟机式的单子那样，同宇宙作预定的和谐，而是和宇宙及其未来的种种偶然性依据实际情况而寻求着新的平衡。它的现在不同于它的过去，而它的未来又不同于它的现在。在生命体中，就象在宇宙自身之中那样，分毫不差的重复是绝对不可能的。就生命体和机器之间的类比而言，阿希贝博士的工作可能是我们目前对这个问题的最伟大的贡献。学习，和比较简单的反馈形式一样，也是一种从未来看过去和从过去看未来有所不同的过程。关于显然合目的的有机体这一整个概念（不论这概念是机械的、生物学的或是社会的），都是时间之流中具有特定方向的一根飞箭，而不是两端都有箭头的可以向着其中任一方向前进的线段。能学习的生物不是古代神话中的两头蛇，两端都有头，走哪儿去都无所谓。能学习的生物是从已知的过去走向未知的未来，而这未来是不能和过去互换的。
让我再举另外一个例子来弄清反馈在学习方面的作用。当巴拿马运河各水闸上的巨大控制室在工作着时，它们都是双向的通讯中心。控制定不仅要发出信号以控制牵引机车的运转、控制闸口的开和关、控制水门的开和关，而且，室里还摆满了仪表，它们除表示机车、闸口和水门已经收到它们的命令外，还要表示它们实际上已经有效地执行了这些命令。如果情况不是这样，水闸管理人就会很快地想到也许有一部牵引机车停顿了，或是一艘巨吨级的军舰冲进了水门，或是其他许多类似的不幸事件之一发生了。
控制原理不仅可以应用于巴拿马运河的水闸，而且可见应用于国家、军队和个人。在美国独立战争时期，由于英国不慎之故，已经下达的命令未能使一支由英国本土指挥的从加拿大开来的英国军队和另一支从纽约开出的英国军队在沙拉托加会师，以致英国柏戈因（Burgoyne）部队遭到惨败，其实一个周密考虑好的双向通讯程序就能避免这种情况。由此可知，行政官吏，不论是政府的、大学的或公司的，都应该参与双向的通讯流，而不仅是从事自上到下的单向通讯。不然的话，上级官员就会发现他们的政策是建立在他们下属对种种事实的全盘误解上面了。再有，对于演说家讲来，最困难的任务莫过于向一个毫无表情的听众讲话了。戏院中热烈鼓掌的目的，就其本质而言，就是要在演员心中引起一些双向通讯的。
社会反馈这个问题对于社会学和人类学具有非常巨大的意义。人类社会的通讯模式极其多种多样。有些社会，例如爱司基摩人那样的社会，看来是没有领袖制度的，社会成员之间的从属关系也是很不显著的，所以，这个社会团体的基础只不过是在气候和食物供应的非常特别的条件下谋求生存的共同愿望而已。有些社会分成许多阶层，在印度就可只找到这样的社会，其中，二人之间的通讯手段受到自家门第和社会地位的严格限制。有些社会是由专制君主统治看，两个臣民之间的每一关系都要从属于君臣之间的关系。还有由领主和农奴构成的等级制度的封建社会，它们具有非常特殊的社会通讯技术。
我们大多数美国人都喜欢生活在相当轻松的社会团体中，在这样的社会里，个体之间和阶级之间的通讯障碍不是太大的。我的意思并不是说，美国在通讯方面已经达到了这种理想。在白人至上还是全国大部分地区的信条的情况下，这个理想总是达不到的。但是，这种限制多端、形式不定的民主，对于许多以效率作为最高理想的人们说来，甚至还是认为太无政府主义了。这些崇拜效率的人们喜欢让每一个人从孩提时代起就在指定给他的社会轨道上活动，执行着束缚他就象奴隶之被束缚在泥土上面一样的社会职能。在美国的社会图景中，存在着这些倾向，存在着这种对未知未来所蕴含的种种机会之否定，这是可耻的。由于这个缘故，许多人虽然一心一意依恋着这种永远派定人们社会职能的秩序井然的国家，但若迫使他们公开承认这一点，那他们就会感到狼狈不堪了。他们只能以其行动来表示自己明显的偏爱。可是这些行动也是够明确突出的了。商人用一批唯命是从的人围绕在自己周围，从而使自己和他的雇员们隔离开来；或者，一个大研究所的领导人给每一属员指定一个研究专题，但不给他独立思考的权利，以免他超出这个专题的范围并窥见研究工作的全部要领。这些都表明了他们所尊重的民主并非真正是他们愿意生活于其中的秩序。他们所向往的预先指定各人社会职能的秩序井然的国家，令人想起了莱布尼兹的自动机，它在通向偶然性的未来时，不会提供不可逆转的活动，而这种活动却是人的生活的真正条件。
在蚂蚁社会中，每个成员都执行着各自特定的职能。其中也许还存在着专职的士兵阶级。某些高度特殊化的个体执行着皇帝或皇后的职能。如果采用这种社会作为人类社会的模式，那我们就会生活在法西斯的国家中，其中每一个体生来就命中注定了有着自己特定的职业：统治者永远是统治者，士兵永远是士兵，农民不外乎是农民，而工人则注定了是工人。
本章的主题之一就是指出：法西斯主义者之所以渴望用蚂蚁社会作为模型来建立国家，乃是对蚂蚁和人二者的本性都有严重的误解所致。我愿意指出，昆虫的生理发展自身决定了它在本质上是一个愚蠢的、不会学习的个体，注定了不能有任何较大程度的改变。我还愿意表明，这些生理条件如何使昆虫成为一种廉价的、可以大量生产的东西，不比一只纸做的、用过一次就要扔掉的馅饼盘子具有更多的个体价值。在另一方面，我愿意表明，人之所以能够进行大量学习和研究工作（这差不多会占去他的半生时间），乃是生理地装备了这种能力的，而蚂蚁则缺乏这种能力。多样性和可能性乃是人的感官所固有的特性，而且它们确实是理解人的壮丽飞跃的关键所在，因为多样性和可能性都是人的结构本身所特有的东西。
我们即使可以把人的远远超过蚂蚁的优越性弃置不顾，用人做材料来组织一个蚂蚁式的法西斯国家，但我确信这种做法乃是人的本性的贬值，从经济上说，也是人所具有的巨大价值的浪费。我想，我是相信人类社会远比蚂蚁社会有用得多的；要是把人判定并限制在永远重复执行同一职能的话，我担心，他甚至不是一只好蚂蚁，更不用说是个好人了。那些想把我们按照恒定不变的个体职能和恒定不变的个体局限性这一方式组织起来的人，就是宣判了人类只该拿出远低于一半的动力前进。他们把人的可能性差不多全部抛弃掉了，由于限制了我们可以适应未来偶然事件的种种方式，他们也就毁掉了我们在这个地球上可以相当长期地生存下去的机会。
现在让我们回头来讨论一下蚂蚁的个体结构中那些使蚂蚁社会之所以成为非常特殊事物的局限性。这些局限性在蚂蚁个体的解剖学和生理学上都有其深刻的根源。昆虫和人二者都是呼吸空气的生物形式，都是从水生动物的方便的生活条件经过漫长的时间而后过渡到受陆地限制的、要求极为严格的产物的代表。从水界到陆界的这种过渡，不论在什么地方发生，都要引起呼吸系统、循环系统、有机体的机械支架以及成觉器官等等方面的根本改造。
陆生动物的躯体之在机械方面的增强是沿着几条互不相关的道路前进的。大多数软体动物的情况就跟某些其他生物群（它们虽然和软体动物无关，但在基本特点上都具有类似于软体动物的形式）的情况一样，都是从外皮的某个部分分泌出一种无生命的、含钙的组织体，叫做甲壳。这个东西从动物的早期阶段起到它的生命结束止都在不断地添加着。那些依螺旋形式发展的生物群只要用这个添加过程就足以说明它们。
如果甲壳对动物起到保护作用，而动物在其以后的阶段中又长得相当大的话，那么甲壳一定是一种非常可观的负担，仅能适用于蜗牛式的移动缓慢而生活安静的陆生动物了。在其他带壳的动物中，壳愈轻，负担愈少，但与此同时，防卫的力量也就愈差。壳的构造具有沉重的力学负荷，它在陆生动物中只是一个不大的成就。
人自身代表着另外一个发展方向，这在所有脊椎动物中都可见看出；在无脊椎动物中，至少象鲎和章鱼那样高度发展的无脊椎动物也是标志着这个方向的。在这一切的生物形式中，结缔组织内部的某些部分凝聚起来了，不再是纤维状的了，它们变成一种密集而坚硬的胶状物。躯体的这些部分叫做软骨，旨在附着那些有力的为动物活跃生命所需的肌肉。在高等脊椎动物中，这种原始软骨质的骨骼起着临时支架的作用，继而代之的是更加坚硬的材料，叫做骨，它就更加合乎附着有力的肌肉的要求了。这些由骨或软骨构成的骨骼，在任何严格意义上都不是大量活组织构成的，但是，在这一整块的胞间组织之内，却充满了细胞、细胞膜和营养血管等活的结构。
脊椎动物不仅发展了内骨骼，而且发展了其他特性以适应它们活跃生命之所需。它们的呼吸系统，不论其形式是腮，是肺，都能很好地适应外部媒介物与血液之间进行积极的氧交换，而其效率要比一般无脊椎动物的血液大得多，因为脊椎动物的血液含有集中在血球里的输送氧气用的呼吸色素。这种血液是在效率较高的心脏抽送之下在一个封闭的血管系统中流通着，而不是处在一个由不规则的心窦（sinuses）所构成的开放系统中。
昆虫和甲壳类以及一切节足动物是以完全不同的生长方式建成的。节足动物的躯体外部包围着一层甲壳质，这是由表皮细胞分泌出来的。甲壳质是一种和赛璐珞很接近的致密物质。在动物躯体的接合部位，甲壳质层很薄，而且比较柔软，但在其余部位，则是坚硬的外骨骼，这我们在大虾和蟑螂身上都可以看到。内骨骼，例如人的，能够随同一切组织的生长而生长。外骨骼就不能这样了，除非象蜗牛那样通过添加来生长。外骨胳是死组织，没有内在的生长能力。它的作用是给躯体以坚强的防护，也供肌肉的附着之用，但它等于一件紧身衣。
在节足动物中，内部生长可以变换为外部生长，这只要脱去旧的紧身衣并在旧衣下面长出一件新衣来就行了，新衣开头是柔软的、可弯曲的并且能够采取稍微新颖和宽大的样式，但它很快就会变成旧衣的样子，硬化起来了。换言之，它们的生长阶段是以一定的脱皮周期为标志，甲壳类脱皮比较经常，昆虫脱皮则少得多。幼虫期可只有好几个脱皮阶段。蛹期就是其过渡形态，这时，本来在幼虫期不起作用的翅内在地向着官能状态发展。这个发展过程在接近蛹期的最后阶段才达到完成，而这一次脱皮便使它完全成年。成年之后就永远不再脱皮了。这就是昆虫的性阶段，在大多数的情况下，虽然它这时还有食用食物的能力，但有些昆虫的口腔和消化管道停止发育，所以，这种昆虫称为成虫（imago）。成虫只能配偶，产卵，而后死去。
在脱掉旧衣并长出新衣的过程中，神经系统是参与作用的。虽然我们有一定数量的证据来说明从幼虫过渡到成虫时有某种记忆保持着，但是，这种记忆的范围不能很广。记忆的生理条件以至于学习的生理条件看来就是组织性的某种连续，即把来自外界的由感官印象所产生的变化变作结构或机能方面的比较经久的变化。昆虫的变形太彻底了，以至于无法把这些变化的经久纪录较多地保留下来。我们的确很难设想，经过了这样严重的内部改造过程之后，还能够继续保持着一种具有任何精确程度的记忆。
昆虫还受到另外一种限制，这和它的呼吸方法与循环方法有关。昆虫的心脏是一个非常弱小的管状结构，它不是和那些具有确定外形的血管相通，而是和外形不确定的、把血液输送到各种组织中去的腔或窦相通。这种血液是没有红血球的，但在溶液中含有血色素。这种输氧方式看来肯定要比通过血球的输氧方式低级得多。
此外，昆虫组织的充氧方法至多是局部地利用了血液。这种动物的躯体中有一个枝状的气管系统，它直接地从外部把空气吸入需氧的组织中去。这些气管都由螺旋状的甲壳质纤维保护着，以免受损，所以它们是被动地开放着的，我们无论在哪儿也找不到证据来说明昆虫有一个主动的、有效的气泵系统。昆虫的呼吸只是通过扩散的方式来进行的。
值得注意的是，通过扩散把新鲜空气带进来又把用过的含有二氧化碳的脏空气带出体外的乃是同一个气管系统。在扩散的机制中，扩散时间不是随气管长度而变化，而是随着管长平方而变化。因此，一般讲来，系统的效率随着动物躯体的增大而极其迅速地降低下来，对于相当大的动物而言，系统的效率就会降低到生存点以下。因此，从昆虫的结构看来，它不仅不可能有最好的记忆，而且不可能生长得更大一些。
为了说明昆虫的尺寸受到上述限制的意义，让我们比较一下两种人工结构——小屋和摩天大楼。小屋的通风条件完全可以通过窗框附近的空气流通而得到适当的保证，无需考虑管道通风问题。另一方面，在分成许多单元的摩天大楼中，把强力通风系统关上，就会在几分钟之内使工作场所的空气变得不可忍受的污浊。对于这样的结构，扩散乃至对流的通风办法都是不够用的。
昆虫全部尺寸的最大值要比脊椎动物小，但是，构成昆虫的那些基本元件并不总是小于人的甚至鲸鱼的基本元件。昆虫的神经系统依其躯体大小也成为小尺寸的，然而，它所含有的神经元不比人脑的小多少，虽则它们在数量上少得多了，而其结构也远不如人的复杂。就智力问题而言，我们应该想到，起作用的不仅是神经系统的相对尺寸，而且，在很大程度上，是它的绝对尺寸。在昆虫的小而又小的结构中，肯定没有地方来安置非常复杂的神经系统，没有地方来存赃大量的记忆的。
从不可能存贮大量的记忆这个观点看来，昆虫就没有机会学习到很多的东西了，这也可以从下述事实看出：在生长的过程中，由于发生过生理变形这样重大的灾难，一只象蚂蚁这样的昆虫，其幼年期是采取了与成年期毫不相关的生活形式渡过的。此外，昆虫在成年期的行为必须在本质上一开始就是完整的，这就清楚地说明了，昆虫的神经系统所收到的种种指令一定基本上是其构成方式的结果，而非任何亲身经验的产物。因此，昆虫很象那种预先把全部指令都陈述在“纸带”上的计算机，几乎没有什么反馈机制来帮助它在不确定的未来中采取行动。蚂蚁的行为主要是本能问题，而非智力问题。昆虫在其中长大起来的生理方面的紧身衣直接决定了调节其行为模式的心理方面的紧身衣。
读者在这里也许要说：“好了！我们早已知道蚂蚁之作为个体不是很聪明的，那又何必庸人自扰地讲了一大堆它不能聪明的道理呢？”答案在于，控制论采取了这样的观点：机器或有机体的结构就是据之可以看出其演绩的索引。昆虫的机械定型就是这样地限制了它的智力的，而人的机械可变性则为其智力发展提供了几乎毫无限制的前景。这个事实与本书的观点密切相关。从理论上说，如果我们能够造出一部机器，其机械结构就是人的生理结构的复制，那我们就可以有一部机器，其智能就是人的智能的复制。
在行为定型问题上，与蚂蚁差别最大的无过于一般哺乳类，特别是人。我们经常看到，人是幼态（neoteinic form）的，这就是说，如果我们把人和他的近亲——类人猿比较一下，那就会发现，成年人在头发、头形、体形、身体比例、骨骼结构和肌肉等等方面都和刚刚生下来的类人猿更加相似，而不那么象成年的类人猿。在动物之中，人就是永远长不大的彼得·潘。
解剖学结构上的这种不成熟性是和人的童年期很长这一点相对应的。从生理学看，人在过完他的正常寿命的五分之一以前都还没有达到他的青春期。让我们用这一点和老鼠的相应比率作个比较。老鼠可只活三年，但是，三个月过后，它就开始生殖。这是十二与一之比。在绝大多数的哺乳动物中，老鼠的这个比率与人相较是近乎标准的。
大多数哺乳动物的青春期，或是标志着保护期的结束，或是标志着其青春期的到来远在保护期的结束之后。在我们的社会中，人不到二十一岁不算成年，而现代高等职业所需的受教育时间大约要延续到三十岁左右，实际上已经过了体力最强壮的时期。因此，人在做学生方面所花费的时间可以达到他的正常寿命的百分之四十，其道理又是和他的生理结构有关。人类社会之建立在学习的基础上面乃是一桩十分自然的事情，这就象蚂蚁社会之建立在遗传模式的基础上面一样。
和其他的有机体一样，人也是生活在偶然性的宇宙之中，但是，人比其他生物优越之处就在于他具有生理上的因而也具有智力上的装备，使得他能够适应环境中的重大变化。人种之所以是强有力的，只是因为它利用了天赋的适应环境的学习能力，而这种可能性则是它的生理结构所提供的。
我们已经指出，一个有效的行为必须通过某种反馈过程来取得信息，从而了解其目的是否已经达到。最简单的反馈就是处理演绩成败的总情况的反馈，例如我们是否真的抓住了我们想要抓起来的东西，又如一支先头部队是否在指定时间到达了指定地点。但是，还存在着许多别的形式的、具有比较复杂性质的反馈。
我们常常有必要知道行为的总策略，例如战略，是否已经证实为成功的。当我们教导动物通过迷宫去寻找食物或避免电击时它必须能够把通过迷宫的总计划之成功与否全面地作出记录，还得有能力修改这个计划以便有效地通过迷宫。这种形式的学习肯定是一种反馈，但它是较高级的反馈，亦即它是策略性的反馈，而不是简单动作的反馈。就B．罗素所讲的“逻辑类型”而言，这种反馈是不同于那些比较基本的反馈的。
这种行为模式也可以在机器中找到。晚近在电话接线技术方面的革新对于人的适应能力提供了一个有趣的机械方面的类比。在整个电话工业中，自动交换机很快地就胜过了手工操作的交换机，人们似乎还这样地认为，现在的自动接线装置就是一个近乎完善的东西了。然而，稍微想一想，人们就可以明白，现在的接线过程是非常浪费设备的。我真正想用电话联系的人们是有限的，今天和我通话的大部分人就是昨天和我通话的那些人，日复一日，周复一周，都是如此。我就是使用电话设备来和这批人建立通讯联系的。现在，由于普遍采用了目前的接线技术，以致接通每天同我们打四次、五次电话的人的接线过程和接通那些也许过去从未和我们通话的人的接线过程无法区别开来。从电话线负荷应当均等的角度看，我们可见利用的电话设备，不是对经常的传呼户太少，就是对不经常的传呼户太多，这种情况使我想起了霍尔墨期的《单马车》这首诗篇来。你们大概都还记得，这辆古老的马车，在使用了一百年之后，表明了它自身的设计是如此之精致，以致无论是车轮、车顶、车杠或座位，都没有显示出任何不经济的、其磨损程度超过了其他部分的地方。实在说，“单马车”乃是尖端技术的代表，它不单是一个幽默的幻想。要是车箍比辐条或是挡泥板出车杠耐久些，那这些耐久的部件就会使若干经济价值浪费掉了。这些经济价值或者可以节省下来而不损害整个车辆的耐久性，或者可以平均分配给全车使它更加耐久些。的确，任何不具“单马车”这种性质的结构都是浪费地设计出来的．
这也就是说，就最经济地服务而言，把我跟某甲的联系过程（此人我一天跟他打三次电话）和我跟某乙的联系过程（此人在我的电话本上是不受注意的一户）等量齐观，不是理想。假如稍微多分配一些我跟某甲直接联系的手段，那我即使花费加倍的等候时间来和某乙接通也是完全可以补偿过来的。如果这样，那我们就可以不费多少钱而设计出一部仪器来记录我过去的谈话，按照我过去使用线路的额数重新分配给我一个服务度，那它就会为我服务较好，或花钱较少，或二者兼而有之。荷兰菲力普电灯公司已经成功地做到这一点。借助罗素所讲的“高级逻辑类型”的反馈，它的服务质量已经得到了改善。这种设备具有较多的变化，较大的适应性，工作起来比常见的设备更为有效，因为常见的设备都具有熵趋势，几率大的压倒了几率小的。
重讲一下：反馈就是一种把系统的过去演绩再插进它里面去以控制这个系统的方法。如果这些结果仅仅用作鉴定和调节该系统的数据，那就是控制工程师所用的简单的反馈。但是，如果说明演绩情况的信息在送回之后能够用来改变操作的一般方法和演绩的模式时，那我们就有一个完全可以称之为学习的过程了。
另外一个关于学习过程的例子见于预测机的设计工作中。在第二次世界大战初期，防空火力的效率较差，以致有必要去发明一种仪器，要求它能够跟踪飞机的位置，计算出飞机的距离，确定炮弹在击中它之前在空中所经历的时间，还要算出在该时间终了时飞机将要达到的位置。如果飞机能够采取完全随意的逃避动作，拥我们的任何技巧都无法掌握我们所不知道的飞机在高射炮开始射击和炮弹到达目标附近这段时间内的运动。但是，在许多情况下，驾驶员不是或者不能采取随意逃避动作的。他受到这一事实的限制：如果他快速转弯，离心力会使他失去知觉；他还受制于另一事实：飞机的控制机构和飞行员所受的驾驶训练实际上迫使他遵守某些有规律的控制习惯，甚至在其逃避动作中也不例外。这些规律性不是绝对的，而是多次实践所表现出来的统计优势。对于不同的飞行员讲来也许是不同的，对于不同的飞机讲来则肯定是不同的。让我们记住：在追踪快得象飞机这样的目标时，计算者是没有时间拿出仪器来计算飞机飞向何处的。全部计算程序都必须编进高射炮本身的控制系统中。这个计算程序必须包括我们对一定类型的飞机在不同飞行条件下的过去统计经验的数据在内。现在所用的高射炮都附有一个校准仪器，仪器或者使用这类固定数据，或者对这些有限个的固定数据作选择使用。它们的正确选择可依炮手的需要而随意更变，按一下电钮就行了。
但是，还有另一级的控制问题，它也是可用机械方法来解决的。通过对飞机飞行的实际观测求得其统计材料，再把这些统计材料变换成控制高射炮的规则，这个问题本身就是特定的数学问题。和通过实际观测来追踪飞机的办法相比，按照给定规则来追踪飞机的办法是相对缓慢的，因为它得对飞机过去飞行的情况作大量的观测。但虽然如此，要使这个长时间的活动就象短时间的活动那样地机械化起来，不是不可能的。因此，我们有可能去建造一种防空武器，它自身能对飞行目标的运动情况作统计的观测，然后对这些材料进行加工，把它们编成一个控制系统，最后以该系统作为快速调整的方法，使武器的位置对准所观测的飞机位置及其运动。
就我所知，这一点目前还没有做到，但它已经纳入我们的研究范围，而且有希望应用于其他预测问题中。防空武器之能够根据飞机的特定运动来进行瞄准和射击，这样一个总计划的构成，就其本质讲来，是一种学习行为。这是防空武器计算机构中的程序带的变化，它和数字数据的解释过程并无太大的不同。事实上，它是一种非常一般的反馈，能对仪器操作的整个方法作出改变。
我们这里所讨论的高级学习过程仍然受到所在系统的机械条件的限制，它显然不与人的正常学习过程相当。但是，从读过程出发，我们可以推导出一些完全不同的方法使复杂类型的学习过程得以机械化起来。这些方法的指导思想是由洛克的联想学说和巴甫洛夫的条件反射理论分别给出的。但是，在我讨论它们之前，我要先做一些普通的解释，来答复对我下面将要提出的见解的某些批评。
让我再讲一下关于学习理论可能建立的根据。神经生理学家的绝大部分工作都是研究神经纤维或神经元的冲动传导，而这个过程是以“不全则无”的现象给出的。这就是说，如果一刺激沿神经纤维到达其上的某点或某端，它就沿着该处的某一神经纤维传播下去，只要它在相对短的距离内不消失掉，那么，该刺激在神经纤维的较远点上所产生的效应与共初始强度本质上无关。
这些神经冲动沿着一根纤维传播到另一根纤维是要经过其间的连接点即所谓突触这个地方的，在这个地方，一根输入纤维可见和多根输出纤维相接，而一根输出纤维也可以和多根输入纤维相接。在这些突触中，单根输入神经纤维所提供的冲动往往不足以产生一个有效的输出冲动。一般地说，从输入突触到达一给定输出纤维的各个冲动如果太少，则输出纤维不作应答。我这里所说的太少，并非必然地意味着所有的输入纤维的作用相同，甚至也不是必然地意味着有了一批从事输入活动的突触作为连接点，则输出纤维的应答与否这个问题就可以一劳永逸地得到解决。我也不想忽视这样的事实：有些输入纤维不仅不在它们所连接的输出纤维中产生刺激，反而有阻止这些输出纤维接受新刺激的趋势。
无论如何，冲动沿神经纤维传导的问题，即使可用颇为简单的办法来描述，例如，用全或无的现象来描述，但是，一冲动通过突触层的传递问题仍然要取决于复杂的应答模式，其中输入纤维的某些组合能在某一限定时间内激发，使消息作进一步的传递，而其他组合就不是这样。这些组合不是一成不变的，甚至也不仅仅取决于该突触层过去接收消息的情况。大家知道，它们是随温度而变化的，很可能还随着许多其他因素而变化。
关于神经理论的上述见解和那些由一系列开关装置组成的机器的理论相符。在这种机器中，后面开关的接通取决于前面一批相关开关的同时接通这样一种精确配合的行动。这种“全或无”的机器叫做数字计算机。它在解决各种各样通讯和控制的问题上有着很大的便利。特别是，由于它仅仅是在“是”和“否”之间作出决定，这就使得它的积累信息的方式很便于我们在非常庞大的数字中把极为细小的差别区分出来。
除了这些按照是和否的原则来工作的机器外，还有其他计算机和控制机，它们是用来测量的，不是用来计数的。这类机器叫做模拟计算机，因为它们的操作是以待测的量和代表它们的数值量之间的类比关系为根据。模拟计算机的例子之一就是计算尺，它和进行数字运算的台式计算机完全不同。凡用过计算尺的人都懂得，印有刻度的标尺和我们眼睛的准确度都给我们在尺土所能读到的精密度带来了明显的限制。这些限制，并非如人们所想的那样，只要把尺子造得大一些，就可以方便地得到解决。十英尺长的计算尺只比一英尺长的计算尺增加十分之一的精密度，为了取得这个精密度，我们不仅要把大计算尺的每一英尺造得和小计算尺的精密度相同，而且这一英尺和那一英尺接续起来的排列方向又必须和小计算尺所预期的精密度相一致。除此以外，保持大尺的刚性这个问题要比保持小尺的刚性麻烦得多，这就使得我们依靠增大尺寸来增加精密度的办法受到了限制。换言之，从实用目的看来，用作测量的机器不同于用作计数的机器，因为它的精密度受到了极大的限制。把这一点加到生理学家对全或无活动的偏爱上面，那我们就不难理解为什么对人脑的机械模拟所做过的大部分工作都要在不同的程度上以计数作为基础。
但是，假若我们过分坚持人脑是一部值得推崇的数字计算机，那我们就要受到某种非常公正的批评了。批评可以部分来自生理学家，部分来自心理学家，后者是跟那些不喜欢用机器作对比的心理学家们多少持着相反意见的。我讲过，数字计算机中有程序带，它决定所要完成的操作程序，而程序带在过去经验基础上的变化就和学习的过程相当。在人脑中，最最显见的类似于程序带的地方就是突触阈的确定性，即激发一个与之相连的输出神经元的那些输入神经元要在彼此之间作出精确组合的确定性。我们已经知道，这些阈值随着温度而变化；我们没有理由认为，它们不随血液的化学成分以及许多自身根本没有全或无性质的现象而变化。因此，在考虑学习问题时，采用神经系统的全或无理论，我们就必需特别当心，如果我们对这个概念还没有做过理论上的批判，而又没有特定的实验证据来支持这个假设的话。
常常有人说，任何一个适用于机器的学习理论都是不存在的。也有人说，就我们目前的认识水平而言，我所能提出的任何一种学习理论都不免为时过早，它和神经系统的实际情况大概不对头。我希望从这两种批判意见的夹缝中穿过去。一方面，我希望提出一种制造学习机器的方法，要求这个方法不仅能够使我造出一些特定的学习机器，而且能够给我提供一种制造多种多样学习机器的一般工程技术。只有在我达到这种一般性的程度时，我才能够免除下述的批评：我所主张的类似于学习的那种机械过程事实上是某种与学习的本质完全无关的东西。
另一方面，我希望使用与描述神经系统以及人和动物的行为的实际过程不太不同的语言来描述这种机器。我充分了解到，我在表述人的实际机制时不可能期望在每个细节上都是正确的，我甚至可能在原则上发生错误。但虽然如此，只要我提出一种能够用那些属于人心和人脑方面的概念对之进行文字描述，那我就是给出一个免于受到批评的起点，也是给出一个用以和其他理论所能得到的成果进行比较的准绳。
在十七世纪末叶，洛克认为人心的内容就是他称之为观念的那种东西构成的。对他说来，人心完全是被动的，是一块干干净净的黑板，是tabula rasa（一张白纸），个人经验就是他在这张白纸上面所写下的印象。如果这些印象经常地出现，或是同时地出现，或是在某一序列中出现，或是在我们往往归之于因果联系的那些情况中出现，那么，按照洛克的意见，这些印象或观念便具有某种能动的趋势把各个组成部分粘合在一起而形成复合观念。观念粘合的机制就在于观念自身之中，但是，洛克在其所有的著作中，有一个令人感到奇怪的反对描述这种机制的意图。他的理论与现实的关系只能是火车的照片与行进中的实际火车的关系。它是一张任何部分都是静止不动的图表。如果我们考虑到洛克学说产生的时代，这一点就不值得惊奇了。动力学的观点，动态地描述事物的观点，首先是在天文学中而非首先在工程学或心理学中获得其重要性的，这项工作要归功于牛顿，但牛顿不是洛克的先驱者，而是他的同时代人。
在许多世纪中，科学在亚里士多德冲动的驱使之下，着重于分类工作而把现代的研究冲动即研究现象发生作用的方式扔在一边。的确，当植物和动物还有待于调查研究的时候，要是不经过一个不断搜集材料以描述自然史的过程，我们就很难理解生物学如何能够进入真正的动力学时代。伟大的植物学家林耐（Linnaeus）就是一个例子。对于林耐讲来，种和类都是固定不变的亚里士多德式的形式，而不是进化过程的路标；但是，我们只有根据林耐的全面描述，才有可能找到令人信服的进化实例。早期的自然史家都是知识领域中的实干的拓荒者，他们围攻和占领新领域的欲望太强烈了，以致对于他们所观察到的新形式不能十分细致地作出解释。拓荒者之后来了讲究操作的农场主，自然主义者之后来了现代的科学家。
在上做纪最后四分之一和本世纪最初四分之一的年代里，另一位伟大学者，巴甫洛夫，以其独特方法从本质上研究了以前洛克研究过的同一个领域。但是，他的条件反射的研究是实验地进行的，而不是象洛克那样理论地进行的。除此以外，他认为条件反射是在下等动物中出现的东西，而不是在人体中出现的东西。下等动物不会讲人的语言，但是，它们能讲行为语。在它们的比较显眼的行为中，就其动机而言，大多数都是情绪方面的行为，而它们的情绪又大部和食物相关。巴甫洛夫正是从食物和唾液的生理征候而开始其研究的。我们可以很容易地把一根小管插入狗的唾腺中，并观测唾液在食物刺激出现时的分泌情况。
通常，许多东西都和食物没有什么联系，例如，视的对象、听的声音等等，它们对唾液不会产生任何的影响。但是，巴甫洛夫观察到，如果狗在进食时系统地出现某种对象或某种声音，那么，这个对象或声音单独出现时也足以激起唾液。这就是说，唾液的反射受到过去联想的制约。
这里，在动物反射的水平上，存在着某种类似于洛克的观念联想的东西，即反射应答所产生的联想，其情绪内容显然是很强烈的。我们现在考察一下那些性质相当复杂的为产生巴甫洛夫型的条件反射所必需的前提。首先，它们一般是动物生活中居于重要地位的东西，在上述情况下，就是食物，虽则在反射的最后形式中食物因素可以全部消除掉。我们还可只用畜牧场周围的电网为例，说明原始刺激在巴甫洛夫的条件反射中的重要性。
在畜牧场上，要建造一个足够牢固的线网来圈住牲口，不是一桩容易做到的事情。因此，比较经济的办法就是用一两根较细的、通有高压电流的导线来代替这种笨重类型的线网，一当动物身体触及电网从而使电流短路时，动物就受到了一个十分可观的电击。这种电网要能在开头一两次承受住了牲畜的压力，但继此以后，电网的作用，不在于它能够承受机械压力，而在于牲畜已经养成力图避免与电网接触的条件反射。在这里，反射的原始扳机乃是痛苦，而避免痛苦对于任何动物的生命延续讲来则是一枚极为重要的事情。形成该反射的扳机是牲口对于电网的视觉。除饥饿和痛苦外，还存在着其他的产生条件反射的板机。对于生物的这些情绪状态，我们可以用拟人的语言来讲述它们，但我们用不着这样一种的拟人主义，即把这些东西说成具有动物经验中所不具有的重要意义。动物的这些经验，无论我们可否称之为情绪的，都能够产生强烈的反射。在形成一般的条件反射时，反射应答使转移到这些扳机状态之一。这个扳机状态经常伴随原始扳机而出现。对于引起给定的应答，刺激物可变，这在神经方面一定是互为相关的：导致应答的突触通路是开着的，不然的话，就应当关着，或者说，不导致应答的突触通路是关着的，不然的话，就应当开着；这样就构戍了控制论所讲的程序带中的变化。
程序带中的这种变化是在旧的、强有力的、引起特定反应的自然刺激和新的、伴随而来的刺激之间经过多次反复的联系而后产生的。看来旧刺激在其活动的同时似乎具有一种能力，即改变其消息通路的渗透性。有趣的是，新的、起作用的刺激除了重复伴随原始刺激这一事实外，几乎没有其他的要求。所以，原始刺激在其出现之时似乎对于所有输送消息的通路都产生了一个长期的效应，至少对其中的大多数通路是这样的。刺激的代替物之具有任意性表明了原始刺激的变形效应极为丰富多样，它不是被限制在少数特定的通路上面的。因此，我们可以认为，原始刺激能够释放出某种一般性的消息，但它仅在原始刺激起作用之时才在那些消息通路中起到作用。这种作用的效应也许不是经久的，但它至少是相当长期地存在着。看来发生这种第二级活动的最合理的场所就在突触之中，因为这个地方最便于改变它们的阈值。
非直达消息这个概念，大家并不生疏。这种消息在找到接收者之前不停地传播出去，然后，它使接收者受到它的刺激。这类消息经常被用作警报。火警就是通知全城居民的信号，特别是通知消防人员的，不论他们呆在何处。在矿井中，当我们发现沼气而要求远处通道上的所有人员离开时，我们便在通风口处把一瓶乙基硫醇打破。我们没有理由认为神经系统中不会有这类消息。如果我去建造一架普通类型的学习机，那我就非常乐意采用这样的方法：把一般地传播“敬告所有与此事有关者”式的语息和特定通路的消息两者结合起来。设计种种电方法来执行此项任务，应该不难。当然，这完全不等于说，动物的学习实际就是采取传播性的和通道性的两种语息相结合的方式。坦白地说，我认为动物的学习完全可能就是这样，但是，我们的证据不足，所见它还只是一种猜想。
至于说到这些“敬告所有与此事有关者”式的消息的性质时，那我还是站在玄想较多的基础上面而假定它们的存在的。它们也许的确是神经性质的，但我宁愿倾向于把它们看作非数字的、类似于产生反射与思想的机制。把突触的活动归因于化学现象，这是自明之理。实际上，在一根神经的活动中，我们不可能把化学势和电势分开来；说某一特定活动是化学的，这几乎是毫无意义的话。但虽然如此，假定突触变化的原因或伴随物中，至少有一个原因或伴随物，不论其来源为何，可以局部地表现为化学变化，这跟流行观点不相抵触。这种变化的出现完全可以局部地取决于神经所传送出来的信号的。我们至少可以同样地设想：这类变化可以部分地起因于化学变化，而化学变化一般是通过血液而非通过神经来传送的。我们又可以设想：“敬告所有与此事有关者”式的消息是由神经来传送的，这些消息自身局部地表现为化学活动的形式，伴随着突触的变化而出现。作为一个工程师，我认为，比较经济地传送“敬告所有与此事有关者”式的消息的办法似乎是通过血液，而不是通过神经。但是，我没有证据。
让我们记住：“敬告所有与此事有关者”式的消息所起的作用，在一定程度上，是和那种把全部新的统计资料都送进仪器的防空控制装置中的变化相似，而不是和那些只把特定的数字资料直接送进仪器的防空控制装置中的变化相似。在上述两种相似的情况中，都有一种也许是长期积累起来的活动，由于长期持续之故，这种活动将有种种效果产生出来。
条件反射对其刺激作出迅速的应答，并不必然地标志着条件反射的建立过程也是比较迅速的。因此，我认为，下述看法是适宜的：使得这种条件化得以产生的消息乃是通过血液流的缓慢而又普遍的传播作用带来的。
设定饥饿、痛苦或任何其他刺激的固定影响可以通过血液引起条件反射，这就已经把我所需的观点作了相当的限制了。要是我企图去确定这种未知的由血液带来的影响的性质，要是这种影响存在的话，那我的观点就要受到更大的限制了。血液自身带有种种物质，可以直接地或间接地改变神经的活动，这在我看来是一桩非常可能的事情；某些荷尔蒙或内分泌的活动至少暗示了这个事实。但是，这并不等于说，决定学习阈值的那种作用就是特定荷尔蒙的产物。此外，它虽然引导我们在饥饿和电网所引起的痛苦之间找出某种可以称之为情绪的共同物，但如果认为情绪就是决定反射的全部条件，而对反射条件的特殊性不作任何进一步的讨论，那就肯定跑得太远了。
但虽然如此，了解下述一点是有意义的：那种被我们主观地称之为情绪的现象，也许并不单纯是神经活动中的一种没有用处的附带现象，它很可能控制着学习过程中的以及其他类似过程中的某一重要阶段。我并不是说，它一定是这样的，但是，我要说，那些在人与其他生命体的情绪和现代类型的自动机的应答之间截然划上一条不可逾越的鸿沟的心理学家们，在他们作出否定的结论时，应当象我作出肯定的结论时那样地小心谨慎。
第四章 语言的机制和历史
理所当然，没有一种通讯理论能对语言问题避而不论。事实上，语言，从某种意义讲来，就是通讯自身的别称，更不用说，这个词可以用来描述通讯得以进行的信码了。在本章后一部分，我们将会看到，编码消息和译码消息的采用，不仅对人是重耍的，而且对其他生命体以及人所使用的机器也是重要的。飞鸟之间的通讯，猴子之间的通讯，昆虫之间的通讯以及一切诸如此类的通讯，都在一定程度上使用了信号或符号，这些信号或符号只有建立该信码系统的参与者才能理解。
人类通讯和其他动物通讯的不同之处就在于：（甲）所用的信码是精巧而复杂的；（乙）这种信码具有高度的任意性。许多动物都能使用信号来沟通彼此之间的情绪，并在这些情绪信号的沟通中表示敌人或同类异性的出现，而且这类消息是细腻到极为丰富多样的地步的。这些消息大都是暂时性的，并不存贮起来。把这些信号译成人语，则其中大部分是语助词和感叹词；虽然有些信号可以粗略地用某些字眼来表示，它们似应赋予名词或形容词的形式，但是，动物在使用它们时是不会相应地作出任何语法形式的区分的。总之，人们可以认为，动物的语言首先在于传达情绪，其次在于传达事物的出现，至于事物之间的比较复杂的关系，那就完全不能传达了。
动物的语言除在通讯性质方面有上述的限制外，它们还非常普遍地受到物种的约束，在该物种的历史上一成不变。一只狮子的咆哮声和别的狮子的咆哮声极其相近。然而，有些动物，例如，鹦鹉、燕雀和乌鸦，似乎能够学会周围环境的声音，特别是能够学会其他动物和人的喊叫声；它们还能够改进或扩大自己的语汇，虽则改进的范围非常有限。但即使是上述这些动物，也不象人那样方便地使用任何可以发出的声音作为信码来表示这种或那种意义，不象人那样方便地把这种信码传达给周围的人群，使得信码系统成为公认的、为该群内部所理解的语言，而对该群外部讲求，则又几乎没有意义可言。
鸟类之能够在极大的局限性下模仿人语，那是因为它们都具有下述若干共同的特征：它们都是社会生物，寿命较长，又具有记忆力，后者除以人的精确记忆作为衡量的标准外，从任何方面看来都是极好的。毫无疑问，会讲话的鸟，在专门教导之下，能够学会运用人和动物的声音，而且，如果人们留心去听，其中至少具有某种可以理解的因素。然而，除人以外，在动物界中，即使是最会发音的动物也不能象人那样地善于给予新音以意义，并在语言记忆的范围内把特定的信码化了的声音存贮起来，更没有能力去形成罗素之用来表示关系、类和其他实体等“高级逻辑类型”的符号。
但虽然如此，我还是要指出：语言不是生命体所独具的属性，而是生命体和人造机器在一定程度上可以共有的东西。我还要进一步指出：人在语言方面的优越性最清楚不过地代表了一种可能性，这种可能性是赋予人的，而不是赋予人的近亲——类人猿的。但是，我将表明，这仅仅是作为可能性而加之于人的，它必须通过学习才能成为有益的东西。
通常，我们都把通讯和语言仅仅看作人与人之间的联系手段。但是，要使人向机器、机器向人以及机器向机器讲话，那也是完全办得到的。举例说，在我国西部和加拿大北部的荒僻地区，有许多地方造于建立电站，这些地方和工人居住的任何居民点相距很远，要是为了这些电站的缘故而去建造新的居民点的话，那么这些电站就嫌太小了，虽则它们又渡有小到可以被电力系统予以放弃的程度。因此，经营这些电站的理想方法是，不用留驻人员，在管理师定期前往检查的前后几个月内，让它们实际上处于无人照管的状态中。
要做到这一点，有两桩事情是必要的。一是引进自动化机器，要它保证在发电机没有达到正确的频率、电压和周相以前，不可能和汇流条或连接环接通；还要它以同样方式来防止电的、机械的和水力方面的偶然事故。如果电站的日常运转不会中断，也不会不正常的话，那么这种管理方式就够用了。
但是，情况不会这样简单。发电系统的负载是由许多可变因素来决定的。其中有经常变化的工业方面的需要，有使系统的某一部分停止运转的临时事故，甚至还得包括天上的乌云在内，它可以使成千上万的办公室和家庭在白昼打开电灯。这样一来，自动电站就得跟那些有工人管理的电站一样，必须处在负载调度员的经常监督之下，他一定得能够给机器发布命令，而他是把相应的码化信号发给电站来做到这一点的，发讯的办法或是通过为此而设计的特定线路，或是通过已有的电报线或电话线，或是利用电线本身作为传送系统。另一方面，要使负载调度员得心应手地发出命令，他必须事先洞悉发电站的工作情况。特别是，他必须知道他所发出的命令究竟是已经得到执行还是由于装备的某种缺陷而受到阻碍。因此，发电站的机器一定得能够把回讯送给负载调度员。于是，这里就有了由人发出语言并且指向机器的一例，也有了与此相反的即机器向人讲话的一例。
我们把机器列入格言领域，然而几乎全盘否定了蚂蚁的语言，读者也许对此感到奇怪。但是，在制造机器时，赋予机器以人的某些属性，这对我们讲求常常是非常重要的事情，而这些属性则是动物界成员所不具有的。如果读者愿意把这一点看作我们人格的具有隐喻意义的扩张，那我欢迎这样看法，但我要提醒他注意这一点：对于新型机器而言，一当我们不再给予人的支援时，它们是不会因之而停止运转的。
实际上，我们向机器在接发出的语言包含着一个以上的步骤。如果单从线路工程师的观点来考虑，那么沿线路传递的信码自身就是完整的。对于这种消息，控制论或信息论的全部概念都可以应用上去。我们可以在其全部可能的消息系集中决定其几率，然后按第一章中阐明的理论取读几率的负对数，这样就可以估算出它所携带的信息量。但是，这并不是线路实际传送的消息，而是该线路和一理想接收装覆联结时所能传送的最大信息量。实际使用的接收装置所能传送的信息量则取决于该装置对于收到的信息的传送能力或使用能力。
因此，我们从发电站接收命令的方法导出一个新的概念。在发电站中，电门的开和关、发电机周相的调准、水闸流量的控制以及涡轮的开或关等实际演绩，其自身都可以看作一种语言，都具有一个由其自身历史给出的行为几率系统。在这一结构中，每一可能的命令序列都有其自身的几率，据此来传送其自身的信息量。
当然，线路和接收装置的关系可以处理得如此之完善，以致从线路传送能力的角度来看信号所含的信息量。或从机器操作的角度来度量已经执行了的命会的信息量，都和线路及其接收装置构成的复合系统所传送的信息量相等。但是，一般说来，从线路到机器，中间还有一个转换阶段，在这个阶段中，信息可以逸失而永不再得。的确，除最后的或生效的阶段外，信息传送过程可以含有好几个依次相续的传送阶段；而在任何两个阶段之间，都存在着信息转换的活动，都可以使信息逸失。信息可以逸失而不再得，如前所远，乃是热力学第二定律的控制论形式。
讲到这里为止，我们已在本章讨论了以机器为终端的通讯系统。在一定意义上说，一切通讯系统都以机器为终端，但是，普通的语言系统则是以特殊种类的机器为其终端，这种机器叫做人。人，作为终端机器，有一个通讯网络，可又把它区分为三个阶段。对于普通口语讲来，人的第一阶段是由耳以及与内耳作经久和固定联系的那一部分大脑机构所组成。这个仪器，当它和空气中的声音振动仪器或电路中的性质相当的仪器连结时，便代表一种和语音学有关的机器，即和声音自身有关的机器。
语言的第二方面，或语义学方面，与语言的意义有关。举例说，把一种语音译成另一种语言时，字义之间的不完全等当就限制着这一语言的信息向另一语言流动，其中的种种困难是显而易见的。按照同在语言中出现的统计频数，人们可以选出一个词汇序列（两个字构成的或三个字构成的字组），来求得和一种语言（例如英语）显然相似之物；由此而得到的胡言乱语也会与正确英语具有显著的令人信服的相似性。从语音学观点看来，这种有意义的言语的没有意义的类似物实际上等同于有意义的语言，虽则它在语义学上是妄语；与此相反，一位富有学识的外国人所讲的英语，尽管在发音方面带有本国的特征，或者，他讲的是半文不白的英语，却都是语义学上好的而语音学上不好的英语。再者，普通人茶余酒后的谈话，语音学上是好的，语义学上则是不好的。
要想确定人的通讯仪器的语音机制的特征，虽然是可能的，但也是困难的；因此，要确定何者是语音学上有意义的信息并对它作出度量，同样是可能的，但同样也是困难的。举例说，耳和脑显然都具有一个有效的频率限制器，用来阻断某些高频的进入，这些高频声音是能够穿过耳朵或是能够通过电话传速到耳朵的。换言之，不管这些高频信号能给合适的接收器带来什么样的信息，都不会给耳部带来任何有意义的信息量。但是，更困难的问题则在于确定和度量语义学上具有意义的信息。
语义的接受要借助记忆，所记下的东西都长期保留着。在重要的语义阶段中，凡是抽象的类型都不仅要和人脑中神经元局部装置建立固定的联系，例如，和那些在知觉几何图形时一定起着重要作用的神经元局部装置有联系，而且它们还和神经元丛（internuncial Pool）的若干部分所构成的抽象探测器有联系。神经元丛就是为了这个目的而暂时装配起来的，它们是一组一组的神经元，可以形成种种较大的装置，但不把神经元永远固定地封闭在该装置中。
这些高度有组织的和固定的装置无疑在人脑中存在着，我们在那些与特定感官相联系的部位上可以找到它们，在别的地方也可以找到，除此以外，人脑中还存在着特殊的开关和连结，它们似乎是为了特定目的而暂时形成的，诸如学习反射以及其他。为了形成这些特殊的开关，一系列备用神经元一定可以为此目的而装配起来的。当然，神经元的装配问题是和一系列用来装配的神经元的突触阈有关。鉴于神经元不是处在这种暂时性的装置之中，便是处在这种暂时性的装置之外，所以，值得给它们一个特殊的名称。如我已经指出的，我认为，它们颇为接近于神经生理学家所讲的神经元丛。
以上所讲的至少是一个关于神经行为的合理理论。语义接收器在接收和翻译语言时并非逐字进行的，而是一个观念跟着一个观念，往往还要采取更加一般的方式来进行。在一定意义上说，这种接收器能够唤起全部过去的、其形式已经有所变化的经验，而这些长期保存下来的东西在语义接收器的工作中并非无关宏要的部分。
通讯的第三阶段，部分是语义阶段的转换，部分是更前的一个阶段即语音阶段的转换。这是个人经验进入行动的过渡，不论他自己意识与否，别人是观察得到的。我们可以把这个阶段称为语言的行为阶段。在低等动物中，这是在语音输入后我们唯一可以观察到的语言阶段。实际上，这个阶段人人都有，除非有这样一个特殊的人，他的任一给定通道都作了特殊的规定。这也就是说，一个人只有通过另一个人的行动才能了解后者的内心思想。这些行动由两个部分组成，其一是直接的显见的行动，这类行动我们也可以在低等动物中观察到，另一是信码化了的和符号化了的行动系统，这就是大家所知道的谈话或书写的语言。
从理论上讲，我们并非不可能建立一种关于语义语言和行为语言的统计学，使得我们能够很好地量度出它们所含的信息量。的确，根据一般的观察，我们可以证明：语音语言在到达接收器时其全部信息量小于原先建出的信息量，或者说，无论如何不比通向耳朵的传援系统所能传送的多；还可以证明：语义语言和行为语言二者所包含的信息化语音语言还要少。这个事实又是热力学第二定律的必然结论，而且，在每一阶段中，如果我们把所传送的信息看作一个适当信码化了的接收系统所能传送的最大信息量，那么上述事实必然是真的。
现在让我提请读者注意一个也许被认为完全不成问题的问题，即黑猩猩为什么不会讲话的道理。黑猩猩的行为长期都是那批跟这些有趣的动物打交道的心理学家的一个谜。小猩猩特别象小孩，在智力方面，它显然和小孩相等，甚至有可能超过小孩。但是，为什么一只在人的家庭中养大的并且受到一两年言语训练的黑猩猩仍然不会使用语言作为表达方式，仅能偶尔发出婴儿式的话语呢？动物心理学家对此不能不感到惊奇。
这种情况也许有幸，也许不幸；多数的黑猩猩，事实上是所有迄今观察到的黑猩猩，都坚持要做一个好猩猩，而没有变成准人类的白痴。但虽然如此，我以为，一般的动物心理学家都颇为渴望着黑猩猩由于沾染更多的人类行为方式而给它的类人猿祖先丢脸。迄今未能做到这一点的原因并不完全在于黑猩猩的智力不足，因为也有有缺陷的衣冠禽兽，他们的头脑足以使黑猩猩感到羞愧难当。这恰恰不是畜生讲话或要求讲话的问题。
言语乃是这样一种特殊的人类活动，以致人的近亲和他的最积极的模仿者也无法掌握。黑猩猩所发出的为数不多的声音，的确，具有大量的情绪内容，但是，这些声音在明晰程度上是缺乏精细性的，在组织程度上是缺乏可以重复的准确性的，而这二者却是把它们改造为一种远地猫叫更为准确的信码的必耍条件。此外（这更加表明这些声音和人语不同），黑猩猩所发出的这些声音通常是一种不用学习的、生来就有的表示，不是特定社会团体中的成员经过学习而后表现出来的东西。
一般而言，言语是人所特有的；特殊形式的言语则是特殊社会集体的成员所特有的——这个事实最最值得人们注意。首先，看一看现代人的整个广阔的活动范围，我们就会有把握地说，没有一个社会不为构成此社会的个体在听觉或智力方面的残缺不全而变得支离破碎，因为这个社会没有自己的言语样式。其次，言语的一切样式都需要有一个学习过程，虽然十九世纪时有过建立发生学的语言进化理论的种种尝试，但是，我们找不到一丁点儿作出下述假设的一般理由：现代言语的全部形式都是源自某个单一的、原始的言语形式。十分清楚，如果让一批婴儿单独生活，他们也会企图讲话的。但是，这些企图只是表明他们自己具有发出某种声音的愿望，并不因此表明他们是在模仿任何现存的语言形式。几乎同样清楚的是，如果有个由儿童所组成的社会，其成员在形成言语的临界年龄内，却没有机会接触到他们长辈的语言，那他们还是会发出某种声音的，尽管这些声音很不顺耳，但无疑是一种语言。
那么，为什么我们不能强迫黑猩猩讲话呢，又为什么不能强迫儿童不讲话呢？为什么要讲话的一般趋势乃至于语言之表露于外和蕴藏于中的一般方面对于大批人群说来是如此之一致，而语言的这些方面的特殊表现又是如此之千变万化呢？部分地阐明这些问题对于理解以语言为基础的社会讲来至少是具有本质意义的。当我们说，人异于人猿，他特别具有使用某种语言的冲动时，我们只不过在陈述一些基本事实而已；但是，特殊语言之得以使用却是一个应该在每一特殊情况下进行学习的问题。我们对信码和讲话的声音都会心神专注，而我们对信码的专注又能够从言语方面扩展到与视觉刺激有关的方面去，这些显然都是人脑自身的特性。但是，在这些信码之中，没有一点点断片会象多种鸟类的求爱舞或者象蚂蚁识别并驱逐突然闯到巢穴里来的不速之客的办法那样地作为预定和谐的典则而印刻在我们心中的。言语的天赋不能回溯到分裂于通天塔中的亚当后裔的共同语。它完全是一种心理冲动；言语不是天赋的，言语能力才是天赋的。
换言之，使小猩猩不能学会讲话的障碍物与语义有关，而与语言的语音阶段无关。黑猩猩完全没有建立起一种机构，能把它听到的声音转变成据以组合自己观念的东西或者转变成复杂的行为样式。关于陈述中的第一点，我们无法证实，因为我们没有观察这种现象的直接方法。关于第二点，那完全是一个显著的经验事实。它可能有自己的局限性，但是，人建立了这种机构，这一点是完全清楚的。
在本书中，我们已经强调了人的非凡的学习能力，指出它是人之所以异于其他物种的一个特征，这个特征使人的社会生活成为一种本质上完全不同于蜜蜂、蚂蚁以及其他社会性昆虫的社会生活，虽则二者，有其表面上的类似。有关儿童与世隔绝到超过通常学习语言的正常临界年龄的材料也许不是完全无可非议的。“狼孩”的故事曾使吉卜林（Kipling）写出他所幻想的《丛林之书》（Jungle Books），这些故事以及书中所讲的公立学校的熊和英国陆军学校的狼等，其本来面目之荒诞程度是那样地难以合人置信，就跟《丛林之书》中经过幻想润色后的情况之难以令人置信近乎相同。但是，有证据说明，临界期是存在的，在此期内，学习讲话最为方便；倘若过了这个时期还没有机会跟自己同类（不管是什么种族）接触的话，那么，语言的学习就变成受限制的、缓慢的和十分不完全的了。
对于被我们看作天生技巧的许多其他能力说来，这个观点大概也是真的。如果一个小孩长到三、四岁还没有走过路，那他也许一辈子都不想走路了。对干正常的成年人讲来，步行习惯可以变得比驾车习惯还要困难些。一个人如果从小就是瞎子，后来通过白内障切除手术或角膜移植手术而复明了，那么，当他去做原先在黑暗中完成的那些动作时，恢复了的视觉在一个时期内除了带来混乱外，肯定一无用处。这个视觉可以一点也不比他小心学到的、价值很可疑的新才能更有用处。所以，我们完全可以认为，言语是正常表现出来的人类全部社会生活的中心，如果人不在适当时期学会讲话，那他的全部社会品格就会停止发展。
总的说来，人对语言的兴趣似乎是一种天生的对编码和译码的兴趣，它看来在人的任何兴趣中最近乎人所独有的。言语是人的最大兴趣，也是人的最突出的成就。
我是作为一位语言学家的儿子而受到教育的，关于语言的本质和技巧等；问题，我从做小孩的时候起就感到兴趣。现代通讯理论对语言理论所促成的那样全面的革命，其成果不可能不影响到过去的语言学思想。由于我父亲是一个非常异端的语言学家，他的倾向是把语言学引到和现代通讯理论对之发生种种影响的非常相同的方向上，所以我想在下面谈一点我个人关于语言史和语言理论史的业余研究。
从很早的时候起，人们就认为语言是一种神秘的东西。斯芬克斯之谜（the riddle of the Sphinx）就是关于智慧的一个原始概念。的确，“riddle”（谜）这个字本身就是从“to rede”（解谜，或猜出来）的字根引申出来的。在许多原始民族中，书写和巫术并无多大区别。在中国的若干地区，人们对书写尊重到如此地步，以致破烂的旧报纸和毫无用处的断简残篇都不愿意扔掉。
和这一切表现密切相关的乃是“名字巫术”，这个现象就是具有一定文化的人们要在一生中使用好几个假名，其用意就是不让弄妖术的人知道他们的真名并加以利用。在这类例子中，我们最熟悉的莫过于犹太人的上帝耶和华（Jehovah）这个名字了，这个字里的母音都是从上帝的另一个名字“Adonai”取来的，这样做就是为了不让至尊之名可能被不敬之口所亵渎。
从名字巫术出发，只要前跨一步，就可以达到更深刻、更科学的语言兴趣了。就象根据原文来鉴定口碑和手抄珍本的兴趣一样，这种语言兴趣也可以回溯到古代的一切文化。一本圣书必须保持其原来面目。如果有种种异文，那就要由某位擅长鉴定的注释家作出决定。因此，基督徒和犹太人的圣经、波斯人和印度人的圣书、佛教徒的典籍以及孔丘的著作都各有其早期的注释家。为了维护真正的宗教，人们所努力的都归结为文字的修养，而原文鉴定就是智力训练的最古老的方式之一。
在上一世纪的大部分时间里，语言史被人们归结为一系列经常表现出对于语言本质惊人无知的教条。当时人们对达尔文进化论的模型理解得过于呆板、过于盲目了。因为这一整个论题和我们关于通讯本质的见解有着最为密切的关系，所以我要用一定的篇幅来评论它。
