我们正在实现谁想象的未来？
我一直觉得，科幻小说在近现代科技史中的作用被低估了。
我们正在实现谁想象的未来？进步、自然选择与历史必然性的思考
01. 科幻小说与未来
我一直觉得，科幻小说在近现代科技史中的作用被低估了。
上世纪五六十年代，阿西莫夫、克拉克等人几乎定义了我们今天想象中的未来：飞行汽车、火星殖民、星际航行，乃至银河帝国。
此后的几十年，无数科学家和工程师都在为这些目标奋斗。
但仔细想想，这些未来其实并不是自然规律推导出来的。物理学没有规定人类必须殖民火星，生物学也没有规定文明必须扩张到整个银河系。
那只是某个时代的人们想象出来的美好未来。
科幻小说在这里承担了一部分科学哲学的功能。科学告诉我们什么是可能的，而科幻尝试回答什么是值得实现的。
更有意思的是，六十多年过去了，我们仍然在努力实现这些上世纪的想象。
技术在不断进步，但人类关于未来的宏大叙事，似乎并没有发生同等程度的变化。
2001：A space odyssey; Arthur C. Clarke, 1968
02. 为什么我们需要一个美好的未来？
我觉得可以从理性和感性两个角度理解。
理性上，分工的细化通常能够提高生产效率。
假如有一天人类成为多星际文明，不同星球可能形成不同的经济结构、产业结构，甚至意识形态。星球之间的分工，就像今天国家之间的分工一样。
当然，星际运输和通信成本可能极高，真正的分工未必发生在物质生产上，也可能发生在知识、技术或者制度层面。
感性上，倒不是说未来一定比现在更好。
而是我们愿意相信，或者说，不愿意让现世所谓的意义最终变成毫无用处的东西。
我们希望今天的探索和积累，能够成为未来文明的一部分，即使结果未必如愿。
但从宏观上看，理性与感性可能并没有本质区别。
那些看似非理性的长期信念，本身就能够改变资源配置和集体行为，成为文明演化动力学的一部分。
个体似乎在决定自己的命运，但整个文明仍然受到某些客观规律的支配。
03. 文明演化的 Renormalization
我倾向于认为，文明演化确实存在客观的方向，但不只有一条。
假如把文明看成一个高维动力系统，经过不断 coarse-graining，最终保留下来的宏观演化模式，可能只有有限的几种。
这有点像 renormalization group 里的 universality classes。
微观上，不同文明有完全不同的文化、制度和历史。但在足够大的尺度上，某些差异可能逐渐变得 irrelevant，系统表现出相似的动力学结构。
也许存在几十种、上百种宏观 attractors，而具体的历史路径则受到随机性和 path dependence 的影响。
当然，这目前只是一个猜想。我们甚至还没有定义社会系统的 renormalization operator，更谈不上证明 fixed points 的存在。
历史的随机性，与宏观演化的客观规律并不矛盾。
04. 物质、选择与死亡
那么，演化的方向从哪里来？
首先是 <1. thermodynamics>。
一个远离平衡态的复杂系统，需要持续的自由能输入和耗散，才能维持自身结构。物质和能量的不平衡提供了动力，但并不保证复杂结构一定出现。
竞争、协作和自然选择，则塑造了系统的 <2. 动力学结构>。
我觉得可以下降一个尺度，看看细胞。
细胞有无数种 phenotype，但许多细胞共享相当 conserved 的 survival/death signaling pathways，为什么漫长的演化保留下了这些调控机制？
我觉得死亡是一个很好的切入点。对于单细胞生物，死亡主要受到环境、代谢和自身损伤的影响。
但成为多细胞生物的一部分之后，细胞即使拥有充足的营养，也可能因为失去某种 survival signal 而发生 apoptosis。这意味着，更高层级的系统开始为低层级个体规定新的生存条件。自然法则没有改变，但多细胞社会加入了更多laws。
真正保守的，某几个生长因子只是表象，表象背后是生存与死亡的调控架构，而系统通过调控死亡来扩展适应裕量。演化的基本约束可能不是生存，而是死亡的可能性。
细胞社会的普世价值
更一般的约束层级理论
不过，conserved pathways 不等于 RG fixed points。前者也可能来自共同祖先和历史路径依赖。
这是一个有意思的结构，约束产生选择，选择塑造组织，而新的组织又产生新的约束。 从细胞到组织，从个体到社会，都存在类似的递归过程。
05. 约束的涌现
对演化议题的诠释我一直觉得是有趣的事情
上一个话题的展开，为什么系统会演化出越来越复杂的调控机制？
一个可能的解释是，在变化的环境中，能够感知、记忆并调整自身行为的系统，往往具有更高的存续概率。
细胞通过膜运输维持稳态，动物通过循环和内分泌系统调节内环境，人类则通过农业、医学和社会制度改变自然环境施加的生存约束。
i.e. 系统不断获得创造、维持和调整自身边界条件的能力。
但我不认为系统最终能够摆脱选择压力。
这里我想到 Gödel’s incompleteness theorems。虽然它不能直接证明物理世界的演化极限，但它提供了一个关于系统内部限制的启发。
任何演化服从其所处宇宙的基本物理规律。获得新的控制能力，并不意味着能够任意消除底层约束。而且，每产生一个新的组织层级，也会产生新的依赖和失效模式。
演化过程不断改变约束发生作用的尺度。边界条件本身不仅提供 hard constraints，也通过稳定性、可达性和动力学差异产生选择偏倚。
06. 进步是主观概念
绕回来做个释义，区分 evolution 和 progress。
演化可以有客观规律，进步却是一种价值判断。现代文明经历了扩张、专业化分工、生产效率增长和个体价值的不断强调，于是将这些变化追认为进步。
为什么银河帝国一定比地球文明更先进？为什么更大的经济规模一定意味着更好的生活？
这些都不是自然规律能够直接回答的问题。
我们先经历了某些变化，再把它们解释成进步。
然后这种解释又会成为下一阶段演化的 driving force。我们相信知识积累是进步，于是建立大学和科研体系；相信宇宙探索代表未来，于是投入资源发展航天。
科幻小说也在推动这个过程。它不仅是在给当下的人们画大饼，更是在创造对于未来状态的品味和偏好。
07. 为什么我们总是预测错未来？
很遗憾，科幻和所有未来预测都有一个共同局限。
人们倾向于做 linear extrapolation。更快的汽车、更大的城市、更多的能源、更广阔的殖民地。
但真正重要的变化往往是 nonlinear 的，最终带来结构上的转变。汽车不只是更快的马车，互联网也不只是更快的邮政系统。它们改变了整个社会的 topology。
回到前面的 graph model。
我们不仅不知道系统未来会沿哪条边运动，甚至不知道未来会出现哪些新的节点和边。
这也是为什么很多结构性变化只能被事后理解。历史发生时充满分岔和偶然性，历史被叙述时却往往成为一条看似必然的道路。那些没有实现的未来逐渐退出集体记忆，而已经实现的路径被重新解释为进步。
所以我们一直在预测未来，却又不断追认过去。
一些 Takeaways
聊到这里，其实已经从科幻小说跳到了 thermodynamics、renormalization、evolutionary dynamics，甚至细胞的 apoptosis ，但核心的问题一直没变。
我们是否能够找到某种跨尺度的演化规律？
目前有几个比较有意思的点
- 演化可能具有有限的宏观 universality classes。 微观历史高度随机，但经过 coarse-graining，某些动力学结构可能保持不变。
- 演化不仅改变系统状态，也改变状态空间本身。 新的组织层级会创造新的节点、相互作用和 boundary conditions。
- 死亡和失效可能是理解跨尺度选择的重要切入点。 更高层级的组织，会为低层级个体引入新的生存约束。
- 所谓进步，可能是系统不断获得调整自身约束的能力。 但这种能力永远受到更基本的物理规律限制。
- Progress 是文明对 evolution 的事后解释。 这种解释又会反过来影响文明的选择偏好，参与后续演化。
当然，这些仍然主要是哲学层面的猜想。我们还没有严格定义 state space、coarse-graining operator 和 selection mechanism，也不知道是否真的存在跨尺度的 fixed points。
甚至有可能，我们只是在用21世纪流行的 complex systems 和统计物理语言，重新讲述某种历史决定论。尽管我们依然希冀SpaceX建立火星，依然像20世纪的人们一样幻想星际文明和银河帝国。我们今天所谓的未来，可能也只是后人眼中相当古老的想象。