2002年，麻省理工学院量子计算教授塞思·劳埃德发表了一个公式，估算了宇宙中可以容纳的比特数。“比特”是信息的基本单位，表示是或否问题的答案。计算机将比特存储在晶体管中，但比特也可以编码在物理粒子的状态中，例如电子的自旋。劳埃德的公式利用信息的物理性来估计物理系统处理和记录信息的速率，作为普朗克常数（量子力学基本到难以想象的微小单位）、光速和宇宙年龄的函数。劳埃德得出结论，我们的宇宙可以容纳惊人的 1090 比特，或一万亿万亿万亿万亿万亿兆兆比特。
劳埃德开发他的公式是因为他对量子计算机的研究，量子计算机使用单个原子来编码信息和执行计算，这使他从原子中存在的比特的角度思考宇宙。他进行了一个思想实验，问自己：有史以来可以建造的最大的计算机是什么？答案是：一台将使用宇宙中每个原子的计算机。这台计算机可以存储 1090 比特。
但劳埃德公式的妙处在于，它可以用来估计任何物理系统的信息存储容量，而不仅仅是宇宙。最近，我在探索经济和社会计算能力时，从劳埃德的公式中汲取了灵感。劳埃德的公式没有纳入我们经济中固有的许多社会和经济复杂性，但它为我们提供了系统存储和处理信息能力的粗略估计。将地球视为硬盘驱动器。根据劳埃德的公式，这个星球可以存储多达 1056 比特——大约一万亿万亿万亿千兆比特。但是，这个行星硬盘驱动器是大部分是空的还是大部分是满的？
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为了回答这个问题，让我们考虑一下马丁·希尔伯特和普里西拉·洛佩斯的工作。2011年，当时分别在南加州大学和西班牙加泰罗尼亚开放大学的希尔伯特和洛佩斯发表了对我们星球文本、图片和视频中存储的文化信息的估计。他们的结论是，截至2007年，人类已经存储了 2 × 1021 比特，或两万亿千兆比特。但是，我们星球上的信息远不止文化文物中包含的信息。信息也体现在人类设计的物体中，例如您的汽车和鞋子，以及生物系统中，例如您的核糖体、线粒体和DNA。事实上，事实证明，地球上包含的大部分信息都以生物质的形式存储。根据劳埃德的公式，我估计地球包含大约 1044 比特。这个数字听起来可能很多，但这只是地球容量的一小部分。如果人类继续每年产生 1021 比特，仍然需要远远超过万亿个宇宙年龄才能填满我们的行星硬盘驱动器。
这些计算告诉我们，尽管地球具有巨大的信息存储容量，但秩序仍然稀少。反过来，这种洞察力告诉我们很多关于地球如何创造和处理信息，以及可能限制其未来增长的障碍。
我们计算的宇宙
我们星球信息空虚所揭示的第一件事是，信息很难增长——难以制造、难以保存，并且难以组合成新的配置。这个推论与过去的观察结果非常吻合，并且可以用宇宙对秩序出现的敌意来解释。热力学第二定律规定，我们的宇宙具有自然的平均化趋势，使秩序消失。热量从热到冷流动，音乐在空气中传播时消失，而拿铁咖啡中的漩涡会迅速扩散成乳白色的云。这种从有序到无序的转变被称为熵的增长。
然而，存在允许秩序口袋出现的漏洞。想想生物细胞、人体或人造经济。这些高度组织化的系统在局部上反抗了支配整个宇宙的物理熵的增加。富含信息的系统只能在它们“汗流浃背”地散发熵时才能存在，通过排出热量来为其高水平的组织付出代价。“熵是结构的代价，”诺贝尔奖获得者化学家伊利亚·普里戈金曾经巧妙地指出。
秩序在我们的宇宙中出现或持续存在，这要归功于三个技巧。第一个，也许是最熟悉的技巧，涉及能量的流动。想象一个装满水的浴缸：水分子相互随机反弹，直到您取下塞子。一旦水开始顺着排水口快速流动，增加液体的动能，就会出现漩涡。在那个漩涡中，秩序显现出来；漩涡中的分子在大小和方向上都与相邻分子的速度相似，而这些相关性是宏观信息的原始起源。为了理解秩序的形成，也为了理解秩序的持久性，我们需要第二个技巧：固体的存在。固体物体，例如DNA，可以长期保持秩序。没有它们，信息将太短暂而无法持续、重组和增长。
但是，为了解释更复杂形式的秩序的出现（例如城市或经济中体现的信息），或者解释产生我们星球生命和社会的秩序的创造，我们需要第三个技巧：物质计算的能力。例如，树木是一台计算机，它知道根和叶子应该朝哪个方向生长。树木知道何时打开和关闭基因以抵抗寄生虫，何时发芽或脱落叶子，以及如何通过光合作用从空气中收获碳。作为一台计算机，树木在其树枝的宏观结构和细胞的微观结构中产生了秩序。我们常常忽略树木是计算机，但事实是，树木有助于地球信息的增长，因为它们进行计算。
结晶的想象力
我们从将地球视为硬盘驱动器中学到的另一件事更令人惊讶：尽管存在反对秩序出现的各种力量，但信息仍在逐渐增长。地球的硬盘驱动器现在比昨天或十亿年前更满了。部分原因是生命的出现：生物质包含大量信息。但地球上秩序的增长也源于文化信息的产生。
为了理解原因，让我们比较一下树上生长的苹果和我们放在口袋里并用来查看电子邮件的苹果。为了我们的目的，我们对每个物体中体现的物理秩序的起源感兴趣。第一个苹果体现了人类之前世界中存在的秩序。在我们将苹果命名、为苹果定价或建立苹果市场之前，就存在苹果。第二个苹果有所不同，因为它是一个首先存在于某人头脑中，然后才存在于世界上的物体。它是首先以想象力出现的凝固的秩序片段。正如我们将要看到的，这类物体特别特殊。
能够想象物体然后创造物体的物种比其他动物具有重要的优势。遍布我们经济的真实而虚构的物体增强了我们，因为它们使我们能够利用其他人神经系统中体现的知识和技能的实际用途。考虑一下牙膏管。大多数人每天都使用牙膏，但他们不知道如何合成牙膏中的活性成分氟化钠。然而，这种知识的缺乏并没有阻止他们从合成氟化钠所需的理解的实际用途中受益。人们通过产品来实际利用他人的知识——产品实际上是凝固的想象力片段。产品增强了我们，市场不仅使我们更富有，而且更明智。
问题是创造产品并不容易。它通常需要大量人员之间的协作。为了促进信息的增长，人们需要形成具有计算产品能力的网络。我们需要网络，因为系统的计算能力就像其信息存储能力一样，是有限的。生物细胞是有限的计算机，它们通过多细胞性超越了自身的局限性。人的能力也是有限的，我们通过形成社会和专业网络来超越我们有限的计算能力。经济是分布式计算机，通过我们称为社交网络的硬件运行。最终，正是这种计算的重新体现——从细胞到人再到经济——使得复杂形式信息的增长成为可能，但也具有挑战性。
增长的限制
这个思想实验告诉我们的最后一件事是，人类网络创造信息的能力受到严重限制。忘记所有关于大数据的讨论：从宇宙的角度来看，我们创造的信息量出奇地少（即使我们在这个过程中燃烧了足够的能量来释放使地球变暖的碳）。
我们的信息创造能力受到限制，部分原因是我们形成人际网络的能力受到历史、制度和技术因素的制约。例如，语言障碍分裂了我们的全球社会，并限制了我们将出生在地球遥远地区的人们联系起来的能力。技术力量可以帮助减少这些障碍。航空旅行和远程通信的兴起降低了远程互动的成本，使我们能够编织高度全球化的网络，从而提高我们处理信息的能力。尽管如此，这些技术并非万能药，我们集体处理信息的能力虽然比过去几十年有所提高，但仍然很小。
那么，未来几个世纪地球信息的增长将如何演变？一种乐观的观点是，技术的全球化力量和地方保护主义机构（如爱国主义和宗教）的衰落将有助于消除继续在来自不同语言、种族、宗教和民族背景的人们之间激起仇恨的历史差异。与此同时，技术变革将带来超连接时代。电子产品将从便携式发展到可穿戴式再到植入式，从而带来新的中介社交互动形式。
千百年来，我们物种创造信息的能力受益于我们将其沉积在环境中的能力，无论是通过建造石斧还是通过撰写史诗。这种才能为我们提供了增加计算能力所需的增强和协调。我们正处于一场新的革命之中，这场革命有可能改变这种动态，并使其更加强大。在这个千年里，人类和机器将通过设备融合，这些设备将结合我们耳朵之间容纳的生物计算机和我们好奇的头脑中出现的数字机器。由此产生的超连接社会将给我们的物种带来人类历史上一些最具挑战性的伦理问题。我们可能会失去我们中一些人认为必不可少的人性方面：例如，我们可能会欺骗死亡。但是，我们身体与我们的大脑想象的信息处理机器之间的这种融合可能是推动信息增长的唯一途径。我们诞生于信息，现在，越来越多的信息正在我们身上诞生。