世间万物

在博尔赫斯这个大到难以想象的图书馆中,所有的书都是由字母、空格、逗号、句号等元素——这是能构成单词和句子以及其他以任何方式排列的所有的基本元素——随机组合而成的。这个图书馆保存着每个人说过、想过或写过的每一个字,以及将来会说、将来会想、将来会写的每一个字,它们以一切可以设想的方式排列着,其中夹杂着毫无意义的胡言乱语。用博尔赫斯自己的话来说,你能在图书馆的书架上找到这些:

未来的详尽历史、埃斯库罗斯的《埃及人》、罗马的神秘而真实的名字、我在1934年8月14日清晨的梦境和半梦半醒之间的意识、皮埃尔·费马定理的证明、图书馆的完整目录,以及该目录并不准确的证据。

这是一个很奇妙的想法。但是巴别图书馆又不仅仅是博尔赫斯的想象,有人已经将它建造出来了。

至少,有人建造出了巴别图书馆的一个版本。2015年,位于美国佐治亚州亚特兰大的埃默里大学的学生乔纳森·巴齐尔(Jonathan Basile)在参照现实条件设下一些必要的限制之后,建造了一座数字形式的巴别图书馆。

想象一下,现在有一个页面库,里面的每个页面上都有一个只包含5个字符的单词。写出这些字符的组合不是什么难事,不过相当枯燥:

aaaaa

aaaab

aaaac

……

诸如此类,墨水很快就会被你用干。若是想用12磅大小的字打印出上述所有组合,那么你需要准备大概60英里(约100千米)长的纸张。

而这只是5个字母的组合,还远没到博尔赫斯想象中410页的大部头在博尔赫斯的巴别图书馆中,每个藏书室都有6面墙壁(其中两面有门,不放书架),每面墙壁有5个书架,每个书架上有32本书,每本书有410页,每页有40行,每行大约有80个字母。——译者注那种规模。乔纳森·巴齐尔很快就意识到,想要按顺序列出所有内容是不可能的。这不仅是因为该过程需要耗费很长的时间,也因为它需要极其巨大的存储空间。如果想要逐字逐句地构建一个数字图书馆,那么就算将硬盘驱动器紧密地塞满整个可观测宇宙,也无法实现博尔赫斯的梦想。

巴齐尔需要找到一条捷径。首先,他决定限制图书馆中藏书的规模,这里只会容纳每一张可能存在的书页,而不会是一整本书。即便如此,工作量仍然很大:每张书页上包含着由26个字母以及空格、逗号和句号组成的3 200个字符。但这至少稍微提升了一点点实现的可能性。巴齐尔的算法可以将10进制的页码转换为29进制的3 200位随机数,这需要精心设计一个以页码为起始点的伪随机数生成器。29进制中的每一位数字都与罗马字母表中的一个字母或是空格、逗号和句号相对应,所以生成文本的过程就是直接将由算法生成的超大随机数转换为文本页面。巴齐尔还保证这个算法会输出所有可能出现的结果且仅输出一次,这样可以保证我们能在图书馆里找到每一种可能存在的页面。更巧妙的地方在于,他的算法是可逆的,也就是说,如果你输入一段文本,那么该算法就能将其转化为一个29进制的数字,并且给出该页码所处的位置,从本质上说,这使得我们能够在他的图书馆中进行搜索。

后来他又想出了一个绝妙的主意,这让他不需要再耗费无数的时间去输入整个图书馆的内容。

像博尔赫斯一样,巴齐尔也将他的无限图书馆布置成了虚拟的六边形——其中有四面墙用来摆放书籍(另外两面墙上是两扇通向其他房间的门),还有书架、卷号、页码。图书馆中的每一张书页都有一个精准的坐标,例如,下面这一串字符代表的就是六边形A的3号墙,第4排,第26卷,第307页的内容:

pvezicayz.flbjxdaaylquxetwhxeypo,e,tuziudwu,

rcbdnhvsuedclbvgub,sthscevzjn.dvwc

诚然,这放在整个图书馆里并不是多么惊险刺激的段落。

这个图书馆得以建立的基础就是这些坐标和它所标识的文本之间一一对应的关系。巴齐尔采用的诀窍是,使用这个唯一的坐标创建一个只能由一种方式破译的代码,我们可以随时利用这一算法将一个独一无二的坐标转化为一页独一无二的文本。

你可以在脚注中查阅到更多有关巴齐尔的算法如何起效的信息巴齐尔的图书馆中包含所有从a到z这26个英文字母的排列组合,但它并不仅限于英语,我们可以在这里找到任何一种使用罗马字母的语言中的单词和词组。从这个角度来说,巴齐尔的图书馆确实与博尔赫斯最初的想法略有不同,后者采用的是22个字母的组合。博尔赫斯从现代西班牙语字母表中的30个字母出发,首先省略了所有的双字母(ch、ll、rr)以及ñ,然后去掉了他认为无关紧要的w、q、k、x(这一做法有待商榷),这样就是22个字母,如果再加上空格、逗号和句号,则共计25个字符。,但重要的是,每个页码都固定对应一个页面。输入一个坐标编号,算法就会输出一页文本;输入一页文本,算法就会输出一个坐标编号。

这些繁重的工作都由算法来承担,而不是图书管理员。它无需任何人输入任何内容,就会预先设定好每一页的内容,并且轻松地调用这些资源。每张页面都已经被安放在书架之上,静静地等待我们将它们取下来。本书英文版本章第一段的内容其实就隐藏在这个图书馆中,它位于以993qh结尾的六边形中,3号墙,第4排,第20卷,第352页。我们没有事先将这一内容放在那里,它本来就在这个位置。

图1-2 本书英文版本章第一段的内容(加粗段落)就隐藏在这个图书馆中

我们花费了相当一些工夫来润色这段文字,但是它早就被一段不知名的代码毫不费力地写了出来,这着实有些令人难堪。当然,对无限的可能性感到难堪是毫无意义的。在巴齐尔的虚拟图书馆中也存在着这样一个页面,除了你的名字写在正中间以外,页面上的其他内容全部都是空格。里面会有一页写着你今天的经历;有一页写着你初恋的名字以及你们相识的过程;有一页写着你用汤勺杀死了现在的伴侣;有一页写着一篇精彩的故事,主角是一只叫作茉莉的狗;还会有一页精准地写着你将如何死去。这里面甚至还包含着你这一生经历过的以及将会经历的所有事情,不过有可能会有一些细节稍有瑕疵,比如你的姓名当中出现一些拼写错误。这里面还有法语、德语、克里奥尔语、意大利语等所有用罗马字母书写的语言。总之,它是一个包含了所有人类知识总和的网站。

阿雷西博信息

创造只能用一种方式破解的密码是一类常见的数学问题。1974年,有两个人使用了这样的密码,试图代表全人类与外星生命取得联系。

与外星人打交道可能会是人类历史上最为重要的大事件。问题在于,我们一上来要说的第一句话应该是什么?任何参加过社交酒会的人都会明白,即便是在一个中等大小的房间中,并且到处都是和自己兴趣相同的人,决定如何开口说出第一句话都已经够折磨人了。那么,我们应该发出什么样的信息来向全宇宙(现在我们只能做到向全球发布信息,但是我们的目标是具备跨星系发送信息的能力)宣布“我们在这里”呢?

天文学家弗兰克·德雷克和卡尔·萨根想了个主意。他们巧妙地编码出了一条代表全人类的信息,并且在1974年11月16日这天借助位于波多黎各的阿雷西博望远镜通过调频将其发送了出去。

他们说了什么?让一条狗听懂人话已经非常困难了,更别说向一个外星文明介绍你这个物种。不过德雷克和萨根这两个人都很聪明,他们发现可以运用数学的普适性发展出编码信息的方法。质数是一种只能被1和自己整除的数,并且无论是在地球上,还是在土星上,甚至是在马头星云中那些尚未被发现的行星上都是如此。因此,德雷克和萨根就选择用质数来编码信息,于是这条包含着1 679个二进制数字(比特)的广播就此诞生。他们认为,能够接收到这个信号的智慧文明,必然对数学有着足够的理解,因此它们能够认识到1679是一个半质数,也就是只能被两个质数(23和73)整除。

假设现在一位外星天文学家从外太空接收到了这个奇怪的信号,经过一番思考之后,它发现自己接收到的信息中包含1 679个比特。接下来,它伸出了某一只手,抓了抓自己的某一个脑袋,意识到应该将这些比特放置在23×73的网格当中,然后……天啊!它的眼前出现了一幅有趣的图像!

在这幅图中,外星天文学家可以看到我们太阳系的示意图,一个醒目的人形图案表明我们的家园位于从太阳向外的第三颗行星。它们会看到组成DNA的氢、碳、氮、氧、磷这几种元素的原子序数,以及DNA的双螺旋结构。它们还会看到一个表示43亿这个数字的图案,这是1974年地球的人口总数。破译了这些有关外星文明的神秘信息之后,它们可能会立即联系自己的领导人,之后可能会发生一些科幻小说中描绘的场景——它们向太阳系派出一位信使来与我们友好交流(或是摧毁我们的文明)。

这一切都使得发送阿雷西博信息的那一刻看起来具有里程碑意义,不过我得先提醒几件小事。首先,这并不是真的面向全宇宙的广播,向全宇宙广播所需要的能量已经超出了地球所蕴含的能量之总和。所以更切实际地说,它的目标其实是银河系边缘的一团恒星——所以更像是面向邻近的国家用火把照亮一个村落。

其次,让我们来看看实际的图像长什么样子(见下页)。

你能从中看到太阳系吗?能看到DNA的双螺旋结构或者是磷酸盐的化学结构吗?当然不能,这些我们都看不到。假设A是满分的话,那么1974年的这张图的评级只会是F。

讽刺的是,它看起来更像是20世纪70年代的街机游戏《太空入侵者》(Space Invaders)的截图,而不是一封来自陌生新世界的邮件。人形图案代表的是美国男性的平均身高——这是20世纪70年代人常有的性别偏见,因为大约一半美国人的平均身高比这个图上标示的要矮5.5英寸(约14厘米)。而且这幅图中还有一个没多久就已经过时的信息。在人形图案的下方是太阳以及太阳系中的几颗行星,显然最右边的点代表的是冥王星,那时它还是太阳系的第9大行星。然而在2006年,它被踢出了行星的行列,被降级为“矮行星”。如果真的有外星人接收到这一信息并成功破译的话,它们可能会认为:“这幅图像太疯狂了,我们得离这些家伙远点儿。”

最后,在21 000年后,当这条消息到达21 000光年外的目的地时,当时瞄准的目标恒星早已不在原来的位置了,并且我们这些人也早已死去。

总而言之,这个主意很巧妙,但实际效果不怎么样。