上一讲介绍了改变世界的3比特信息，希望大家能体会到信息的重要，也认识到它其实比我们了解的，要复杂得多。但是信息论真的是一门复杂深奥的学科吗？这一讲会再介绍3篇获得诺贝尔奖的论文，大家会感受到信息的简洁之美，以及传递效率的重要性。
要介绍的第一篇论文和宇宙诞生有关。当今这一代人非常幸运，因为在这一代生活的世界，人类搞清楚了三个非常本源的问题，也就是宇宙是如何产生的，地球生命的共性和起点，以及人类文明的起点。
那么，宇宙到底是如何诞生的呢？现在知道，宇宙是从一个体积无限小，温度近乎无限高的质点爆炸产生的，这就是今天大家认可的宇宙大爆炸理论。
根据这个理论，在大约138亿年前，那个质点发生了大爆炸。在随后大约一个普朗克的时间里（普朗克时间是能够度量的最小时间单位，大约是10的负44次方秒），重力场开始形成。
到了大爆炸后的0.02秒，宇宙中出现了第一丝光。接着，宇宙中的一部分能量就变成了物质。几乎同时间，大量的能量转化为质子和中子，在这个过程中，宇宙中能量减少，物质增加。
然后，随着宇宙的膨胀、冷却，原子核、原子相继出现。引力又让这些原子形成星云和天体。再往后进化出生命，背后也有一套规律在起作用。
也就是说宇宙在诞生的同时，就有了各种物理的法则（Law）在起作用，后来又有了化学和生物学的法则，它们都是宇宙固有的信息。
如果有人问：“能量是世界固有的，是它诞生之初就存在的，那么信息从哪里来？”
回答是：“信息和能量一样，都是宇宙本身固有的特性。”
可能又有人要问，上述这些描述没有人看见，人们是怎么知道的呢？物理学家们主要是通过两种方法推断出当时的场景的。
当然，有些推断可信度高一些，有些低一些，世界上没有绝对的可靠，只有可靠性的高和低，信号和噪音比率的高和低。从信息论上说，信息的可靠性就叫做置信度，会在后面详细讲解。
物理学家采用的第一种方法就是寻找宇宙大爆炸存留至今的信息，其中最著名的发现是3K背景辐射，这是一种温度约为3K，也就是-270摄氏度，而且充满整个宇宙的电磁辐射。
在大爆炸大约1秒的时候，宇宙中最初形成的中子因为不带电，率先冲出宇宙这个大火球，弥散到宇宙的四周，它们所携带的能量形成了今天宇宙的背景辐射。当然随着时间越来越长，宇宙越来越冷，背景辐射的温度会越来越低。
如果宇宙大爆炸理论是正确的，那么应该在宇宙的任何方向都能测量到宇宙形成时的这些背景辐射，而且今天它们的温度不应该太高。
1964年，贝尔实验室的工程师阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊在无意中发现了这种宇宙背景辐射。他们架设了一个天线，本来是要接收卫星发回的信号的。为了检测这个天线的性能，他们将天线对准天空中没有卫星的方向进行测量，结果发现有一种7厘米左右的微波在各个方向都存在，而且这个信号与地球的公转和自转都无关。
起初彭齐亚斯和威尔逊怀疑是他们的天线系统有问题。1965年初，他们对天线进行了彻底检查，甚至把天线上的鸽子窝和鸟粪都清除了一遍，然而这个噪声仍然存在。于是他们发表论文，正式宣布了这个发现，整篇论文只有两页纸。人类后来又根据背景辐射的温度，以及扩张的速度等信息，倒推出宇宙有138亿年的历史。
1978 年，彭齐亚斯和威尔逊因为那个偶然的发现和那篇两页纸的论文，“幸运地”获得了诺贝尔物理学奖。
有时候有价值的论文并不需要啰里啰唆地写很长，它们里面的信息量很重要，正如上一讲讲到的，对于一件过去大家不知道的事情，现在知道了，信息量就大，对于一件大家基本上了解的事情，即使文章写得再长，信息量都有限。
提出问题比解决问题更重要，因为提出问题的人，开创了一个重要的却是完全未知的领域，回答问题并且给出最初解答的人，由于通常只是在某种认识阶段上对未知的领域提供一些有限的信息，因此贡献有限，被认可的程度不高。
物理学家推测宇宙早期状态的第二个方法，就是用空间换时间。
大家知道宇宙有138亿年的历史，在离我们非常遥远的宇宙空间，光传递到我们这里需要很多很多年，因此这其实记录的就是很多很多年前的信息。事实上今天看到的很多星辰，它们可能已经不存在了，只不过看到的是它们的快照和化石。
所以，只要观测到138亿年前的星系，就能知道宇宙早期的情况，事实上人们也做到了。这就是用空间换时间，在信息论上，这实际是信息等价性的体现，关于信息的等价性后面会讲到。
好，刚才介绍了两种推断宇宙诞生的方法，一是寻找3K背景辐射，二是以空间换时间。其中提到了两个要点：第一，信息是宇宙本身固有的属性；第二，在一个领域的贡献大小，不在于提供了多少材料，而在于提供了多少信息量。
但事实上，今天对于最早期宇宙状态的描述是使用各种理论模型推导出来的，要证实它们还需要后人的努力。
人类一方面对外部世界很好奇，比如设法去了解宇宙起源和演变的信息，另一方面对自身也很好奇，试图去了解生命起源和传承的信息，这些信息本身，也是世界所固有的。
接下来，从信息论的角度出发，介绍遗传和DNA这篇诺奖论文。
首先，沃森和克里克获得诺贝尔奖的论文也只有一页半纸，把它附在了课程的后面，有兴趣阅读英文原文的朋友可以读一读。
当然有人可能会问，这么高深的论文能读懂吗？只要有比较好的大学教育基础，就能读懂。这也就是说，一篇好的论文，一方面需要信息量高，另一方面需要在信息传播上效率高。大家都读不懂的论文，信息传递的效率就低。
怎样利用信息论原理，做到信息传播的高效率，是这门课要讲的重要内容。
这里给大家一些建议就是，不要啰里啰唆地唠叨很长时间，要精简，要保证对方听懂自己最核心的想法，这就够了。有人在读过几十篇的诺贝尔奖的论文，很少有超过10页纸的。
其次，沃森和克里克这篇论文的逻辑很清晰，他们首先否定了鲍林之前的三螺旋结构，因为和一些已知的信息不相符。
然后，他们提出了自己的双螺旋模型，那一段关键描述只有105个单词（包括the，a ，so这些虚词）。最后，他们说明了自己的模型同威尔金森、富兰克林观察到的信息相吻合。
沃森和克里克等人提供了一个“利用能够看到的信息，解释看不到的信息”的绝佳案例。他们的论文和理论也验证了信息论中一条被称为“奥卡姆剃刀”的原则。
这条原则用牛顿的话讲，就是“我们需要承认，自然事物各种现象的真实而有效的原因，除了它自身以外再无须其他”。这是在认识世界时应该有的态度。关于奥卡姆剃刀原则，后面会专门讲。
在了解了和DNA相关的信息之后，人类后来发现DNA会通过复制出RNA传递生命所需的信息，RNA会在指导合成蛋白质时，继续将这些信息传递下去。
但是有人可能还有一个疑问，就是有了蛋白质后，生命体是如何工作的？比如细胞是如何接受有益的物质，拒绝有害的物质，保护自身细胞，杀死有害的细胞的。
细胞里显然没有大脑，不是通过思考作出理性判断。但是蛋白质本身会对外部的刺激信号作出反应，这些反应维持着人们生命的活动，并且保护我们自身。用诺贝尔奖获得者科比尔卡的话讲，这涉及到G蛋白之间的通信。
有人可能会奇怪蛋白质不是基本的生命单元，怎么还能通信？其实我们的细胞膜上有G蛋白偶联受体（GPCRs），它们可以探测荷尔蒙、气味、化学神经传递，和其它外界刺激，在解码后激活细胞内不同的G蛋白，转而引发各种生命活动，这便是生物体工作的原理之一。
下面这一张图，是G蛋白偶联受体的工作示意图，G蛋白偶联受体（蓝色）被外界信号，也就是紫色的小球入侵时，激活相应的G蛋白（金色的和红色的）。
G蛋白是蛋白质中最大的家族，有多达800种蛋白质，在搞清楚了它们的通信原理之后，对了解人的生命现象，治疗疾病有极大意义。
事实上，世界上1/3到一半的药物靶标都和G蛋白有关。科比尔卡在2007年完成了上述研究，并且在《科学》杂志上发表了一篇8页纸的论文，并因此获得了2012年的诺贝尔奖。
从这个例子可以看出，控制生命活动的信息，其实并不被人们主观控制，但是我们可以发现它们。
到这里，三篇诺奖论文都介绍完了。
要点总结
1.那些影响世界的重大科学发现其实都是在极短的论文中发表出来的，因为世界上最关键的信息（知识）其实是非常简洁的，也就是说一条信息的信息量可能和信息的长度无关。那信息量和什么有关？关于这一点会在后面仔细讲。
2.本文的三个例子，都说明了信息是世界固有的属性。
上讲介绍了信息是什么，它的作用有多大。本讲阐述了信息是世界固有的属性，并且预告了信息论中很多内容。下一讲，讲讲信息论和方法论的关系。
论文地址：
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