《物质信息论》第二章 三位一体的世界—物质、能量、信息 3

2-2  物质、能量与形式信息

 

2-2.1  物质的形式差异与本体差异

能量是物质本体之差异，信息是物质形式之差异。

形式信息是物质存在、运动、变化的方式，这种方式是以物质的差别（非平衡）来表现的。在一定质量的物质中可以存在许许多多“差别”，它所能包含的信息越多，这些“差别”的数量也就越多，“差别”的可能组合形式和排列形式也就越多，维持“差别”的某一组合形式和排列形式会越困难，并且“差别”的程度越小。当“差别”的数量大到一定程度时，会由于不能维持“差别”的存在，以及“差别”程度的减小，而导致大量“差别”甚至全部“差别”的不可分辨，即信息的消失（失去意义）。这也说明了一定质量的物质所容纳的信息量不是无限的。当信息量增大到一定程度时，信息对于任何认识者和任何测量手段来说都将不可分辨，这意味着信息消失了，信息量在增大过程中自然而然地变为零。在数字通讯中，信息的最基本单位比特（Bit） 就包含了两种具有差别的可能状态：“ 0”和“1”。没有这个差别，大量的复杂的信息就无从表达。数字计算机处理外来信息，就是先把这些信息转化成“0”和“1”组成的机器码，然后才进行运算。计算机所存贮的信息实际上就是众多的“0”和“1”的排列形式。

黑格尔说：“光本身是不可见的，在纯粹的光里就像在纯粹的暗里一样，我们什么也看不到。”（黑格尔：《自然哲学》第120页，商务印书馆，1986年）他的解释是：光与暗是既对立又相互依存的。这是辩证法式的无意义的解释。他不知道，并不是光不可见，而是我们看不到“纯粹的光”里的信息。他没有搞清楚信息是来源于差别。

能量是物质的差异，反过来物质也可以看作是能量的差异。从这个意义上说，物质与能量是对称的。我们作为物质状态的人需要补充能量来维持生命。假如（仅仅是假如）存在着能量状态的生命的话，这种生命则需要补充物质来维持其生命。信息与物质不是对称的，我们说信息是物质在形式上的差异，不可以说物质是信息在形式上的差异。

 

 

2-2.2  信息的几个特点

    1. 信息的模块层次性 

物质具有层次性，在微观领域里有光子，电子、中子、质子、原子、分子等；宏观领域有星体、星系、星系团以至宇宙。信息也具有层次性，不管物质分割到多么小的单位，这个物质单位一定具有信息。如果这个物质单位根据海森堡测不准原理，在测量上受到绝对限制，那么它所携带的信息我们就不可能认识到，这种信息对于我们的认识来说就是无意义的。信息具有模块层次性（参见第二章第一节“模块层次律”），小尺度上的信息相对于大尺度上的信息称为微观信息，大尺度上的信息相对于小尺度上的信息称为宏观信息。宏观信息由众多的微观信息构筑而成。例如，数字电视屏幕上每一个象素都包含着信息（明暗，颜色等），这些信息按照一定顺序排列形成一个画面。 整个画面相对于象素来说是宏观信息，每个象素相对于整个画面来说就是微观信息。世界上只有相对的宏观信息和微观信息，没有绝对的宏观信息和微观信息。从一个人来看，他的行为思想、语言、身高、生理机能、婚姻状况等是宏观信息，而他体内的每一个水分子或每个氨基酸分子的状况就是微观信息；对于整个社会来讲，这个社会的经济水平、政治局势、文化水平、社会道德观念、社会的发展趋势等是宏观信息，个人的行为、思想、语言、身高、生理机能、婚姻状况就成了微观信息。

 

2. 信息变化着又具有稳定性 

从整个宇宙来看，物质和能量是不生不灭的，只是不断地进行着形式上的转换。而信息伴随着物质能量的运动变化不仅时刻都在运动变化着，而且时刻都在产生着和消灭着，但信息在局部上具有稳定性。

 

3. 信息赋予一事物与其他事物的区别性

两个事物的不同体现在两者所承载的信息不同，一事物经过变化之后之所以还是这个事物，是因为表征它的根本属性的信息没有变化。如果我们由比尔A克隆出了比尔B，比尔B与比尔A之间在所承载的信息上一定还有很多的不同，两者的成长经历有所不同，所有这些信息的不同表征了比尔A与比尔B不是同一个人，而不是由两堆不同的物质表征他们不是同一个人。10岁的乔治长到50岁的时候，留在身体内的原物质连千分之一也不到，但是能够表征他之所以是乔治的信息都留下来了，他的“自我”记忆信息也留下来了，所以10岁的乔治长到50岁的时候还是同一个人。“同”与“不同”具有信息性，而不是物质性。

一个人从童年到暮年，身上的物质早就换了个遍，能说明这个人还是这个人而不是另一个人的只有一些信息。这些信息有两种，一种是表征他身体相貌等特征的基因信息，基因信息储存在他每一个细胞中的DNA分子中的基因片断中；另一种是他的意识，包括他的自我意识和对经历的记忆。而人在死亡并且身体被损毁之后，他的自我意识、记忆、生命特征等信息都不存在了，也就等于这个人不存在了。即便在那些主张有生命有轮回的人看来，所有生命的继承者都没有前世的记忆，也没有前世的自我意识，那当然更没有前世的身体和基因信息。既然没有任何物质上和信息上的一致性，我们凭什么说存在生命的轮回呢？由于所谓的前生后世没有任何同一性、一致性，所以生命轮回的说法不仅没有根据，也没有任何意义。

再举一个例子，某银行大厦，它本来处理的是银行业务，这时这座大楼所承载的信息都是与银行业务有关的信息。不幸的是突然来了一场金融风暴，银行被迫宣告破产，银行的所有职员没有了去处，设备也处理不掉。好在总经理听说现在卖咸鱼的生意还不错，于是银行摇身一变成了咸鱼市场。楼还是那座楼，人还是那些人，柜台还是那些柜台，电脑还是那些电脑，只不过不再处理银行业务，而是记录和处理咸鱼的帐目。从银行到鱼市，物质载体没有变化，但是这些载体所承载的信息发生了巨大的根本性的变化，大显示屏上的汇率和利率变成了各种鱼的价格和存量，职员们头脑中的意识从“多做几笔存贷业务”变成了“多卖几条鱼”，前后两个公司性质完全不一样了。

 

4. 信息不遵守守恒律

物质、能量遵守守恒律（作者在《终极规律论》第六章对“守恒律”有详细讨论），不能从“无”中生“有”；信息不遵守守恒律，可以从“无”中生“有”。

人类目前所知道的是：质料或者说质量（质料的量），不能从非存在中产生，也不会消失，这就是质量守恒定律（广义地说是质能守恒定律）；但是信息可以从非存在中产生，也从存在中可以消失。人们所说的生成、消失、量变、质变，无非都是新的信息的产生和旧的信息的消失。量变和质变的区别只是在于产生和消失的信息的种类的不同以及程度的不同。而生成和消失，跟质变没有根本的不同。对于事物的质变，如果我们只感觉到新的形态的出现，没有感觉到旧形态的消失，我们就会把这种质变认作是生成；如果我们只感觉到旧形态的消失，而没有感觉到新形态的出现，我们就会把这种质变说成是消失。生成和消失是相伴的，它们是变化过程的两个方面，生成是针对变化后的形态而言的，消失是针对变化前的形态而言的。但是，生成的信息量与消失的信息量通常是不相等的。

 

 

2-2.3  中国先哲在物质信息问题上的认识 

中国宋朝的张载用“气”的聚散来解释万物的生成和消灭。后来程颐和朱熹提出了“理”的观念，他们认为我们所见的宇宙不仅是“气”聚而生，还因为其中有它各自的“理”，于是万物各从其类，就有了各种各样的事物。他们的这些哲学想法是有道理的，这些哲学探索是有价值的。气是物质，是无区别的物质质料；理是是信息，是规则、原理、规律、性质。信息是物质的存在和运动变化形式，物质的差异性、共同性都在信息中表现出来。如果把公共的“理”和具体的“理”再继续研究下去，就出来数学和近代科学了。可惜中国没有人做这个工作，他们也不对“理”进行分类。

在中国宋明两朝的哲学史上，有程朱（程颐、朱熹）和陆王（陆九渊、王守仁）的理学与心学之争。程朱认为，性即是理，心是理加上气之后的体现。陆王学派则认为，心即是性。

   从这些中国古代哲学家的论述来看，我们可以把他们的“理”理解为客体信息，而“心”则是主体信息，“气”是物质。“性”是性质，是理的一种。心，即主体信息，是意识、精神，是一种特殊的、高级的、复杂的、活动的信息形式。程朱讲“性即是理”，这里的意思，性和理是等价关系，不是属于（包含）关系，这种认识有偏差，因为性质只是客体信息的一类，他们不知道“理”除了性质之外，还有规律、关系等等。对“理”的深入研究需要观测与实验，需要分析与归纳，需要逻辑与数学。但是古代中国人只喜欢空想和空谈。陆王讲“心即是性”，把意识跟性质相等价，也是不对的，主体有“性”，客体也有性，不能说客体的“性”就是客体的意识。