我对“信息”的新见解.doc

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1、我对“信息”的新见解广东省惠州市 林天摘要：为了解决目前系统科学和复杂系统研究中的信息问题，特别是信息的概念与理论问题，我展开研究。我先从简单的相互作用开始考察，发现相互作用其实是作用物的客观信息(见以下说明)的相互作用。客观信息的作用就是参与指导物质的运动，主观信息则参与指导人类大脑的运动。我们可以确立相互作用中的某一作用物为研究对象，称其属性（即其客观信息和主观信息）为自身信息、其他作用物的属性为外来信息。显然，是物质的属性决定着物质如何运动的，也就是说外来信息与自身信息共同指导研究对象的运动，这样，我们可以在观念上将外来信息与自身信息的指导作用合成，形象化出狭义信息指导物质运动的指令，在

2、此基础上建立广义信息概念物质的能指导或参与指导物质运动的属性。根据广、狭信息概念、哲学和系统科学的基本观点，我确立了运动三要素，它们就是现代自然科学所说的世界三要素、系统的三方面 颜泽贤, 范冬萍, 张华夏著. 系统科学导论复杂性探索. 第一版. 北京: 人民出版社, 2006. 7277物质、能量和信息，并引出蕴存能和使用能概念。基于上述观点，我推导出指导分子做热运动的本始信息、本始信息无序性和本始信息执行原理。 关键词：信息、信息合成原理、运动三要素、本始信息引言：自从申农提出“信息论”以来，信息的基本定义与本质概念就一直没被明确，随着信息技术的发展和信息时代的到来，人们越来越关注“信息”

3、，信息也因此引发了各个学术领域特别是系统科学领域中的广泛讨论，信息科学在取得巨大成就的同时，正逐步发展成为一门重要的新兴科学。作为一名系统科学的爱好者，我也加入了 “信息”的研究工作，在前人（申农、维纳等）和今人（倪鹏云教授、陈思雨教授等）的研究成果的基础上，我重新定义了“信息”，并建立了一套简单的原创理论以解决信息问题。本文就是对我的理论的简要介绍。希望诸位在赐读本文时能适当使用还原方法和发挥想象力，这将有利于诸位理解我的理论。1“信息”新定义 我是这样定义“信息”： 信息指导物质运动的指令。 这里的“指导”是指示，引导的意思，“运动”是广义上的物质运动。当然，这个定义没确定信息的本质“指令

4、”就是信息，但“指令”强调了信息的绝对指导作用，所以我的“信息”是对信息的具体功能的描述。 在对我的“信息”进行论述之前，我先提出两个概念： 物质所具有的属性叫做该物质的自身信息（self-information）。这里的“属性”包括运动属性，物理、化学属性，空间属性等等客观信息，但它推广到人类个体时，就包括人的精神意识，例如人的品德、性格、思想、知识水平等等。而对于人以外的生物：动物的自身信息就包括此动物的情绪，习性等等，植物的特点、习性等是这个植物的自身信息。 另一个概念是“外来信息”（extern-information）。外来信息是为了确立我们在一个相互作用中的研究对象而提出的。也就是

5、说，在一个相互作用中，我们确立其中一个作用物为研究对象，研究对象的属性就是自身信息，而除研究对象外，其他作用物的属性就是外来信息。例如在一个化学反应中，我们确立其中一个反应物为研究对象，那么该对象的化学属就是自身信息，而其他反应物的属性（自身信息）就叫外来信息。当然，在一个相互作用中，起作用的不是物质的一切属性，而是其中的某些属性，这时，自身信息和外来信息就是指物质的那些起作用的属性，而不是指物质的一切属性。那么在相互作用中，自身信息和外来信息起了什么作用呢？我认为，起到了指导物质运动的作用，就是说指导物质如何运动。不可否认，在相互作用中，物质的属性决定着物质运动，也就是物质的自身信息和输入的

6、外来信息是作为两个参与者共同指导该物质的运动。那么，我们可以将自身信息与外来信息合成，即把它们的指导作用合成，形象化出一个信息，它单独指导了物质（也就是我们的研究对象、运动的主体）的运动。而这个信息，就是我在本节节首所定义的“信息”。基于此，我提出信息合成原理（Information Synthesis），这个原理的准确描述是：在相互作用中，我们确立一个作用物为研究对象，观念上将参与指导研究对象运动的自身信息和外来信息进行合成，形象地合成出一个信息，该信息就可以看作是单独指导研究对象的运动的指令。使用这个信息合成原理，我们进行研究：在物理学中，我认为，力的作用就是外来信息和能量的输入。举一个例

7、子：在同一水域同一深度的同体积的木块和铁块，输入它们的外来信息（浮力）是相同的，但它们的运动是不同的（木块将上浮，铁块将下沉），这是因为它们各自的自身信息不同（木块的密度小，铁块的密度大），所合成的信息就不同，指导效果也就不同；而同样两块木块分别在同一水域的深处和水面，它们会做不同的运动（水面的木块漂浮，水中的木块上浮），这是因为输入它们的外来信息（作用力）不同，即使它们的自身信息相同，所合成的信息也不同，指导效果也就不同。这说明，同样的外来信息，不同的自身信息，所合成的信息不同，同样的自身信息，不同的外来信息，所合成的信息也不相同。在化学中，一个化学反应里，反应物所表现的化学性质是参与指导该

8、反应物变化（运动）的自身信息。其他反应物所表现的化学性质是参与指导该变化的外来信息。很清楚地，只有特定的外来信息与自身信息才可合成信息，去成功指导，或者说，成功地进行反应。反应结束，可视为自身信息或外来信息的改变。在生物学中，薛定谔在生命是什么？中的负熵理论十分经典：生命以负熵为生，就像是活的有机体从周围环境中吃进了、吸收了一串负熵去抵消它在生活中产生的熵的增量 埃尔温薛定鄂:生命是什么？, 罗来欧、罗辽复译, 湖南科技出版社, 2003年, 第72页。这里的“负熵”是维纳的“信息”，我的“外来信息”。外来信息输入生物体内后，与自身信息合成，进而形成信息指导生物体内的有序运动，这样，信息就成了

9、麦克斯韦为对付热寂论而召唤出的、让混乱度减小的麦克斯韦妖。难怪说负熵减少了生物生活中不得不产生的熵（混乱度）。 我认为将能量(自由能)和信息(负熵)混为一谈是对热力学的错误推广,这个例子是对我的观点的简要说明.在人们的生活中，两个人读过同一篇文章，往往有不同的感想，这是因为各个人的自身信息（思想、观念和性格等）不同，即使外来信息（同一文章）相同，所合成的信息也不同，也就指导大脑做不同的运动（不同的思考和感受）。需要指出的是，生活中常有具指导性的外来信息，例如我的母亲叫我洗碗而发出的命令，并不是我所谓的“信息”，它没与自身信息合成而不具有绝对指导作用，在它与我的自身信息（懒惰）合成后，信息指导我

10、运动（装作没听见）。再举一个简单的例子：一天晚上，我的父母在客厅看小品电视节目而哈哈大笑，这是因为电视节目这个外来信息与他们的自身信息合成的信息指导了他们的大脑的运动，从而参与指导他们的面部肌肉、声带等等器官、组织的运动。陪着他们看电视的云云（云云是我家的猫）却面无表情，我相信电视节目也作为外来信息输入了云云，只不过它与云云的自身信息共同指导了云云的大脑做我永远不知道的运动。这时，在房间里做数学习题的我不但没笑反而愁眉苦脸，因为我根本看不到电视此时我接受的外来信息对我（自身信息）而言，一点都不好笑。经过上述的研究，我们不难得到以下结论：相互作用是物质的自身信息共同指导物质运动的结果。物质的运动

11、是信息的指导成果，它取决于参与指导的自身信息与外来信息。注意：外来信息不能单独指导运动，自身信息必定参与指导运动。当外来信息输入研究对象（运动主体）与研究对象的自身信息合成之后，合成的信息就存在于研究对象之内，我们可以认为：信息此时成为研究对象的自身信息中特殊的一种，它可以单独指导运动，信息与自身信息是从属的关系。这个“信息合成原理”的要点是：1在相互作用中确立研究对象。2将自身信息和外来信息的指导作用合成。3形象出独立指导研究对象运动的信息。这个原理具有很强的普适性，我们既可以直接研究，也可以上索忽略复杂的外来信息处理过程，更可以还原探索物理化学本质。我们还可以归纳出自身信息的作用：参与指导

12、自身（研究对象）的运动。（必须与外来信息合成，才能指导）自身信息 单独指导自身运动。（其实就是存在于研究对象的合成了的信息）作为外来信息参与指导研究对象的运动。 基于上述观点，我重新定义了广、狭义信息：新广义信息物质的能指导或参与指导物质运动的属性。新狭义信息指导物质运动的具有绝对指导作用的指令。狭义的信息就是利用信息合成原理合成出来的信息。为检验我的理论的准确性，我们来考察一下前辈们关于信息的研究成果：信息论创始人申农定义信息为消除不确定性的东西。这个定义、主观信息的概念以及目前普遍的信息概念具有新内容、新知识的消息是异曲同工的，我们可以这样理解：以上的信息其实是作为外来信息，输入信宿或人脑

13、，与信宿或人脑的自身信息合成信息，从而指导信宿或人脑的运动，进而消除认识上、行为上（或说运动上）的不确定性。由于信息论这些理论是在通信工程和人类社会的基础上确立的，所以信息的概念和度量问题上，它们具有很大的局限性。而我的信息概念是在物质物理和化学的相互作用的基础上提出和推广的，具有一定的普适性。维纳的经典名言：信息就是信息，既不是物质也不是能量。显然，我所定义的广义信息是物质的属性而不是物质、不是能量，狭义信息则可以认为是几个广义信息的合成。我国著名信息论学者钟义信教授提出：信息是物质运动的状态和方式。而决定物质运动的状态和方式的正是我的狭义信息，物质的运动和状态则是物质的自身信息。最后，我们

14、考察一次信息的“来源”通信系统。通信系统的作用实际上是一系列信息成功指导的成果:远处的外来信息（信源的自身信息）进行指导、传递并以某种形式输入信宿，与信宿的自身信息（处理外来信息的能力和程序等）合成信息，从而指导信宿的运动。就拿通信来说，写信人的自身信息参与指导了手的运动，手的运动参与指导了笔的运动，笔的运动又参与指导了墨的运动，墨落在纸上，纸获得自身信息，纸被传递，收信人看，纸的自身信息作为外来信息参与指导了光的运动，光又参与指导了眼的运动最后外来信息参与指导了收信人大脑的运动，信息就此传递、接收、处理和使用。2运动三要素我们先来看看几个观点：运动是物质存在的普遍属性和存在方式。运动的物质总

15、是具有一定能量。系统是有物质、能量和信息三个要素构成。狭义信息指导物质运动的指令。根据这两个哲学基本观点、自然科学基本观点和我的狭义信息，我们可以这样描述运动：物质在信息的指导下，能量的支持下运动。换句话说，物质是运动的承担者，信息是运动的指导者，能量是运动的支持者。于是，我确立：运动的三要素是物质、信息和能量。（信息是狭义的信息）我们知道，物质的运动是相对于参照物来说的，而信息与能量是在以观察者为参照物的基础上确定的，也就是说，相对于观察者静止的物质是没有信息或者能量的，所以信息与能量的确定就是参照系的确立和运动的保证。运动三要素的意义就在于：它更形象，具体和深刻地揭示了运动的本质，也揭示了

16、世界三基元是如何构成世界的。对于运动三要素，我就不多加论证，只作一些简短的说明：物理中的力的作用是能量和外来信息的输入的结果，化学中的反应可以还原为化学变化中粒子（离子、电子）的运动问题。现在，我们知道，物质运动的原因确实不是力，而是信息和能量。而惯性则是能量的守恒和信息持续存在的结果。这个只剩下“运动的物质”的世界也清晰起来，信息（广义的）作为世界的第三基元和能量就躲在运动的物质之中，并对物质的运动起到决定的作用。需要注意的是：自身信息和外来信息合成并指导运动的过程是同时的。基于运动三要素，为了研究的方便，我将能量分为两类：蕴存能（keeping-energy）和使用能（using-ener

17、gy）.这种分类是根据能量的使用与否：使用能是被使用着的能量，它支持着物质的运动，而蕴存能则是没被使用的能量，由于缺少特定的外来信息，信息无法合成，运动无法进行，所以蕴存能没能支持运动而被蕴藏保存。说简单一点，就是在运动三要素都存在的情况下，三要素中的能量就是使用能，只存在运动三要素中两要素（能量和物质）的情况下，其中的能量就是蕴存能。按照这一分法，动能和热能是使用能，势能和化学能是蕴存能。根据动能定理：E=1/2mv说明:“客观信息”和“主观信息”是人们在研究信息的过程中所建立并公认的两个概念，它们分别是“物质的基本属性或其表征”和“人对客观事物的认识（即知识）”，更详细的说明可参见倪鹏云和

18、朱志康两位学者在“熵、信息、复杂性网站”发表的论文关于信息定义与本质概念讨论之我见和论信息的本质定义，或其它关于“信息”的专业性论文。，我们很容易知道，使用能与运动速度的平方成正比，也就是说使用能越大，信息执行得越快。动能定理反映的是信息、能量与运动的一个关系，我相信，在信息与能量的关系问题上，还有很大的探索空间。3本始信息无序性“本始信息”（original information）来源于分子动理论。我将分子所具有的，能独立指导分子做无序运动的自身信息叫做本始信息。“本始”说明了这个信息的是分子的基本属性。而本始信息指导分子无序运动的特性就叫做本始信息无序性。这样，分子的无规则运动可以这样描

19、述：分子就是在本始信息的指导下，在热能的支持下做不规则的热运动。温度标志着物体内部分子无规则运动的剧烈程度，在绝对零度下，物体不含有热能，也就是说，在绝对零度时，没有能量支持本始信息的执行，物质将静止，这是符合热力学第三定律的。这样，运动三要素和本始信息的存在就得到论证。这里也反映了我对自由能和负熵的看法。但由于版面的有限，我将在我的其他论文中详细地去讨论熵、自由能、负熵和信息的问题，希望引起诸位的关注。我也希望本始信息的提出对混沌理论及耗散结构理论等系统科学的研究有所启示与帮助。4本始信息执行原理本始信息执行原理其实是对能量的转化的本质的描述，它是建立在理想状况下的理论。本始信息执行原理：指

20、导孤立系做某可知运动的信息一旦消失，支持该运动的使用能将全部用以支持本始信息的执行。可知运动是相对于分子的无序运动而言的，物体的本始信息的执行就是构成该物体分子的无序运动，本始信息作为分子的基本属性是本始信息拥有“霸权”的原因。这个原理是非常好理解的就像行驶的汽车突然失去司机而失控。举个简单的例子：一个做自由落体的物体，落地时发生完全非弹性碰撞（信息突然消失）而有没有能量损失（孤立系），该物体的动能就会全部转化为内能，也就是全部支持本始信息的执行。本始信息执行原理让我们认识到：能量转化问题其实是信息变化的问题。而热力学第二定律就可以这样描述：孤立系中，支持本始信息执行的使用能将均分给该系统的各个单位元素，以支持它们执行本始信息。我称这个描述为本始信息使用能平分原理。可见，利用运动三要素和本始信息无序性研究我们熟悉的能量问题，将带领我们进入更广阔的研究空间和学术领域。6