信息是结构
来源:《太极进化主义》第1篇 | 作者:段勇 | 发布时间: 2021-10-02 | 5003 次浏览 | 分享到:

一、信息是物质的对称性破缺

  信息是什么?控制论的创始人维纳说:“信息量的概念非常自然地从属于统计力学的一个古典概念——熵。正如一个系统中的信息量是它的组织化程度的度量,一个系统的熵就是它的无组织程度的度量;这一个正好是那一个的负数。”(N.维纳.控制论(或关于在动物和机器中控制和通讯的科学)[M].郝季仁译.北京:科学出版社,1963,第2版:11.)所以信息量就是熵的减少量(熵的概念见:看懂世界网站taijievolutionism.cn/专题论文/2系统论/2.4复杂和有序/对称性破缺)。由波耳兹曼原理可知,熵与容配数的对数成正比,即容配数大的状态是平衡状态,容配数小的状态,即负熵对应于结构的对称性破缺。如果信息就是负熵,那么信息就是对称性破缺。对称性破缺是结构的差异(对称性破缺的概念见:看懂世界网站/专题论文/2系统论/2.4复杂和有序/对称性破缺),所以,信息的本质就是结构的差异,而信息在生物和非生物系统中的各种作用就是结构对功能的决定作用

对称性破缺有两种:物质的对称性破缺和意识的对称性破缺。当我不知道杯子里有什么的时候,我会想杯子里可能有一条鱼,或者有一只青蛙、一杯溶液等等。当我认定杯子里有一条鱼的时候,我就否定了杯子里是其它物质的可能性,这就是意识的对称性破缺。意识的对称性破缺不是维纳定义的信息。

物质的对称性破缺又有两种:一种是信号和符号的对称性破缺,即能指,另一种是信号和符号以外的其它物质的对称性破缺,即所指。每一种系统的特定结构,尤其是复杂系统的特定结构都是一种对称性破缺。信号和符号是一些特殊的物质,它们的特定结构也是对称性破缺。例如:杯子中有一条鱼,鱼的特定结构是一种对称性破缺。如果我在杯子的旁边放一个标牌,标牌上面写一个字:“鱼”。这个字是一个符号,这个符号也是一种对称性破缺。因为写了“鱼”,就意味着我没有写“马”、“牛”、“羊”、“溶液”等字。符号的对称性破缺也不是维纳定义的信息

二、信息不是科学语言

  现在人们所说的信息的含义十分混乱,有时是指意识的对称性破缺,高德说:“信息就是知识”;有时是指信号和符号的能指的对称性破缺,高德说:“信息就是信号,就是数据,就是情报”;有时又指所指的对称性破缺,“是物质和能量在时间和空间中的不均匀分布,是事物的差异或变异”。(高德.秩序论——象数学及中医哲学理论实质[M].内蒙古人民出版社2002:13-14.)这三种含义必须严格区分开,因为它们具有完全不同的属性。一个写在纸上的计算机程序是符号的对称性破缺,计算机不认识这种程序。在键盘上的敲击产生的电信号的顺序是物质的对称性破缺,是计算机能够认识的信息。“鱼”这个字和实际的鱼具有不同的属性,鱼可以吃,字不可以吃。

   如果一个人有两个名字,不会产生误解。但是,如果有两个人叫一个名字就很麻烦,很容易引起误解。所以人的名字往往不是科学语言,身份证号码是不允许重复的,所以身份证号码是科学语言。

定义:科学语言就是指不会让人产生误解的语言。

现在大家使用的信息这个名词也不是一个科学名称,因为它有三个含义,容易引起误解。信息这个概念不科学,会给科学研究带来很多麻烦和错误。吃错了东西倒还不是大麻烦,如果用信息去解释生命的本质、宇宙的进化或用于其它理论麻烦就大了。薛定谔写的《what’s life》里面预言:生命一定存在能够存储信息、传递信息的一个东西,后来证实了生命的确有DNA。李建会认为生命的本质是在生长和繁殖过程中信息的传递作用。(李建会.与真理为友:现代科学的哲学追思[M].上海科技教育出版社,2002:37.)他所说的信息是指信号和符号以外的物质的对称性破缺,但别人有可能理解为信号和符号的对称性破缺,或理解为意识的对称性破缺。DNA的结构是物质结构,而不是符号。我们写在纸上的碱基符号是符号,不是其所表示的物质的实际结构,因为这些纸上的符号不能直接参与化学反应,指导合成蛋白质,而DNA中的碱基对是可以指导合成蛋白质的。我们经常说“计算机处理信息”,其实,计算机不可能处理DNA等物质的实际结构,而只能处理它们的符号。

用熵定义的信息指物质的结构,不是指符号或意识,但以往大家都没有注意到这一点,这是一个严重的误解。信息论在研究信源、信道等问题时所说的信息是指符号,而不是指物质的结构。但维纳等人从来没有对此作过任何说明,可能他们自己也没有区分清楚

  如何解决这个问题呢?必须用不同的名词分别表示这三种对称性破缺。不要再用信息这个词表示意识的对称性破缺和信号、符号的对称性破缺,只用信息这个词表示信号和符号以外的物质的对称性破缺。这里所说的物质是与意识相对立的物质。信号和符号的对称性破缺就叫信号和符号,可以说信号和符号是信息的载体,但信号和符号本身不是信息。意识的对称性破缺就叫对信息的认识。信息专指系统论所讲的结构。现在大家已经习惯于把信号称为信息,所以为了避免误会,我尽量不使用“信息”这个词,总是用“结构”代替“信息”。不是说“信息”这个词不能用,但使用的前提是不造成误解,或造成误解也无关紧要的场合。

三、信息的载体

  很多人在谈信息时,都把信息的载体当成信息。恐龙的脚印是信息的载体,恐龙的真实结构和功能才是信息。同样的信息载体,可以传递不同的信息,同样是岩石上的一个坑,如果是人凿的,即使形状与恐龙的脚印完全相同,也不能传递恐龙的信息。同样是碎玻璃,被人工爆破震碎的和被小孩踢球打碎的,也会传递不同的信息。所以把信息的载体当成信息是完全错误的。

  信息是否包含在信息载体中呢?可以这样说,但我们必须明确这种包含的确切含义与一般意义上的包含完全不同。岩石坑里包含恐龙吗?岩石坑那么小,恐龙那么大,岩石坑里当然不会包含恐龙。

信号和符号本身不是信息,但是为什么我们总说信号和符号中能够包含信息呢?在巴浦洛夫的条件反射实验中,铃声本来不包含食物的信息。即使你把食物放在铃铛旁边,或对狗说:“摇铃就代表要喂食了”,狗也无法识别铃声里的信息。但是铃声与食物多次同时出现以后,铃声里包含的信息就被狗认识了。铃声是一个信号,铃声与食物同时出现是一种物质的对称性破缺,狗为什么能够识别或处理这个信息呢?因为狗学会了一种联想,即在狗的神经系统中建立了一个关联。信号和符号能够包含信息的原因是生物能够联想,即把一个信号或符号与一个物质的对称性破缺关联起来。

定义:信号是能使人和动物产生联想的物质。

信号包括人造的和非人造的、易复制的和不易复制的信号。

定义:符号是人造的容易制造和复制的信号。

皮尔斯曾经给符号下过一个定义,他说:“我把符号定义为某物A,它把某物B(也即其解释项)带入到与它同样相对应的某物C(也即其对象),这样一来,A自身(符号自身)就代替了C。”([美]皮尔斯.皮尔斯:论符号,李斯卡:皮尔斯符号学导论[M].赵星植译.四川大学出版社,2014:31.)这个定义不准确,因为“并非所有符号都具有逻辑解释项。”(同上:48.)而且这个定义没有提到联想的作用,没有指出信号和符号的区别。皮尔斯说:“我认为符号的本质功能在于使得低效率的意指关系变得有效。”(同上)但皮尔斯没有说明效率提高的原因。

离开生物的联想,信号和符号就不能包含信息,而只有客观物质及其相互作用。例如,原始人类用藤子系一个扣表示今天捉到一只羊,这个藤子扣就包含了信息,但在客观世界中,藤子扣与羊本来毫无关系。一根藤子在自然生长的过程中结了一个扣,那么这个扣能代表一只羊吗?即使天天有羊在它旁边吃草,它也与羊毫无关系。如果不与意识相互作用,藤子扣永远不会变成信息的载体。同样一只羊,可以用藤子扣表示,也可以用墨水的某种分布表示,也可以用几个电脉冲表示。