信息的物质性

       ——《论广义信息》之一

中共湖北省委学校  乔天庆

e-mail：swdxhy@public.wh.hb.cn

 2002年3月公布于熵信息复杂性网站

一、信息概念的发展

1948年C.E.Shannon 发表《通信的数学理论》[1]开创了自然科学领域的信息理论，即狭义信息的理论。1948年N.Weiner在《控制论》中说“信息就是信息，不是物质也不是能量，不承认这一点的唯物论，在今天不能存在下去。”[2]这启示以后人们把信息与物质、能量并列为人类生存的三大要素；维纳也把信息第一次同哲学关联。20世纪80年代哲学家提出广义信息，把信息作为与物质并列的范畴纳入哲学体系；哲学界对信息本质的阐述大致有四种观点：1、信息是精神实体的特性。2、信息是物质的普遍属性。3、信息是物质与精神并存列的第三种存在。4、信息是物质载体与意识成分的特殊结合。今天，计算机、因特网、基因、脑科学、生命科学、神经生物科学及许多科学技术的丰硕成果使科学地定义信息的时机趋于成熟。

二、信息的物质性

哲学研究的现实基础应当是对自己时代的具体科学的总结和概括。我们将遵循发展着的社会与科学实际，以计算机、因特网、基因、脑科学、生命科学、神经生物科学的研究成果为根据，从现象到本质进行哲学求索，还信息一个真实面目。我们认为信息具有物质性、普遍性和双重性。就信息的物质性而言，我们的主要观点如下：

在物理学中，电磁场的物质性是由实验证实的。马克思主义哲学认为时间和空间是物质的表现方式，运动是物质的表现形式。我们也将从时间、空间及运动的实例来解释信息的物质性。

在运动场上，篮球运动员依据篮圈的位置信息通过自身控制肢体协调动作而让全身肌肉准确发力，于是能在复杂的状况下精确地命中篮圈，类似地，网球、羽毛球、乒乓球和排球运动员能根据对手的发球情况和对手站立的位置信息将球刁钻地回击到对手难以接到的区域。在这些活动中，信息调动着运动员的肌肉发力，也激发出观众的拍手叫好和欣喜若狂或者是嗤之以鼻和长吁短叹。对投掷运动目标这类行为的统计数据表明，计划一次可靠的投掷，需要激活的神经元数目大概是敲击动作的64倍，而敲击动作需要大脑安排好几十块肌肉的准确的起动程序。[3]

今天，在中国，根据脑的断层图提供的信息经过计算机处理后用“细胞刀”在细胞尺度范围内治疗脑部疾病，在美国，按照雕塑的原型在几百公里以外用计算机控制的激光制作出雕塑的精确复制品，在法国，外科医生成功地切除了远隔重洋的病人的胆囊，在世界许多国家，由测控仪器获得的信息经计算机处理后使空间卫星、宇宙飞船准确定位。这些都是信息传递的结果，这些结果应当看成是信息通过时间空间展现的运动方式，也应当看成是信息物质性的实验验证。

安眠药实物和摇篮曲曲调都催人入睡，肾上腺素物质和进行曲调一样振奋精神，生理分析化学告知，人的爱欲只是苯乙胺等化合物的产物（这些化合物只能在三、四年里起作用，有人以此解释喜新厌旧的情形），舆论导向能改变事件进程，一件事态会引发连锁反应（如肯尼迪被暗杀引发系列暗杀事件，一起银行劫案引发多起银行劫案），壮烈场面号召奋勇向前，黄色作品引诱失态堕落，雄性动物威武亮丽产生的吸引，性感女郎搔首弄姿形成的挑逗，这些是我们日常生活中常见的信息物质性表现。

众所周知的望梅止渴故事生动地说明了信息的物质性，人的感官得到的梅子的信息勾起人已有的酸梅的经验而分泌出了唾液。怒发冲冠也不是无稽之谈，实验已表明消防队员听到出警信号时汗毛也会竖起。实际上，中国不少成语如历历在目、面红耳赤、股栗肤粟、虚汗直冒、心惊肉跳、谈虎色变、瞠目结舌、咬牙切齿、奴颜婢膝、宁死不屈、热血沸腾、义愤填膺、宁死不屈、热泪盈眶、眉来眼去、一见钟情、满面春风、喜形于色、眉开眼笑、眉飞色舞、手舞足蹈、郁郁寡欢、一夜白发、借酒浇愁、愁眉苦脸、唉声叹气、捶胸顿足、趾高气傲、强颜欢笑、触景生情、晓之以理、以理服人、抓耳挠腮、 以身作则、亦步亦趋、鹦鹉学舌、东施效颦、由此及彼、见物如见人、见信如见人、五体投地甘拜下风、事不关已高高挂起等等，这些成语都反映了信息的物质性。成语是现象的上升和归纳，是屡试不爽的经验总结，用哲学语言说就是客观真理。

发现DNA双螺旋结构而获得诺贝尔奖金的Francis Crick对视觉系统作了许多实验研究后在1994年提出假说：人的喜悦、悲伤、记忆和抱负，人的本体感觉和自由意志，实际上都只不过是一大群神经细胞及其相关分子的集体行为。他认定，这个假说虽然尚不足以使人们像信服科学那样信服它，但以大量实验为基础的已有的知识已足以使它显得合理。他强调意识研究是一个科学问题，现在已经看到了用实验方法可以探索这个问题。他希望哲学家学习更多有关脑的知识，以便提出关于脑工作的观点，并在与科学根据相抵触时，能放弃自己所钟爱的理论。否则他们只会受到嘲弄。[4]

近几十年一些观察表明出生第一年里多数时间躺在摇篮里的婴儿发育是异常缓慢的。儿童必须受到刺激（通过触摸、语言和想象）才能完善地发育。[5]

男性和女性的脑是不同的。正如对头盖骨化石的研究所证明的那样，人脑的组织是通过许多世代的自然选择而决定的。在我们的大脑特征进化的成千上万年间，人类曾生活在采集-狩猎人群组成的比较小的集团内。在这样一种社会内性别之间的劳动分工是十分明显的，这些专业化产生着对男子和妇女的不同压力。[6]

语言既是存在于客观世界的一种用适当方式组合的符号群，也是这些符号及决定符号组合的规则在大脑中的具体体现。大脑用表达其他客观存在的相同机构来表达语言。神经学家开始了解到客观物体、事件和两者之间相互联系的大脑表象的神经基础，他们同时必将进一步了解语言的大脑表象和连接语言与大脑的结构。[7]

大自然在形成各种化合物的同时也形成了它们的相关特性和信息，二氧化碳、二氧化氮、氢二氧一（水），金刚石、石墨、煤，都有着本体特有的性质及信息。生物在进化过程中不必使用语言或文字、符号就能积淀了相关的特性和信息，于是，植物用吸纳二氧化碳排放氧气得以成长，动物刚生下来就会觅食，胎儿饥饿啼哭时会搜寻母亲的乳头。野马被驯养为家马过程中就积累了对人的威慑力量的了解，有些动物能同主人建立起融洽的感情并帮助与保护主人，马戏团里的动物经过训练调教，尽管不懂人的语言也能理解人的目的意图。人类建筑房屋和器具，制造工具和产品，在材料加工过程中也将人所明白的信息转移到物之中，于是房屋器具、工具产品就具备了相应的特性和相关信息。我国天鹰网络公司的总裁于晓军认为企业在从事商品生产的过程中，就已同时制造出了该商品的信息。[8]类似的，如新物种、新生儿的信息与是他们的形成同时产生的。有物质就有信息，信息是和事件（或物质）同时存在的，任何信息的传递伴随着能量的转换或传递，而等量的能量转换或传递可以对应不同的信息。

克隆技术得到的各种动物和植物及转基因植物与转基因动物的出现，特别是2001年2月12日公布的人类基因组草图“基本信息”，使我们明白基因组携带着遗传信息。这些都使我们更清楚，信息可以由物质而不是由能量携带。胚胎学已经证明，人类基因的全部信息在胚胎中得到全面释放。基因技术能改变人类的自然属性。

任何一个名词会引起不同人的不同理解，如“西瓜”，一般人想象它的解暑功能，画家想象它的形状色彩，植物学家则想象如何改变它的品种。船舷的刻痕使曹冲转换出大象的重量，但是船舷的刻痕在成语刻舟求剑中成为一个讽喻，而考古学家对一条古船上的刻痕则可能产生多种不同的猜测。同一个信息能唤起人的不同的想象力和相应的行为。用原来的哲学语言说，这些情况就是意识的主观性。

可口可乐是美国的专利，但有了信息完全可以在中国制造出可口可乐。可口可乐甚至风靡了世界；相似口感的饮料就可能是百事可乐了。世界各地的景点在中国被缩微为“世界之窗”，然而有了信息要在北京克隆出埃菲尔铁塔就不是办不到的事。几千年前的越王勾践的宝剑不就被克隆出来还引发了一场争议吗？描述信息的比特和原子有根本的差异，只有原子没有信息不能建造埃菲尔铁塔，但有了原子又有了用比特描述的信息就可以克隆出原子构成的实物。特定的事物伴随着特定的信息，不同的信息区分着不同的事物。

学生记住了书本的某些内容意味着考试可能得分；忘记自己外出时要带的一件物品的直接后果是外出后少带了一件物品，记住外出时要携带的东西才会在出差中需要使用这些物品时得心应手。记忆能直接导致某些现实的结果。

2001年高考时，考场附近的餐馆老板为考生准备了充足的午餐，没想到这年的高考首次采用3+X方式，第二天和第三天都只考半天，考生上午考完都回家了，老板没有赚大钱还吃了亏。[9]信息不准导致食品浪费、财富损失。

在科研活动中离不开假说、猜测和幻想。只要自然科学在思维着它的发展形式就是假说。猜测和幻想能获得科研成果，苯的分子结构被发现就是受到梦的启发。爱因斯坦说,“我相信直觉和灵感”，他的狭义相对论就是萌生于直觉和灵感。假说、猜测、幻想、直觉和灵感都可能产生物质效果。从另一方面看，即使是谎言、猜疑、假象等也具有物质性。流传着一句名言“谎言的重复成为真实”，谎言从而产生出物质效果；我国有句成语“君子可欺以其方”，说的就是有些谎言也能够使人折服，犹如童话故事“狼来了”描述的那样，不少农民因谎言“狼来了”而四处奔逃。曹操逃难到某人家中，主人磨刀杀猪款待客人却被曹操疑心为不怀好意，于是先下手杀死了主人全家（京剧《捉放曹》）。混淆不清的假象使科学研究困惑失向，劳而无功；无中生有的伪证使案情扑朔迷离，造成侦破工作中人力、物力与时光的无谓消耗，所谓人饥马疲。

在谈判桌上靠三寸不烂之舌，及时说出真理的人能驾驭一切从而取得物质上的好处的事例不胜枚举，我国用一句成语“唇枪舌剑”作了极佳的归纳。古巴有位何塞·马蒂说，人类的直接感觉是相同的，于是，师长的谆谆教导、对敌的政策攻心、亲朋的晓之以理、大人的厉声呵斥等都能发生行为的转变。司令员一声令下，战场上就是炮声隆隆、烈火熊熊。法庭上宣读审判令后罪犯可能被绑赴刑场也可能被当庭释放。

深入敌人心脏的“忠心耿耿”的间谍所获得的可靠情报能换得成千上万战士浴血奋战的效果，设想的正确计划能使承担的任务科学地实施而不会多走弯路，设计的圈套、“陷井”能致敌于死地，而经济情报则能获取市场效益。各类间谍都以窃取情报为目的，因为情报相当于物质力量。甚至连动物、植物都知道使自己的体色进化成保护色作为迷惑诱骗手段而达到保存自己繁衍物种的目的。

理想信仰激励着民众的奋发，教义德性笼罩着虔诚的信徒，民主舆论产生着无形的压力，通常被认为是非物质的东西有可能管制物质的东西。雷锋、焦裕禄的崇高精神唤起了多少人的无私奉献，连著名的美国西点军校里也安放着雷锋的塑像。我们也经常说着一句话“榜样的力量是无穷的。”榜样的形象又怎么会产生无穷的力量呢？

电脑和网络构成的电脑化空间中发生的网上拨款、网上交易、聊天讨论、隔洋电话、电子邮件、电子书报、网上炒股、网络会议、远程教育、远程医疗、战争和平，都是今天人类赖以相互交往、发展经济、进行社会和政治活动的新场所，电脑化空间也存在着网上黄赌毒、网上诈骗。电脑化空间发生的事情并不比现实空间发生的事情虚幻无力反而更加快捷更加个性化，电脑化空间也是一种现实空间，虽然它现在还常常被称作虚拟空间，总有一天它将会被正名。媒介本身也是真实的东西——它不必依赖他物而存在，并且有着自己的需求与议程。拥有他人需要的知识、技术和能力，就可以对他人施加影响，就意味着权力。操纵大权包括掌握信息，信息就是力量。“比特却几乎是无价之宝。”[10]

对1971年火星大尘暴时的谱线特征分析表明，用类似的粘土能重现那些类似光合作用以及像是呼吸作用的特征。粘土具有复杂的活性表面，能吸收和释放气体，还能催化化学反应。[11]自然界由病毒、微生物、植物、动物、人类构成的进化树都是由同一种基因大量复制并因产生某种“错误”或变异而逐步形成的。已经发现与人类寿命有关的P16基因是人类细胞衰老遗传控制程序中的重要环节，科学家认为有95%的机会可以确定，控制寿命的基因位于人类第4号染色体上，它朝某一方向的微小变异使本体比一般人可多活20至30年。

从生物的活动中人得到启示，建立了仿生学，科学家在仿生研究中，不仅了解了生物的有关信息，也从信息的获得过程中学习了模仿的方法，并且付诸于实践。人发现蝙蝠的声学定向定位能力而制作出声纳；从海豚的游泳能力仿制出舰艇的线型；人发现自己腿骨的外形同巴黎的铁塔外型完全相同；人从生物体内在酶催化下进行的反应得到启示，从而以一些简化了的化学模型来模拟酶催化反应；生物的细胞膜在物质输送、浓缩、分离方面的能力，使化学工作者万分惊奇并叹服：海带能从海水中富集碘，大肠杆菌的体内与体外钾离子浓度竟相差3000倍，于是人模仿出了极有价值的液膜分离技术，在空间站里的二氧化碳就用这种技术去除；生物体内广泛进行着的光能、电能、机械能的高效率的转换，如植物的光合作用转化光能，动物的眼睛对微弱光线的敏感度等都导致人类作出有效的研究成果。仿生学是生物活动的信息启示人类的结果。

信息并不是人反映外界事物的专利，最低等的生物如病毒，也存在与环境的相互作用，即信息交换。而根据皮亚杰的观点，在人出生后，智力活动与结构的发展是受遗传特性和环境（经验）的相互作用所决定的，因此既不是经验，也不是素质能单独地决定认知的发展。[12]认知的发展与信息关联。

在自然科学中，使用各种概念表达事物的特性，数学里有明晰数学、概率数学和模糊数学的分类；物理学里有能量，质量，速度，加速度，温度，湿度，导电率，光的折射系数，光电效应的红限，密度，硬度，热量，杨氏模量；系统科学中有空间结构，时间结构，时空结构，系统，子系统，等等。这些概念都是人对客观事物的反映，或者说是人对客观存在的信息所建立的描述，这些概念所反映的客观状态，并不因为人类没有产生而不存在，并不因为没有恰当的描述而不存在。而对同一事物的描述可以因地域、民族的不同而不同（中国大陆所称谓的信息在台湾称为资讯，而在美国则叫information）。事物与信息存在于人类产生以前及以后，存在于宇宙的初始。信息是任何事件或物质都具有的属性，是事件或物质存在的形式。没有人的描述，信息还是存在。

信息与人的动作、行为，与物的状态及其变化等客观实在紧密关联，这使人想到马克思主义哲学中的精神对物质的反作用；列宁就曾经说过：“物质和意识的对立，也只是在非常有限的范围内才有绝对的意义。在这里，仅仅在承认什么是第一性和什么是第二性的问题上才有绝对的意义。超出这个范围，物质和意识的对立无疑是相对的。­­­­­­­”[13]“意识的尽可能多的方面，包括情绪、想象、梦、神秘体验等。”“大多数神经科学家现在认为，精神的所有方面、包括其最不可思议的属性——意识或觉察，很可能用一种较唯物主义的方式得到解释，就是把精神活动的所有方面看成是相互作用的神经元的一些巨大组合的活动。”[14]“哲学家吉尔德(George Gilder)指出：‘20世纪的核心事件是物质的毁灭。在技术、经济和国家政治上，物质资源财富在价值和意义方面稳步下滑。心力处处是主宰事物的无穷力量。’建立一个严格意义上的复杂系统理论，将成为这一从物质向信息转变的最高成就。”[15]

人类得到了不少知识并用以指导实践，于是认为从认识到实践是意识的能动作用，然而，在信息技术的遥控、遥感、遥测过程中数据信息是直接操作与控制着实践行为，在人的认识过程中信息也是直接改变着人脑的结构（虽然我们不能直接看到这个改变，而是要经过仪器的转换）进而形成人的行为，从这些事实我们应当承认意识的能动作用体现了信息的物质性。

从前，信息的物质性还没有被充分论证，出现了唯心与唯物之争，当我们确认了信息的物质性时，有一天我们也许会重新认识哲学。信息具有物质性已由客观事实所证明，而实践正是真理的最高级裁判，也只有真理才能经得起实践的检验。信息具有物质性是一条真理。

通讯方式：

电子邮件：swdxhy@public.wh.hb.cn

普通邮件：430022 汉口 万松园路 中共湖北省委学校