B-01-信息哲學眼中的世界本體

信息哲學是橫跨三界（自然科學界、社會科學界、人文科學界）的橫斷哲學，遠超於一般的學科哲學，在科學分類中屬於和數學、邏輯學、統計學同質的橫斷科學，這絕不是吹逼！作為自然科學的帶頭學科，物理學研究物質運動最一般規律和物質基本結構，以數學作為自己的工作語言，以實驗作為檢驗理論正確性的唯一標準，是最接近世界本體的一門自然科學。只要我們承認了信息哲學的基本認識理念，即可以從信息的轉換、傳遞與執行角度去研究任何一個系統，那麼信息哲學照樣可以切入物理學領域、探討物理學問題。

需要指出的是，信息哲學只是用系統的觀點看待世界本體，這屬於認識論，不屬於本體論。因本人的學科背景，本人創造的信息哲學是偏向於社會科學的。世界的物理實在到底是什麼，我們首先應該尊重物理學家的研究與實驗成果。信息哲學的重要支柱通訊論的提出就和熱力學理論密不可分。筆者原本想自學量子理論，後來發現這的確是不自量力，沒有30年的苦修，難有小成。所以，這裡僅對通訊論的物理學起源和物理學的信息轉向做評註式介紹，並提出信息哲學對物理實在簡單猜想。

一、源自熱力學的通信理論

熱機是第一次工業革命的先導，人類終於在質料技術基礎上掌握了動力技術，在生物能的基礎上開始大規模利用以熱能為核心的各種能源。正是熱、功、能使機器轟鳴、工廠運轉，這才讓資產階級在它的不到100年的階級統治中所創造的生產力,比過去一切時代創造的全部生產力還要多,還要大。熱力學是從宏觀角度研究物質的熱運動性質及其規律的學科，信息的通訊理論根植於熱力學之中。故事要從永動機說起。

在熱力學發展初期，熱能和機械能的相互轉化是人們研究的主題。在工業革命的時代大背景下，工業上和運輸上都廣泛地使用以煤炭為能源的蒸汽機。但是能源不是無窮無盡的，在研究最效燃機的過程中，大量科學家幻想製造一種機器，這種機器不需要外界提供能量，卻能不斷地對外做功。一旦這種永動機真正得到製造，人類就可以獲得無窮無盡的能源，共產主義馬上就可以到來。

遺憾的是，1847年，亥姆霍茲發表《論力的守恆》，第一次系統地闡述了能量守恆原理，從理論上把力學中的能量守恆原理推廣到熱、光、電、磁、化學反應等過程，揭示其運動形式之間的統一性，它們不僅可以相互轉化，而且在量上還有一種確定的關係。能量守恆與轉化使物理學達到空前的綜合與統一。將能量守恆定律應用到熱力學上，就是熱力學第一定律——能量守恆定律，能量既不會消滅，也不會創生，它只會從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到另一個物體上，在轉移和轉化過程中，能的總量保持不變。

在熱力學第一定律問世後，人們認識到能量是不能被憑空製造出來的，第一類永動機宣告終結。於是有人提出，能否設計一類裝置，可以從海洋、大氣乃至宇宙等單一熱源中吸取熱能，並將這些熱能作為驅動永動機轉動和功輸出的源頭。由於海洋、大氣等熱源廣袤無邊，只要提取一點點能量就可以讓人類使用數年，這就是第二類永動機。

1820年代法國工程師卡諾設計了一種工作於兩個熱源之間的理想熱機——卡諾熱機，卡諾熱機從理論上證明了熱機的工作效率與兩個熱源的溫差相關。德國人克勞修斯（Rudolph Clausius）和英國人開爾文（Lord Kelvin）在熱力學第一定律建立以後重新審查了卡諾定理，並分別於1850年和1851年提出了力學第二定律的克勞修斯表述和開爾文表述。這一定律指出：不可能從單一熱源吸取熱量，使之完全變為有用功而不產生其他影響。這個定律不僅宣判了第二類永動機的死刑，而且還帶來了一個有趣的概念——熵。

1865年克勞修斯引進「墒」的概念，並由此得到熱力學第二定律的另一種更簡單的表述。「墒」的中文定名來源於熱量Q除以絕對溫度T所得之「商」的同音約定，即熵S=Q/T，系統的總熵為各分系統分熵之總和，即S=S1+S2+S3+???+Si=Q1/T1+Q2/T2+Q3/T3+???+Qi/Ti=∑Qi/Ti。因為熱量總是從高溫處（設為T1）流向低溫處（設為T2），而傳遞的熱量是同一個，只不過前者流出，後者流入。前者損失的熵為ΔQ/T1，後者得到的熵為ΔQ/T2.因為T2＜T1，所以整個系統的熵增ΔS=ΔQ/T2-ΔQ/T1總是大於0。此即熱力學第二定律的又一表述：孤立系統的熵總是趨向於增大，直至一個最大值，即溫度完全均衡。物理學家亥姆霍茲1854年在一次演講中指出，熱力學第二定律意味著宇宙不斷變冷，所有的能量最後都要轉換為熱，使整個宇宙處於溫度均勻的狀態，所有自然過程都將停止，「自此以後，宇宙將陷入熱寂狀態」，這就是所謂的熱寂學說（黎鳴 哲學資訊理論）。

開爾文在1862年宣稱:「雖然機械能不滅，但一個普遍趨勢是機械能會耗散，導致在整個物質宇宙內，運動會停止，勢能會耗竭，而熱能則會逐漸增加和擴散。這樣最終整個宇宙會歸於一個靜止和死寂的狀態。」不過，熱寂並不是一片寒冷，而是不溫不火、了無生氣。 開爾文的耗散一詞可謂恰當。能量沒有損失，只是耗散了;耗散掉的能量仍在，但已無法被人利用。最早開始關注混亂(無序)本身，把它視為熵的本質特性的，則是麥克斯韋。

麥克斯韋認為：混亂，如同與之相關的術語秩序一樣，並不是物質本身的屬性，而是與觀察它們的心智息息相關。一本寫得很整潔的備忘簿，在一個不識字的人看來並不混亂，在那位知道上面記著什麼的主人看來也不混亂，但在其他識字卻讀不懂內容的人看來，它則顯得無比混亂。同樣地，耗散掉的能量的概念，對於不能自主利用任何自然界能量的存在物，或是能夠跟蹤每個分子的運動並在恰當時機俘獲它們的存在物而言，都是沒有意義的。麥克斯韋提出了一個假設加以說明。設想「一個有限的存在物」，它控制著分隔密閉容器的隔板上的一個微孔。它能夠看清飛來的分子，能夠判斷它們運動的快慢，並能夠選擇是否讓它們通過。這麼一來，它改變了原來的幾率。通過篩選較快的分子和較慢的分子，它可以使得A更熱而B更冷，並且這樣做時，「無需做功，只需一個眼明手快的存在物發揮其智能即可」。這個存在物不遵從普通概率。通常的情況是，不同事物會彼此混合。但要將它們篩選出來，就需要信息。開爾文很喜歡這個設想，並把這個想像出來的存在物稱為麥克斯韋妖。

熱力學第二定律只是在統計意義上成立，而不是由某種物理原因所決定的。事實上，在分子水平，這條定律就會被隨機地違背。而這個妖則是用具有目的性的行為替代了這種隨機性。它用信息降低了墒。在一個封閉系統中，對這個能夠區分較快分子和較慢分子並控制其通過的妖來說，它無異於擁有了一個源源不絕的有用的能量來源，能量又不守恆了。但是麥克斯韋妖每處理一個粒子，就是做了一次信息與能量的轉換。物理學家齊拉特發現，只要精確核算每次度量和記憶，這種轉換也是可以精確計算的。根據他的計算，每獲取一單位的信息總是會相應帶來一定的嫡增加—具體來說，熵會增加klog2個單位，這樣一來宇宙又成功的恢復和諧，與熱力學第二定理保持一致了。這樣，齊拉特就成功的完成了通往香農「信息是熵」的構想的最後一環（信息簡史）。簡單的說，如果麥克斯韋妖知道每一個分子的狀態信息，就能精準地控制分子通過，保持兩邊的溫差從而使其做功。反之，它要獲取上述狀態信息，必消耗某種能量或物質，否則就是永動機了。

需要指出的是，維納的觀點則與香農的稍有不同。香農說信息就是熵，而維納則在公式面前添加的是相反的符號，定義信息是負熵。維納認為，信息代表秩序，但有序的事物並不一定含有很多信息。熵就是混亂程度，也就是不確定的程度，得到信息量，那麼心中對世界就更加清楚了，不確定的部分就少了，自然就是負熵。香農曾向維納指出過其中的差異，但認為這無關緊要，不過是「數學上的文字遊戲」，而且他們算出的數值結果會是相同的。我們這本書，是源於控制論的，所以將主要採納維納的觀點，認為信息是組織的核心要素，代表秩序。信息是負熵還可以從麥克斯韋妖的思維實驗中得到解答：因為「熵增指的是較優質的能量可以完全轉化為較劣質的能量，但較劣質的能量卻不可能完全轉化為較優質的能量。」，又因為「麥克斯韋妖通過篩選，在理論上可以實現劣質能量變成優質能量，且篩選過程是一個信息處理過程」，所以信息篩選是熵增的逆作用，自然是負熵。

二、作為基本物理理論的信息轉向

在理論物理領域，人類對物理實在的認知和牛頓力學時代的觀點大不一樣了，過去人們認為客觀存在是脫離觀察、客觀不變的，但是以量子力學為核心的物理理論給了我們不一樣的答案，這些答案越來越告訴我們，世界是信息過程的產物，而不是客觀實在運動的結果。這就是基本物理理論的信息轉向。

①觀察本身就會改變世界。如果對量子力學有所了解，那麼一定對「測不準原理」有所耳聞。測不準原理為什麼讓某些人難以理解呢？為了解釋量子力學觀念，先要說明普通人的日常經驗。一個物體在某個時刻，一定會處在某個固定的狀態，這種存在和觀察無關，和意識無關，所以才叫世界的客觀性。但是到了量子力學領域，問題就來了，量子力學的基本原理就是微觀粒子可能處在迭加態，這種狀態是不確定的（朱清時院士 不可思議的量子意識）。例如電子可以同時處於兩個不同地點，電子有可能在A點存在，也可能在B點存在，電子的狀態是在A點又不在A點的迭加。這個話大家就不太理解了。聰明的人會說，你說電子既在A點又不在A點，就像說你的女兒既在客廳又不在客廳，女兒在不在客廳，你一看不就明白了嗎？這還用辯論什麼？但是恰好量子力學就認為，你要去看這個女兒在不在，你就實施了觀察的動作。測量某東西的行為將會不可避免地擾亂那個事物，從而改變它的狀態。你一觀察，這個女兒的存在狀態就坍縮了，她就從原來的，在客廳又不在客廳的迭加狀態，一下子變成在客廳或者不在客廳的唯一的狀態了。觀察本身就會改變世界，之前我們很難注意到這一點，但是建立了信息哲學視角之後，問題就很明確了。觀察本身就是一個信息傳遞、轉換與施效的過程。如果信息傳遞是相互的，那麼觀察本身就會改變世界。

②世界由測量來定義。量子力學描述世界的語言跟經典力學有根本區別。經典力學描述一個粒子的狀態，說的是它在什麼位置，具有什麼動量。不言而喻的是，在任何一個時刻這個粒子總是位於某個位置，具有某個動量，即使你不知道是多少。量子力學描述一個粒子的狀態，卻是給出一個態函數或者稱為態矢量，這個態矢量不是位於日常所見的三維空間，而是位於一個數學抽象的線性空間。對於任何一個物理量P（例如位置、動量），態矢量都可以分為兩類。一類具有確定的P，稱為P的本徵態，P的取值稱為這個本徵態的本徵值；另一類不具有確定的P，稱為P的非本徵態。也就是說，絕大多數情況下，一個粒子是沒有確定的位置的！什麼叫做「沒有確定的位置」？不是因為粒子跑得太快了，我們看不清，而是說：非本徵態是一個客觀真實的狀態，跟本徵態同樣客觀真實，它沒有確定的位置是因為它本質上就是如此，而不是因為我們的信息不全。製備多個具有相同狀態的粒子，把實驗重複多次，就會發現實驗結果每次都不一樣，這就體現了量子力學的隨機性。量子力學認為，對本徵態的測量不改變狀態，得到本徵值；對非本徵態的測量隨機地把它改變成某個本徵態，得到相應的本徵值。（科普量子瞬間傳輸技術，包你懂！袁嵐峰）

③光子靜止質量為0。在牛頓力學時期，物體所含物質的數量叫質量，物質之所以能被看成永恆的實體，就是因為他有固定不變且守恆的質量。但根據愛因斯坦相對論方程，可以導出

，m0為運動質量，m為靜止質量，v為物體運動速度，c為光速。這個方程直接顯示，作為物理實在核心標準的物質的量，居然不是恆定的，是可變的。這個方程直接揭示，作為物質的核心量，質量是表現，而不是實在本身，大大衝擊了牛頓力學時代的物質觀。科學研究認為，光子的靜止質量為0，質量為0還能運動，這就是脫離物質的運動。這已經大大顛覆了傳統唯物主義的世界觀基礎，到底是物質產生了運動，還是運動產生了物質？

④時空的湧現問題。時間和空間是什麼？對於這個問題大體有兩種看法：

一種叫絕對時空觀，由牛頓在他的名著《自然哲學的數學原理》明確提出。所謂絕對，是指時間和空間與觀測者的運動狀態無關。絕對時空觀把空間和時間看做是類似於「容器」的東西。空間和時間構成了一個固定的舞台，在那裡各種物質客體表演著它們的節目。物質客體由任何佔據某一空間區域和時間延續的任何事物來加以規定，並且在時空中存在和變化，而容器本身不是物質客體，也不是物質客體或事件之間的關係，但卻絕對地存在。這就是說，倘若由時空所包含的所有物質客體在類型上發生根本的改變甚至不復存在，空間和時間將繼續存在(用計算的觀點看世界 P77 )。

一種叫相對時空觀，相對論認為時間和空間都不是絕對的，時間與空間不是獨立於物質的獨立客體。愛因斯坦發現對時空的描述與描述者間的相對運動狀況有關，這就是愛因斯坦劃時代的地方。

要理解相對時空觀，需要先認識時間是什麼？古羅馬思想家奧古斯丁表示：「 時間這個東西比較難以描述，什麼是時間？如果沒有人問我，我知道。可是當我想向問我的人解釋時……我坦白我不知道。」目前，物理學界對時間的一般定義是，時間是物理變化程度的量度（時間的操作定義）。這個定義是什麼意思呢？①時間是引入用於描述物理現象的概念，是主觀抽象而不是客觀存在。②時間和物理學規律有關，不是絕對的。如果世界上只有一個量子態，那麼世界上就不存在時間，因為沒有任何變化。如果世界上只有兩個量子態，就有時間了，可以計「態」轉換一次為一個時間基本單元。那麼問題來了，如果兩次態的轉換時間不一樣怎麼辦？這其實是一個偽命題，所謂時間是均勻的，這是定義出來的。你是站在觀察者角度思考問題，你用自己的物理周期去計算這個時間，如果物理周期不一樣，確實會感覺時間不一樣。但如果你自己本身在這個宇宙之內，整個運動規律慢下來，你沒有任何可觀察的參數可以表明，前後兩個周期是不一樣的。

1971年,美國華盛頓大學的哈費勒(J.C. Hafele)和美國海軍天文台的理查德·基廷(Richard Keating)兩位物理學家作了環球旅行,並且測量了飛機上的4座原子鐘，飛機的速度無法和光的速度相比(相差幾百萬倍)。但是科學家們卻證實捕捉到了時間的伸縮性：在旅行結束時,飛機上的鐘錶指示與地面上的鐘錶相比晚了59納秒。有些人認為，這表明，在高速運動條件下，時間會倒流，這其實是對相對論的誤解、曲解或隨意編造神化。相對論表明是時間觀是，時間是相對的，空間是相對的，運動本身也是相對的。在高速運動下，到底是相對時間變慢了，是相對空間膨脹了，還是運動規律變慢了，這就沒人說的清了，只能說是等效的。時空和運動是一體的，時空是在物理學規律下湧現出來的。

⑤弦論問題。弦理論是理論物理的一個分支學科，是最有可能統一統一廣義相對論和量子場論的理論。弦論的一個基本觀點是，自然界的基本單元不是電子、光子、中微子和夸克之類的點狀粒子，而是很小很小的線狀的「弦」，弦的不同振動和運動就產生出各種不同的基本粒子。弦存在於普朗克長度上，大約是1.616*10

-35

米，比較一下，電子的半徑是2.818*10

-15

米，差了20個數量級，什麼概念？若電子是太陽那麼大，弦只有氫原子的大小。

弦理論認為，空間有三個展開維，即長、寬、高，以及六個捲縮維，蜷縮在普朗克長度的空間上。弦則纏繞或依附在這樣的空間維度上，在各個方向上振動，根據捲縮維的維度不同，弦的長度不同，形狀不同，產生各種各樣的纏繞能和振動能，從而形成各種性質的點狀粒子與力，粒子拼合成不同的物質，在力的作用下，最後構成恢弘的宇宙。弦運動產生粒子與力，而各種粒子與力彼此之間的差異只是這弦線的長度、振動參數和形狀的不同而已。

需要指出的是，弦論在很長一段時間內，是無法被證實的，弦理論仍屬於數學和哲學的範疇，不能完全算是物理學。這是因為我們用肉眼觀察物體，取決於光的反射，借用先進的設備，如電子顯微鏡，我們可以觀察到更小的物體，但當物體小到可見光的波長以下時，我們就無法直接觀察到了。此時我們觀察物體，取決於「探針」，如光子、電子，用探針去撞擊觀測物體，得到相應的實驗數據。但若物體小到普朗克長度上，我們已知的探針相對於這樣的尺度來說也是太大了。普朗克長度前面說過，大約是1.616*10-35米，它是「長度的量子」，這個長度之內，經典的引力和時空開始失效、量子效應起支配作用。所以以目前人類的科技，「弦」是無法直接從實驗中觀測出來的。所以弦理論到目前為止還只是理論，還只是推測。

三、物理學家的信息轉向

惠勒篇

物理學的信息轉向，是物理學大牛的自然選擇，信息轉向的典型標誌應該是惠勒先生「萬物皆比特」的提出。

惠勒（John Archibald Wheeler，1911年-2008年 ），美國物理學會主席，美國著名的物理學家、物理學思想家和物理學教育家，物理學大牛費曼的研究生導師。作為作為哥本哈根學派的戰將，惠勒對量子力學有深刻的理解，並作出了重要的貢獻。惠勒提出一種獨特的信息觀，聲稱物質起源於信息，萬物皆信息，萬物源於比特，可稱為唯信論（苗東升 評惠勒的信息觀）。唯信論的主要觀點均是本著觀點的不同表述。

那麼惠勒具體說了什麼呢？

（一）惠勒認為：觀察者和意識是兩個差不多的概念，物理世界的所有單元在最根本、最基礎的意義上都具有非物質的來源和解釋。（宇宙逍遙 35 33）

評：這個來源就是信息，信息是抽象的結構和屬性，比物質更基礎。量子力學中，測量確定本徵值就體現了這一點，測量過程產生了確定的物質，才有本徵值。

（二）惠勒認為：觀察者使宇宙進入存在。（宇宙逍遙 56）

評：信息哲學有類似的觀點，但是對存在的解讀不同，信息哲學認為，存在必可被觀察，否則等於不存在。惠勒缺少對信息本身的研究和描述，無法解釋存在之前是什麼。

（三）惠勒認為:「創世通過觀察而發生、觀察為創世之前提」，「現在的觀察參與了對過去的實在的定義:觀察直接地捲入到創世之中」（宇宙逍遙 P55 P54）

評：惠勒把觀察當做了全部的信息過程，這是不準確的。觀察是一個典型的信息過程，應該具有客觀性。惠勒用觀察描述信息過程，容易導致只有人才能觀察，只有人才能創世的誤解。

（四）惠勒認為：觀察是實在的鐵柱，其間的部分則是由理論和想像填充的。（宇宙逍遙 5）

評：信息哲學有類似觀點，世界本身是不連續的，連續的世界是心智的填充。

（五）惠勒觀點:「沒有哪一點基本現象是一個現象，直到它是一個被記錄(觀察)到的現象。 133

評：這點同上一條，。

（六）惠勒主張「把『信息』置於我們的物理思考的中心」，相信「明天，我們將學會以信息的語言理解並表達全部物理學」。（宇宙逍遙 202 333）

評：別再罵我了，這是惠勒說的，要罵罵惠勒。

（六）惠勒觀點:「人們做出將要觀察什麼的選擇對於他的觀察結果有著不可挽回的影響。33

評：信息哲學認為，人對觀察的選擇過程，是一個意識過程，是。在社會科學界這種情況更普遍，我們中國有個成語叫一葉障目，說的就是這種情況。被批判成唯心主義的唯信論，惠勒心中的唯信論與本著所解讀的唯信論是三個東西，請讀者有選擇的吸收。

（七）惠勒觀點:「觀察一參與者即實在之定義者」。34

評：信息哲學認為，不同觀察—參與者的信息編碼轉換方式不同，是信息編碼、轉換方式定義了觀察—參與者，進而定義了實在。

（八）惠勒觀點:對於「『看見』足否促成『存在』的問題，惠勒喜歡用「20問」遊戲來論證他的觀點:答案不是客觀存在的，而是在二中擇一的問和答中產生的，觀察才能使對象進入存在，故信息存在先於物質的存在。惠勒舉的一個例子是，某次遊戲由他發問，令15個人回答，問答都有一定的規則。答者原本沒有設定答案，但問答到最後，得出答案是「雲」。惠勒由此斷言「在遊戲中，沒有哪個詞是一個詞，知道那個詞被所選擇的問題和給出的答案推入現實』。（321）推而廣之，他斷言「我們所說的實在歸根結底產生於足否一問題的提出所激起的儀器反應的紀錄」（331）信息由觀察一參與者通過交流而建立意義,故「參與的觀察作為一切意義之源」。（344 38）

評：這句話的意思應該是「客觀實在由本徵態決定」，即意義來自信息的全過程，不存在絕對客觀，脫離觀察（信息過程）的意義來源。

（九）惠勒觀點(關於存在、意識、比特的關係):「所有的物理實體，所有的物，都來自比特」，比特是意義建立中的基本單元(原話為「在意義的建立中，作為基本單元的比特…」)，「把不可思議的巨大比特數結合起來得到我們所說的存在」（334 348）

評：可能是受這一點啟發，信息哲學初略建立了信子理論，表意內容差不多，但是是獨立推導的。這裡需要注意的是，惠勒這裡說的比特是信息事實過程中的最小單元。比特的基本單位未必是二進位的，三進位、四進位都是有可能的，關鍵看信子有幾個態。

Stephen Wolfram篇

斯蒂芬·沃爾夫勒姆（Stephen Wolfram，1959年- ），數學家，物理學家，計算機學家。世界上最著名的數學軟體Mathematica開發者，15歲發表首篇粒子物理方面的學術論文，20歲便取得理論物理博士學位，22歲成為麥克阿瑟「天才人物」獎史上最年輕的獲得者。

Wolfram認為宇宙的本質是計算，宇宙是一套簡單的規則生成的複雜現象。。他在2002年出版的重要專著《一種新科學》中指出，「三個世紀以前，人們發現建立在數學方程基礎上的規律能夠用於對自然界的描述，伴隨著這種新觀念，科學發生了轉變。在此書中我的目的是將要用簡單的電腦程序來表達更為一般類型的規律，並在此種規律基礎上建立一種新的科學，從而啟動另一場科學變革。」

　Wolfram在這裡所指的三個世紀前那場發生在科學上的轉變就是我們常說的「科學革命」，這場革命以哥白尼發表《天體運行論》為開端，經過伽利略和開普勒等人的推進，到牛頓出版《自然哲學的數學原理》達到高潮。Wolfram認為「傳統科學」未能建立起解釋宇宙複雜性的理論，靠數學方程做不到這一點。所以他要發動一場新的「科學革命」，革命的內容就是要用簡單的電腦程序取代數學方程。Wolfram所鍾情的這種簡單的電腦程序就是下文將要介紹的元胞自動機。

元胞自動機(Cellular Automaton)，也稱細胞自動機，是一種離散型動力系統，最早由計算機之父馮·諾伊曼在上個世紀50年代提出。細胞自動機是個什麼東西呢？見下圖。

"脈衝星"：它的周期為3，看起來像一顆周期爆發的星星。

「滑翔者」：每4個回合「它」會向右下角走一格。雖然細胞早就是不同的細胞了，但它能保持原本的形態。

「輕量級飛船」：它的周期是4，每2個回合會向右邊走一格。

「滑翔者槍」：它會不停地釋放出一個又一個滑翔者。

「繁殖者」：它會向右行進，留下一個接一個的「滑翔者槍」。動圖最後一幀定格時用三種顏色區分了繁殖者本體、滑翔者槍和它們打出來的滑翔者。

上面幾幅圖好像千奇百怪，但其實規則都很簡單。一個大平面被分成了許多小格子，每個格子里正好能放下一個「細胞」。這個細胞不能運動，它可以是死的，也可以是活的；但它的狀態，是由它周圍8個細胞的死活決定。

至於決定的規則，在這個例子里只有這麼幾條：

1 「人口過少」：任何活細胞如果活鄰居少於2個，則死掉。

2 「正常」：任何活細胞如果活鄰居為2個或3個，則繼續活。

3 「人口過多」：任何活細胞如果活鄰居大於3個，則死掉。

4 「繁殖」：任何死細胞如果活鄰居正好是3個，則活過來。

而上面這幾張圖，全是遵循這幾條簡單規則的產物。

元胞自動機與世界本體有什麼關係呢？

元胞自動機有對宇宙本質進行抽象等效模擬的潛力。我們可以假設，宇宙就是指空間和時間的總合。空間中的物質按照物理規則運動。那麼，在元胞自動機中，一個方格就是一個空間位，一次迭代就是一個時間位，決定規則就是物理規則。那麼元胞自動機的計算過程就能和宇宙的運動過程等效起來了。宇宙本質上就是一台巨型的元胞自動機。

Wolfram在研究元胞自動機的過程中發現，元胞自動機在隨機的初始條件下所產生的花紋可以歸結為4類，它們是:

(l)固定值型:元胞自動機演化到一定時刻就變成了一種顏色的方格;

(2)周期型:元胞自動機固定在具有一定循環結構中不再改變;

(3)混沌型(或叫隨機類型):結構在不停地變化，但是它們沒有確定的變化規律;

(4)複雜型:這類結構介於完全秩序與完全混沌之間，會產生一些局部的複雜結構，但整體似乎又不是完全混沌隨機。

以Wolfram最得意的發現，複雜型Rule30為例。「Rule 30」，是一套規則組，處理的是更加簡單的一維細胞自動機，每一次迭代的產物變成新的一行列印在下面。從一個活細胞出發，可以生成了一套極其複雜的無盡花紋。順便說，用RuleXX指代一維細胞自動機的規則組，這一用法是沃爾夫勒姆首創，沿用至今。之所以是30，因為按順序排列的二進位數00011110對應的十進位就是30。（【果殼網專訪】斯蒂芬·沃爾夫勒姆：宇宙的本質是計算）

Rule 30的全部規則為上圖第一行（從一個黑點，即白白黑白白，開始迭代，每一次新的迭代就是新的一行，每一個細胞的死活由且僅由它自己和它左右兩側的細胞在上一行的狀態決定。黑黑黑迭代結果為白；黑黑白迭代結果為白；黑白黑迭代結果為白；黑白白迭代結果為黑；白黑黑迭代結果為黑；白黑白迭代結果為白；白白黑迭代結果為黑；白白白迭代結果為白。）

250次迭代後的Rule 30。左邊緣看起來還有一定規律，但大部分區域看起來近乎是隨機的。

Rule30表明，簡單的計算可以生成複雜的現象。

如果我們將上述規則改為Rule90

那麼迭代結果就會變成：

顯然Rule90屬於周期型元胞自動機。

Wolfram認為：自然界的本質是計算，但計算的本質必須用實驗探索。過去的研究者要麼使用純數學去研究計算，要麼把計算看成工程的工具。現在我們需要從經驗出發、為了計算本身而探究計算。

Wolfram認為：不含隨機性的元胞自動機也可以產生無法預測的模式。這個世界其實是確定的，但是表現出不確定性來。計算存在「不可歸約性」（Computational irreducibility）。這意味著，就算你知道了一切規則，你可能也無法提前預測這些規則將會做什麼——唯一的辦法是實地運行這些規則看看它們到底會做出什麼來。不可歸約性原理極其重要，因為一般的演算法是可以歸約的。

Wolfram認為：複雜系統的特性這樣的問題要比物理學更加基本。你可以把這些研究想像成一般性的物理原則。

Wolfram認為：很複雜的東西可以是由一個比它們簡單無數個數量級的機制輸出出來的，宇宙的本質是計算的。在一個群體中，個體的自動組織與鄰近個體間的相互依賴是物理世界的一個普遍規律，用這種方法，可以模擬雪花的形狀、貝殼的花紋、颶風的形成，而且在亞原子世界這個規律依然適用。

四、信子模型設想

如果我們理解了Wolfram的元胞自動機理論，理解了一生萬物的哲學理念之後，那麼在研究宇宙的最底層規則的時候，我們是否可以假設一種極限狀態，即宇宙的最基礎結構是由一種最基礎的粒子施效成的。這種粒子叫信子，信子什麼都不是，就是傳播信息的最小邏輯單元，是物理學追問的邏輯盡頭，信息沒有質量和能量，甚至沒有形體和體積，用於在認識上隔絕傳統認知方式的干擾（千萬不要認為信子是物質，是微粒，信息哲學不研究本體是什麼，但是關心本體形成和出現的過程，信息的載體是不能納入信息哲學相關模型進行分析的）。信子模型設想，是信子的轉換、傳遞與執行構成了我們的物理規則與世界存在。我們沒有必要知道宇宙本身是什麼，只要我們知道宇宙的運算規則，我們就可以擬態出一個等效的宇宙。

信子理論是從信息定義中推導出來的。

①信息是系統的中介，基礎模型：態1-信息（傳遞、轉換、執行）-態2。

②三段論 大前提：有存態變換，就有信息轉換；小前提：運動是存態變換；結論：運動必有信息轉換。

③那麼最小運動單元的信息轉換規則是怎麼樣的？【用物理學聽的懂的話說，就是光子受力嗎，這種力是怎麼來的？】這就是信子理論模型。

由於信息哲學是脫離了物質與運動理念的一套認識方法，通過信息哲學，我們可以提出很多有趣的觀點和問題。

觀點一：信子源於理論抽象，具有不可入性。信息不可出，物質便不可入，這是對物理理論中的不可入性進行了深化理解。信子下也許可能有更基本的結構，但是由於無法傳訊，人類永不可知，可以認作不存在。人類不可能在發現超距作用後，繼續發現微觀層次，除非在數學上進行擬態。信子理論不承認以空間和時間為核心的世界觀，什麼是世界？「世界」一詞來源於佛經。《楞嚴經》卷四曰：「云何名為世界？世為遷流，界為方位。汝今當知，東西南北東南西南東北西北上下為界，過去現在未來為世。」可見世界就是時間與空間的總稱。但是前面的信子模型是不包含時間與空間概念的。信子模型認為，時間與空間均是信息轉換的擬態，本質上是不存在或者沒有討論意義的。這裡有一個等價轉換，即宇宙能否用數學公式進行表達，如果能，那麼數學公式就已經對宇宙進行了擬態，宇宙反而不存在或者沒有討論意義了。數學本身就是一種擬態方法，和信息哲學是同源同種的，我相信目前僅是研究者水平問題導致這兩者沒有在科學層面上進行結合。

觀點二：超距假說。物理學領域存在定域性假說，即任何物理效應（physical effect）都不可能以大於光速的速度傳遞，信息哲學是在哲學上是不相信這一點的。如果要發現信子，必須要打破定域性假說，發現真正的超距作用。按照現在的常識，我們認為物質-速度-時空是一體的。速度這個概念不能脫離物質、時間和空間存在。但是信子理論猜想，信息在宇宙最底層的規則上存在的超距和瞬時傳輸現象，宇宙是計算的而非運動的。對於一個系統，如果相互關係的傳播速度奇大，大到可以忽略不計的時候，這個系統模型就越接近信息哲學下的系統模式。這裡我們可以運用一點極限思想，我們在研究世界物質的構成中，可以發現一個有意思的現象，由於系統需要信子作為中介，那麼就是說系統要由更穩定、更快速的東西作為信息交換的手段，所以我們可以驚奇的發現，由宏觀物體到微觀物體，他們的速度（相對體積的速度）是越來越快的。如果我們認為物質無限可分，那麼作為更小單元，它的速度也會無限增大。對於這種關係，我們求個極限，只要物質無限分下去，瞬速或相對瞬速一定會出現。所以說，超距與瞬時傳輸現象如果被發現，那麼這就是信子發現的標準。光有速度，他不是信子，還有更基礎的結構用於光路中的信息交換。另外，在速度極大、忽略時間概念的時候，可以引用信子理論模型。

觀點三：力是一種信息。在座的各位，誰見過力，你見過嗎？我是沒見過的。力僅是一種數學抽象。牛頓第一定律說明了力的含義：力是改變物體運動狀態的原因（信息是變換的原因）；第二定律指出了力的作用效果：力使物體獲得加速度（力的信息性質是使物體獲得加速度）；第三定律揭示出力的本質：力是物體間的相互作用（信息是相互作用，力是一種信息，可以傳遞、計算和施效）。

觀點四：宇宙的全息性與統一性。編碼不僅僅是0和1，編碼和信子位有關，如果一個量子有三個量子態，那麼我們就說他有三個信子位，不一定是代表有和無的1和0。元胞自動機的一個網格內，也可以對幾種顏色的元胞進行混合運算，而不僅僅只有黑和白雙色這種最簡單的情況。

觀點五：弦論描述的弦，符合信子的抽象規則，可能就是信子。弦產生粒子與力，而各種粒子與力彼此之間的差異只是這弦線的長度、振動參數和形狀的不同而已。如果用信息哲學的理論體系去描述，就是弦的長度、振動、形狀的差異，就是信子態的差異，他們的交互作用可以被認為信息轉換。任何粒子的性質的確定都是一次信息訪問反饋的結果。

最後，前面說的弦論，由於是對客觀未知事物的解釋，且數學工具太過高深，無法證明或難以證明，所以弦論自身也未得到學術界的共識。信子模型的數學完備性遠遠不如弦論，物理學問題全部解釋不了，這裡提出信子模型，僅是出於哲學體系完備性方面的考慮。事實求實的說，信子理論除了控制關係外，對物理學可能是沒有任何指導意義的。真正渴望力量的人，請關注下圖。

隨便提出九個問題，我目前一個也解答不了，這也說明了信息哲學理論並不完備，對物理學的指導價值基本為0，理論的發展還需要大家的共同努力。

問題一：力的作用是相互的，信息的傳遞也是相互的嗎，為什麼？

問題二：波動力學認為一切都是波，矩陣力學認為一切和空間有關。這兩者能在更高層次上統一嗎？

問題三：如何用信子理論去模擬相對性原理和光速不變原理？

問題四：空間維度是信道嗎？

問題五：力如果是一種信息，那麼力有信息量嗎（力的大小能否用香農公式表示）？

問題六：量子受力嗎，這種力是怎麼來的（雙縫干涉，兩孔之間信息作用時間是多少）？

問題七：亞原子層面上，到底是什麼充當了信子的編譯器功能，實現了信息轉換？

問題八：如何運用超光速的信息傳遞，解釋光速不變原理？

問題九：信息和能量到底有什麼本質性的聯繫？

參考文獻：

苗東升 評惠勒的信息觀

惠勒 宇宙逍遙

袁嵐峰 科普量子瞬間傳輸技術，包你懂！

布賴恩·格林 宇宙的琴弦（轉引）

【果殼網專訪】斯蒂芬·沃爾夫勒姆：宇宙的本質是計算

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