信息到底是什么？信息定義了我們生活的一部分

我們生活在信息爆炸的時(shí)代。信息從來(lái)沒有像現(xiàn)在這樣容易獲取。信息就是力量，就是金錢，信息定義了我們生活的一部分。

什么是信息？

但是信息到底是什么？我們以為自己已經(jīng)理解了這個(gè)概念：即許多事實(shí)和幫助我們探索世界的想法。事實(shí)上，我們和其他動(dòng)物一樣，都進(jìn)化出極其復(fù)雜的器官來(lái)收集信息。毫無(wú)疑問，信息是重要的。

有一個(gè)事實(shí)似乎非常明顯：信息并不是物理實(shí)體。“近幾十年來(lái)我們發(fā)現(xiàn)的一件大事是，一本書實(shí)際上并不是寫在一頁(yè)紙上的東西，”一位宇宙學(xué)家同時(shí)也是數(shù)學(xué)家喬治·埃利斯解釋說(shuō)，他對(duì)信息思考了很多?！耙槐緯梢杂∷⒃诩埳?，但我也可以把它讀給你聽，或者你可以用數(shù)字形式購(gòu)買它。問題是，這本書是什么？一本書并不是我們前面說(shuō)的那些東西。一本書是一個(gè)抽象的概念，它有不同的實(shí)現(xiàn)方式。它可以在屏幕上以符號(hào)的形式實(shí)現(xiàn)，可以存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中，也可以印在紙上，等等。但關(guān)鍵是，書中的信息本身是抽象的?！?/p>

意義的力量

盡管信息具有抽象的性質(zhì)，但另一方面來(lái)說(shuō)，它和打印出來(lái)的書本一樣“真實(shí)”。信息可以影響世界的變化。它甚至可以引發(fā)或阻止戰(zhàn)爭(zhēng)，推動(dòng)全球經(jīng)濟(jì)崩潰，或者幫助你選擇度假目的地。我們之所以做我們正在做的大部分工作都是由于我們收集了某種形式的信息。

喬治·埃利斯（George Ellis）

那么模糊抽象的東西怎么會(huì)如此強(qiáng)大？信息的力量顯然并不蘊(yùn)含在的文字或符號(hào)里?！笆恰边@個(gè)簡(jiǎn)單的字眼可以代表“是的，我想要一杯咖啡”或者“是的，伊拉克有大規(guī)模殺傷性武器”。這個(gè)詞在現(xiàn)實(shí)世界中所能產(chǎn)生的影響范圍從沒有影響到引發(fā)戰(zhàn)爭(zhēng)。一切都取決于信息所處的環(huán)境，也就是信息的意義。

我們通常認(rèn)為信息是人與人之間通過(guò)書籍、媒體或個(gè)人對(duì)話傳遞的東西。這些信息被信息的傳遞者有意識(shí)地組合在一起，它們的一些含義就是從中衍生出來(lái)的。但我們也經(jīng)常被意料之外的信息轟炸。例如，車門砰的一聲，或是山里落下的巖石的聲音。這種“被動(dòng)”信息是發(fā)生在我們周圍的物理過(guò)程的副產(chǎn)品，我們已經(jīng)進(jìn)化出一種強(qiáng)大的的忽視它的能力。想象一下，如果我們的大腦以同樣的重視程度處理你聽到、看到、感覺到或聞到的所有事情，那么你一定會(huì)崩潰的。一個(gè)清醒的大腦幾乎忽略所有這些輸入的數(shù)據(jù)，它只關(guān)注和自己相關(guān)的內(nèi)容。但是，同樣，這些信息可以從它的所處的環(huán)境中中獲得意義：如果落石的聲音能發(fā)出馬上要雪崩的信號(hào)，你就要馬上逃跑。

但是，被動(dòng)信息蘊(yùn)含著巨大的能量，這不僅僅是表現(xiàn)在逃生方面。因?yàn)樗怯晌锢磉^(guò)程（巖石在重力作用下下落）產(chǎn)生的，仔細(xì)觀察它可以揭示它們的內(nèi)在本質(zhì)。這就是科學(xué)的全部意義：分析這個(gè)世界給我們的信息以便我們更好地理解它。歸根結(jié)底，這就是我們對(duì)這個(gè)世界所有認(rèn)識(shí)的來(lái)源。

自然界中的信息

所有這一切似乎都表明，只有當(dāng)一個(gè)人或相當(dāng)聰明的動(dòng)物解釋信息并采取相應(yīng)行動(dòng)時(shí)，信息才可能在現(xiàn)實(shí)世界中產(chǎn)生影響。然而，生物學(xué)告訴我們，這并不是真的。其實(shí)最重要的數(shù)據(jù)庫(kù)既不是人類設(shè)計(jì)的，也不是人類操控的，甚至不是由人類解釋的：它是存儲(chǔ)在我們的DNA中的信息，這些信息決定了我們是什么樣的人?！靶畔⑹巧飳W(xué)的核心?！卑＠拐f(shuō)?！按笞匀坏倪@種做法顯然是有效的，因?yàn)槿绻淮鎯?chǔ)這些信息，我們就不會(huì)成為現(xiàn)在的樣子?！?/p>

儲(chǔ)存在DNA中的信息決定了我們是什么樣的人

“干細(xì)胞是展現(xiàn)信息所蘊(yùn)含的力量的一個(gè)很好的例子，即使在缺乏智慧的情況下也是如此。”埃利斯解釋說(shuō)：“我們身體中的所有細(xì)胞一開始都是相同的?！蔽恢眯畔⑹芑瘜W(xué)信號(hào)的影響，它告訴細(xì)胞它在體內(nèi)的位置和它應(yīng)該變成什么。這是有生物學(xué)意義的信息。這些信息“旨在”告訴細(xì)胞“你會(huì)有頭發(fā)，你會(huì)有眼睛，你會(huì)有骨頭”，等等。信息被讀取和解釋，被傳送到細(xì)胞，它告訴細(xì)胞它們將變成什么?！?/p>

那么信息的意圖是從哪里來(lái)的？對(duì)這個(gè)問題敷衍的回答是創(chuàng)造一個(gè)上帝。但是，科學(xué)的態(tài)度是在物理世界的適應(yīng)性過(guò)程中尋找答案，這些過(guò)程收集和存儲(chǔ)信息，以便各種生物在特定的生物和生態(tài)環(huán)境中提高生存概率。就像世界上所有的東西一樣，DNA是由分子組成的，分子由原子組成，分子由自然界的基本粒子組成：電子、夸克等等。那些在最小尺度下發(fā)生的物理過(guò)程是化學(xué)和生物過(guò)程的基礎(chǔ)，包括那些涉及DNA傳遞信息的過(guò)程。最大的問題是：這是如何實(shí)現(xiàn)的？“信息（如儲(chǔ)存在DNA中的信息）和物理學(xué)之間存在很大的差別，但物理學(xué)是信息因果效應(yīng)的基礎(chǔ)，”埃利斯說(shuō)。一個(gè)真正有趣的問題是，物理過(guò)程以什么樣的方式作為信息處理的基礎(chǔ)？”

計(jì)算機(jī)是研究信息很好的例子。它們是終極的信息處理器。我們通過(guò)非常容易理解的應(yīng)用程序（如瀏覽器和字處理器）與它們進(jìn)行交互。在機(jī)器層面，它們存儲(chǔ)和操作的所有信息都由0和1組成的數(shù)列表示。在最基礎(chǔ)的層面，所有這些都是通過(guò)電流實(shí)現(xiàn)的。在這種情況下，我們確實(shí)理解了基礎(chǔ)物理，包括電子和光子等，是如何使信息發(fā)揮作用的。我們了解編譯器和解釋程序如何在計(jì)算機(jī)的不同實(shí)現(xiàn)級(jí)別之間轉(zhuǎn)換相同的信息。同樣，我們有希望了解基礎(chǔ)物理如何使信息轉(zhuǎn)換和如何在環(huán)境中使用。

“黑客帝國(guó)”

但還有一種更加激進(jìn)的可能性：信息不僅是現(xiàn)實(shí)的一部分，而且是對(duì)現(xiàn)實(shí)的某種定義。計(jì)算機(jī)再次為理解這個(gè)想法提供了一個(gè)很好的類比。想象一下你最喜歡的電腦游戲中的世界。定義這個(gè)世界的不是組成屏幕的粒子，甚至不是構(gòu)成計(jì)算機(jī)電子電路的粒子。定義它的是運(yùn)行它的程序。計(jì)算機(jī)程序，無(wú)論是用編程語(yǔ)言還是由0和1組成的字符串，都是信息。也許我們生活的世界也有類似的情況。也許說(shuō)現(xiàn)實(shí)是由基本粒子構(gòu)成的這一說(shuō)法有些誤導(dǎo)，因?yàn)檎嬲匾氖敲枋鏊鼈內(nèi)绾谓Y(jié)合和相互作用的規(guī)則。真正重要的是信息。

惠勒說(shuō)，“信息可能不僅僅是我們“了解”世界的東西。這可能是“創(chuàng)造”世界的原因?！?/p>

黑洞可以用信息理解

可以肯定的是，從信息的角度思考在物理學(xué)中已經(jīng)被證明是非常有用的。例如，熱力學(xué)第二定律說(shuō)熱量自然地從熱的物體流向冷的物體，這讓物理學(xué)家困惑了很長(zhǎng)一段時(shí)間，因?yàn)槲锢韺W(xué)定律中沒有任何東西能阻止“熱”和“冷”分子反向運(yùn)動(dòng)。一個(gè)基于信息的說(shuō)法最終才解釋了這個(gè)定律。當(dāng)然，這都是后話了。

有一件事可以肯定：信息非常有趣，它引發(fā)了許多有趣的問題。