第一章 万物皆信息
*"宇宙不是由物质构成的,而是由信息构成的。"
——约翰·惠勒(John Wheeler),理论物理学家*
1.1 信息:宇宙的基本语言
那个改变一切的问题
1989年,著名物理学家约翰·惠勒在普林斯顿高等研究院的黑板上写下了一个让所有人震惊的等式:
It from Bit (万物源于比特)
这三个简单的英文单词,颠覆了人类对现实本质长达数千年的理解。
惠勒提出的核心思想是:物质世界(It)源于信息(Bit)。在最深层的现实层面,宇宙不是由"物质"构成的,而是由"信息"构成的。每一个粒子、每一个量子,其存在的基础不是物理实体,而是信息——关于可能性、概率、状态的信息。
这不是哲学猜想,而是基于量子物理学实验的严肃科学结论。
让我们从一个简单的问题开始:什么是信息?
信息的本质
在日常语言中,我们说"信息"时,通常指的是新闻、数据、知识。但在更深层的意义上,信息是:区别的存在(a difference that makes a difference)。
这个定义来自英国人类学家格雷戈里·贝特森(Gregory Bateson)。让我们用一个例子来理解:
想象你走进一个完全漆黑的房间。在这个房间里,所有地方都是均匀的黑暗,没有任何对比、没有任何差异。这时,你无法获得任何信息——因为没有"区别"。
现在,有人打开一盏灯。瞬间,光与暗的对比出现了,形状、色彩、纹理显现出来。这些差异就是信息。光与暗、这里与那里、这个形状与那个形状——正是这些区别让世界对你显现。
信息不是"东西",而是"差异"。正是这些差异的模式,构成了我们称之为"现实"的东西。
宇宙的数字密码
让我们更进一步。在最基本的层面,所有信息都可以被简化为二进制:0和1,是与否,有与无。
你正在阅读的这段文字,在计算机中被编码为数十亿个0和1的序列。你听到的音乐、看到的图像、感受到的视频,本质上都是0和1的不同排列组合。整个互联网、所有数字世界,归根结底是比特(bit)——二进制数字的海洋。
但这不仅仅是数字世界的特性。
量子物理学家发现,在量子层面,物理现实本身也是"数字化"的。一个电子可以处于"自旋向上"或"自旋向下"的状态,一个光子可以是"垂直极化"或"水平极化",一个量子比特(qubit)可以处于|0⟩或|1⟩的状态(以及它们的叠加态)。
宇宙,在其最深层,似乎是用0和1、是与否、此或彼这样的二进制语言书写的。
物理学家塞斯·劳埃德(Seth Lloyd)在他的著作《编程宇宙》(Programming the Universe)中计算出:如果把整个可观测宇宙看作一台巨大的量子计算机,它从宇宙大爆炸至今进行了大约10^120次运算,处理了大约10^90比特的信息。
换句话说:宇宙是一台正在运行的计算机,而现实是它的输出。
DNA:生命的信息代码
如果宇宙是用信息语言书写的,那么生命就是这种语言最精美的诗篇。
1953年,沃森和克里克发现了DNA的双螺旋结构,人类第一次意识到:生命是被"编码"的。
DNA使用四个"字母":A(腺嘌呤)、T(胸腺嘧啶)、G(鸟嘌呤)、C(胞嘧啶)。就像英语用26个字母、中文用数千个汉字一样,生命用这四个化学字母写成了一部无比复杂的"生命之书"。
人类基因组包含约30亿个这样的"字母",如果打印出来,需要约3000本各1000页的书。这部"书"包含了构建和维持一个人所需的所有指令——从眼睛的颜色到大脑的结构,从免疫系统的运作到情绪的倾向。
但DNA不仅仅是静态的蓝图,它是动态的信息处理系统:
- 转录:DNA信息被复制到RNA
- 翻译:RNA信息被翻译成蛋白质
- 调控:基因的开关由复杂的信息网络控制
- 修复:错误被检测和纠正
- 复制:信息被精确地传递给下一代
2003年,人类基因组计划完成时,科学家们震惊地发现:人类只有约2万个蛋白质编码基因,比一株水稻(约4万个基因)还少。那么,是什么让人类如此复杂?
答案是:信息的组织方式,而不仅仅是信息的数量。
就像莎士比亚的戏剧和一本儿童读物都用同样的26个英文字母写成,但信息的组织模式创造了截然不同的意义和复杂性。生命的奇迹不在于它拥有多少"字母",而在于这些字母如何被组织、读取、调控、表达。
生命,是信息的自我组织、自我复制、自我进化的奇迹。
信息的力量:一个实验
让我来描述一个思想实验,帮助你感受信息的真实力量:
想象有两个完全相同的受精卵,拥有完全相同的DNA。我们把它们放在略有不同的环境中发育:
- 受精卵A:在充满爱的母体环境中发育,母亲营养良好、心情愉悦、压力很小
- 受精卵B:在充满压力的母体环境中发育,母亲营养不良、焦虑抑郁、压力巨大
九个月后,这两个基因完全相同的婴儿出生了。但表观遗传学研究显示,他们的基因表达模式已经发生了显著差异:
受精卵A的婴儿:
- 压力反应基因被适度调控
- 免疫系统发育良好
- 大脑神经连接更加丰富
- 情绪调节能力更强
受精卵B的婴儿:
- 压力反应基因被过度激活
- 免疫系统可能较弱
- 某些脑区发育受影响
- 更容易出现焦虑倾向
同样的基因"硬件",但环境信息改变了基因表达的"软件"。
这个例子揭示了一个深刻的真理:在生命中,信息比物质更根本。你不仅仅是你的基因决定的(基因决定论),也不仅仅是你的环境决定的(环境决定论),而是基因与环境信息交互的结果——更准确地说,是你如何解读和响应这些信息的结果。
意识:信息的自我觉察
现在,让我们来到最神秘的领域:意识。
此刻,你正在阅读这些文字。不仅仅是你的眼睛在扫描符号,不仅仅是你的大脑在处理信息——还有一个"你"在觉察这个过程。这个觉察本身,就是意识。
意识,是信息系统对自身的觉察。它是信息流认识到自己的存在。
神经科学家朱利奥·托诺尼(Giulio Tononi)提出的"整合信息理论"(Integrated Information Theory, IIT)认为:意识的本质是整合的信息(integrated information),用希腊字母Φ(Phi)来表示。
根据这个理论:
- 一个系统的意识水平取决于它能整合多少信息
- 意识不是"有或无"的二元状态,而是一个连续的谱系
- 任何能够整合信息的系统,理论上都具有某种程度的"经验"或"意识"
这个理论的激进之处在于:它暗示意识不是人类或动物的专属,而是宇宙中信息整合的普遍现象。一块石头几乎没有意识(Φ≈0),因为它几乎不整合信息;一只蚊子有少量意识;一只狗有更多意识;一个人类有高度复杂的意识。
从这个角度看,意识不是物质世界的副产品,而是信息组织的内在特性。当信息以特定方式组织和整合时,就会产生主观体验——那个"像是什么样"(what it is like)的感觉。
信息即因果力量
长期以来,西方哲学被一个问题困扰:如果世界是物质的,那么非物质的信息(如思想、意义)怎么能影响物质世界?
但如果我们颠倒视角,这个问题就消失了。
信息不是物质之外的东西,而是物质的本质。物质是信息的一种表现形式。
当你读到"火"这个字时,你不会被烧伤,因为这只是符号信息。但当你真正碰到火时,你会被烧伤,因为这是物理信息的直接传递(热能传递)。两者都是信息,只是形式不同。
更深刻的是:你对"火"这个概念的理解,会真实地改变你的行为(避开火源),从而改变物理世界(你的身体不会被烧伤)。信息具有因果力量。
意念实验(如安慰剂效应)证明了这一点:
- 当患者相信自己服用的是止痛药(实际是糖丸)时,他们的大脑会真实地释放内啡肽,产生真实的止痛效果
- 这不是"心理作用",而是信息(信念)改变了生理现实
在量子物理学中,观察行为(本质上是信息的获取)会影响量子系统的状态——这就是著名的"观察者效应"。信息的获取本身,就改变了现实。
宇宙的全息本质
前沿物理学提出了一个更加激进的观点:宇宙可能是全息的(holographic)。
全息理论(由物理学家大卫·博姆和后来的引力全息理论发展)认为:我们所经历的三维空间,可能是编码在二维表面上的信息的投影——就像全息图那样。
这意味着什么?
意味着:**宇宙中的每一个部分都包含着整体的信息。**就像全息图的每一小片都能重现整个图像一样,宇宙的每一个点、每一个粒子,都以某种方式"知道"整个宇宙的信息。
这解释了许多神秘现象:
- 量子纠缠:相隔遥远的粒子瞬间相互影响,因为它们共享同一个信息场
- 非局域性:信息不受空间限制
- 同步性:看似无关的事件之间的有意义巧合,因为它们连接在更深的信息层面
古老的神秘主义传统早已直觉到这一点:
- 佛教说"一即一切,一切即一"
- 印度教说"梵我一如"(Tat Tvam Asi - Thou Art That)
- 道家说"道生一,一生二,二生三,三生万物"
现代物理学正在用数学语言,重新发现古人用直觉洞察到的真理:万物是一,一即万物,而连接这一切的,正是信息。
信息的不朽
物质会衰变,能量会耗散,但信息呢?
根据量子信息理论,信息是不灭的。这就是著名的"信息守恒定律"。
即使黑洞吞噬了物质,信息也不会消失——它被编码在黑洞的事件视界上(这正是全息原理的起源)。当黑洞蒸发时,信息会以某种形式释放出来。
这个物理学发现,呼应着许多灵性传统的核心信念:本质不灭,唯有形式变化。
你的身体每时每刻都在更新:
- 胃黏膜细胞每5天更换一次
- 皮肤细胞每2-4周更换一次
- 红血球每4个月更换一次
- 骨骼细胞每10年完全更新
从物质的角度看,十年后的"你"已经完全不是现在的"你"了——没有一个原子是相同的。但你仍然是"你"。为什么?
因为"你"不是物质,而是信息的模式——一个持续的、自我维持的、自我演化的信息漩涡。
当身体最终死亡时,物质回归大地,但信息呢?
- 你的基因信息传递给后代
- 你的思想、创作、影响在世界中继续涌动
- 你与他人的关系在他们的记忆和生命中继续存在
- 根据量子信息理论,组成"你"的信息永远不会真正消失,只是转换形式
小结:一切都是信息
让我们总结本节的核心洞见:
- 信息是区别——没有差异就没有信息,没有信息就没有现实
- 宇宙是信息处理系统——从量子到星系,从DNA到意识,一切都在进行信息处理
- 生命是自组织的信息——DNA不只是化学物质,而是信息代码
- 意识是信息的自我觉察——当信息系统足够复杂,它开始觉察自己
- 信息具有因果力量——信息不是被动的,它塑造现实
- 宇宙是全息的——每个部分包含整体的信息
- 信息是不朽的——形式会变化,但信息守恒
这些不是抽象的哲学概念,而是关于现实本质的科学发现。它们邀请我们从根本上重新思考:我是谁?什么是真实的?生命的意义是什么?
