二、信息的本质与信息量公式

探讨信息概念的本质，就是通过对客观世界普遍存在的信息现象进行归纳总结，找到信息现象得以发生的根据与意义。

信息现象具有普遍性，但这个普遍性是有限度的，不能把所有的现象都看作信息现象，信息现象是客观世界普遍发生的特殊现象。说它普遍，从量子到DNA，到处可以感觉到信息的存在。说它特殊，就是其发生的内在机理我们还不甚了了，到现在为止，人类还没有完全揭开其庐山真面目。

探索信息的本质，一定会沿波讨源，追溯到本体论。宇宙中的物体之间普遍发生着物质能量的流动，也较为普遍的发生着信息的沟通。一切物质性存在者必须通过向外发送信号并且刚好被具有该类信号接受能力的另一个物质性存在者接收，其存在性才得以显现。存在就是被感知，这句话太人类中心主义了，但如果说存在就是被感应，应当是符合客观世界的实际的。宇宙中的物体无时无刻不在向外发出各种辐射波，也无时无刻不在接收各种辐射波。这些辐射波就是信号物，信号物就是能够转移而且能够对相应物质发生作用的物质。信号就是信号物的时空分布结构。符号是能够对应其他信号的信号。符号并不是人类所独有，动物之间为了交流信息也发展了各具特色的符号，动物的叫声就不能仅仅当作一种自然信号，而应当看作通过声音信号向同伴或天敌传递意义的符号。符号不一定都是视觉符号，有声语言、歌曲声等就是听觉符号。信号与符号的区别不在形式而在内容，同一种信号现象有时只不过是单纯的反映信号源某个状态特征的信号，有时却又是传递意义的符号。如，监考老师的几声咳嗽，有可能是表征该监考老师身体状态欠佳的信号，也有可能是监考老师对作弊考生的警告符号。又如一个不懂英语的中国人听到一个英国人对他叽哩呱啦的叫喊，那么这位英国人的叫喊声对这位中国人而言只能是一种信号而不是符号。

客观世界普遍存在着信号的发送与接收，但这并不都是信息过程。我们看一个完整的信息过程包括哪些环节。首先必须有一个信号源，这个信号源要具有产生与发送信号的机制，所谓机制就是完成特定活动的规则与能力。我们把具有信号机制的信号源称为“信号结构体A”。信号结构体对外发送的信号物或者本身就是信号结构体的组分或者是在结构上与信号结构体的结构广义同构或者是与其他事物的结构同构，我们把信号结构体向外的信号作用称为“同构化的信号作用序列a”。这个作用序列必须要作用到与其广义同构的具有信号接收与转换机制的“对应的信号结构体B”，“对应的信号结构体B”能够接收“同构化的信号作用序列a”并能够产生“对应的同构化的反应信号序列b”， b ＝ g （a）， g指代对应的信号结构体B的信号机制。这个对应的同构化的反应信号序列b就是我们通常所说的“信息”。上面我们描述的就是一个典型的完整的信息过程，这个信息过程模型是开放式的，可以往后无限的重复进行这一过程，也就是第一阶信息“对应的同构化的反应信号序列1”依托一定的载体本身又可以作为新的信号源，重新开始又一个新的信息过程，获得第二阶信息“对应的同构化的信号反应序列2”，以此类推，可以得到第三阶信息“对应的同构化的信号反应序列3”，这个过程从理论上讲可以无限进行下去，可以大胆推论只要信号机制无限进化，通过对任何一组宇宙中的信号进行无限的分析处理，最后都可以得到宇宙的全部信息。问题的关键是信号机制有没有自动趋向进化的可能性。回答是肯定的，如果“对应的同构化的反应信号序列b”又去作用“信号结构体A”，那么很显然这已经是一个信息反馈过程，“信号结构体A”作为信宿兼信源必须使自己的信号机制功能更全面更强大（我们用f表示该信号机制）。信号结构体A收到对应的信号结构体反馈的信号并同构化后又继续向对应的信号结构体B发送相应的信号c， c ＝ f （b），对应的信号结构体B收到信号c后利用自己的信号机制g将c转换成d，即d ＝ g （ c），这样就在二者之间形成一个信号迭代作用机制，迭代是函数自变量因变量的交替转换，以前一个因变量作为接下来的自变量，迭代是重复利用简单的规则获得复杂性的方法之一，许多分形、混沌都是通过迭代产生的。本文中的信号迭代是信号在两个机制之间迭代，和通常的单个函数迭代不完全相同，双函数相互迭代不仅会出现单个函数迭代出现的混沌、吸引子等现象，还会出现函数对应法则（本文中的f与g）也会在迭代过程中发生突变的现象，具体机理还有待研究。信号迭代会推动两个信号结构体在相互同构化对方的过程中会逐渐使自己的结构发生进化。结构进化是信号迭代的成果，又巩固了这一成果，进化了的硬件化的结构自然会有功能更全面更强大的信号机制。自然界的物质结构的进化与信息机制的进化是相辅相成的过程。自然界物质结构呈现明显的层次性更有力地证明了迭代作用对结构进化与信息机制进化的巨大威力。因为所谓层次本身就是结构体的规则迭代运用的次数，无迭代就无层次。原子结构是基本粒子结构的迭代，分子结构是原子结构的迭代，有机大分子结构是无机小分子结构的迭代，细胞结构是有机大分子结构的迭代，生物体结构是细胞结构的迭代，社会有机体结构是生物体结构的迭代。

通过上面的讨论可以看出，不是任何两个事物之间都会发生信息过程，发生信息过程的充分必要条件是：（1）作为信号源的信号结构体发送的信号序列必须是同构化的，但不一定要与该信号结构体的结构同构；（2）作为信宿的信号结构体必须具有接收和反应信号结构体发送的信号序列的机制。

上述两个条件缺一不可，光有信号不行，必须是具有一定结构的信号，有结构化的信号还必须有能与该结构化的信号同构的信号机制去接受它去反应它。我国古代就有同类感应的说法，这其实是很有道理的，量子之间可以相互传递信号，蜜蜂之间可以相互传递信号，蜜蜂就接收不到量子信号，也看不懂人类电视机播放的信号。只有两个物质结构层次与信号机制层次都相当的物体之间才可能有流畅的信号交流。

信息的本质探索到这里可以作一个小结，我们用过程再现与种加属差两种模式给信息下定义。

过程再现模式定义：事物在同构化信号作用序列的作用下如果能够产生对应的与该同构化信号作用序列广义同构的信号反应序列，我们就说该事物获得了蕴涵在同构化信号作用序列里的信息。

种加属差模式定义：信息是用来反映存在的对象性过程性的哲学范畴，是存在者的存在过程的对象化存在，是一事物接受其他事物的作用后将某存在态的结构对应于自身的某存在态结构的现象，是表达信源与信宿同构关系的符号。是存在者存在的轨迹，是事物存在的形式因。

信息作为一个现象，有质的规定性与量的规定性，作为质的规定性的信息就是信息对应的事实（fact）本身，这个事实可以是物理时空中的事实、也可以是逻辑时空中的事实、还可以是心理时空中的事实、当然也可以是虚拟时空中的事实。事实就是某个存在者的特定的存在态，单个存在态就是一个状态，连续的存在态就是一个过程。所谓存在性，本质是时间性，即能够在时间坐标中找到一个点、一条线与之对应，时间本身不是事实，而是事实的标记。一切具有时间性的对象都是事实。事实可以用语言文字、数学符号、计算机编码来表达，也可以以绘画、摄影、可视化技术来表达。作为量的规定性就是信息表达需要的信号单元的数量，信号单元是指构成信号序列的元素，是可以区分并可以按一定规则排列组合的单个信号。信息量就是表达某个信息的质所需要的信号单元的数量。选用不同种类的信号单元表达同一个信息需要的信号单元数量是不相同的，而不同种类的信号单元是不可通约的。选用不同的信号单元就有不同的信息量单位，比特、汉字字数、图画面积、书的页码、字母个数、数字个数等都可以在相应条件下充当信息量的单位。

如果我们把我们所在的宇宙整体作为一个时空坐标系，把物质抽象为质点组成的系统，那么能量就可以看作某物质系统的各个质点在一定时段内在宇宙中的位移的总和，信息则可以看作某物质系统在一定时段内各质点在每一时刻的时空坐标（ t、 x、 y、 z）集合构成的序列。信息不是存在过程本身，而是存在过程的同构化存在。如果把每一个时空坐标作为一个信息单元的话，而且宇宙被看作是有限的话，那么，宇宙中信息单元的总数是一个定量，但这些单元的组合却是无限的，正如26个字母可以组合出无穷无尽的句子一样。

自从申农提出他的信息量公式后，学术界也一直在努力探索更具有普适性的信息量公式。基本的路径是把信息量当作一个物理量来处理，建立它和基本物理量之间的关系。能量是具有普适性的物理量，能量是物质系统具有的改变某事物状态的功能的大小。能量密度是单位空间的能量，能量密度变化率是单位时间内能量密度的变化量。这里的空间是指信道空间，是信号物流占据的物理空间，这里的能量是指在信道空间内信号物流所对应的能量。为了简洁我们把能量密度变化率称为能变频率用Q表示，用w表示能量密度，用t表示单位时间，则有Q ＝ dw/ dt。一个单位信号对应着一个能量密度变化的物理事件，一定信息过程的时间内能变频率对变化过程所用时间的积分就是该过程对应的信息量。用I表示信息量， Q表示能变频率， t表示信息过程的时间，则有 信息量的大小就是能变频率曲线围成的面积，而曲线的形状则可以看作该信息的一个同构符号。

信息量公式是人们对信息现象的定性认识向定量认识转化的成果，信息定义是对信息的定性认识，这个认识一定程度上决定我们对信息量公式的建构。客观世界不存在什么公式，公式是我们人类发明出来用来更有效地理解世界的工具。信息现象是比物质现象、能量现象复杂得多的一类现象，对物质与能量现象的理解离不开对信息现象的理解。物质现象、能量现象要被人们认识首先必须以信息现象的身份出现，信息现象是一切存在者向他者显示存在的唯一方式，存在者之间的信息交换是存在者相互理解对方的方式。所谓理解就是以己方的信号结构去同构彼方传来的信号，同构成功就是理解，彼方之信号无法在己方的信号结构中进行安放就是不理解。对信息这样一种理解方式本身进行理解，实质上就是理解者以自己已有的理解方式去理解理解方式本身，这是理解方式的自我理解。而我们的理解方式本身是信息进化的结果，它通过大脑生理结构与潜意识结构内化在每一个正常人的身体，而以语言行为方式显现于外。从表面上看，人类好像在认识宇宙理解宇宙，实质上是宇宙在自我理解。人类为什么有理解的欲望与理解的能力，必须从整个宇宙的进化来考察。 1MNVZzd4S62ftC4JayfuIBgn5s7MRlQdGTv3noEph1SH12o1C26dShRIumgWjEs/