本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
一切都是信息吗?这个诱人的想法激发了詹姆斯·格雷克(James Gleick)2011年由Pantheon出版社出版的新书《信息》(The Information),我刚刚在《华尔街日报》(The Wall Street Journal)上对这本书进行了好评。格雷克的书,除其他外,是对信息论的深入传记,贝尔实验室(Bell Labs)的数学家克劳德·香农(Claude Shannon)在1948年发明了信息论,为提高通信效率提供了框架。
格雷克写道,越来越多的科学家开始怀疑信息“可能是首要的:比物质本身更根本”。这种观念启发了其他一些新近出版的书籍,包括塞思·劳埃德(Seth Lloyd)2007年由Vintage出版社出版的《为宇宙编程》(Programming the Universe),查尔斯·塞夫(Charles Seife)2007年由Penguin出版社出版的《解码宇宙》(Decoding the Universe),弗拉特科·韦德拉尔(Vlatko Vedral)2010年由牛津大学出版社出版的《解码现实》(Decoding Reality)以及保罗·戴维斯(Paul Davies)2010年由剑桥大学出版社编辑的论文集《信息与现实的本质》(Information and the Nature of Reality)。但是,“一切皆信息”的模因违反了常识。
对我来说,得出这个结论并不容易,因为这个模因是由我一直以来最喜欢的科学家之一,物理学家兼诗人约翰·惠勒(John Wheeler)构想出来的,他三年前去世了。在20世纪80年代,惠勒开始指出量子力学和信息论之间存在深刻的共鸣。惠勒指出,一个电子的行为就像粒子或波,取决于我们如何询问它。类似地,信息论认为,所有消息都可以简化为“二进制单位”或比特序列,这些比特是对是或否问题的答案。
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惠勒提出,物理学应该用信息论来重新表述,他用一句类似禅宗公案的短语概括了这个想法:“比特生万物”(the it from bit)。在他1989年在圣塔菲研究所(Santa Fe Institute)发表的一篇论文中,他假设“每一个‘物’——每一个粒子,每一个力场,甚至时空连续体本身——都完全来源于(即使在某些情况下是间接来源于)对是或否问题、二元选择、比特的仪器引发的答案,从而获得其功能、其意义、其存在”。
惠勒曾经向我解释过这个概念,他将科学家比作玩老游戏“20个问题”的“惊喜版”的人。在这个变体中,猜测者离开房间,而其余的人——或者被排除在外的人这样认为——就某个人、地点或事物达成一致。然后,猜测者重新进入房间,并尝试通过一系列只能用是或否回答的问题来猜测该小组的秘密。
但该小组已决定对猜测者恶作剧。第一个被询问的人只有在猜测者提出问题后才会想到某事。随后的每个人都会这样做,确保他或她的回答与之前的所有问题一致。“当我进来时,这个词并不在房间里,即使我以为它在,”惠勒指出。同样,物理现实在我们提出问题之前,存在于不确定的边缘状态。“直到你开始提问,你才会得到一些东西。”惠勒认为,我们生活在一个“参与性宇宙”(participatory universe)中,这个宇宙是从意识和物理现实、主观和客观领域的相互作用中产生的。
那么,说一切都归结为信息、比特、我们问题的答案,有什么问题呢?首先,正如物理学家罗尔夫·兰道尔(Rolf Landauer)喜欢说的那样,所有信息都是物理的——也就是说,所有信息都体现在物理事物或过程中——但这并不意味着所有物理事物都可以还原为信息。在缺乏需要被告知的事物——即有能力选择的有意识的观察者,或者自由意志(free will)(抱歉,我忍不住,自由意志是一种执念)——的情况下,信息概念毫无意义。如果世界上所有的人明天都消失了,那么所有的信息也会消失。缺乏能够思考和改变的头脑,书籍、电视和电脑就会像树桩和石头一样愚蠢。这个事实似乎非常明显,但似乎被许多信息爱好者忽视了。
认为心灵与物质一样基本——惠勒的“参与性宇宙”(participatory universe)概念暗示了这一点——也与日常经验相悖。物质显然可以在没有心灵的情况下存在,但是我们在哪里看到心灵在没有物质的情况下存在呢?射穿一个人的心脏,他的心灵消失了,而他的物质仍然存在。据我们所知,信息——体现在诗歌、嘻哈音乐和来自利比亚的手机图像等事物中——只存在于地球上,在宇宙的其他地方都不存在。如果大爆炸发生时没有人听到,那么大爆炸会发生吗?好吧,我们在这里,所以我猜它确实发生了(并且说上帝在听是作弊)。
我内心的一部分很想相信,意识不是物理领域的偶然副产品,而是在某种意义上是现实的主要目的。没有我们去思考它,宇宙就毫无意义;更糟糕的是,它很无聊。但是,我理智的一部分认为,像“比特生万物”(the it from bit)这样的想法,是那种科学应该帮助我们克服的模糊不清、自恋的神秘主义。
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