作者：穆向阳
出版社：东南大学出版社
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信息的演化试读：
前言
学术研究与文学的结合于我而言代表着一种难以抗拒的魅力，宛若佳人既不失妩媚与娇羞，又不失庄重与严谨。我总天真地希望在陈述系统化的认知时能够不刻意地吐露自己的情感，即使自己拙劣的文笔不一定能够胜任。总感觉有一个美妙的心灵世界在不断轻轻地呼唤我，而我真诚谦卑的心也在静静地等待，等待具足勇气开始这次写作的旅程。如果像这样虔诚地写下去，我不会因为自己的无知而感到羞愧，相对于那不断的知识进化过程，相对于我们有限的能力，谁又能说自己是全知的呢？事实上，到现在为止我已经感到以前曾经写过的几本书是那么的浅薄了，知识的积累与深化已经让那些作品看起来不再有像写作它们时那些美好的感觉了，然而我依然深深地爱着它们，感觉它们是我的孩子，代表着我曾经的心还有真诚。也许这本书也是这样，但这并不是坏事，我倒希望这种感觉能够早点来，因为这种感觉的到来就代表了我又前进了一个小小的台阶。我也希望其他读到这本书的人到时候同样具有类似的感受，人类的确就是这样在不断的自我否定中慢慢地进步的。
庄子的《齐物论》中有这样一句话：“故知止其所不知，至矣。”这句话的意思是说，知性止步于它所能到达的边界那么就是最有智慧的。对于理性的谦逊来说，这句话是最宝贵的座右铭，我想康德在他的伟大作品中也曾表达了类似的观点：“理性只能洞悉那些由理性自身规划后产生的结果。”不过，人最宝贵的理性以及智慧经常会不经意地僭越其力所能及的边界，而这也是现实的经验拓展于未知领域最容易引发的忽略。虽然可以尽情地发挥伟岸的创造力，但我想还是最好先在最高的精神主旨上明确哪些是目前所有的经验允许我们去坚信的，哪些是我们的美妙憧憬，虽然它具有令人着迷的理论一致性。
过去的几年中我始终有这样的一个想法，我想从整个信息发展史的角度理解信息、智慧的本质，重新认识信息相关学科以及信息和人类社会的关系等等。然而这是一项极为艰巨的任务，在沉思的幻象中，我始终看到自己徘徊于荒芜的空间，没有起点也没有终点，彷徨不知所措。可总是有一种虔诚的渴望在心灵深处驱使着我，纵使我迷茫于前行的方向，那种渴望却从未停歇地呼唤着我，引导我缓慢地思考。脑海中每当想起宇宙的飘渺与浩瀚时，总不免惊讶，我在思考那微不足道的见解相对于无限的宇宙、相对于无限的知识来说价值何在？也许所有的一切，汗水、挣扎、欢笑、眼泪、智慧等等在无尽的时空中毫无意义，但也许后来人并不会嘲笑我们今天认知的浅薄，就像我们尊重古人那些虔诚的认知一样。我们都被个人的认知以及人类知识发展的整体水平所禁锢着，但且秉承着同样的真诚。穆向阳2014年12月24日平安夜
卷首诗
月光啊！
如阿尔特弥斯美丽的秀发
把我的身影
洒在了孤独的月台
列车已经开走
而我却忘记了
想要去往何方
冰冷的世界开始慢慢溶解
时间和空间破碎成单纯的晶格
光明与黑暗也模糊了
我变成了一个瘦骨嶙峋的立方体
漂泊在没有源头
看不见岸边的河流
眼里闪着泪光
困惑于你那无情的示相
何等火热的心啊
却被抛弃在了如是的广漠
这可怕的静寂的河流啊
为何人还要再为自己带上灵魂的枷锁呢
曾经的傲慢与欢笑
曾经的痛苦与心伤
以及那年轻稚嫩的咆啸啊
你们在这样的无限中
还有什么意义吗
甚至意义本身还有意义吗
徘徊在生命的月台
月光剪辑了孤独的心灵
即使我满怀真切地凝视远方
但也只能看到有限的未来
被包裹着
有与无啊
你想雕琢怎样的灵魂呢
一种与坚强无关的伤感
一种与执着无缘的孤寂
然而 我不能停下脚步
就算被赋予的是微弱的洞见
也不应该在残忍的光阴中
浪费心灵与世界的缘
曾梦见飘雪的荒原
曾梦见蓝色的晶莹湖泊
梦见站在广袤天空下的陡峭山峰
梦见金色沙滩的大海
然而这一切都将远去
就像我的认知和爱情
不是因为我的遗忘
而是因为人类被注定了的短暂人生
这所有的背后的最高主宰啊
如果你真的存在
你能看见我含泪的微笑吗
我不曾贪恋什么
在你设计的冰冷的框架里
把真诚的爱写在每一个脚印里
真挚地划过我的天空第一章宇宙早期无生命的宇宙一无生命的宇宙
人类自文明之初便开始了对宇宙及个人存在的哲理性沉思，即使今天的宇宙学知识已经揭示了宇宙的众多谜团，但宇宙所涉及的最根本的哲学问题始终在鼓动着人们的无限好奇心，人类离M理论尚遥不可及。回想中外先哲们的哲理性沉思，正如北京师范大学梁灿彬教授所说的那样：不管古人关于宇宙的哲学观点是多么的美好，但它们始终是非科学性的。关于宇宙的理论探讨一直到爱因斯坦广义相对论的提出才开始渐渐地走入了科学的轨道，宇宙论在几个基本假设和爱因斯坦场方程的基础上诞生了。通过对Robertson-Walker度规的求解，宇宙以爱因斯坦当初所不愿意看到的演化方式存在着，于是宇宙大爆炸模型被提出，并在后续的发展过程中被不断完善。物理学家对宇宙的探索不同于先前的哲学家，为了更好地证明这一模型的合理性，他们不断通过实验对这一模型所做出的种种预言进行验证，这些实验也在不断地增加人们对这一理论的信心。比如宇宙微波背景辐射的发现以及宇宙氦丰度的测定等都为这一模型提供了很好的支撑。宇宙大爆炸模型经历多次改进，这一理论取得了巨大的成功，相信这一模型的人也越来越多，就连天主教教会也不得不接受这一理论。《圣经》的创世纪说在科学的发展面前渐渐变成了一种比喻意义的描述。不过宇宙的神秘足以容纳所有的信仰和哲学，人们可以根据自己的认知和意愿建立个体生命与宇宙最深秘密之间的哲学联系或者信仰。
宇宙大爆炸理论以其科学严谨性成为了揭开宇宙神秘面纱的最可信赖的工具，按照这套理论进行估算，宇宙大约存在137亿年了（选择合理的等时面）。这一时间的推算主要是通过对几个基本物理量量纲上的分析得到的。事实上我们的认知极限只能向前追溯到宇宙大爆-43炸后的10秒，再向前追溯就已经超出了广义相对论的理论范畴，需要量子力学的干预了，但现在离两者能够完美整合的理论还相去甚远。弦理论无疑是非常伟大的理论尝试，基于此的M理论试图解释一切，但目前的进展尚不能给人们提供足够的信心。看来想彻底洞穿宇宙的奥秘还有很遥远的路要走，甚至有时候我们会怀疑宇宙允许这种能解释一切的理论存在吗？
相对于宇宙137亿年的历史来说，人类的文明或者小到我们个体的生命只不过是微不足道的一瞬。我们有幸生活在这样一个年代，广义相对论产生正好100年，量子力学产生70多年，网络技术仅仅出现了几十年等等，我们有机会以科学的视角审视宇宙，但尚有无限的神秘供我们天马行空地遐想。于我而言，如果M理论真的建立起来了，反而是一种可怕的凄凉，虽然我怀着无限的憧憬盼望着它，但也怀着隐隐的恐惧抵制着它。-43
既然现在的科学理论只能允许我们回溯到宇宙大爆炸后的10秒，那么我们暂且把剩下的物理学问题以及哲学问题留给其他人吧。从信息角度来说，通过现有的知识可以获得那个可见的最初时刻所留给我们的信息，相反我们也应该从那最初的曙光开始探讨信息相关问题。
宇宙学是以广义相对论为基础建立的理论大厦，是上千年来人类知识发展的结果。这些知识来源于人类对自然的观察，并对自然的信息进行加工，从而构建理论框架，并最终应用于宇宙的起源问题。然后，再通过相关的观测发现，对理论模型所提出的预言进行验证。宇宙微波背景辐射的发现，氦丰度的测定都很好地验证了大爆炸理论的正确性。宇宙微波背景辐射是宇宙早期，光子退耦时的残留，是宇宙原初时刻留给我们的最直接信息。
从现在开始，对“信息”这个词的使用就应该注意了，让我们暂时忘记学术论文里关于“信息”的一大堆定义吧。很容易发现不管如何定义“信息”，都必然涉及一个过程，这个过程包括在两个方面传递一种内容，这种内容在某些时候被我们称之为信息。虽然很多定义并没有直接体现这样的一个基本结构，但是稍作分析就会发现，大部分关于信息的定义都是建立在这样的一个基本的结构之上的。比如我们可以考察一些经典的信息定义，信息论创始人香农在他的《通信的数学原理》一书中提出了信息的最初定义：“信息是用来减少不确定性的东西。”显然，这个定义中并没有明显地反映两个方面传递内容的基本结构，但这样的定义无疑蕴涵于这样的基本结构之中的，必然是一方面发出“信息”用于减少另一方面的“不确定性”。“A—（信息）→B”是这一信息定义背景的最基本结构，A发出的信息用于减少B对某些内容的不确定性。如果不涉及到两个主体，那么信息传递将是毫无意义的，B本身的信息不会减少B对某一内容的不确定性。
控制论创始人天才的维纳给信息下了这样一个定义：“信息这个名词的内容就是我们对外界进行调节并使我们的调节为外界所了解时而与外界所交换来的东西。”维纳的定义能够更好地反映“主体←信息→主体”这样的基本结构，他把主体固定在人上，的确我们会发现信息对像我们人类这样的智慧生命来说具有更深刻的意义，但为了能够更好地适应人们目前对信息概念所允许的范畴，我在后文中对信息主体的范畴做了一定的扩展，这样的扩展是必要的，能够帮助我们更好地认知信息本身。其他的一些定义可能将这个主体说成是信息源或者用其他的定义进行替代，但这种类型的定义都必然涉及主体（接收信息方）、交互（相互作用）、客体（发出信息方）这样的三元组，这是这种类似信息定义方式的一个底层最基本结构，信息被理解为在主客体之间传递的内容。我们的分析即从这样的一个基本结构出发，并把这样的结构跟宇宙及人类的演化联系在一起，踏上认识信息本身的思想旅程。
还有另外一些信息定义，它们仿佛跟这样的基本结构无关，比如把信息看成是一种客观的存在，本身跟物质的存在是一样的，或者认为信息是物质的属性，也有的学者将信息作为一种不同于物质和意识的第三种存在。诸如此类的信息定义在这里并不过多地探讨，这样的定义跟本书的根本观点是不同的。当然，不同的学者可以从不同的角度定义信息，最根本的问题是通过合理的定义能够更深刻地认识信息本身，并能够通过信息解释复杂的信息行为和现象。
以我个人的视角，信息必然会涉及思维的主体——也就是智慧生命的我们，把这个主体的范畴进一步扩展，它可以包括动物、低等生命，甚至机器。这一主体必然体现出一定的系统性、整体性以及目的性，具有复杂的功能结构，在本质上区别于单纯的自然物质集合。主体接收到外界的刺激会做出一定的反馈，这种外界刺激便是“信息”这一概念的最原始样态。
从这样的角度理解，“信息”概念本身就隐含地包含了三个方面：客体、作用（刺激、信息）、主体。客体是指发出作用的一方，但所有的信息传递方式都可以还原为物质性的相互作用，即便是光子它仍然也是一种物质。客体可以是跟我们一样的智慧生命，也可以是动物、低等生命形态、机器，甚至是单纯的自然物质，比如石块、水、一粒盐等等；作用使客体和主体之间发生关系，单次信息传递就是客体通过一定的物质性手段作用于主体的过程。事实上作用的范畴比信息要广泛得多，比如一个物体无意间砸到了电脑的主机箱上，这只不过是一种单纯的机械运动。不过，有人控制了这个过程，使它正好砸到电源开关，从而启动了电脑，那么这个单纯的作用过程便被赋予了一定的信息；主体对信息的反馈不是单纯的机械运动，否则我们可以认为它们之间并没有传递信息，虽然两者之间发生了一定的关系。比如，发生在太阳系小行星带中两颗小行星之间的碰撞，它们之间实际上只传递的是单纯的物理运动，而不是传递信息。2015年，当NASA的黎明号传回谷神星的照片时，我们能看到它表面的亮点以及火山坑，但这些是对于我们人类主体的信息，在不涉及到第三者的情况下谷神星与其他星体的碰撞本质上是属于机械性的。主体划分了自身与外界环境的边界，信息成为了主体自身和外界交互的方式。事实上，作为信息接收方的主体在范畴上是非常复杂的，“信息”在“作用”的范畴内更像数学中的开子集，我们在后文中再进行深入探讨。-43
时光倒回到宇宙大爆炸后的10秒，在那个极其短暂的时刻宇宙仅处于一个非常小的体积之内，温度高到让人无法想象的地步。在这个小小的宇宙中，只有最基本的粒子，光子、夸克、电子、中微子等。我们可以想象，这样的一个宇宙状态是没有信息的，因为当我们追溯到这一时刻的时候，我们已经不存在了，作为主体的我们是处于上帝的角色观察这一切的，这最初的景象只对今天的我们有信息意义。按照我们对信息的定义，那个时候还不存在可以接受信息的主体，存在的只是以基本物理学原理相互作用的混杂联系。宇宙学家们已经精确地计算出了原初时刻附近的物理特征，比如在什么时刻氢原子核产生，什么时刻光子退耦以及什么时刻氢原子产生等等，但对于信息产生最关键的却不是这些数字，而是宇宙诞生的基本模式问题。如果宇宙的产生模式是演化的，那么对于信息产生的意义就是一样的，比如宇宙大爆炸理论在奇点处虽然失灵，但它与弦理论宇宙开始时刻最小尺度限制对于信息而言没有什么差别。不过像婆罗门教的宇宙观就完全不一样了。婆罗门教的宇宙观是没有进化的，人和所有的生物都被绑在了时间的车轮上，在这样的宇宙里我们无法追溯信息的源头。犹太教也是这样的，虽然它的宇宙观跟婆罗门教有着绝对的差别，但在原初时刻预设了一个上帝的存在，上帝毫无疑问地可以作为信息接收主体，而且也有了发出信息的客体，因为“上帝的灵运行在水面上”。在这样的意义上，它与婆罗门教是相似的，因为在这样的宇宙里我们是没有办法追溯信息的源头的。
让我们继续回到目前最科学的宇宙大爆炸模型吧，相对于宗教里-43的宇宙观来说，它无疑是最可信赖的也是最具预测能力的。从10秒开始，到50多亿年以前的这段时间里，宇宙经历了波澜壮阔的变化，恒星与星系产生了，我们的太阳也产生了。地球上所有赞美的诗句加起来也难以形容这样的伟大，但以目前人类的了解，这段极为漫长的时间里却没有任何生命形态，我时常这样想，一个没有意识可以去思考与赞美的宇宙到底有什么意义？一个只有物质却没有精神的世界是何等可悲？但最让人惊奇的是这个物质世界能够进化出生命，与之同样神奇的是生命中可以进化出人类的大脑，大脑发展出了足够的智慧可以反观这个物质世界的历史，可以为之赞美、歌颂！
不过主体演化出的这段漫长时间能够让我们更好地认识信息的起源，前文提到的“主体—信息—客体”的三元组在这段漫长的时间内是不存在的，因为宇宙中还尚未进化出可以接受信息的主体。在这一阶段，“主体—信息—客体”三元组退化成“客体—联系（作用）—客体”。宇宙中所有的相互作用都是盲目的，它们遵循着物理学的基本定律。能够进化出主体是至关重要的环节，主体的进化伴随着“联系”向“信息”的进化。所以，在这个意义上说，信息本质上是一种联系，按照数学上的比喻它是联系的一个开子集，它与联系彼此区分但是它们的边际却极为模糊。事实上信息意义下“主客体”之间的界限也是十分模糊的，就像动物与植物之间的界限。
世界上的物质是普遍联系的，这一哲学命题的佐证可以求助于宇宙学。为了解决“视界疑难”物理学家们提出了暴涨理论，它是对大爆炸理论的一个修正，是在宇宙爆炸后的极短时间内进入了飞速膨胀的过程，以解释宇宙“均匀搅拌”的问题。对于世界普遍联系的这个哲学命题来说，事实比理论更有意义。对我们来说，事物间的普遍联系进化到主客体关系时便为我们提供了认识客观世界的宽阔视野，可以通过与我们联系着的信息来认知整个宇宙。有些联系是间接的有些是直接的，但人类理性可以通过知识不断发现宇宙的奥秘，建立事物与事物间的广泛联系，比如暗物质以及暗能量的发现就需要建立它们与人之间的间接联系。二主体及信息演化
那些最令人压抑的孤寂中，莫过于设身处地地想象沉浸在没有生命存在的宇宙里了。事实上，在这样想时总会感觉到一种矛盾，我无法将自己的意识放在没有意识的宇宙中，去体验那里的色彩、声音、温度等等所有环境的参数。因为这本身意味着对那样的宇宙的干预，即使以我之灵魂的身份。但排除了自己的意识，我又如何去思考与感悟呢？
如果没有了意识，宇宙的存在与不存在将变得毫无意义了。我突然感到那种令人畏惧的无奈与孤独，就像割裂了所有生命体尤其是具有意识的高级生命体与所处其中的宇宙的联系。不禁猜想，这也许就是智慧生命害怕死亡的原因吧。神奇而又幸运的是，宇宙以其伟岸的创造力缔造了生命，在地球上那些最初的生命经过漫长的繁衍与进化产生了意识，意识进化到高级形态便产生璀璨的艺术与文化。于我而言，意识的高级活动以及心灵的创造成就了人的本质，意味着生命的真正意义。大脑是意识产生的基础，它是镶嵌在身体中的复杂选择系统，而身体又镶嵌在环境之中。爱自己的身体，更应该爱自己的思想，因为思想是绽放在精神世界中的花朵，虽然短暂，但它意味着人在物质世界中所能突破的自由的边界。也正是人的意识，具有把物质层面的物理联系演变成信息联系的能力，在此基础上进一步演变出知识系统，最后产生璀璨的文化与艺术。艺术的发展虽然不必以知识为基础，但知识能够让情感变得真挚而深刻，从而使艺术变得更加深邃而高尚。
物质间的普遍联系是如何进化为信息的？依据我们的模型首先需要确定主体的概念，事实上这里面对的主体是一个无比复杂的集合。探讨主体这个集合将使我们面对从无生命形态到生命形态以及从简单机器系统到人脑的极为宽广的范畴。在我们的信息主客体模型中，主体可以被认为是客体的一个子集，客体是指那些可以通过直接或间接的方式跟我们（这里的我们指的是作为主体的存在，更一般的意义，是我们所处在的宇宙中存在物的一部分）建立联系的存在物。所以，主体显然属于客体的一个子集，因为它能够跟宇宙中的存在物发生直接或间接的联系。事实上，给信息主体这个集合下一个十分明确的定义，并以此能够精确地区分信息主体的集合边界是十分困难的。当协同学把达尔文主义拓展到无机物领域，这种区分变得更加困难了。可以把主体集合看成是客体的一个开子集，可以归纳出这一集合的一些基本性质，这些性质对于我们更好地认识信息主体是十分有益的。
作为信息的主体，它必须是一个系统。所以从系统论的角度来说，它必须符合系统的基本要求，比如系统的整体性、结构性以及“整体大于部分之和”等等特征，此处不再赘述。然而，并不是所有的系统都可以作为信息主体。一架钢琴虽然在结构上很复杂，符合系统的定义，然而我们并不认为钢琴可以成为信息主体，因为钢琴只是盲目地接受钢琴师按压琴键的动作，并将这些动作转化为琴弦的震动，从而发出声音。也就是说，类似钢琴这样的系统，虽然跟信息系统相似，比如它有信息的输入（琴键的敲击）以及结果的输出（产生音乐），但它对输入的信息没有判断以及选择功能。琴键的敲击与产生音乐之间的联系并不是信息性的而是物质间的普遍联系性的，只不过人们事先设计和规划了这样复杂的机械联系。所以我们不认为钢琴这样的复杂系统可以构成信息的主体。
另外我们可以拿空调作为例子，空调本身带有温度传感器以接收环境温度信息。也就是说，空调会根据传感器传回的温度信息判断是否需要提升或者降低环境温度，以满足用户对室温的预设。我们可以从系统论的角度对空调和钢琴进行比较，虽然它们都有输入和输出，但区别在于空调能够对输入进行判断和处理，而不是建立一连串的具有决定论性质的机械联系。空调里带有的单片机实际上就是一个特定功能的电脑，它能够根据环境的具体温度对自己的工作状态进行调整，环境温度高出了设定值它会开始制冷工作，温度低了它会停止制冷操作等。对于信息输入的不同反应似乎构成了空调区别于钢琴在信息层面的本质差别。从这个例子仿佛可以看出，信息主体区别于非信息主体的一个根本差别在于对输入信息的处理，判断能力是信息主体的一个基本功能。
这仿佛找到了一条区分判断信息主体与非信息主体的准绳，然而问题远非这么简单，虽然空调的单片机能够根据环境温度控制空调的工作，可传感器也好单片机也好，其工作原理仍然可以还原为普通的机械以及电路方面的相互作用。从最基本的工作原理上说，传感器只是利用了热敏电阻所传回的电流作为信号，然后被单片机所接收，单片机再通过固化于其中的人工指令进行操作，最后反馈到空调的压缩机上等等。其实整个单片机只是按部就班地运算罢了，它本身都不知道自己是否在进行判断操作。
我们不禁会问，赢了世界国际象棋冠军加里·卡斯帕罗夫的深蓝知道自己在玩国际象棋吗？从最底层来看，仿佛钢琴和空调之间的界限好像又不那么明显了，因为它们都可以还原成我们能够理解的基本物理过程，它们都是没有意义的机器，是经过人工设计的自然存在物的组合。
如果我们这样去追问生命本身，我们会得到什么样的答案呢？无机物之间也存在竞争，协同学对于很多自组织系统的研究已经证明了这一点，比如天空中可以偶尔看见的云街便是具有竞争优势的某种序参量获得了支配地位的结果。微观的气体分子运动构成了宏观的模式。达尔文主义向非生命世界的延伸使我们把上面的问题自然而然地过渡到生命形态。既然我们认为钢琴与空调能够还原为最底层的我们可以理解的物理过程，那么生命呢？从最简单的生命形态开始：能够自催化的化学反应、病毒、细菌、亚里士多德提到过的阿基里斯海绵、水蛭、贝类、爬行类动物、哺乳类动物、灵长类动物、人。从无机物开始到人类自身，上面这种排列让生命与非生命之间的界限模糊了。如果能够像还原钢琴以及空调那样还原这个排列中的各项，那么何时何地这种还原论会遇到难以逾越的屏障？人脑意识也能够被还原为一般的物理过程吗？类似这些问题的解答需要科学上的进一步发展。但还原过程本身是有边界的，就像我们无法从不同乐器发声的物理过程去推测整部交响乐所饱含的哲思与情感。
于是，如何从整体的层面去衡量是否能够构成信息主体，并形成一个可供利用的标准，成为了一种被迫，同时也是我们能够简化问题的一种选择。由此，信息主体的判断能力就成为了一个人为的标准，钢琴对于输入是不进行判断的，意思是说你敲击一个键的时候只会产生跟某一音符的唯一的确定的联系，你之所以能够弹奏出一首曲子完全是在你的脑海中进行判断的，钢琴自身负责纯机械的响应。而空调中的单片机可不是这样，它会根据不同的输入值产生不同的反应，它对信息的判断存在于自身中。以判断为标准，我们可以区分很多系统能不能构成信息主体。博妮帕索在她的TED演讲中谈到了一种来自海洋的费氏弧菌，这种有趣的小生物当它们集群到一定的数量时会发光，仿佛它们能够感受到彼此发出的信息，从而能够实现发光的同步。这种传递于费氏弧菌间的感知信息原来是它们分泌的某种化学物质。当菌群的数量很少时它们释放的化学物质浓度较低，但随着菌群数量的提高，它们释放的这种化学物质浓度也随之提高，当单个费氏弧菌对周围化学物质浓度的感知到达一定阈值时便开始发光。我们说这样的单细胞生命能够成为信息主体，因为它能够进行判断，通过相应信息来决定后续的行动。《速度与激情》的几部电影中，我们经常会看到多米尼克的跑车1970年的道奇charger。硬朗的车身以及强劲的动力与范迪塞尔的形象非常相配。我想说的是可以将这部经典的跑车看作信息主体吗？现在的汽车越来越智能化，比如增加了自动驾驶、导航、自动泊车系统等功能。现在的汽车主要也是因为单片机等智能设备的引入才具备了这样的功能。而1970年的道奇charger以及所有的老式汽车，都无法被认为可以作为信息主体，其原因与钢琴是一样的，它只是机械化联系的机器，属于既复杂而又单纯的系统，并不具备判断功能。
生活中可以作为信息主体的系统不仅仅只具有单纯的判断功能，但对输入的判断是任何信息主体所必不可少的。在此之上，还应该深入研究信息主体的其他特点。物质间的普遍联系和信息两者之间的界限本身就是模糊的，任何信息形式都可以还原为物质的普遍联系，没有物质联系为基础的信息传递是不可想象的。温度传感器的例子，是热敏电阻器件受到环境温度影响，而改变内部原子热运动的状态从而影响电阻状态，它对温度的感应信息实际上可以还原为器件的基本物理过程。在人类大脑中的复杂生理行为同样可以还原为神经元的电流或者化学过程。信息之于普遍联系，体现了一种涌现的结果，当信息主体的结构与功能达到一定的复杂程度时，我们可以把最底层的物质间的普遍联系看成为信息。
然而，随着信息主体复杂度的提高，将会涌现出新的功能。打开老式的电子计算器，当你连续敲击键盘上的数字6、÷、0、=，那么输出结果会反馈Error。电子计算器能够根据你的输入判断其计算过程是否合法，也就是先对操作进行判断，上面的输入显然是违法了，因为0不能作为除数。如果你输入一个合法的式子，比如将上面的0换成数字2，那么计算器将返回计算结果3。电子计算器不仅能够接收和判断信息，还能够对接收的信息进行处理，并返回有用的结果。看来对信息的处理和加工可以是信息主体的又一功能。随着技术的进步，一部分本来是由人脑进行的信息处理过程渐渐地被机器所接管。使人能够从繁杂而并无太多意义的劳动中解脱出来，现代的计算机就是典型的例子。动物都具有信息加工的能力，蝙蝠能够根据反射的超声波确定自己在环境场景中的位置，蜜蜂能够通过同伴的飞行轨迹了解哪里有花粉，以及大概的位置和距离等信息。随着生命形态向高层次的不断演化，信息主体的行为也会变得更加复杂，从而能够涌现出新的内容。
伴随着信息主体的缓慢进化过程，大脑在动物界产生，并在此基础上渐渐地进化出了意识。在动物的大脑中，信息处理行为变得极为复杂，特别在人的大脑中信息行为的复杂程度达到了顶峰，人脑除了简单的信息判断、整合外还将涉及分析、加工以及决策等过程。智能在信息处理的过程中有了越来越多的参与，并发挥越来越重要的作用。
当意识由低级形态进化到高级形态时，便产生了知识与智慧。动物的大脑能够产生意识，但这种意识属于较低层次的初级意识，因为动物的意识无法意识到意识自身。而人类却具有十分明确清晰的社会化自我意识，具有对意识的意识，属于意识的高级形态，所以在人类的高级意识中知识与深奥的智慧成为可能。意识一直是人类所热衷的研究主题，关于其结构、功能、特征以及机理等等方面的研究取得了无数的成果。比如，弗洛伊德的“意识—潜意识—前意识”的理论等等，不过随着生理研究技术手段的不断进步，人类对意识的研究更为科学与深入，对意识神经生理学方面的研究打开了新的认知视角。想对意识有深入的了解可以阅读杰拉德·埃德尔曼的《Wider Than the Sky》等书籍。
丹尼尔·沃普特在他的TED演讲中介绍了人类拥有大脑的真正原因，大脑也许的确就是动物为了适应环境所进化出的产物。动物拥有了大脑才能够更好地适应环境，诚如杰拉德·埃德尔曼所说，人脑并不是为了提供物理世界的客观图景而存在的，它也许只是为了提供动物自身对环境更好的适应性。通过大脑，动物能够更协调地控制生物体的整体动作，更好地处理自身与环境之间的联系，从而带来更大的生存机会。动物能够产生意识，而人类拥有的独一无二的天赋将其推向了顶峰。
意识将信息处理能力提升到了新的高度，如果说信息之于普遍联系是一种涌现的结果，那么人类意识之间的交流将使得信息再次涌现——其结果便是知识。较之物质间的普遍联系，信息提供了形式系统和有用性（相对于信息主体而言）之间的某种同构。而知识相对于信息来说，它使得这种同构映射进一步升级，建立了一种从信息到知识体系的高层映射。也就是在这个意义上，我们说两个学者之间进行的是知识交流，而非仅停留在简单的信息层面。虽然知识的交流是以信息为载体的，就如信息交流以联系为载体一样。
回过头来，我们对信息主体进行了简单的梳理。这里有我想努力向大家展示的一条主线，那就是信息主体如何从功能上的进化而使普遍联系过渡到信息，然后再过渡到知识。反过来也可以理解，知识交流如何还原为信息交流，再还原为物质上的联系。这里面仿佛出现了两道彩虹，一道是信息主体，它们之间虽有差别但是却不容易明确分辨，正如彩虹中两种颜色之间的那种过渡。“联系—信息—知识”构成了另外一道彩虹，我们也可以看清它们之间的差别，就像彩虹中的两种颜色，然而它们间的界限却又那么模糊，让人难以捕捉。如果用相对图形化的直观方式来展示信息主体和信息之间的关系，那么可以参见图1。图1 主体及信息演化
图1中展示了信息主体进化是如何使联系涌现为信息的，我们强调了信息主体对信息的判断功能。也许对于信息主体来说这项功能意味着联系不再是盲目的，虽然这离信息主体是否拥有价值观念还有一定的距离。上图中并没有展示信息向知识的进化，以及知识向智慧的进化等等，但展示了本书对信息的基本观点，而这一切不是与当前最可信的宇宙模型毫无关联的，它意味着信息的演化可以追溯到某种客观依据。在印度教或者佛教的循环论宇宙观中，这样的信息模型是不成立的，因为它将缺乏客观演化的现实依据。第二章信息的产生一信息是一种涌现的产物
我发现把思绪置身于那个没有生命的宇宙中是一项非常有趣的事情，所以在闲暇时我会经常游戏般地幻想那种种炫丽的场景。不过我经常感觉到悖论般的束缚，思想就像漂浮在宇宙空间中的灵，因为思想的存在我才能够思考，并用假象的眼睛去观察，用设想的身体去感悟，然而我不得不存在的思维仿佛打破了宇宙的宁静。这种感觉有点类似于《贝克莱全集》序文中所说的那样“……只要你想象一下一个永远没有上帝和一切有限的精灵的，永恒死寂的世界，你就会觉得这是无法想象的”。虽然有人觉得这样的感受未免太过多虑，但我心里仍不免这样想，真不知道这是不是某种悖论在我脑子里种下的恶果呢。这段文字只不过是一个小小的插曲，如果没有思维，就不会有我的写作了。所以只能让思想的灵在那个想象的空间中尽情地遨游。纵使没有办法逃脱人类的思维运行模式，纵使受限于人类的第一人称视角，但仍可以想象那段波澜壮阔的宇宙演化历程。也许SETI计划会在未来的某一天成功，坚信宇宙的无限多样性会在今天无从发现的地方制造出高等生命，也许这些发现会把生命的产生以及高等智能生命的历史往前推上数亿年，但如果目前的宇宙理论是正确的，那么仍然存在一段极为漫长的无生命宇宙。不管生命是否发源于地球，我们都将面对这样一个问题：生命是如何从无生命的世界中产生的？
就在写下这些文字的前一天，我在《环球科学》杂志社的微博上看到并转发了一篇博文：
韩日科学家近期参照DNA的构造，发明了一种能够自我复制的纳米材料，该结构使用一段DNA基序作为基本结构单元，它们能够自组装成环状，并能通过链置换反应自我复制……
对于我来说，这无疑又提供了一个无机物能够演化出生命的佐证，从而让无机物和生命之间的过渡带又多了一个支撑。就像在《协同学》中哈肯提到了化学物质的自催化现象，物质可以在某种序参量的作用下达到宏观模式上的涌现，自催化现象同样为无生命物质到有生命物质的过渡提供了某种必不可少的机制。除此之外还有很多证据让生命与物质世界之间的界限变得越来越模糊，但也不断减少人们对生命产生的惊讶，生命设计者神秘的色彩也被慢慢地淡化了。李·克罗宁今年刚刚获得了Tilden奖，在其2011年的TED演讲中，介绍了一项雄心勃勃的试验计划——通过无机物制造出能够进化的生命系统，如果这项试验计划能够取得成功，将无疑在很大程度上弥补生命与无机物之间的隔阂。真希望他们的团队能够取得突破性进展，早日揭开生命起源的真正面纱。
从低等动物到人类大脑的渐进的序列中，可以看到意识是如何随着大脑的复杂度及功能一点点涌现的，身心二元论的哲学争辩在现在的脑科学面前显得不那么重要了，科学技术的进步也许同样会让生命和无机物之间的隔阂最终消失。对李·克罗宁的研究我满怀期待，其研究成果所具有的意义不仅仅在生物学领域是意义非凡的，在信息学领域也必然如此。
如果我们坚信的宇宙产生理论是正确的，那么我们不得不面对从无机物中进化出生命的现实性难题。不管这一进化过程发生在宇宙的哪个或哪些角落。也许在地球以外的其他地方这一进化过程跟地球上的生命演化具有不同的机制，但它所带来的惊奇程度却远远不如从无机物进化出生命自身。现在的新理论以及新技术在不断地缩小无机物和生命体之间的界限，我们可以看到两者之间虽然模糊但却十分紧密地联系着。从宇宙大爆炸开始，到后来的星系演化再到地球的形成已经经历了一百多亿年的时间了。超新星的爆炸制造了重元素，这些重元素慢慢聚集渐渐成为行星，地球是其中之一。地球的条件是得天独厚的，因为它提供了复杂物质系统（包括生命系统）所需要的温和的条件，比如合适的温度、辐射以及液态水等等，这些因素使得地球上的物质体系能够具有复杂多样的结构。如果把这些生命系统所需要的所有条件都列出来，那么我们会发现像地球这样能聚齐所有生命条件的星球在概率上几乎是不可能存在的（概率也许在10的负120次幂左右）。对这一现象的解释可以延伸出两个方向：多重宇宙和上帝（宇宙的设计者）。
结合达尔文的生物进化论，无限向上延伸我们的家谱是一件非常有趣的事情，因为这将会把思想一步步推到那个蛮荒的历史场景中。年前父亲带着弟弟和我回乡下的老家上坟。我们去了两个地方，一个是我出生的村子，父亲是在这个村子长大的，爷爷奶奶的坟墓就在村子东侧的小山上，父亲是他们的养子。在童年残存的模糊记忆中，记得奶奶曾经抱过我。但这个记忆太过模糊了，现在呈现在脑海中的情景很大成分来自于记忆与想象的结合。爷爷在我没有出生前就去世了，奶奶在我三岁的时候也走了。然而我会经常想念他们，常常这样想如果他们还活着该有多好，其实他们得病的时候的年纪也并不大，可惜他们没有那样的福分。我知道跟爷爷奶奶间的纽带是情感意义上的，虽然是一种情感上的生命延续但却那么强烈地占据了我的内心。我要去的另外一个地方离我出生的村子并不远，不过十几公里的路程。但这段距离在童年的记忆里却显得那么遥不可及，就像是在远山的另一边。这个村子我并不经常来，印象里好像是我第一次走进这个山村的深处。在二伯父的带领下，父亲、弟弟和我来到了梁氏爷爷的坟前，按照血缘上来说我也应该姓梁的。可是，当站在亲爷爷坟前的时候我却感觉很陌生。血缘上或者更确切地说DNA上，我的存在是从亲爷爷那里延续来的，而他的遗骨就躺在这片黄土之下。从生物学角度我遗传了梁氏爷爷的基因，但是从情感上我却心系着出现在我儿时记忆中的爷爷奶奶。我没有见过亲爷爷的照片，所以我只能猜想他的样子，这种想象中也带着亲情、带着对生命的敬畏，种种情感纠缠着我，让我陷入沉思。
时间从不曾停止，而人类却一代一代地在生命之河中流过，这是一种多么无奈又多么伟大的神奇啊。在返回县城的路上，人这样一代一代生活的画面在我的脑海里连成了线。我们每个生命个体都构成了连线上的小小一环，不管豁达也好自私也好，每个人都只是茫茫宇宙中的过客。人生短暂，我们真正对得起漫长的时间中进化出的智能吗？
如果沿着这条线回溯，每隔几代就停下来短暂休息下，想象一下当时的时代风貌，的确是有趣的事情。往前一百年，1915年辛亥革命刚结束几年，我的祖辈也许还穿着粗布大褂，留着满人的发饰，我不知道他长什么样子也不知道他的名字。但我知道我的祖先曾存在于那样的历史场景中，因为我是存在的，而我是他生物层面上的延续。往前两百年，三百年……想象会穿梭在不同的历史朝代之中，衣帽服饰辗转变化，风土人情蜿蜒流连。我不知道他们曾经怎样存在过，但我知道他们一定存在过，因为有我的存在。时间跨度再大一些呢？一万年前吧，那时我的祖先也许过着茹毛饮血的穴居生活，我甚至无法想象他的秉性、情感、信念。再向前回溯几十万年，我们的祖先可能尚未形成语言，他们的恐惧、激动、喜悦以及爱需要用其他的方式来表达。他们离我们很远了，这种遥远不仅仅是时间意义上的更是心智发展上的。如果再次扩大时间的跨度，超过我们的祖先Lucy所处的时代，那么这条生物层面上的纽带将返回到哺乳动物的行列、爬行动物的行列、海洋生物的行列……但我要再次提醒一下，既然我们存在这条链往前回溯就不会断裂。随着这一回溯的继续，指称祖先的代词已经从“他”变成了“它”，我们甚至无法想象它们能够具有类似于我们的情感模式了，甚至它们是否具有情感也值得怀疑。如果再往前回溯，回到我们还是单细胞生物的时候，这条纽带仍未断裂。我们其实是与生命产生的那一刻联系在一起的，尽管这种联系在思想上是那么虚无缥缈，但是在物质层面上却是那么的真实。
这样的回溯一直把我们带到了四十多亿年以前，走到了冗长族谱的起点。再向前回溯那就得跟踪基本粒子的演化史了，它会把我们跟宇宙大爆炸的时刻连接起来，但是那将不再具有生命上的意义了。那个时候地球活动渐渐趋于稳定，液态水在地表积存下来。大气层滤掉了高辐射的阳光，并将太阳的热量温柔地洒在了地面上。液态水是生命的温床，因为液态一方面可以提供分子借以形成稳定结构的环境，另外还能够提供一定的变化，分子可以在这样的环境中自由组合，以致机缘巧合地产生生命。记得前几天我去江心洲徒步，有段土路被汽车压得坑坑洼洼，其中出现一段比较深的胎痕。前两天正好赶上下雨，一些雨水便在车辙中积存了下来。我们去徒步的那天，阳光明媚，中午的光线强烈到让人倍感干渴难耐。偶尔经过的车辆会卷起灰尘，由于身体缺少水分世界仿佛变得异常炎热。当我路过那个车辙形成的小水坑时，却惊奇地发现了蜉蝣，这个朝生暮死的昆虫竟一下子让我敬畏起生命的伟大来。它的出现相对于这样的环境来说的确显得太突兀了。我突然感觉它的生命虽然无比短暂，但却着实令人敬佩。这只是一个小小的车辙形成的脏水坑，但却同样能够孕育生命。
回到四十多亿年前生命诞生的时刻，粗略的生命演化图景也许是这样的：温和的液态水中开始出现了原始汤，然后在此基础上渐渐地演化出了RNA，再后来出现了蛋白质和DNA，并最终构成了早期的生命体。然而这几句话所描述的简化了的生命产生过程却需要十数亿年的时间。当最早的生命体出现的时刻，宇宙内容物间普遍联系的模式就发生了革命性的变化，因为从这时起生命体将会把宇宙划分为两个部分：内部体统和外界环境，而这在生命出现之前是不存在的。因为生命体的出现，宇宙间的普遍联系将不再完全是盲目的物理性的，生命体内部元素间的联系将体现出无生命宇宙中未曾有过的整体性和目的性。
生命体与外界环境的划分使得宇宙内容物不同元素间的联系发生了奇妙的变化，比如：在生命体出现以前，物质元素间的联系仅受简单物理规律的支配，不同元素间的联系虽然可以构成简单的物质集团（比如小行星、恒星、星系等）。但这种结合仅是物质层面的简单汇聚，而并不体现出功能上的整体性，在功能上它们并未与外界物质要素体现出绝对的边界，从严格的意义上来说，物质集团与外界之间并不能形成功能性的边界，也就是说物质集团与外界的关系构不成内部与环境的关系。但生命体的出现改变了这一点，它与外界之间有着明确的界线，虽然物质间的一切联系都必然受到物理规律的支配。生物出现后物质间的联系便呈现出了一种新的涌现，具有了更高一层的整体性。在生命体中，普遍联系具有了无机世界中所不具有的模式。在原有的非生命物质世界中，不同元素间的联系是没有功能层次结构的，并不具有稳定的高耦合的宏观模式。但是在生命系统中，不同元素之间的联系具有稳定的模式，对整个生命体来说联系模式具有层次性和目的性。而且从信息的角度来看，生命体本身的生存目的就是保持这种稳定的联系模式，并且通过新陈代谢的方式向系统内部注入稳定的负熵，使生命体宏观模式得以维系。生命体利用DNA的方式建立自身和后代之间的联系，以此进行繁衍，繁衍的是生命的形态而不是物质元素本身。
生命体作为一个整体，它和外界环境间具有了明显的分界线，生命体外的一切对其自身来说都属于环境。无机物质也可以构成体系，但作为整体性来说它的分界线只属于形式边界而非功能边界。外界对于其自身来说并不构成环境，因为它无法与外界之间构筑整体功能上的联系。生命体与外界之间的分界线使得它与物质之间的联系涌现为信息，虽然信息的传递仍然是以物质联系为基础的，但其与外界的联系相对于自身来说多了一层语义上的同构，正是这种同构使得物质层面上的“联系”变成了“信息”。无机物质团所构成的整体与其外界之间的相关联系显然是不具有任何语义层面的同构。这种同构使得物质层面上的联系沦为一种形式，这种客观的物理形式也意味着更高层交互内容所必须遵守的自然法则。从这个角度进行分析，可以使之成为信息意义以及信息价值的理论研究基础。
生命体的出现让宇宙充满了新的活力，纵使现在的科学研究在相关方面取得了非常令人惊喜的成果，可每每把思维沉浸在那个生命初生的年代就始终能够感受到其中所蕴含的无比神奇，就像把思维的触角伸向了宇宙初生的时刻。生命的出现并没有改变物质世界的运行规律，却让物质世界增加了全新的内容。信息在微不足道的单细胞生物和外界之间传递，负熵通过消化机制引入到生命系统。从此，生命的出现开启了生物演化壮观而炫丽的历程。物质层面的联系在主体内部出现更为高级的同构现象，即从信息层面发展到知识层面最后到达智能层面的同构，这种信息同构的发展模式显然跟达尔文的进化论是相一致的。而且，我们更加能够感受到联系、信息、知识它们之间那种类似彩虹色带一样的联系。
草履虫是典型的单细胞生物，它也许和最原始的单细胞生物有着相似之处，草履虫通过长有纤毛的表膜将自身与外界环境分隔开来，对外界的光、电、热等刺激会做出相应的趋性反应。比如当草履虫感觉到周围环境盐浓度较高时，它会主动避开。当环境温度发生变化时，草履虫对于生命体而言，它与外界的联系不仅仅是物质层面的，它会建立外界的联系与自身某种意义的同构，使得这些联系升级为信息。当草履虫感受到外界盐浓度发生变化时，会将这种变化跟威胁之间建立同构，虽然这种同构是无意识的，但盐浓度改变所带来的物理或化学层联系已经具有了其他的含义，从而使其与单纯的物理性联系区别开来，并携带了一定的信息。电、热、光、磁等环境参数的变化对于草履虫来说都意味着某种信息，它会根据环境参数做出趋性反应，寻找对它来说最舒适的地方。学界对草履虫各种反应的机理已经做过了非常深入的研究，很多反应都可以还原为物理或化学层面的一般过程，但这些物理或化学层面上的联系却构成了一个统一的整体，在生存与繁衍的最高目标指导下，它们具有了更高一层的意义。
写到这里我突然感觉到某些类似，前段时间阅读人类意识产生的相关书籍。人类意识是在大脑不同区域神经相互折返联系过程中达到新的宏观模式中产生的，这显然符合协同学中的事物发展规律。而像草履虫这样的单细胞生物，其生命体自身没有整体性设计，但却表现为有生命的整体，这显然也是自然进化的一种结果，它自身与人类意识具有一定的相似性，是协同学在自然生命意义上的一种表现，而伴随这一过程的是普遍联系进化成了信息。二框架信息、外部信息与内容信息的还原
波普尔在他的《开放的宇宙》一书中认为，普里戈金的工作在向着对于高级结构的进化（生命）的物理学理解迈出最初几步的意义上是令人兴奋的。波普尔认为普里戈金给生命形态的物理主义还原带来了希望，然而却始终认为人类的创造力是非凡的，是难以被还原的。我很赞同波普尔对普里戈金工作的肯定，普里戈金以及哈肯等人的确让生命产生以及物理还原之间的隔阂变得更小了，但生命产生还有很多谜团在困惑我们，然而对于我来说这种困惑再也没有宇宙的产生那样迷人以及令人不知所措了。我不同意波普尔对于非凡创造力难以还原的观点，诚如哈肯在他的《协同学》中所说的那样，宏观模式的突变是在序参数以及竞争之下产生的，它们的确难以预料，然而并不是不可理解的。这个广袤宇宙中的人类的确被赋予了非凡的创造力，但我不认为这是不可解释的，也不需要类似于笛卡尔的坐在人脑中心的“小人儿”。这就像我们没有必要，也没有办法把电视节目还原为电视内部集成电路的工作原理一样。诚如埃德尔曼的观点，这已经在神经科学领域取得了广泛的共识，人类意识本质上是一个过程，自然需要物质基础。它更像是物质的基础上发展出的一种特殊功能，而功能更适宜通过支配它的物理定律所理解，而不适宜还原到物理定律。
在无机物到生命的这条漫长的进化路线上，中间环节的过渡变得越来越完善。我们一直关注的“普遍联系”在生命出现后涌现出新的范式，我认为生命并不需要一个像上帝一样的设计者，越是低等的生物越是表征了这种设计的不必要性，它们需要的只是一些合适的条件。如果真的存在所谓的造物主，那么他真正的居所在于这样精妙的初始条件，虽然有的科学家认为初始条件同样可以通过多重宇宙的观点进行解释。
从草履虫这里我们看到了生命的简单而奇妙，不难想象史前单细胞生物诞生时的大概样貌。那些生命的元祖，它们毫无意识可言，但却是一个完美的整体，虽然它们自己都不知道自己是个整体，但却能够对环境做出精妙的整体性反应，趋利避害，从而确保生命模式本身的存在与繁衍。它们通过原始的叶绿素方式，或者进食方式抵消生命系统的熵增加，并通过分裂的方式使得自身繁衍。如果沿着生命进化的轨迹继续往下走，我们不难看到生命形式变得越来越复杂。多细胞生物渐渐产生，物竞天择，适者生存，宇宙的善良与残忍同时发挥着威力。一些生命形态越来越适应这个地球上的环境，植物扎根大地，有些动物演化成完美的扑杀机器。我非常欣赏丹尼尔·沃普特的观点，在进化的路上，大脑的确应该是一个副产品，它的存在最根本的原因也许在于能够帮助动物更好地控制自身的行动，从而能够在复杂的环境下，在残酷的竞争中获得存在的机会。如果这种理论是正确的，那么很显然人类的意识也是一种副产品，不管我们多么引以为傲，多么惊讶于人类大脑的创造力，意识始终是生命存在的助演。而宇宙物质之间的联系在这一进程中变得越来越复杂，生命系统特别是高等生命系统跟外界的交互变得如此复杂以至于失去了原来的根本样貌。现在我们如此坚信信息像物质、能量一样实在，主要是因为我们没有将其进行更深层次的还原。也许通过对物质间联系的认识，我们能够更深入地揭示信息的内涵。
当宇宙中原初生命产生时，物质之间的联系模式就发生了变化。无机的物质团虽然可以作为一个整体，但是它无法或者根本不会保持自身模式的稳定性。当我们加热培养皿时，草履虫肯定会采取相应的措施，但里面的小小油滴团却不会这样做任何反应，而只能停留在物理规律层面上的普通运动方式。虽然，像草履虫这样的简单生命系统没有意识，但是它与环境之间的关系已经改变了。一些物理或化学参量的改变对于它来说具有了某种特殊的意义，虽然其自身并不具备认识任何意义的意识，但却能根据环境参数进行判断，趋利避害，从而保持自身形态以及模式的稳定性。这时我们发现，生命系统跟外界的联系具有了两个层次：一个仍然像无机物那样跟外界环境之间存在“普遍联系”意义上的互动；另一方面，它跟外界之间有了信息联系。信息联系依赖于物质层面上的联系，但是却具有了全新的内容，生命系统要根据它进行判断，也就是说它意味着普遍联系和某种意义系统之间的同构。
我的思路正是沿着这种同构的深化而进行的。随着生命系统进化得越来越复杂，从单细胞生物接近于物理、化学层面的同构，到人类大脑知识乃至智能层面的同构，这同样是信息进化的结果。这一进化的结果就是像人类这样高级的大脑所具有的非凡的处理信息的能力，然而人类处理信息的这种能力完全可以看做是从生物最初产生的时刻所继承以及在成长过程中学习到的能力。在某种意义上说，大脑本身就是环境的产物。在低等动物那里，大脑主要的任务是处理自身与环境之间的联系，并建立这些联系与其生存法则之间的关系，这种意义上的同构便产生了对它们来说最为重要的信息。它们根据这样的信息进食、躲避大型动物的扑杀、寻找交配对象等等。而人类渐渐从生存的巨大压力中解放了出来，能够有时间和精力从事直接的科学、艺术等方面的纯脑力活动，然而这种种的一切仍然是建立在处理各种各样的联系基础之上的，而且在人类的思维活动中，这种大脑跟自身的对话渐渐占据了极为主要的作用，大脑会同自己交流，以至于渐渐遗忘它在自然界中应该有的位置，而我要说的是不管信息活动在人脑中是多么复杂，都可以还原为上面提到的生命系统自身和外界环境之间的联系。
在美国学者DouglasR.Hofstadter（中文名：侯世达）的作品《哥德尔·埃舍尔·巴赫》这部书中，他做了一个假想实验：把音乐唱片发送给外星人，就此探讨这张唱片中的信息是否具有普遍的意义。另外，书中将信息（消息）划分为三个层次，这里译著中显然并没有对消息、信息进行严格的区分。然而对于本书的思路来说，消息和信息显然是有一定的区别的，但现在没有必要对两者进行严格的区分。就以他的假想实验为例，一张被外星人捡到的唱片的确包含了三个层面的信息：框架信息、外在信息和内在信息。这里对三个层面进行还原，真实的目的是想说明三者只是不同层次的“联系”，而本质是一样的。信息只不过是同构了某种特定意义系统的联系，联系具有普遍性，那么某些信息的确具有普遍的价值。
延续侯世达的思维实验是非常有趣的事情。假设这张唱片落在了某颗行星上，刚好被一只不具有智能的动物发现，那么显然这张唱片对它并不意味什么，最多可能因为这张唱片的形状引起了这种生物的注意，可是它只会单纯地将其作为环境的一部分，或是逃避或是进攻，但种种反应完全是出于本能，而这张唱片所包含的丰富信息对它是毫无意义的。但如果被一些智力水平跟人类不相上下的外星人发现，那么就是另外一种情况了。他们不会像上述那种低级动物一样，只是把唱片当作环境的一部分，而是对唱片的来历感到非常好奇。能够识别出唱片的框架信息，本身就是联系发展的一种结果。智慧生命的成长会不断发展并记忆与周围环境的联系，大脑或者外星人的思维系统不管基于什么样的物质结构，将仍然受制于环境的限制，只要是我们宇宙中的行星，不管其环境如何复杂，原则上都是可以理解的。正是由于外星人跟人类一样，在思维成长的过程中会逐渐对外界的联系进行整合、归类以及存储，所以他们能够意识到这张唱片不是自然界的产物，因为通过以往与自然界建立的联系来看，唱片的形状以及材质不可能是自然产生的结果。他们同样会猜想，这个奇怪的圆盘是不是来自于其他星球上智慧生命的作品，而这一猜测并不是单纯地源于唱片本身，更多的是源自于外星人在学习过程中所积累的经验，也就是他在与环境交流过程中所有发生联系的经验性成果。我们生活在同一个宇宙，而同一个宇宙是普遍联系的，它虽然包含了无限的可能性但却提供了同样的基础，对外星人的想象虽然包含无限多样性，但是没有必要过多地强调他与人类之间的不同，也许寻找他们与我们的共同点可能会更有趣。
外星人成功地认识到了唱片的框架信息，那么接下来就是要去寻找解读唱片的方式了，这是一项更为艰巨的任务。因为显然这需要建立唱片中信息记录的方式和外星人信息记录方式间的一种对应关系，也就是说对唱片的外在信息进行破解。这种破解工作，本质上是建立两种信息表达、存储、揭示等方式上的同构，对于外星人来说，如果他们的科技发展水平超过了人类，那么这种解读是有可能的，然而仍然会涉及极为复杂与艰巨的工作过程。因为这不仅仅涉及两种信息表达方式之间建立联系，还涉及两种生活环境之间以及思维与情感模式的同构，也就是说信息表达系统在某种程度上来说是跟环境与社会密切相关的。而外星人不知道我们的环境，所以这项工作对于他们来说将极为艰难。
如果说框架信息的识别对应的是一种眼前现实即唱片的发现和过去经验之间的纵向联系，那么外在信息的破译实际上也是对应了两种不同智慧生命之间信息表达方式的横向联系，如果他们侥幸能够把这张唱片还原了，他们将会面对不同智慧生命之间情感以及认知模式等方面的联系。显然这种联系同样依赖于智慧生命的一些情感体验，这种体验需要一定的生物学基础。如果外星人身体的某些固有频率（比如类似人类心跳的对应物等等）与我们相去甚远，或者他们能接受的声音频率与我们完全不同，或是他们的繁殖方式、寿命以及亲缘关系等等与我们完全不同，那么建立情感体验上的联系将十分困难，甚至不太可能，纵使他们用机器将波形展示出来，并看到了波形上的规律性，却无法建立两种智慧生命上的情感联系。
但这并不意味着我们与外星人之间进行交流是不可能的，就像前文所说的那样，我们在同一个宇宙里生存，受制于同样的物理定律，这些共同的基础必然会提供交流的方式与媒介。如果外星人能够在相对独立的环境中发展出足够的智能，并且能够找到跟我们建立联系的物理方式，信息将能够在两者之间传递。但相对于像唱片这种需要物种情感模式、价值观念等为主观背景的信息交流方式来说，内容更为客观的其他交流显然要容易得多，比如以某一天文现象（如两个星系之间的碰撞）为内容的交流等。因为客观世界将成为建立两种智慧生命深入交流的最基础的纽带。我们受制于同样的物理规律，因而交流所依赖的联系将具有共同的基础，而正是这种普遍的基础使得信息具有了普遍的价值，如果信息的普遍价值真正存在的话。
通过上面的解读，本书认为信息的三层结构在本质上是一致的。在我们的理论框架下，三层信息结构是同一个复杂联系系统的不同侧面与层次。这种层次的划分只有在信息主体与客体都是高等智慧生命的前提下才有可能。框架信息的解读更多需要建立的是所观察到的新事物与自身成长历史的一种联系，这种联系的主要依赖是纵向性的。就像前文所说如果把唱片丢给低等动物，它会将其视为环境中的一个普通事物来对待。因为在它的个体历史中，尚无法发现眼前的新事物（唱片）和以往见到的所有事物之间的联系，因为它无法总结以往见到的事物所具有的共同特征，这种能力只有高等智慧生命才能具备。外在信息上的交流需要建立两种信息表达系统之间的同构，这项工作显然是有背景依赖的，这种同构属于同一层面的横向联系。破译古文字系统，比如楔形文字的破译、埃及象形文字的破译等等，之所以比破译外星语言（如果存在的话）容易，是因为我们对古代人类的生活
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