金觀濤 華國凡：信息傳遞的本質(zhì)——可能性空間的收縮與重構(gòu)｜雙體實驗室

大家好，我是船長。

在信息如空氣般無處不在的今天，我們是否真正思考過：信息究竟如何傳遞？它如何影響我們的認(rèn)知、行為甚至生命本身？我們又是否意識到，每一次信息的接收與發(fā)出，本質(zhì)上都是一場可能性空間的收縮與重構(gòu)？

金老師與華老師為我們解答了這些問題。他們指出，信息傳遞并非物質(zhì)或能量的轉(zhuǎn)移，而是“可能性空間縮小過程”的傳遞。信息源發(fā)生的事件使其可能性空間縮小，通過傳遞通道，最終引發(fā)接收者可能性空間的相應(yīng)變化。與此同時，信息傳遞與控制之間也有著深刻的聯(lián)系。例如我們之所以能控制某些如肢體運動等行為，而不能控制如心跳一類的行為，關(guān)鍵在于我們是否獲得了足夠的信息。

在信息爆炸卻真假難辨的當(dāng)下，了解信息傳遞的本質(zhì)，不僅能幫助我們理解信息如何塑造我們的認(rèn)知與行為，更能提醒我們，在算法推送、回聲室效應(yīng)日益加劇的今天，保持信息通道的開放與多元，提升自身對信息的篩選與判斷能力，本質(zhì)上就是在擴大我們認(rèn)知與行動的可能性空間。

圖：康定斯基《幾個圓圈》

信息傳遞的本質(zhì)：可能性空間的收縮與重構(gòu)

文/金觀濤 [美]華國凡

可能性的縮小與傳遞

信息之所以被稱為信息，就是因為它的可傳遞性。傳遞信息有幾個重要的環(huán)節(jié)，一個稱為信息源，一個稱為信息的接收者。在信息源和接收者之間還必須存在信息傳遞的通道，信息通道把信息源“發(fā)生了什么事件”“傳遞”給接收者。

所謂傳遞，就是信息源和接收者兩個系統(tǒng)之間的聯(lián)系，就是一個事物對其他事物的影響。

莊子和惠子的爭論本質(zhì)上就是關(guān)于信息能否傳遞的問題。惠子認(rèn)為，人不是魚，人就不能知道魚是否快樂。也就是說，魚是否快樂不能作為信息來傳遞。

莊子抓住了惠子的這一個觀點，并將其推而廣之，即如果魚是否快樂不能作為信息傳遞，那將意味著任何事件都不能作為信息傳遞，惠子也不可能知道莊子是否知道。

圖：[唐] 李唐 《 濠梁秋水圖 》

信息在傳遞過程中的形式稱為信號。不同形式的信號傳遞能力是大不一樣的，傳遞途徑也是大不一樣的。

一個茶杯放在桌上，我可以通過多種方法獲得它的信息，我通過眼睛看到它的顏色、形狀，通過手拿感覺它的重量。然而，這種信息傳遞過程只對茶杯旁邊的人才適用。如果電視攝像機對準(zhǔn)了茶杯，茶杯的形狀就變成相應(yīng)的電脈沖和無線電波，無線電波發(fā)射出去，千千萬萬人都能獲得茶杯形狀的信息。

但這樣一來，雖然信息傳得遠(yuǎn)，但通過這種方法獲得的信息就不如在茶杯旁邊的人那樣多了。人的眼睛看見茶杯，需要通過視神經(jīng)把攜帶茶杯形狀的光信號變成電信號，也就是通過一系列傳遞過程才能完成。

那么，信息傳遞過程中的傳遞是什么意思呢？是傳遞物質(zhì)還是傳遞能量呢？都不是。信息的傳遞是指可能性空間縮小過程的傳遞。信息源發(fā)生的確定性事件使它的可能性空間縮小了，經(jīng)過傳遞，這種縮小最終導(dǎo)致信息接收者的可能性空間縮小。

因此，所謂信息的傳遞也就是可能性空間變化的傳遞。從這點來說，信息傳遞和控制有密切的關(guān)系，信息的傳遞離不開控制，控制也離不開信息的傳遞。

圖：電影《黑客帝國》劇照

我們常說，DNA攜帶著遺傳信息，這是什么意思呢？大家知道，DNA是一個雙螺旋結(jié)構(gòu)，它含有4種不同的堿基：腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶。這4個堿基可以組成不同結(jié)構(gòu)的DNA。

不同的堿基排列的形式控制著不同氨基酸，不同氨基酸可以結(jié)合成不同的蛋白質(zhì)，組成不同的酶，不同的酶控制著不同的細(xì)胞形態(tài)，不同的細(xì)胞形態(tài)決定了生物不同的特征，決定了這一種生物是狗，是貓，還是老鼠，這里我們看到一個控制鏈。

DNA的結(jié)構(gòu)一旦確定（可能性空間縮小到某一狀態(tài)），就引發(fā)一系列可能性空間的縮小，最后決定了遺傳特征的可能性空間縮小，決定了某一物種的形態(tài)。所謂DNA攜帶遺傳信息，實際上是指DNA結(jié)構(gòu)可以控制物種的形態(tài)和特征（圖2.2）。

圖2.2

我收到一封電報，實際上這里也存在著一系列控制行為。妹妹到郵電局去打電報，她的選擇使電報紙上出現(xiàn)的字的可能性空間縮小。電報紙上的不同的字選擇了不同的數(shù)字組合，數(shù)字組合通過發(fā)報機選擇了不同的無線電信號……一直到我收到電報，引起我頭腦中可能性空間的縮小。

控制與信息的依存

傳遞信息需要我們實行某種控制，反過來，控制過程又必須依賴信息的傳遞。很多時候，我們不能實現(xiàn)有效的控制，是沒有獲得足夠的信息之故，生物反饋在這方面提供了一個很好的例子。

大家知道，一般人不能控制自己的心跳快慢，也不能控制自己的血壓高低。所謂不能控制，人們認(rèn)為這是人的意志不能對它們施加影響，因此這一類內(nèi)臟器官的活動通常被稱作“不隨意運動”，與人的意志能夠自由控制的骨骼肌的“隨意運動”相區(qū)別。

實際上，人的意志之所以不能隨意控制這些器官的活動，很大程度上是沒有獲得它們活動情況的足夠信息。

一般說來，位于內(nèi)臟部位的各種內(nèi)感受器接受刺激并將沖動傳入中樞后，雖然有時也可能引起一些較模糊的感覺（如飽感、尿意等），但常常不會引起明晰的主觀感覺，而主要引起某種內(nèi)臟或軀體反射，使體內(nèi)各器官、系統(tǒng)的活動自動達(dá)到平衡與協(xié)調(diào)，如使內(nèi)環(huán)境的理化性質(zhì)相對穩(wěn)定，心率血壓保持相對恒定等。

而肌肉、關(guān)節(jié)的運動和位置的感覺，被稱為本體感覺，它們和其他外感受器的感覺（如皮膚、視覺、聽覺、嗅覺和味覺）一樣，通過特異性傳入系統(tǒng)再傳到大腦皮質(zhì)相應(yīng)的特定部位，能夠引起清晰的特定的主觀感覺，人的大腦每時每刻都可以清楚地接收到自己四肢位置和姿勢的信息，因而也就可以有意識地控制它們。

解剖學(xué)表明，人體大腦皮質(zhì)的軀體感覺區(qū)中，對應(yīng)手指和口唇部的區(qū)域最大，說明大腦對這些部位的信息最敏感，因此人對手指和口唇的控制也最自如，這顯然與人類的勞動和語言有關(guān)。

圖：彭菲爾德大腦感覺區(qū)圖譜

根據(jù)以上原理，醫(yī)學(xué)界發(fā)展出一種生物反饋療法。這種方法認(rèn)為，只要人能夠時刻清晰地獲得自己內(nèi)臟活動的信息，比如能夠像感覺到手上拿了什么東西那樣，感到自己的血壓是多少，再經(jīng)過適當(dāng)?shù)挠?xùn)練，就可以控制自己的血壓了。

目前流行的生物反饋治療儀的原理都非常簡單，一般是把心率、血壓、痛覺等內(nèi)臟信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字、燈光、音響等顯示出來，利用眼睛、耳朵等外感覺器輸入大腦。

這方面有許多療效顯著的報道。據(jù)說甚至猴子、狗、牛這一類動物經(jīng)過訓(xùn)練也可以利用生物反饋治療儀來控制自己的關(guān)節(jié)疼痛和胃潰瘍。由于條件反射的本領(lǐng)，大多數(shù)病人經(jīng)過一段時間的訓(xùn)練之后，離開生物反饋治療儀也能夠獲得一定的控制能力。

這本質(zhì)上就是利用反饋放大自己的控制能力，從而控制自己原來沒有能力控制的行為。信息論的研究指出，這種反饋之所以能夠?qū)崿F(xiàn)，關(guān)鍵在于構(gòu)成了信息傳遞的新通道。

信息量的控制價值

實行控制需要獲得足夠的信息量，這是一條重要的原理。

大家也許已經(jīng)觀察到一些失聲癥患者不一定耳聾，但先天性的耳聾或者在2—3歲前失去聽覺，就一定是聾啞人士，聾啞病人多數(shù)屬于這種情況。

他們不能接收到語言的信息，因此也就不能控制自己的發(fā)音器官準(zhǔn)確地發(fā)出語言。他們對別人的語言在很大程度上只能靠眼睛觀察神色和口型，猜測別人的意思，但這樣獲得的信息量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以使自己學(xué)會說話，這些人的發(fā)音器官大多是健全的，只要恢復(fù)聽力，他們中間的一些人也許還可以成為出色的歌唱家。

對這個原理，我國古代哲學(xué)家已有所覺察。

《列子·湯問》中記載了一段關(guān)于紀(jì)昌學(xué)箭的故事。紀(jì)昌向神箭手飛衛(wèi)學(xué)箭，飛衛(wèi)對他說：“你先學(xué)不眨眼睛，然后才能談及射箭。”紀(jì)昌回家之后，就開始練習(xí)起來。他妻子織布的時候，他就躺在織布機底下睜大眼睛，注視著來來去去的梭子。這樣學(xué)了兩年，紀(jì)昌以為自己學(xué)得差不多了。

但飛衛(wèi)說：“功夫還不到家，還要學(xué)會看才可以。把小的看大，把微小的看得清楚，然后再來告訴我。”紀(jì)昌記住飛衛(wèi)的話，他用一根牛毛，縛了一只虱子，吊在窗口，每天站在那里，一心一意地注視著那只虱子。練到后來，那只縛在牛毛上的虱子在他眼睛里一天天大起來了，大得像車輪一樣。

紀(jì)昌再去見飛衛(wèi)，飛衛(wèi)很高興地拍拍他的肩膀說：“你已經(jīng)成功了！”于是飛衛(wèi)再教他怎樣拉弓，怎樣放箭。不久，紀(jì)昌就成為百發(fā)百中的神箭手。

這個故事一向被人解釋成學(xué)本領(lǐng)要勤學(xué)苦練。但勤學(xué)苦練射箭只要每天練拉弓放箭就行了，為什么要強調(diào)練習(xí)眼力呢？顯然，這則故事的意思是要說明眼力和箭法的關(guān)系。

圖：紀(jì)昌學(xué)射

用我們今天的話來說，就是只有獲得目標(biāo)的足夠信息量，才能控制目標(biāo)。

信息和控制的依存關(guān)系反映了認(rèn)識論中“知”和“行”的統(tǒng)一，“知”表示獲得信息，“行”表示實行控制。人們只有對外部世界有所認(rèn)識，才可以能動地去改造它。反之，人們只有參與對外部世界的改造，才能夠獲得對它們的真知。

傳遞信息和實行控制的過程都貫穿著事物可能性空間的變化，并且它們之間存在著一定的質(zhì)和量的約束關(guān)系，這就深刻地揭示了“知”和“行”在本質(zhì)上的統(tǒng)一。

本文系摘選自《控制論與科學(xué)方法論》一書第二章節(jié)第2節(jié)。為便于閱讀，部分段落做了拆分和刪減，推文標(biāo)題為編者所擬，學(xué)術(shù)討論請以原文為準(zhǔn)。文中部分配圖來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系公眾號后臺刪除。

內(nèi)容編校：穎睿

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