热力学是一门严谨的学科。 然而就在热力学和相关领域中，可以说是 任意扭曲或自编自造热力学的 热力学第二定律 和熵理论成风，国内外都一样！国外 2005 年 Challenges to the Second Law of Thermodynamics （对热力学第二定律的挑战） （以下简称挑战）一书中就归纳了所谓的 热力学第二定律 和 熵的表达式 各自有 21 种！可能他们还来不及归纳 张启仁 . 热力学第二定律的一个普遍的信息论证明 . 中国科学 G 辑 : 物理学力学天文学， 2008 年第 38 卷第 6 期 , 781~784 （以下简称 热 文）中的 熵定义 ： 。当然挑战一书中也不得不承认：这些 所谓的 热力学第二定律 和 熵的表达式 ， 它们并非全都等价的 , 也就是说 , 满足了一个式子不一定能满足另一个式子 . 某些形式相互覆盖的 , 而另一些则似乎是完全不同的定律 . 既然如此，就不能允许任意采用某个所谓熵理论来证明真正的热力学第二定律！ 热 文并没有能证明文中引入的 熵定义 自身就是克劳修斯的熵。 热 文的 熵定义 可能和 1948 年 Shannon 提出的 信息熵 的定义也不同，而且 Shannon 还把他引入的概念称为信息熵，以表示不同于热力学的熵！而 热 文中完全把 信息熵和热力学的熵混淆起来！这种可能是 第 22 个乃至第 100 个的所谓 熵的表达式 。 这些被扩展提出的这些所谓 熵 不同于目前绝大多数热力学学者的理解 , 至少并非属于热力学学科范围 , 或许可能归属于热力学以外的其他学科 . 为什么到 热 文的 最后突然一下子就变成热力学中的 克劳修斯的熵增原理中的熵呢！这种证明能成立吗！ 不同学科之间的类比或借鉴是允许的，但是决不能混淆起来！ 请看均已出版的我中英文版现代热力学（Modern Thermodynamics）第一章中，就有以下一段话： ===== 2005 年卡培克 (V. Cpek) 和希汉 (D.P. Sheehan) 所著的 对热力学第二定律的挑战 : 理论和实验 (Challenges to the Second Law of Thermodynamics: Theory and Experiment) 一书就是一个方面的代表 . 该书强调第二定律 一旦建立即放任地繁衍出各种表述形式 ; 它们并非全都等价的 , 也就是说 , 满足了一个式子不一定能满足另一个式子 . 某些形式相互覆盖的 , 而另一些则似乎是完全不同的定律 . (Once established, it settled in and multiplied wantonly; ... . Not all formulations are equivalent, such that to satisfy one is not necessary to satisfy another. Some versions overlap, while others appear to be entirely distinct laws.) 于是 , 卡培克和希汉就把所谓的 热力学第二定律 和 熵的表达式 各自列举了 21 种 . 除了卡诺 (Sadi Carnot) 、开尔文 (Lord Kelvin) 、克劳修斯 (Rudolf Clausius) 、吉布斯 (Josiah Willard Gibbs) 等人的表述或表达式以外 , 他们把波茨曼 (Boltzmann) 的 几率熵 (probability entropy) 和申农 (Shannon) 的 信息熵 (information entropy), 以及用量子力学密度函数来定义的 熵 (entropy) 等都混为一谈 . 他们所列举的清单上也包含了克劳修斯的 宇宙基本定律 (fundamental laws of the universe). 在这样的混淆中 , 卡培克和希汉就推出了他们各自的 量子挑战 (quantum challenges) 和 重力挑战 (gravitational challenges). 当然 , 被他们扩展提出的这些所谓 热力学第二定律 和 熵 不同于目前绝大多数热力学学者的理解 , 至少并非属于热力学学科范围 , 或许可能归属于热力学以外的其他学科 . 另一方面 , 挑战来自于少数经典 ( 或传统 ) 的热力学家 . 他们主要是夸大经典热力学的作用和适用范围 , 同时试图把整个热力学的适用范围局限于经典热力学的适用范围以内 , 即认为经典 ( 或传统 ) 热力学就是热力学的全部 . 例如 , 在 2005 年克莱登 ( A. Kleidon) 和劳伦兹 (R.D. Lorenz) 编辑的 非平衡热力学和熵产生 生命 , 地球及其他 (Non-equilibrium Thermodynamics and the Production of Entropy Life, Earth, and Beyond) 一书中倾向于把各种复杂的问题都归结为基于经典热力学的 最大熵原理 (maximum entropy principle). 他们在 前言 中以爱因斯坦在 1949 年的一句名言为自豪 , 即爱因斯坦说过 : 一个理论 , 如果它的前提越简单 , 而且能说明各种类型的问题越多 , 应用的范围越广 , 那么它给人们的印象就越深刻 . 因此 , 经典热力学给我留下了深刻的印象 . 经典热力学是具有普遍内容的唯一物理理论 . 我深信在其基本概念适用的范围内是绝不会被推翻的 . (A theory is more impressive the greater the simplicity of its premises is, the more different kinds of things it relates, and the more extended its area of applicability. Therefore the deep impression which classical thermodynamics made upon me. It is the only physical theory of universal content concerning which I am convinced that, within the framework of the applicability of its basic concepts, it will never be overthrown.) 其实 , 爱因斯坦说的是经典热力学 在其基本概念适用的范围内是决不会被推翻的 , 而 在其基本概念适用的范围 以外就可能是不适用的 . ====
恐怕没有人会否认我们生活在信息时代。可是，什么是这个定义我们时代特征的这个东东，什么是信息呢？不问则已，一问发现不是没有答案，而是众说纷纭。这里，把俺接触到的若干信息概念给叫出来瞅瞅，算是支持 倪鹏云老师倡导成立信息本质探讨圈子 。 （1）先说来自电子工程和通讯领域里的香农（Shannon）信息论。这个定量的理论给了我们一套数学工具，可以对带宽、噪声、信息量等等的相互关系进行量化的处理。可是，它既不定义信息，也不关心意义。香农最初的论文标题叫做通讯的一个数学理论（A mathematical theory of communication，既不是后来出书时候的 The Mathematical Theory of Communication，也不是后来大家习惯所称的information theory）。他在其中明确表示该理论不对付意义方面的问题。矿工全部救出来了这条消息，在特定编码空间里和传输条件下，跟矿工全部埋起来 了，相区别的程度，相混淆的概率是可以计算的，由此可以确定其信息量等等是可以的，在语言研究、密码学等等也大有用武之地。可是，要帮助我们理解这条消 息的意义，大概是无能为力的。具体说来，这里的原因在于香农信息论只对各个可能信号的概率进行量化。香农自己就曾经写过一篇短文，叫做游行彩车 （The Bandwagon），抱怨对他的概率量化理论的滥用，把该理论糟蹋成游行彩车，谁见了都往上跳。 （2）再举一个量化理论的例子：算法信息论（Kolmogorov，Chaitin；在加拿大滑铁卢的李明教授是这个东东的权威）。它的基本思路是可以用生成特定比特串的机器的复杂度，来度量该比特串的复杂度。跟图灵机可以相通，跟香农信息论也有一定联系，但是依然不能对付意义。 （3）第三个量化理论是Rolf Landauer提出来的，把热力学跟信息操纵联系起来，其大意是把信息的不可逆丢失（比如两个比特通过与门变成0，而从这个0，你不可以再知道当初输入那个是0，那个是1）跟热的释放定量地联系起来，每丢失一位，释放的热量跟 kT 成正比（其中 k 是玻尔兹曼常数， T 是器件的温度）。这个理论把信息跟热力学意义上的秩序以及（不）可逆性直接联系起来。 好，量化的理论说完了。下回说点和意义有关的信息概念。
信息作为一个科学概念首先应归功于信息论的创立。信息论是美国数学家香农（C. E. Shannon）在1948年创立的，在《通信的数学理论》一文中，他专门讨论了信源和信道的特征，并推导出通信过程中信息量的计算公式。他对信息的定义是，用以消除随机不确定性的东西。在这之前，尚有其他人对一些探讨，如1872年波尔兹曼（L. E. Boltzmann）提出信息与不定度间的可测关系的概念；1918年费希尔（R. A. Fisher）从经典统计学方面研究了信息的量度问题；1928年哈特莱（R. V. L. Hartley）提出用讯息可能数量的对数来度量讯息中所含的信息量。然而，香农的文章是划时代的，他总结了前人的工作并有所突破。因而信息作为一个科学的基本概念首先在通信领域安家落户，而信息论作为一门学科，也在自然科学中找到了自己的位置。差不多与申农同时，美国科学家维纳（N. Wiener）创立了控制论，在电滤器燥声与信号的处理理论的研究中，他也独立地给出了与香农相似的信息量的数学公式（相差一个符号）。由于他们的共同努力，更为通信的信息理论开辟了更为宽广的应用前景。 作为科学家，香农在创立信息论时，对于信息的本质并未作出明确的规定。实际上，我们没有任何理由要求一个科学家在本领域的任何一个基本概念都作出本质的规定。申农所关心的只是信息的度量的问题，由此可见，信息量的概念之于是比信息的本质更为至关重要的。在信息论当中，information指的信息量单位，叫做比特（bit），即binary digit缩写的音译。香农在通信理论的贡献主要有两点，一是建立起通信系统的一般模型；二是在通信系统中引入概率统计方法。这两项工作为狭义信息论奠定了基础。这便是在具体的科学领域之中方面的关于信息这一概念的情况。我们说，它是一种量的概念，一种统计的概念，所解决的是机械通信工程中如何利在有限的信道中以最大速率传送最大信息量的通信问题。 香农的信息在通信领域内取得了很大的成功。信息论首先出现在通信领域不是偶然的，当时第二次世界大战刚结束不久，其他学科如自动控制、计算机科学、系统科学以及生物学等领域都在利用信息的概念来进行本学科的研究工作。如早在1944年奥地利科学家薛定谔（E. Schredinger）便利用负熵（即信息）来研究生命现象了。在本世纪60年代，科学家揭示了脱氧核糖核酸（DNA）的遗传信息密码的双螺旋结构的秘密，开辟了分子生物学等一系列全新的领域，从而进一步使信息论的观点在自然科学诸领域如计算机科学、物理学、化学、生物学、心理学、神经生理学得到了推广，形成一般信息论。 随着现代科学技术的发展，一般信息论很快就渗透到其他各个领域，成为广义信息论。在诸如经济学、社会学、管理科学、以及人们的生产、生活的方方面面，都能见到信息概念的身影。也提出了五花八门的关于信息的定义。香农当时对这种不采取任何批判的生搬硬套的作为频为反感，认为信息论的基本成果仅限于非常特殊的领域，对心理学、经济学和其他一些社会科学领域，信息论未必解决什么问题。他特别指出information绝不应与日常用语的information混淆起来，因为在这个科学理论中，information有其特定的涵义。尤其重要的是，不要把信息与意义（meaning）混淆起来。但是，香农就好象是打开了潘多拉的盒子，把信息这个精怪放了出来而无所适从。非旦自己不能控制，反被人讥为坚持一种狭隘的信息观。 此后，他所提出的信息量的方法在几乎所有的领域内都得到了广泛的应用。然而，正如有人认为的那样，无论是对信息的定义，还是对信息的量度，都更侧重于该实用领域范围的实用方面。它们都仅仅抓住信息表现或作用的某一侧面来对信息进行把握，所以，它们都没有真正揭示信息的本源和实质。关于信息的概念，虽然科学界尚无统一的、精确的定性定义，但后来被广泛应用于各门传统学科和新兴学科领域，已经成为一个普遍有效的概念。因而具有重要的哲学意义。由此可见，揭示信息的本源和实质的重任便自然而然地落在了哲学的身上。人们把哲学比作科学之王，如果哲学不能及时有效地对科学加以总结和指导。它就会王冠落地，反被科学所嘲弄。 真正引起哲学界注意的不是香农，而是维纳对哲学，尤其是唯物主义哲学的挑战。维纳于1948年在其《控制论》中提出一种不是定义的定义，他说：信息就是信息，不是物质也不是能量。不承认这一点的唯物论，在今天就不能存在下去。此外，在这部著作中，维纳还试图运用控制论的观点去分析社会发展的一些根本问题。一个资产阶级知识分子竟然说出这样的话来，简直不屑一顾，骂上几句就算给他脸了。所以，控制论一出台，便遭到前苏联哲学界的批判。我国于60年代分别出版了维纳的《控制论》和艾什比（R. W. Ashby）的《控制论导论》。可是，当时我国哲学界附和苏联哲学界对控制论持批判态度。加之十年动乱，没有什么研究成果，文革后，风气始变，国内遂以肯定的态度用控制论研究哲学问题。 信息论传入我国已经是60年代的事了，比如说香农的代表作《通信的数学理论》于1965年才被译成中文。我国1979出版的百科辞典《辞海》甚至没有收信息这个条目。我国学术界在80年代也才开始研究信息的哲学含义并从信息角度研究哲学问题。科学的信息概念起源于通信技术的需要，而在哲学意义方面，具体表现在信息概念扩大了人们关于世界的科学图景。以往，构成科学的世界图景仅限于质料和能量这两个范畴。由于现代科学技术的发展，人们发现物质还有第三个由信息范畴把握的重要方面。信息是系统内部和系统之间相互联系的形式，是系统有有序程度的标记。信息过程必须以质料为载体，并借助于能量。它既不能归结为物质系统中质料和能量过程，也不能与质料和能量过程分离。同时，信息也标志着物质运动和变化的状态。哲学界还认为，把信息归结为物质客体是简单化的形而上学倾向，企图把信息解释为物质领域和精神领域相并列的第三存在领域，则是回避哲学基本问题的多元论倾向。 信息概念对于认识论的研究具有重要意义。作为客体的所知系统与作为主体的能知系统，用信息耦合的方式结合起来，可以形成一个圆圈式的信息接受、存贮、加工和输出的过程。在科学反映阶段，分析活动时信息量趋于约减，综合活动时信息量则趋于扩展。这两种趋势既相互对立，又相互依存，构成了分析与综合的基础。在所知与能知系统之间存在着同构异质的关系。在这种信息耦合的关系中，否认所知系统对能知系统的作用是主观唯心主义观点，否认能知系统对所知系统的反作用是静观的唯物主义观点。 总而言之，在哲学界关于信息的概念存在着具有不同实践倾向的主张，一直围绕着这个概念在争论。主要有四种观点：（一）信息是精神实体的特性；（二）信息是物质的普遍属性；（三）信息是与物质和精神并列的第三种存在；（四）信息是物质载体与意识成分的特殊结合。这便是在哲学的高度对信息的概念进行的总结。但除了拓宽了哲学的视野，加深了认识之外，在指导方面究竟应该采用何种观点呢？这个问题并没有解决。因之，到了21世纪，对信息的哲学问题的研究终于成就了信息哲学这门具有交叉科学科学性质的哲学学科。
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