信息与物质及能量的关系

控制论的创始人之一、美国数学家维纳有一句名言:“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。”^[3]维纳的这一论断在信息与物质、能量之间画了一道明确的界线。这是否就意味着信息与物质、能量之间不存在任何联系呢?答案当然是否定的。其实，信息、物质、能量是三个既相互区别又互相联系的概念，它们三者既存在某种“血肉联系”，又不具有“同族属性”。为了对信息的本质有一个深入的了解，我们有必要对信息与物质及能量的关系作一下说明。

1.信息与物质的关系

一谈到事物之间的关系，往往要涉及两个方面:一是事物之间的区别，一是事物之间的联系，我们讨论信息与物质的关系当然也不例外。就信息与物质之间的区别而言，首先，二者在性质上有所区别，任何一个具体的物体当它转移到别处去之后，原有的地方就不再有这一物体了。例如，当我们将一份财产送给别人之后，我们自己就不再拥有这份财产了。而信息则不同，信息传递给别人，我们并未失掉什么，例如:当某人把他的知识(指人所拥有的关于某种事物的信息)传递出去之后，他本人并未把自己具有的知识丢失。因此，对于他本人来说，知识(信息)并未发生因转移而减少或消失;相反，由于在传递过程中反复使用，知识反而更加巩固。其次，信息与物质在质量上也有所不同，一张小卡片要比一座石山小得多，但是，它所载荷的信息却可能比石山所载荷的信息多得多。至于信息与物质之间的联系，则是毋庸置疑的，现代科学业已表明，信息的产生、表达、传递、存储等均离不开物质，都要以物质为基础，为载体。我们读书、看报从中获得的信息就是以印刷成的书、报形式而存在的，就是通过物质结构再现出来的。消息、符号、声波、电磁波等都是表达信息、传递信息的物质载体。没有电磁波、广播电台就不能传递信息;没有声波、没有语言文字，人们就无法交流信息。而磁带、光盘、书籍、报刊等则又是存储信息的物质材料;DNA是生物存储遗传信息的物质载体;人脑是加工与存储思维信息的高度组织起来的物质器官……可见，信息的存储也离不开物质，没有物质材料作为载体，信息就无法存身。因此，不可能有不依赖于物质而存在的信息。罗维斯基指出，声波有一定的能量，但它不是信息，而只是信息的媒介。声波和其他传递信号的物质手段本身不是信息，但是没有它们就不可能有信息。物质信号的存在是获得信息的必要条件^[4]。

2.信息与能量的关系

正如信息与物质的关系一样，信息与能量也是既具有本质的区别又具有内在的联系。我们先来考察一下二者的联系。粗看起来，信息与能量具有一些相像的“体态”。水库中水的位能可以变成水轮机转动的动能，再推动发电机变成电能，电能又可以驱动机床，变为机械能，还可以通过电灯变成光能，等等。在这变来变去的过程中，能量虽然形态多变，但本质未变。同样，信息也有这种多变的本事。你看，发送一条“台风警报”，不是既可以用文字登报，又可以用无线电波发送吗?消息接收者从光波(报纸上的文字，以光波形式反映到人脑)或声波(电波转化为声波)中，都能够获得同样的台风信息。同一条“台风警报”消息可以转变多种形态传递信息，信息的本质保持不变。信息的这种“本性”十分可贵，它给人们提供了改进和利用信息手段的可能，不然的话，若信息随着消息的表现形式不同而变动不居，那还有什么通信技术的多样化呢?现代科学技术发展所提供的大量材料已充分证明信息与能量是密不可分的，信息的获得与传递离不开能量，而能量的转换与驾驭又离不开信息。例如，一个现代化的防空系统就需要有强大的能源来维持其运转才能获得防空信息;如雷达装置的运转，要有电能发射无线电波，才能获得有关目标物如飞机、导弹、运载火箭之类的坐标、速度、航向等方面的信息。同时，若要摧毁敌方的目标，则需要有强大能量的打击武器，如核弹头、导弹等。但是，要驾驭这些具有巨大能量的打击力量，则又需要精确的信息。如当雷达搜索到有关目标物的信息后，要通过信息传输系统送到指挥控制中心，并且利用电子计算机从中算出导弹发射的信息:发射的时刻、发射的轨迹等;有了这些信息;控制中心才能下达指令(信息)，发射出导弹，从而驾驭巨大能量去击中敌方目标;否则，如果没有准确的信息去控制核弹头、导弹，则这些有巨大能量的打击武器只不过是一种盲目的破坏者。可见，获得信息，传递信息以及信息的转换都需要能量，而能量的驾驭又离不开信息。无怪乎美国学者迈伦·特赖布斯和爱德华·麦欧文在其《能量与信息》一文的最后指出，“信息和能量是难分难解地交织在一起的。‘知识就是力量’这句话所表现的智慧是值得我们深思的”^[5]。

信息的传递固然离不开能量，能量是传递信息的媒介，然而，信息毕竟是信息，而不是能量，它与能量之间具有本质的区别。能量在变换中，既不能创造，也不能被消灭，它是守恒的。可是，信息变换却有点儿特殊，它缺乏数量上的守恒性质，它常常会因传递过程中所受到的干扰而丢失。例如，收音机受到干扰，原有的信息就会受到损失，而损失掉的信息也不能再转化为别的形态的信息;一本书被烧掉，书中载荷的信息也随之消失了;而且人们思考问题时，还可以对许多信息作出比较并产生联想，从而获得新的信息。此外，信息的内容及其所起的作用不取决于传递信息所消耗的能量，信息的内容取决于信源。信息所起的作用则取决于信息的内容，当然它和信源有关，也与信宿的条件有关。例如，打一封电子邮件，如字数相同，则所需的能量可以相等，但内容却可以完全不同，电子邮件的作用可以由电子邮件的内容以及邮件接收者的情况来决定;而与打电子邮件所消耗的能量无关。

总之，信息与物质、能量既相互联系又相互区别，彼此之间不能截然分割，更不能相互对立起来。作为资源，它们三者构成了“三位一体”的关系，相辅相成，缺一不可。既不可能存在没有物质基础的能量和信息，也不存在绝对没有能量和信息的物质。特别是在高级的、有目的性的系统中，三者的相辅相成更加明显:没有物质，系统便无形体;没有能量，系统便没有活力;而没有信息，系统便没有灵魂。即使是在日常生活中，信息、能量和物质之间三位一体的关系也随处可见。“巧妇难为无米之炊”是大家熟悉的一句俗语，说的是材料(米)的重要性。但是对于“炊”来说，能量也扮演着同样重要的角色:没能火(能量)，生米不会成为熟饭。另一方面，谁都能想到，即使有了米和火，如果没有巧妇观察炊食过程，取得信息，掌握火候，控制进程，也是不可能做出好饭来的。可见，物质、能量和信息是三位一体的，它们构成一个和谐的有机整体。