世界万物都是在不完全信息下获得的或在不同层次上涌现的幻象而已。所谓的“真实世界”只能用后现代主义倡导的科学或社会构建世界（观念世

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由信息重建统一的科学

柴立和

（天津大学环境科学与工程学院，天津300072）

摘要

牛顿力学经相对论、量子力学、复杂性科学等革新后表明，我们的宇宙是一个逻辑的宇宙（世界），世界万物都是在不完全信息下获得的或在不同层次上涌现的幻象而已。所谓的“真实世界”只能用后现代主义倡导的科学或社会构建世界（观念世界或模型世界）来无限逼近或解读。由此推断，我们的现实世界万象背后其实存在一个关系的网络，从根本上来讲世界万象就是由其涌现而来的。本文由此建立了世界的新实在—量子真空中的开放信息网格实在，即一个背景独立的自创建或自催化网络（可称为自主主体），在无限小的尺度上（如大爆炸的奇点处）都不能拆分。基于此实在导出了信息或熵的本质含义，提出了最大流原理（MFP），由MFP导出实在的动力学，可重构力、粒子、物质和能量等概念，从而描述世界万象，建立起更深层次的统一理论。MFP既可以描述粒子物理和宇宙学问题，也可以描述化学、生物、社会、经济、意识等，各层次现象耦合成一个统一的共舞的、进化的、自我创建的网络，实现了梦寐以求的跨学科统一。本文不同于沿着相对论、量子力学、超弦、自旋网络、圈量子引力理论等的统一思路，给出了一个新的统一途径，可直接实现从物理到化学、生物、心智、社会等宏观层次的贯通，形成一个真正的终极理论或万有理论。本文也为科学伦理、广义进化、生态、多样性保护及环境可持续发展等提供了重要启示。

关键词 万有理论；唯信息论；最大流原理；实在观；涌现



Science from SJ Information: A Unification

Chai Lihe

(School of Environmental Science & Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072)

Abstract: After the revolution of Newtonian mechanics, relativity theory, quantum mechanics and complexity, it is evident that our universe, as a logical world, is just an emergent phenomenon under incomplete information and different levels. So-called real world can only be limitless approached by socially constructed world or conceptual world in post-modernism. It is logical to draw that our world is essentially emergent as a relational network with all dependent parts. We accordingly construct the new entity for world, an open informational network from quantum vacuum, i.e., a self-constructive or self-assembly network (autonomous agent), which cannot be reduced even in infinitesimal scale (e.g. big bang point). The general information is defined and maximum flux principle (MFP) is put forward as underlying unified law, by which dynamic field is derived and force, particles, mass and energy etc is revisited. By describing particle physics, cosmology, chemistry, biology, sociology, economics and conscious, MFP give an interdisciplinary framework in a con-dancing, evolutionary and self-constructive network. Unlike relativity theory, quantum mechanics, super-string, spin network and loop quantum gravity mainstream science, MFP gives a new perspective on unifying physics, chemistry, biology, mind and sociology etc, and outlining a real final theory or theory of everything (TOE). The paper also provides important implications for science ethics, generalized evolution, ecology, diversity conservation and environmental sustainable development.

Keywords theory of everything (TOE); informationism; MFP; reality; emergence

*国家自然科学基金(No. 71071110, 50406018), 国家重点基础研究发展计划(973计划)(No. 2007CB714101)

1 引言

自牛顿力学以来，相对论和量子力学（或量子场论）成了描述我们世界的最精确的理论。不过目前相对论和量子力学都不算很彻底的理论，而且也相互矛盾，这暗示它们都应是一个更基本理论的近似。相对论坚信世间万物是可以通过因果关系，而非概率来解释的，爱因斯坦有一句世人皆知的话：“上帝是不掷骰子的！”量子力学的先驱波尔等人则坚持量子力学的概率解释（信息优先），提倡抛弃因果性和决定性的概念。现今波尔等人的观点已获得更多共识，量子力学是关于世界的更好的理论，相对论的引力则可以统一在量子力学的框架内，即所谓的量子引力理论—一个更基本的理论[1]。

相对论、量子力学、量子引力理论实际上都给出这样的暗示：我们面对的是一个由观察者参与的宇宙。这是对几千年来已根植于人们心中的客观实在概念的重大挑战。今天看来，其实不仅相对论和量子力学描述的物理世界是这样，而且可能整个世界都是如此：在深层次的实在上，可还原的客观实在仅是表象，而关系、随机、复杂、有机、不可分割的整体、无限、自指、离不开测量和观察者、充满反馈和博弈的实在等才是我们世界的根本[2]。换句话说，我们的世界万物仅是在不完全信息下获得的幻象而已，所谓的“真实世界”只能用后现代主义倡导的科学或社会构建世界（观念世界或模型世界）来无限逼近或解读。因此，我们所体验到的从夸克到社会的所有现实世界现象背后都必然存在一个关系的网络实在，其中每一部分的性质都是由它同其他部分的关系决定的，世界万象就是由该关系网络实在在无穷的关联中产生或涌现的，也即由其解读出来的[3]，或者说，万物都是计算，宇宙就是一台计算机。可以看出，从最深层次的实在根基上，我们不再坚持大自然有一个一个先天的客观存在，沿着方程加边界条件，即主体与客体分离的现代物理学还原实在论的思路[4]，而代之以关系网络为实体。其实以这种关系网络为实体的科学目前初见端倪：Wolfram基于元胞自动机（CA）创立所称的一门新科学；量子力学中的超弦网络（近年来人们注意到弦并不是一个具体的东西，而是一种模式）、自旋网络、靴袢理论、S矩阵理论等各种背景独立的理论等[5]。与这些研究相比，本文从全新的视角出发，我们明确阐述了这种根植于量子真空上的信息网络实在的特征，这种实在可以看成是信息体或无质量的能量网络体，不是虚无的东西，但也不是传统意义上的客观存在，而是一种丰富的“无”。作为一种信息能/无质量的能量网络体，其小无内，其大无外，可能联系着量子真空能和宇宙中无所不在的暗能量。与复杂性科学和量子力学中的实体相比有所超越，如复杂性科学中的CA确实是一个过程/关系的集合体，若坚持耦合规则是环境依赖的，则类似本文的信息网络实在，对该信息网络实在而言，网络结点和联系都不是先天存在的，而是与环境耦合中自创生的，其实处于混沌本原的CA就有该属性。与量子力学的实在比，可以相信量子力学的复数的概率波函数思路不是惟一的（其实量子力学的波函数意义经90年而无人能解释清楚其含义就很可能意味着它仅是一个方便的解决问题的“工具”之一而已），我们认为只要抓拄了实在的内核，一样有其它的展开思路，如此处仅利用了一些相对论和量子力学的思想，可以明确得到一种新的实在的模式，而不一定要像相对论或量子力学那样引入复数系统，非局域性等其它许多量子力学的奇异特性一样可以体现出来。

在准确刻画了实在特性的基础上，本文指出，一旦认定世界所有的现象都可由量子真空中的信息网络来自主创生，那么创生法则正是最大流原理（Maximum Flux Principle, MFP），它是一种信息最大化法则（开放系统的熵最大），也即类似对推至量子真空上的Calabi-Yau空间的所有轨迹的历史求和并使其最大化，正是这种对对象的分别与操作的信息法则使万物得以创生，并可由此导出普适动力学方程。本框架与量子力学的波函数提出思路不同，可明确作为统一的信息实在，由此揭示了信息的本质，建立起了新的信息论，不同于当前的量子信息论的基础，由此建立一套可能统一牛顿、爱因斯坦、波尔的新科学框架。该框架从机理上揭示粒子、时空、化合物、生物、社会、宇宙等等（用类波函数x表示，意味着一切都是量子，一切都可用波函数来表示）是如何产生的，即主要是通量子真空中的这种信息实在的自行计算完成的，这种自行计算的结果表现为通过单元之间的扭结、纠缠、涌现、对称破缺（l>0）来得到某种模式或构形。它从根本上认为物理学是整体涌现而非还原的。这也是量子引力追求的新理论，可能是一种新的量子力学诠释。本框架也是适合夸克、生命、社会、经济、意识、宇宙的统一理论框架（一切都是波函数x），是一个包容性更强的万有理论（TOE）。作为一门新的学科，自然表征了为什么会有进化，进化又是如何进行的，像原子、生命、星系、城市、工业园、生态、社会经济等复杂系统的自组织分形层级耗散结构为什么形成，暗示宇宙的一切都是一个相互作用的自我创造、层层演进过程的结果，这为我们的宇宙提供了一个近乎完整的图景。在这种宇宙图景下，世界就是一台智能计算机（如惠勒，Wolfram等人倡仪的），偶然性起着重要作用。世界仅是由MFP描述的某种构形的演化，类似于一团流，世界万象都是一团流体的流动，形象说来，世界像云或电子云。可以通过在MFP自洽性控制下调节耦合作用方式对构形的流动作深入的探究和计算，如完成量子力学、量子引力乃至世界万象的所有计算，从而获得更具体的结果。由此可较好地获得一个完整宇宙演化链条上的所有属性：物理学上的粒子物理上的时空、粒子和力；热力学上的熵、温度；流体中的漩涡和湍流；化学中的键结构、芳香性、色、味、毒性；生物学中的大分子功能、生物活性、适应性乃至生物的生命力；心理学上的智能等各种现象；社会学的道德和经济学中套利的等各种属性等等。这一切都并非还原论意义的推理，而是一个无缝的、自洽的整体，这意味着各个领域内和各层次上的现象和原理如相对论、量子力学、量子信息论、规范原理、全息理论、人择原理、热力学第二定律、经济学原理、心理学法则等最终都可能是MFP的特例形式，这也体现在本框架的定量参量x里面。

目前，万有理论（TOE）仍是科学家遥远的梦想。许多物理学家都把自己局限于发展“量子引力”理论，试图把量子力学和广义相对论统一起来，以此作为万有理论的前提。出现了几个有竞争力的理论如M理论、圈量子引力理论、动态网格理论等[6]。目前看来，这些在统一量子力学和广义相对论方面仍有待推敲，更不用说推向物理学以外的领域了。相反，本文从信息的角度重新定义力、粒子、物质、能量、宇宙等概念，重构和统一了相对论和量子力学，也可推广到宏观复杂系统，这样就给出了一个新的统一途径，可直接贯通到物理、化学、生物、社会等宏观层次，有可能形成一个真正有潜力的终极理论或万有理论（Theory of Everything, TOE），并有着广泛的实际应用。



2 一个新的万有理论

2.1 世界的实在

现代科学经伽利略、牛顿、爱因斯坦、波尔等巨匠的发展已取得巨大成绩，但相对论与量子力学的不协调暗示着巨大的危机。尽管目前有不少统一理论如超弦理论、自旋网络、TOPOS理论等提出，但都没有成功，其原因可能是对世界实在的理解仍有所偏颇。其实，我们体验到的世界万物都是在不完全信息下获得的幻象而已，我们追求的那个所谓的终级“真实世界”只能用后现代主义倡导的科学或社会构建世界（观念世界或模型世界）来无限逼近或解读。世界现象背后都必然存在一个关系的网络实在（显然是构建的、生成的而非先天存在的实在，其作用规则是自我决定的，与复杂性科学中的复杂网络思维中假设规则有很大不同）。世界的实在必须向产生或涌现出世界万象的关系网络实在转型。因此存在一个处于某种背景下的所谓的客观实在图景仅是表象。对整个宇宙而言都是如此，其实所谓宇宙，即在其之外没有任何东西，所以整个宇宙实在必然是背景独立的，是一个自行计算的智能计算机。下面我们建立起新的实在，即一个来自量子真空的、背景独立的信息网络，如图1所示，它是一个具有涌现、自举特性的关系网络（类似荷兰艺术家埃舍尔的充满悖论特征的画）。进而提出最大流原理，以新的实在为基础重构物理学的基本参量和概念，试图形成新的统一理论框架。

具体说来，与量子力学和量子信息理论等思维一样，本文认为，世界上没有参照系和背景，其中每一部分的性质都是由它同其他部分的关系决定的，如图1（a）所示。对宇宙起始点而言，这种实在是自深层次的量子真空，它类似大爆炸时的奇点，如图1（b）。考虑到宇宙是无始无终的，无边界的，这种奇点可以认为是上一次宇宙周期结束时的遗留下的情形。世界万象都是来自深层次的量子真空一个信息网络的象的显现。象（联系着信息、人择、观察者等）则反过来决定了物理实在及其参数。这样，MFP框架的几个要素即：如图1所示不同于量子力学的本原（明确的一个推至量子真空的广义信息网络作为关系或信息实在）；控制参量SJ（推至量子真空的信息，本质信息）、控制原理MFP（所有规范性原理的起源）、描述世界万象的变量x（另类波函数）等可以完整地建立起来，详述如下。



（a）世界万物是由关系网络的涌现、自举或解读出来的 （b）创世

图1 MFP作为创世的模型



我们提出图1所示的背景独立的、生成的、关系或有机或逻辑一元论的来自量子真空的开放信息实在作为现实世界的新实在，这种实体是物质和精神的统一体（相当于自催化、自创生或自主主体网络等，也类似哲学上的绝对精神、物自体、单子等概念），是真正意义上的宇宙实在（所谓宇宙，就是在其外一无所有）。对该关系实在而言，网络结点xi和联系都不是先天存在的，而是与环境耦合中在“有无之间”自创生和自演化的，人类宗教史、哲学史上和科学史上对“存在”的探索轨迹途中提出的神、道、普拉那、逻各斯、物自体、绝对精神、原子、单子等诸多试图回答“世界从何而来”的概念均莫不纠缠于此。它遍布于宇宙的任何尺度，“其小无内，其大无外”，是层层演进和进化的，把从物质到意识乃至文化的所有现象作出统一的解释。在“其小无内”方面，它相当于一种类似于弦或圈的深层次的亚结构实体，没有比它更基本的了，一种背景独立“其小无内”的反应信息网络，它是惠勒所称比时空更深或在时空中没有位置的东西。在“其大无外”方面，它包含整个宇宙。

这种实在完全不同于所谓的客观实在，它有着破除边界的新本原、沉浸主体、涌现象等深刻含义，这样的世界实在表明上帝确实在掷骰子，暗示了世界随机性和量子力学中的测不准原理的起源；也可以这么来理解，我们永远都没法知道的所谓的真实的“世界本原”，如果有的话，显然是确定的，但我们只能根据掌握的信息构建起关系本原来逼近那个所谓的“真实本原”，而我们掌握的信息永远是有限的，从而有了随机性、测不准、上帝掷骰子的世界等说法，因此世界是确定还是不确定之争完全是两个角度来看问题的，争论也就没什么实质性的必要了。历史上，总是人们凭借自己掌握的信息（往往自认为是充分的），以为自己发现了确定性，但随着掌握的信息增多，又出现了不确定性，于是一轮新的循环又开始了，……科学就这样在确定和不确定、对称与对称破缺之间往复。不过可以肯定的是，只要承认我们只能通过掌握的信息来构建世界模型的话，我们就永远只能处于逼近那个确定性的“真实世界”的不确定性的征途之中。

一句话，上述观点意味着要了解我们的世界，必须面对广义量子信息（Bohm和S矩阵理论的拓展）、无穷关联、有效复杂性、含有边界和历史效应（这样初始条件最终也成为自然律的一部分）、计算联系（大自然任何现象都从联系中产生的）、推至量子真空的计算复杂性（来自Calabi-Yau空间的所有轨迹历史求和）等。可以看出，世界万象的信息都是联系量子真空这种深层次上的，我们对任何演化到某层次上事物的了解原则上都要包含所有的事物、推到宇宙大爆炸这种初始边界条件。因此必须发现新实在的描述，它可能正是学术界要寻找的最本质的信息和熵、量子信息，它也暗示着必须创立一种新的数学。

以上述实在为基础的科学必然是背景无关的物理学，为正确得到背景无关的物理学（而不是通过什么边界理论凑合过关），可对该实体定义参量[7-8]

(1)

网络结点xi和联系都是与环境耦合中在“有无之间”自创生的，而且是以层次递进、尺度增加、体现全息特性的方式动态变化的，式（1）就是一个可推至量子真空的不断自创建网络这样的关系实在的信息或复杂性刻画，代表可无限推至量子真空的计算复杂性，类似对超弦理论中来自Calabi-Yau空间的所有轨迹历史求和。作为开放系统的熵，它是宇宙创生的信息熵，也是我们通过不断询问/比较构建宇宙的惟一参量。图1这种实在一开始具有超对称性（或许物理学中期待发现的一种超对称“实体”竟是这般模样），在这样的高能环境中，一切力都是统一的（至于粒子，只有一种，可曰信息子）。这种开放实在就是整个宇宙实在（所谓宇宙，就是在其外一无所有）的起源，式（1）就是对其最好的描述（后面将表明它可以绕过宇宙的奇点，凭物理法则就足以描述宇宙，所谓的上帝无栖身之所）。它不同于相对论、量子力学、量子信息论等，是有依据的，它根据事物的本性（恰恰是相对论和量子力学所揭示的），直接提出新的实在及信息概念，论证所谓宇宙就是我们能知道的全部信息的总和，由此可发展起宇宙的科学。

可以说，SJ是作为量子信息的重大发现，它是信息或熵的本质定义，是学术界一直都在期待的信息或熵的定义。信息是科学中最关键的参量之一，却在过去的150年或至少60年间没有得到充分的理解，对它的认识是如此之艰难以至于当前人们往往持“研究信息的时机还不成熟”这样的悲观论调。在当前的学术界，我们对信息的认识仍是非常贫乏的，远远比不上对物质和能量的认识。目前最通用的就仍是经典Shannon信息，不过它只考虑编码结构形式而不考虑信息内容和信息价值，仍仅在物质和能量载体上认识信息，不足以描述信息本质和本体论意义。经本文的定义后，信息的本质终于可从科学角度和本体论的意义上显现出来，有望可以准确回答信息究竟是什么。今天看来，信息应该是SJ这样的表达式，之所以是SJ这样的形式，是因为事物与观察者有这样的关系“事物必须要有观察者，而观察者反过来影响事物”的关系。这是从伽利略的“旁观者”、爱因斯坦的“不完全参与者”到量子力学的“完全参与者”的转变。因此，MFP是量子力学的关系或信息实在和波函数（经典量子力学中的波函数至今仍是相当诡异的）的另类表示，MFP也是可以统一相对论和量子力学的新物理学理论。



2.2 世界的运行法则

有了基本的实在，实体如何创生世界万象呢？这也就是问什么是第一法则或终级法则呢？毫无疑问，信息意义上的新实在意味着物理学上的终级法则乃是认知意义上的法则（或者说观察的参与创造一切，正如具有认知意义的量子理论思路一样），上述提出了描述实在的信息参量，由此可建立新的信息论，并从该角度提出宇宙的第一法则。确实，世界万象就是新实在的信息涌现，也即对实在的不断追问之结果。正是信息涌现、追问才决定了实在必须是如图1（b）所示的神秘模样，它也正是基于“世界是在认知意义上而存在的”而揭开所谓客观物质世界实在表象之面纱后露出的真实芳容。终级法则就是信息涌现、追问遵循的规则，那就是：代价最小的、最自然的、最无偏差的。用更学术化一些的语言就是：信息熵必须最大化。由此我们把终级法则归结于一个新的信息原理，即MFP：实在总是寻找一种优化过程使得在给定的约束或代价下广义信息熵/广义流最大。从数学上来说，MFP就是让式（1）在约束条件下取极值。这是一个在任意尺度上、相对任何参照系或观察者都成立的法则，是相对性原理的一个新拓展。继经典力学中平庸的观察者、相对论和量子力学中参与性观察者之后，本框架是从参照系或观察者角度破解了信息的含义后从信息的角度把相对论和量子力学统一起来的新尝试。

这种法则的含义从直觉上是很好理解的，其实这种法则从哲学或者宗教意义上早就有所感悟。哲学上指出的矛盾运动，也即趋向动态均衡的矛盾运动、辩证法或趋向平衡的阴阳互动或螺旋运动是事物发展的动力，处世哲学的中庸策略等都是上述实在以无偏差估计、顺其自然、表达目的本能或欲望的方式创生世界的反映。通俗说来，最大信息熵就是说该出现的必然出现（不用担心这儿的同义反复，其实至今以来的科学都有不同尺度的某种同义反复），这是一种本能。这种法则实际上就是说，万物都是无偏差的区分中创生的，万物都是趋向均衡的矛盾运动中创生的，万物都是顺其自然中创生的。

从科学角度也是很好理解的。式（1）实际上是开放系统的熵，因此此原理也即开放系统的熵最大，万物都是熵最大或信息最大化中创生的；自创建网络或自主主体网络最大化其维数（最大化下一个时刻所能发生事件的类型数）；SJ最大化创生万物（万物都必须在推至量子真空、宇宙大爆炸边界的信息或复杂性及其最大化的过程中产生，也即对推至量子真空上的卡拉比－丘空间的所有轨迹的历史求和并使其最大化），万物都是无中创生的，万物都是图1所示的靴袢的关系实在中创生的，万物都是在不完全信息中创生的，而显然，由于SJ的无限性（蕴涵着关系实在的无限的可能性或潜在的可能性），世界万象是不可穷尽的……。还有，从式（1）的形式可以看出，通过SJ最大化创生万物自然地暗示着一种有效复杂性增加，宇宙是符合广义进化论的：从夸克到化合物，从无机物到生命，从物质到意识等等，世界就是在MFP控制下从简单到复杂进化而来的，因此令人眩目和敬畏的雪化、云彩、漩涡、细胞、树木、灵活的斑马、意识……等复杂的世界万象出现都是必然的，它们是由MFP控制而非外来的“造物主”创造的。另外，事物由观察（测量、开放）而产生（全息原理、人择原理等具有类似的含义）。也可以说是不完全信息（测量、观察）下获得的象（宇宙的逻辑就是如此，科学理论建立的逻辑也是如此，因此牛顿第二定律、热力学第二原理、光速不可超越、测不准原理等等不过是MFP的特殊形式）。这种原理也类似于超弦在弦扫过的面积最小的法则下产生各种粒子。

利用Lagrange乘算法让式（1）在约束条件下取极值可得[9-11]

(2)

式（2）表明，本框架可以从新的第一原理（即MFP）直接得到拉格朗日作用量，这是出现动力学及导出动力学方程的标志。与经典物理学的刘维方程比，式（2）意味着个体描述和群体描述等价性被打破，经典物理学中的物质图像开始转化为相互关联的流的概率图像。是一种引出（量子）复数概率的新方式，从后面可操作性的角度上来看证明这种方式是非常有效的。是一种不同于薛定谔的引入波函数的新方法（类似于S理论、超弦理论、自旋网络等），由此可重构物理学的基本参量和概念，从而形成越标准模型和相对论的新量子引力场论，也可贯通到化学、生物、社会等宏观复杂系统领域，形成新的统一科学。

从式（1）、（2）中可以看出新概率r的起源，由r控制的网络构形也自然通过对称破缺涌现了世界万物：一团流（如粒子云，类似于波函数，没有边界，或边界一直在变化，可以说x就是波函数的另类表示）。式（2）突破了刘维方程中的概率，量子力学中的概率，布朗运动的活力等均与此新概率有联系。

引入x变量

(3)

由式（2）自然可得新动力学方程[12-14]

(4)

式（4）是描述在MFP控制下由关系网络实在自行计算而创生或涌现世界万象的物理学方程。此处的x参量具有并超越了Landau和Haken提出的序参量含义，不仅仅描述一种复杂系统的有序结构的涌现，而是具有基础的物理定律方面的内涵，即用序的涌现是基本的世界观问题。在代价最小的、最自然的、最无偏差的MFP控制原理形成特定的信息通道的流动或模式，就是我们构造起来的全部世界万象；也可以说，特定的信息通道的流动或模式的形成就是万物创生的标志。

具体说来，式（4）给出的宇宙图像是，广义信息熵及其最大化原理会导致涌现出有序结构，实际上是产生沿lk>0模式xk的最小流动阻力或最大流量的流动（即形成特定构形或流动，也相当于一种特征频率的波动或模式，是识别世界万象的最根本的标志，我们用耳朵形成特征频率的声波从而识别声音和用肉眼形成特征频率的光波从而观察到事物的本能实际上都是式(4)的某种直觉体现）。直观看来，由于组元xi的不断时空演化，对应的网络前峰就不断在以最小阻力的形式流动并持续变形，就像一团流体，从而导致复杂系统结构的演化。因此，一个复杂开放系统结构的演化实际上就是生成性网络或一团流体（或气）在时空上以最小流动阻力或最大流方式的蔓延，条件允许，其往往会形成发展层次分形结构。这是一幅生动的宇宙图像：生命、活力、社会、组织、秩序等，它是我们构建起来的这个真实有机世界的图像。作为最基本的参数，g、s、a、l等是变化的，式（1）和（4）会通过对称破缺从高能到低能产生现代科学中从物理到社会所有层次的现象的参数。也证明了MFP确实是创生世界万物的终级法则。它描述了一个层层演替、共同进化（由MFP调控）的宇宙之网。再一次，经典物理学中的物质对象在此化解为相互关联的流（构形）的概率图像。世界无物、无粒子，只有新实在，只有无标度的蔓延流、一种由MFP描述的流（其实，SNS、Web 2.0、物联网、云计算、数字化世界、赛博空间等就是明证）。由x描述的流动可重构物理学的力、粒子、物质和能量等基本参量和概念，从而量化描述世界万象。

依据式（4），世界万象都是一团流体的流动（构形的演化）。式（4）从一般意义上描绘了一个生动活泼的、不断复杂化的、自创造的世界。从式（1）及式（4）的形式可以看出，世界万象朝一种有效复杂性增加、层次递进、尺度增加（大多数情况下是分形的方式）的方向演进，宇宙是符合广义进化论的：从粒子到化合物，从无机物到生命，从物质到意识等等，粒子、化合物、雪化、云彩、漩涡、生命、意识、人类、社会文明等复杂的世界万象出现都是必然的，并不需要一个外来的“造物主”。颇让人惊奇的是，困扰人类数千年的物质起源、宇宙起源、生命起源、意识起源等四大起源之迷竟然以我们提出的这种框架得到解决，其实我们的这种解决方式需要的仅是对传统的本体论、认识论和方法论作出某种改变而已（即提出如图1所示的关系实在本原和写出式(1)这样的表达式是最关键的）。

更为重要的是，可以通过在MFP自洽性控制下调节耦合作用方式对流动作深入的探究和计算，x类似于量子力学中的波函数，已包含着事物的所有信息，由其可重构力、粒子、物质和能量等物理概念，从而可完成量子力学、量子引力、化学、生物、社会等世界万象的所有计算，获得更具体的结果，对世界万象进行描述。因此，式（4）可作为量子力学方程、量子场论中标准模型的方程、量子引力和量子宇宙学方程、牛顿力学方程、化学、生物学乃至社会经济学等的基本方程。20世纪90年代以来，物理学家Frieden利用Fisher信息及其最大原理，导出了从统计力学到热力学、量子力学、相对论场方程、量子重力等几乎所有的基本方程，统一了几乎所有的近现代物理学。此处，我们利用信息的更本质的定义（1），利用MFP导出了统一几乎整个科学的方程。更明确地证明了世界万象、规律及其描述方程都可以从信息角度导出。



2.3 物理学的统一：从粒子到宇宙

如图2所示，从式（4）可以看出，一方面，在极限无穷小的、最深的微观层次上，就只是量子真空意义上的网络（类似于量子泡沫），当然网络结点和联系都不是先天存在的，而是与环境耦合中由MFP控制而自创生的，式（4）相当于量子引力的方程。通过在量子真空的深层次上的一开始是超对称的网络单元（量子泡沫）之间的最大化地向临近扩展、扭结、纠缠、涌现、对称破缺（l>0）而得到的网络的几何结构（类似超弦、自旋网络、弦网等给出的图像），从中可得到低能态的时空、各种粒子和力场，这大概就是从“无”到“有”的科学内涵，这也是我们认识和重构宇宙的惟一方式。也就是说，宇宙从图1所示的某个（无限小，即其小无内）最初的（自催化/自创生元胞自动机）网络开始构建其自身。具体说来就是，通过耦合实现最大流从而导致某种流动构形（用波函数x表示）的出现就是某种粒子（包括原子或元素属性）、力、场、时空起源和出现的标志（F=ma的起源），确实，连时空都是从“无”到“有”生成的，它是量子现象的起源，也是后来宇宙中一切现象起源的密码。当然图2所示的实在是可以无限小的，它又来源于一个大爆炸之间的历史，相当于式（1）中相互作用系数取负值，也即负能量空间，如图2，这意味着时空、宇宙在起源问题上是个无限问题，这就是答案，不存在所谓的奇点，虚时间概念也是不需要的。确实，如果我们把过去看成图2左半枝的话，就可以不带奇点地“平坦地”、“对称破缺地”解释宇宙的初始，当然在该过程中可能会出现黑洞、虫洞、暗物质和暗能量（主要表现为图2所示的并存的另外一枝宇宙），也会走向终结并进行下一次的再创生等，是一个无限的循环过程，如图2所示。因此，依本文的理论框架看来，宇宙的演化是从无到有，再从有到无，是像圆一样的无限循环，严格来说不存在让人纠结的宇宙最初的有是从何而来的问题（经常宇宙最初从何而来，如通过大爆炸而来等说法其实只不过是对循环中的一个周期而言的）。



图2 整个宇宙演化史（循环演化）



更准确地说，自然界的一切相互作用，所有的物质和能量，都由图1所示的网络单元xi（类似超弦模式或自旋网络，意味着可以解释为什么会有超弦或自旋网络，当然它的层次可以是无限的）的结合和分裂来解释。具体说来，在宇宙创生初期，单元xi以高维的方式耦合，正反两种物质对称地存在，式（1）具有很好的对称性，参数b、g都是一正一负出现的，rJ≈0，看似一个“无”的真空背景，是不可区分式的虚无。后来在MFP控制的演化过程发生了对称性破缺，所谓的“大爆炸”发生了，由此出现了主要由正物质组成的宇宙世界（只有正参数b、g出现，而负参数b、g对应的宇宙只在虚时间出现，永远遁行于量子真空中，式(1)应该是对真空的一个很好的描述，确实，在当前真空是令人困惑的，但被认为是解决当前许多疑难的希望所在，希望式(1)能激发人们对真空的进一步思考）。即在最开始，粒子不可分，至于粒子，只有一种，可曰信息子，它是一切粒子的祖先，四种作用力是统一的，有较好的对称性，随着温度的下降，如式（4）所示，单元xi网络的几何结构的对称性自然地愈发破缺，特定的破缺方式（由参数g、s、a、l特别是l决定，或者说由特定的特征频率的波动或模式决定）创生的构形对应着特定的力、粒子或相互作用方式，而有些构形会进一步破缺创生更复杂的构形，对应着又一层次的力或相互作用方式，这样各种力（不仅有四种物理力，还有化学、生物学、社会学等复杂系统中所谓的信息力，都体现在x场中，其实都是统一的，原则上都起源于一种力，这也是物理学中不承认高层次上的力，而只把它们归于物理力的原因）依次开始分化，强力、弱力、电磁力、引力、分子力、生物力、社会力等初步出现，最终夸克、质子、原子核各种基本粒子分层出现（有些大爆炸初期的有些能量没有聚合成粒子，而有些粒子没有聚合成大粒子，目前仍没有很好地监测到或认清，可能是暗物质、暗能量、黑洞的组成），宇宙万象就出现了，可以说，时空、不同类型的粒子和相互作用、乃至整个复杂纷纭的自然界，包括生命和人类自身，都是MFP导致的涌现和对称自发破缺的产物。也就是说，存在一种图1这样的类似Calabi-Yau流形实在或机制，有望使理论破缺到四维时空，并精确地给出标准模型，给出观测到的基本粒子，给出它们的质量和代（主要体现在x不同特征上，也即内部组元不同的耦合方式）等。从而有望从根本上回避奇点、真空零点能、希格斯场、暗物质和暗能量、大爆炸、黑洞、时间之矢、宇宙的归属等疑难问题，其实宇宙是演化出来的，而不是作为方程解的先验存在。在对待第一推动问题上，有别于霍金提出的无边界条件的量子宇宙论、惠勒等人的量子宇宙论、Smolin等人的圈量子宇宙论、超弦理论等，本理论从新的角度实现了宇宙的无中生有。可以说，这个世界从根基上就是涌现的，这样就不会有层次和涌现、非生命与生命界限的困惑；而若从根基上坚持世界是还原的，则层次和涌现、生命本质的困惑不可避免。

总之，可以说，本框架作为一个新的量子引力或量子宇宙学模型，从实质上刻画了基于量子信息实体的时空的涌现、夸克等基本粒子的诞生，也可预测尚未发现的粒子，对宇宙学上的大爆炸、暴膨、黑洞、奇点、暗物质和暗能量等也可作较好的说明，并给出了完整的可求解的框架（目前定义了许多参数，利用本框架不好获得数据，因此本框架此处只作诠释，而不去详细量化阐述这些问题，况且它们已在量子力学中解决得较好，所以暂且留给别人去研究）。



2.4 整个科学的统一

现在我们进一步给出统一的科学图景。图1类似一个变幻的棋盘、共舞的、不断自我构建的宇宙之网，以上述物理学上的粒子系统为基础，在条件允许的情况下（处于开放的环境），随着xi的增大（新条件的不断加入，能量的不断吸入），宇宙之网在时空上延展，这样进一步在宏观层次上，进一步最大化地向临近扩展，相当于粒子系统进一步复杂化，对称性进一步破缺，式（4）转化为化学动力学、生物学和社会经济学等的基本方程（g、s、a、l等在不同层次间是可重整和互推的）。具体说来就是，通过网络单元耦合实现最大流从而导致某种不同复杂构形（用x来表示）的出现和不断演化就是某种原子（元素）、化合物（一个关键点，x作用场表现为某种功能，较大的对称破缺）、细胞生命（另一个关键点，x作用场表现为生物的特性如复制、DNA信息作用等，更大的对称破缺，出现艾根提出的超循环或瓦雷拉提出的自创生，信息开始大爆炸）、生物体、社会、经济等功能体或属性出现（进一步的对称破缺，更复杂的超循环出现，信息进一步大爆炸）的标志。确实，诞生一个不断延展和演化的网络构形，一切都是波函数x表示的某种属性、功能、现象，由x的演化可获得一个完整宇宙演化链条上的所有属性：物理学上的粒子物理上的时空、粒子和力；热力学上的熵、温度；流体中的漩涡和湍流；化学中的键结构、芳香性、色、味、毒性等化合物功能；生物学中的大分子功能、生物活性、适应性乃至生物的生命力；心理学上的智能等各种现象；社会学的道德和经济学中套利的等各种属性等等。而多样性是由参数g、s、a、l特别是l决定的，或者说由特定的特征频率的波动或模式决定的。水、蛋白质、细胞、旋涡、云彩、细菌聚合体、青蛙、人、宇宙的等世界万象出现均是这样不断计算出来的，当然这台网络演化/计算到人类是耗费了相当长的时间和内存的，而且将来人类和宇宙都还会进一步演化下去。可以说，世界万象均由图1所示的最基本实在而产生，由基本实在通过参数耦合实现最大流而涌现出来的（与自主现象、人择原理、宇宙的广义进化等有异曲同工之处），因此从物理学到社会学中所有的现象和原理都是MFP的结果。

图1就是世界本原，它是量子真空中的信息实在，由它自指性地、涌现性地、对称破缺性地创生万物。因此也可以说，世界万物（时空、夸克、生命、意识、社会等等）就是在矛盾运动中、关系网络中、上帝掷骰子中、无穷纠缠中、无限关联中（偶然）、量子测量中、广义本质熵或广义本质信息或量子信息的最大化中诞生的。由此给出了科学意义上的创世记或造物史（一种类似于量子场论给出的造物史，可以看成是2000年前的道德经或易经或圣经旧约中创世纪的现代科学版本）。

统一的科学图景就是：一切都在MFP控制的通讯的宇宙中创生，世界万象也是不断进化的，都是自我计算的，整个宇宙可称为x场计算机。这也证明了SJ确实是信息的表达式。这也再次证明了世界万象都是（广义的）量子现象，都可用广义波函数x来表示。通过对广义波函数x的求解就可以获得一切特性。方程（4）描述的实在就像产生分形的方程一样可以驱除在量子力学中可恶的测不准现象，也可对量子力学基础进行诠释。

现在，大自然的新实在或新本原终于清楚了：它就是如图1所示的一个背景独立的、社会构建性的、生成性的关系网络；大自然的终级法则也显露出真面目：这种背景独立的网络构形按照MFP（最大化临近可能）创造出时空和物理学中的基本粒子，进一步创造化学化学分子、细胞、生物体、生态圈、社会经济系统等我们所体验到的世界万象，这是一个用与波函数类似的x参量表示的具体构形（向最大化临近可能）发展演化过程。于是，如图3所示，一部形象的宇宙演化史可以总结性地表示为：在宇宙创生初期，随着温度的下降，图1所示的网络（类型超弦网络或自旋网络）在MFP控制的演化过程发生了对称性破缺，如式（4）所示，特定的破缺方式创生的构形对应着特定的力或相互作用方式，对应着夸克、质子、原子核等各种宇宙演化早期基本粒子的出现；今天这些早期的基本粒子只在太空宇宙背景（或人工的高能加速器）中存在，而大部分早期的基本粒子在合适的开放环境下，如上所述，在图1所示的网络中在MFP控制下进一步自动催化，组成核反应网络，网络构形会进一步破缺创生更复杂的构形，对应着原子核、原子、氢氦锂等轻元素、重元素等；今天这些原子核、原子、氢氦锂等轻元素、重元素等的一部分在不少星体（或人工的实验室）中存在，而另外一大部分在合适的开放环境下，如上所述，在图1所示的网络中在MFP控制下进一步自动催化，组成量子化学反应网络，网络构形会进一步破缺创生更复杂的构形，对应着复杂的化合物；今天这些化合物在大自然中大量存在（当然也在我们人工的实验室中存在，并且人类还创造了大量新的化合物），而有一部分化合物在合适的开放环境下，如上所述，在图1所示的网络中在MFP控制下进一步自动催化，组成生物化学反应网络，网络构形会进一步破缺创生更复杂的构形，创造着复杂的生物大分子、细胞、生物个体、生物圈等等。因此，MFP不仅是世界万象所遵循的法则，也是促使世界万象通过进化联系在一起的法则。MFP框架把物理、化学、生物、意识、社会无缝地联系在一起，而以图1所示的背景独立的网络为共同根基又意味着对任何事物原则上都可实现真正的还原（与现代科学中的“层次间可分割的、简单组装式的”还原论有根本区别！）。

可以说，发现图1所示的信息本原、式（1）是信息的本质是非常关键的，图1所示的世界本原的提出及式（1）的形式都必然决定了世界万象必然朝一种有效复杂性增加和层次递进的方向演进（不以这种方式写出在描述有机整体性方面都是不完整的，也没法形成完整的演化链条），如图3所示，宇宙万物是由信息和信息原理控制的一个完整的、不可分割的、层次演进的发展链条：夸克等大爆炸时产生的粒子自然地装配成原子核、原子、元素等；运动的粒子自然地耦合成漩涡；原子或元素自然地演化成化合物；化合物在特定的条件下又自然地演化成功能更复杂的生物大分子；这些生物大分子又会进一步演化成细胞、生物体等；而生物体则会自然地组成社会经济体、生态圈等。式（1）依次表现为宇宙天文学信息、物理学信息、化学信息、生物学信息、大脑神经信息和社会学信息等。

总之，图1所示的关系网络是万物的共同本原，而式（4）是描述由关系网络实在自行计算而创生或涌现世界万象的方程。它通过调节基本参数g、s、a、l等的变化把现代科学中从物理到社会所有层次的现象自然统一结合在一起，实现了科学、自然观和世界观的统一。从而生命与非生命、自然与社会、科学与人文等终究是统一的。图3表明，如果坚持以广义的“物质”来看世界，世上有死物质、无意识或智慧的生命物质、有意识或智慧的生命物质三大类，它们可以用信息本体统一起来，都是信息本体的不同表现。因此，科学似乎按死物质、活物质、有思维的物质三大类划分学科比较合适，而传统的科学按数理化天地生划分学科似乎以不太合时宜。



图3 信息本体论意义下的宇宙万物演化示意图（物理—化学—生物—社会演化链条）



2.5 理论的学术意义讨论

并行于现代科学，本理论框架可以很好地统一和解释现代物理学中的量子力学现象、相对论现象、宇宙学现象（奇点、宇宙大爆炸、暗物质和暗能量、多重宇宙或并行宇宙等）、宏观复杂系统。在量子力学和相对论宇宙学方面，目前学术界有多种量子力学诠释：哥本哈根诠释、多世界诠释、Bohm隐变量诠释等。本文从新的角度自然导出了与波函数类似的参量，是一种信息论的新量子力学诠释，对“为什么会有量子”、“为什么会有存在”等等这些问题可以作一个较明确的回答。基于图1所示的“其小无内，其大无外”的实在，可以较好地重新理解时空、力的统一、量子坍缩、奇点、真空、暗物质和暗能量、黑洞、虫洞、时空旅行、多宇宙、宇宙大爆炸、宇宙暴膨、宇宙的归属等一系列重大问题。在化学、生物、社会等复杂系统方面，本框架对时间佯谬、复杂性、自组织、秩序、活力、生命本质、心智、文明、进化等疑难问题也有很好的解决方法。

可以说，当然，我们所体验到的世界万物都是在不完全信息下获得的幻象而已，科学研究就是通过社会构建方法，不自觉地面对了图1所示的信息本体，现代科学本应由此给出各层次世界万象的统一无缝描述。但由于受简单观察视角和柏拉图以来的传统逻辑思维的限制，人们只是通过简单观察，无意中只采用式（1）的简化形式，没有保证对信息的充分掌握和处理，只是基于简单因果关系，提出了质点和牛顿力学的机械运动，确定了物质和机械运动的自然观，进而由其来说明化学反应，确定了化学变化的物质世界。通过这种途经，现代科学发现和观察到了宇宙演化史上而今天仍存在的物理意义上的粒子之类的物质和化学上的化合物之类的物质，形成了客观的物质世界的印象，如图3所示。从而把物质作为世界的本原而没有注意到其实图1所示的关系实在才是世界的本原，因此很自然地，现代科学采取还原实验的手段，对有机宇宙进行了切割，提出了牛顿力学、相对论、量子力学、标准模型等现代科学理论，似乎发现了一个客观的机械物质世界，认为只有这些才是真实的客观存在，进而很自然就会想到由物理上的粒子物质和化学上的化合物物质本原来解释生物、意识、心智、社会等这些“从属的”、“主观的”现象。其结果就是，现代科学中定义了许多经验参数，从牛顿力学（G）、相对论（c）、量子力学（h）、标准模型（20个常数）到化学中的各种参数，直至复杂系统中的许多参数，至今不知为什么会有这些经验参数，这些参数是如何相互联系。信息论意义上的元胞自动机、超弦理论（当然还有其他不少理论，不足为训）则试图给出这些参数之间的联系，但至今并没有成功，而且超弦理论、圈量子引力背后的规范原理起源就不清楚，全息原理、弦网最终来自何处也不明朗。

总体说来，主流的现代科学采纳了“层次间可分割的、简单组装式的”还原论的观点，是一种实用主义的唯物观，只是人为地导致或人工创造了一个客观的、简单的、可逆的、确定的机械唯物的物理和化学世界，从物理学上的原子，到化学上的元素和化合物，再到生物学上的DNA，乃至最后到社会学上的“迷母思”。可以说这种方法揭示宇宙的简单物质性和机械运动方面是足够的，但这决不是大自然的全部真相。进一步以其为出发点在阐述奇异量子和宇宙现象、化合物功能、秩序、生命、心智、文明、社会、经济、进化等复杂世间万象方面总会碰到一些严重的问题。现代科学的回避方法是要么认为这些机械现象以外的属性仅是主观的表现而诉求于二元论（或主观的粗粒化），在以可还原的物质图像为核心的经典物理学基础上发展出量子引力、系统科学、非线性科学、自组织理论、非平衡热力学、复杂性科学等来处理这些问题，即在还原论的力学和物质背景上讨论有机相互作用，有一些成绩，但主观的粗粒化、假设的相互作用规则等缺乏说服力；要么是额外假设外来的第一推动（如上帝，可以看成一种变相的二元论）来解释这些属性。上述措施实际是这样一种逻辑：先把大自然生成性的有机实体还原隔离出来，后又发现破坏了有机整体性而偏离了现实世界，进而补救以恢复本来面目，这显然不太符合常理，仅在以还原的机械唯物的动力学背景上考虑开放的有机性，终究不是面对现实世界的自然开放的、浑然不可切割的有机整体，其固疾是必然的。

既然科学研究就是通过社会构建方法，都是不自觉地面对了图1所示的信息本体，那么完全应该把图1所示的关系网络这样的信息本体作为世界的终级本原，由此给出各层次世界万象的统一无缝描述。因此，我们要做的就是摆脱简单观察视角和柏拉图以来的传统逻辑思维的限制，采用式（1）的普遍形式，保证对信息的充分掌握和处理，“世界万物都是在不完全信息下获得的幻象而已”这种观点明确暗示了宇宙一开始就是不可分割的一个整体，一开始就是图1所示的关系网络这样的终级本原，如图3所示，这样宇宙演化史上不同层次间的联系自然整合起来了，而不是终止于粒子物理和化学阶段。因此，如图3所示，MFP就是以这种方式很自然地“发现”和揭示了宇宙的有机整体性，它一开始就明确指出，我们发现的只是观念世界，也相当于后现代主义倡导的科学或社会构建世界而已，只能永远无限逼近那个所谓的“真实世界”。现代科学中客观世界印象的形成只不过是采用公共的方式对世界万象进行重构的结果，看似客观的现代科学理论只是以共同的方式收集和整理信息，并以如式（1）所示的广义信息熵最大的方式产生的、人类以最小代价来接受的逻辑结构而已。依MFP的框架看来，世界万物实际上是新实在涌现出的象而已，由此导出了式（4），它可以通过调节基本参数g、s、a、l等的变化把现代科学中从物理到社会所有层次的现象自然统一结合在一起，自然地实现生命与非生命、物质与意识的贯通。世界万象的特性都由x来描述，意味着我们不再需要像现代科学框架中对世界万象按笛卡尔的建议分为第一性的属性（物质、运动等）和第二性（酸甜苦辣、冷暖、颜色、秩序、生命、意识、精神等）的属性，一切都是x的属性，认为地作第一性和第二性的区分是不需要的。因此，MFP作为终级原理，无疑使一块被分割的完整宇宙地毯重新恢复了本来面目。基于本文的理论，大自然开始变得统一起来了：由相对论、量子力学、标准模型、牛顿力学、复杂系统理论等所有的世界万象统统都是同一个基于图1的深层次量子信息实体的、由式（4）控制的可生成世界万物的“棋盘格局”而已。g、s、a、l等（在彼此间和不同层次间均可互推）作为MFP理论中出现的参数，产生着着现代科学中的所有常数（从物理学、化学、生物学到经济学）。因此，通过本新框架也应能以很容易的方式统一了解和导出牛顿力学、电磁场理论、相对论（含万有引力常数G、光速C）、宇宙学和量子力学（含普朗克常数h）、标准模型、宏观复杂系统科学的模型等。

因此，大自然只有g、s、a、l等参数，它们足以给出从物理到社会的统一描述（g、s、a、l等在不同层次间是可重整和互推的）。而以还原论为基础的现代科学中导出常数的方法就没法实现这样的贯通。

另外，我们可以很自然地推断，既然世界万物或宇宙实际上是新实在涌现出的象而已，那么世界万象或宇宙是具有类似人择现象的寓意的（类似于无边界的量子宇宙）。通俗说来，宇宙是由图1所示的网络演化到今天的具有高度智慧和意识的我们和我们利用自己的智慧来观察现象、重构出g、s、a、l等参数而自然导出的（在从大爆炸到人类产生的整个宇宙演化史上，一直都是图1所示的网络在演化，可以说都有灵性，但灵性是从简单到复杂进化的，人类出现以前任何演化树上所创生的任何事物如原子、化合物、单细胞生命直至类人猿都不足以利用自己的智慧来观察现象、重构出g、s、a、l等参数，从而认清自己和它所处的宇宙本质，这可以对“猴子眼中的宇宙是什么样”这样的问题作一个很好的回答：猴子眼中的宇宙与我们描述的宇宙进化史是一样的，但猴子还没有进化到可以利用自己的智慧来观察现象和重构出g、s、a、l等参数，从而认清自己和它所处的宇宙本质的阶段）。因此，如图4所示，g、s、a、l等参数是可以自由选择的，正如Calabi-Yau空间（图4(a)）可以有多个，我们今天的宇宙正是选择了其中的某个。于是也正如人择原理主张的那样，可以猜测存在许多不同的宇宙，或者在一个宇宙中存在许多不同的小宇宙，其中每一个都有自己的结构（特定的g、s、a、l等参数），或许还有自己的一套科学定律（Everett最早倡仪多宇宙理论，图4(b)）。当然这些大部分宇宙都不具备复杂组织出现的条件；只有很少像我们的这样宇宙才允许智慧生命得以发展。因此若要问“宇宙是为什么我们今天看到的这种样子？”答案似乎很简单：如果宇宙不是这个样子，我们就不会在这儿！通过已知数据对式（4）进行重构，也即对式（1）进行重构，就可以觉得宇宙的演化史，如图4(c)。因此可以说，正如著名物理学家惠勒所言，所谓的宇宙的实在特性其实取决于今天我们对宇宙的提问（或测量）。生命和意识是理解宇宙的关键，意味着我们需要对生物中心主义或人类中心主义持一个更加开放的和宽容的心态。











l







dJ



l

y





1

dl

3





2



4









us



ξs



δl


（a）Calabi-Yau空间 （b）Everett的多宇宙理论和人择现象示意 （c）最大流理论

图4 MFP与多宇宙（或多世界）理论及人择现象的关联



3 科学真相的揭秘

如图5所示，我们所体验到的世界万物都是在不完全信息下获得的或在不同层次上涌现的幻象而已。科学的真相就是通过后现代主义倡导的科学或社会构建方法（即观念世界或模型世界）来无限逼近那个所谓的“真实世界”（当然如果确实有的话！）。由此推断，科学家发展科学其实都是在自觉或不自觉面对/处理我们的现实世界万象背后那一个关系网络，由其来涌现世界万象，即由式（4）来发展科学、构建世界。

当只考虑可还原的低阶耦合时，由式（4）可得特殊情形

(5)

式（4）就退化成一种宏观世界中的牛顿力学现象的描述，是一种退相干的结果。它就是我们最常见的客观的机械物质世界。

其实只要采用公共的方式对世界万象进行重构，就会不自觉地形成存在一个客观世界（或客观实在）的印象：夸克、化合物、生命、社会等等。而那些看似客观的科学理论（包括原理和方程）只是以共同的方式收集和整理信息，并以广义信息熵最大的方式产生的、人类以最小代价来接受的逻辑结构而已。依本文的框架看来，它们实际上是新实在涌现出的象而已，但一旦科学共同体采用的公共的方式对其重构后，就会不自觉地认为它们是客观的（实在而客观的物质世界、无处不在的能量、三维空间、时间的流逝等等）。其实，我们发现的只是观念世界，也相当于后现代主义倡导的科学或社会构建世界而已，只能永远无限逼近那个所谓的“真实世界”。当然，科学的发展过程就是尽可能让图1所示的“关系实在”、式（1）的表达式、动力学方程（4）等无限逼近所谓的客观（即得到人们的共识）、保证了对信息的充分掌握和处理而已。不错，以本文的框架看来，客观实在是人类科学的永恒追求，这正是几千年来科学发展的一个标准模式，只不过今天我们需要对所谓的客观实在有一个更深刻的理解。

所谓“一沙一世界，一花一天堂，一树一菩提，一叶一如来。双手握无限，刹那是永恒。”面对如图5所示的头戴面纱的伊希斯女神，或者就如同“一杯葡萄酒”（这里借用物理学家费曼喜欢的比喻，当然，或一片树叶、一个铁球、一个人……等其它文本也是一样的）这种我们所试图去体验和揭秘的真实世界，我们会构建其关系网络，定义广义信息熵，利用MFP，导出和重构方程（4），从而获得对这杯葡萄酒的理解或解读。因此，大自然是统一的，对其进行理解或解读的科学规律也是内在统一的。不过，构建的关系网络不同，广义信息熵的表达式就不同，方程（4）的形式也就不同，对这杯葡萄酒文本的理解或解读也就不同：关系网络是在葡萄酒中碰撞和在玻璃上反射的原子，那么图1所示的关系网络就退化成了可还原的原子/质点本原，方程（4）就是近现代物理学的力学基本方程，物理学便诞生了；若关系网络是酵素、酶、基质等葡萄酒中的种种化合物，那么方程（4）就是就是刻画化合物排列及奇特功能或属性的化学方程式，化学便诞生了；若您是巴斯德，关系网络则是葡萄酒中发酵的微生物，那么方程（4）就是描述生命功能和活力的方程，生物学便诞生了；当然若您是经济学家或社会学家，关系网络则是葡萄酒生产种的经济过程和社会组织，方程（4）就是描述经济或社会系统演化的方程，于是经济学、社会学乃至心理学便诞生了……。作为一杯葡萄酒的宇宙可以诞生：物理学、化学、生物学、经济学、社会学、心理学等等，这便是近300年近现代科学的缩影。不过请记住，一杯葡萄酒或大自然或宇宙并不知道这种分法，它是有机统一的，现代科学恰恰忽略的或难以揭示的就是这种不同层次间的有机联系（原因可能就是没有注意到信息本体，并自觉发现或写出式(1)的完整形式，从而没有保证对信息的充分掌握和处理），从而只有笨拙地用物理学来解释化学、用化学解释生物学、用生物学解释社会学等等。所以让我们把所有这些都放回到一起：一般化地构建其关系网络，定义广义信息熵，利用MFP，导出和重构方程（4），就是对这杯葡萄酒或大自然或宇宙的完整理解或解读的逼近。



图5 MFP的模型对世界万象的分析：世界是被构造而不是被发现的

（一种结构主义、关系主义、系统主义、信息主义、实用工具主义、人本主义、语言分析、约定论、现象学、有机整体论、过程主义等哲学与科学思潮的最新版本）



面对头戴面纱的伊希斯女神或者就如同“一杯葡萄酒”那样的谁也没法了解的所谓的终级“真实世界”（如果有的话），大哲学家康德用心灵的结构取代了“真实世界”，C.I.刘易斯又用概念的结构取代心灵的结构，艺术家、神学家、文学家等都有自己的取代“真实世界”的方式。在此，我们惊奇地发现，科学家也发现了自己的取代“真实世界”的方式，而且以它的严谨、实证和革新技术而大有覆盖哲学、神学、艺术、文学之势（不过请注意人类会在相当长的时间内需要它们的共存，而不是某种吞并）。于是，一度认为具有“神圣”形象的科学的潘多拉盒子开启了。



4 在描述世界万象方面的具体应用

如上所述，本理论框架揭示了科学的真相，统一解释了量子力学现象、相对论现象、宇宙学、复杂系统的现象，把原子、化学、生命、社会、经济、意识等联系成了一个整体。根据本理论框架，世界万物都是在不完全信息下获得的幻象而已。所谓的“真实世界”只能用模型世界来无限逼近或解读，也即利用获得的信息来构建模型世界以对那个所谓的“真实世界”进行解读。从信息角度来解读意味着我们的现实世界万象背后其实存在一个图1所示的关系网络或自主主体网络，由此可定义广义信息式（1），从根本上来讲从物理到社会的世界万象及其规律就是由这个构建的、生成的而非先天存在的实在涌现而来的，并用式（4）来描述。严格说来，世界本无客观存在物，世界万象实际上就是信息流或x流所展示的现象，即一种广义的波函数属性（所谓的机械粒子和化合物物质也都不过是关系网络的一种x流）。由其可以重构物理学的基本参数，发展起相应的科学理论，从而对事物所有的特性（主体与客体融合，物质与精神，可以描述时空、粒子、化学属性、生命、社会、结构、城市、功能等）进行描述。下面我们探讨具体的研究x流或发展科学理论的方法。

具体说来，MFP研究x流和发展科学的技巧就是利用已知的条件（由经验和观察捕捉到的信息，如组元x1, x2, …, xn的若干组数据）对式（4）进行重构求解获得x，详细方法请参考相关文献[15-19]。对x的度量就是寻找到模式、建立科学的途经，是对万物最好的描述，也是最好的应用途经。我们所体验到的大自然一切都是x，一切都是x表示的雷达图，从中可建立科学理论和找到应用点。可以说，各层次的世界万象都是广义的量子现象，都由波函数x来描述。此处x恰有广义波函数的性质，由此可以求解其他所有属性。求解了x，就获得了该现象的所有方面，针对该现象的理论和科学就建立起来了。因此，本框架提出了求解问题的基模，由图1所示的实在自洽地求解从量子到生命的世界万物。万物的运行规律是MFP，都起源于量子真空（x场或拉兹洛的y场），组成一个各层次关联共舞的网络，但又可以分层次求解，形成各门学科，但他们之间的联系今日终于弄清楚了，应用也可以很具体了[15-19]。我们的科技文明对现实世界该做的就是去驾驭偶然，顺其自然地去创造。换句话说，人类在按照MFP这样的自然法则创造全新科技文明是与已有的自然界有机联系在一起的，它使人类及人类创造的世界与自然融为一体，而不应是强硬附加在自然界上的一个“肿瘤”，只有这样，人类才能在宇宙演化的有机链条上继续实现可持续的进化，从而有一个良好的命运和健康的未来。以本文的框架可以看出，这需要现代科学作很大的转型：不再是认为有一个独立于人类或排除人类的客观物质世界，人类也不再是简单低对独立于人类或排除人类的客观物质世界进行改造而已，而是不断地“道法自然”地向自然界中自然进化而来的事物学习，科学技术和科技产品像自然法则和自然产品那样具有有机性、灵性和鲁棒性。只有作了这样的转型后，我们才发现，人类不应是在现代科学带来的生态破坏、环境污染和科技伦理的多重威胁下走向悲剧性的灭亡，而是完全可以有一个可持续的、有作为的、健康的未来。



4.1 应用的一般方法

对大自然的任何现象，都处于宇宙演化完整链条上的某个层次或某个尺度上（如图2或图3所示），如对宏观生物、生态、社会、经济等复杂系统（我们目前研究的重点），相当于系统已经演化到该层次或尺度（即在以前演化的基础上）。利用本框架，我们首先就是针对宇宙演化到该层次的现象，构建出或生成出网络的物理模型，定义如式（1）的广义信息熵，利用该层次上的数据（现象），重构相互作用参数，导出和重构方程（4），即导出和重构该层次的宏量子波函数x的演化，我们所期待的现象（x的变化）或科学理论（x的变化规律所蕴涵的理论）就是以这种方式出现的：牛顿力学的机械运动、化合物的功能、生命过程、社会特性过程等等（如上所述，不得不带些遗憾地承认，由于没有自觉发现或写出式(1)的完整形式，现代科学在这个完整的无缝宇宙演化链条上终止于粒子物理和化合物的物质世界，满足于通过各种假设以其来笨拙地解释生物、社会等演化史下一链条的现象；但令人欣慰的是，撇开严格科学不谈，人们在定性的认识上却一直在自觉或不自觉地构建一般化的式(1)表达式，运用MFP的框架，保证了对信息的充分掌握和处理，从而做到了对宇宙演化史链条上的粒子、化合物、生命、社会等所有现象进行统一认识，今天，我们只是给出严格的科学版本而已）。MFP给出一个对任意研究对象迅速构造起一个理论的标准方法。

确实，目前的任何一门科学理论的建立都是建立在对研究对象认识的基础上，因此都必须面对图1所示的构建性或生成性网络、作用机制和参数。本框架指出，机制就是认知方面的MFP，而参数必须由经验、观察来重构，这是所有科学的必然形态（对整个宇宙而言则类似人择原理式的形态：各种特定参数g、s、a、l等的调制导致了宇宙今日的现象，而在其它的宇宙中存在另外一套参数g、s、a、l等，我们就由宇宙今日的现象重构各种特定参数g、s、a、l等）。

可以说，根据MFP的框架，一旦我们构建起或生成出关系网络并由经验和观察捕捉起相应的信息来试图面对某种现象（牛顿的机械运动、引力理论、夸克的色动力学等标准模型、生命过程、生态演化、社会经济现象等等），理论框架中的参数g、s、a、l、x等就都是内在地相互协调的（如对应物理学，它们相当于标准模型中的参数，它们是粒子相互作用中精确协调的；而对应化学、生物学、社会学等，它们也应是在化合物、DNA、社会Agent之间相互作用中精确协调的，尽管至今学术界并没有发现这种协调规律。今天看来，它们都在式(4)中体现出了协调规律），这意味着关系网络组元本身的特性、组元间的联系特征、整体构形的特征等内在地相互协调以使这种现象出现。正如各种特性的超弦耦合成夸克，而各种特性的夸克耦合成质子，各种特性的原子耦合成化合物，各种特性的化合物耦合成细胞，各种特性的生物耦合成生态系统，各种特性的Agent耦合成社会……，对这种现象的规律分析也就可诞生物理学、化学、生物、社会学等各个学科分支，撼动世界的近现代科学（至今主要是物理和化学）就是自觉或不自觉地这样建立起来的。式（3）给出了x的表达式，其含义也清楚了：现象和规律是自然流露出来的，也即构建了或生成出什么样的网络（或捕捉到了什么样的信息），组元就会自然地耦合成特定性质的构形（质点的机械运动、化合物的性质、生命的特征、社会的性质……），也即自然地得到什么样的现象和规律。

那么，人类最自然的经验、观察是什么呢？或者是由经验、观察捕捉起的最自然的信息是什么呢？显然经验、观察捕捉起相应的信息最自然的就是该层次或尺度上的组元x1, x2, …, xn的若干组数据（当然，依上述理论，组元及组元间的联系都是生成性的，组元不具有单独存在的意义，必须联系在一起才有意义，它们的联系正如式(1)和式(4)所描述的那样，一旦式(1)和式(4)这样处理捕捉起的相应信息，也就意味着我们采用了图1所示的信息本原，在一个完整的宇宙演化史上，按MFP来处理问题，保证了对信息的充分掌握和处理，这样自然符合我们面对的任意研究对象的本来面目）。因此认识世界万象和发展科学理论最自然的途经就是由捕捉到的组元x1, x2, …, xn的若干组数据对式（4）进行重构求解。这种重构和求解式（4）的详细的计算方法请参考相关文献[15-19]。确实，通过MFP的框架，从计算得到波函数x的演化（变化的xi）及反映构形变化的雷达图上，不仅可以利用x的演化展示物理学上粒子的生成、宇宙的演化、生命涌现动力学等，也可以清晰地看出宏观层次上的有序结构涌现、进化、复杂化、分层等结果，包含着从物理、化学、生命到社会的所有复杂系统演化现象、规律和理论，可以作精确的分析，是一门新科学的解决问题的统一途径，可以说，从“MFP试管”中可以窥视整个世界万象和几乎所有学科的诞生。如果说MFP揭示了科学的实质，其结果展示开创一种表示世界万象特性及其规律的新方法（再次重申：粒子物理学、化学、生物学、经济学等各学科实际上都应是自觉或不自觉地采用这种方法建立起来的！只不过如上所述，它们受简单观察视角和柏拉图以来的传统逻辑思维的限制而终止于物理学和化学，没有走得描述生物、社会、心智乃至更远（主要忽略了组元x1, x2, …, xn的若干组数据之间如式（1）那样更普遍的、可统一不同层次间的联系，采用的是“假设驱动问题”的策略，没有保证对信息的充分掌握和处理，从而没有看到从物理和化学到生物和社会之间的所有形象都是图1所示的信息网络演化的完整链条），而我们今天则看到了不同层次间的统一有机联系，看到了组元x1, x2, …, xn的若干组数据之间如式（1）那样更普遍的、可统一不同层次间的联系，采用的是“数据驱动问题”的策略，保证了对信息的充分掌握和处理，看到了从物理和化学到生物和社会之间的所有形象都是图1所示的信息网络演化的完整链条，于是科学就呈现了另一番完美的统一景象。

可以说，万物（城市、社会、经济、生态、生物、工业园、土壤系统等等）都是一个如图1所示的自主主体网络演化而来，如图3所示，而x是一个非常重要的参数，在自主主体之网上会出现各种变幻的构形（用x来度量），它的演化在共同进化的MFP法则下展开，这些各种变幻的构形确实就是各种现象、功能和属性的表征，原则上只要把x计算和表示出来，就可以分析各种现象、功能和属性（如各种粒子、元素、化合物、细胞、城市、生态、土壤等等，x确实就是一个涌现出的现象、功能和属性评价指标），由此可有许多实实在在的应用（类似元胞自动机的应用，包括微观动力学导致的涌现，涌现出的功能描述及其与组元的关联等），如研究粒子和宇宙物理学；生命的起源、本质及含义；生态系统的形成和演化；探索社会的形成及演化过程等。各方面的案例分析我们目前正在大力展开。不过，目前对x含义的理解、方程（4）的含义理解及求解方法等方面仍存在不少问题，因而从计算的x中得到的结论仍是有限的，有待于进一步挖掘。



4.2 应用的典型案例

作为一个典型的特定应用案例，下面我们给出对城市复杂系统的求解结果。按当前学术界的标准，对图1已演化到城市这个层次和尺度的关系实在，我们选定经济城市化水平、人口城市化水平、生活城市化水平、城市载体及居民文化教育水平等组元构建图1所示的城市系统的自主主体网络，定义广义信息熵式（1），导出城市系统的演化方程（4）。当然，不少读者质疑在构建自主主体网络方面有很大的主观性：每一种选择方式都会有一种x的演化和一种组元间的作用规律。确实，如上所述，系统的选择就是较主观的概念，除非就是我们达到了可以采用公共的方式对其进行重构。当然判断这种所谓的公共方式的标准大多数情况下都是模糊的。无论如何，在现阶段，我们认为一旦采用了某种我们认为较公共的方式来选定系统和组元，主观性就认为基本上克服了：尽管一千个观众眼中有一千个“哈姆雷特”，但“我”眼中的“哈姆雷特”仍然是由MFP控制而产生的现象（x的演化及组元的相互作用规则都是无可置疑地精确的），当然，若我们认为或有信心已采用了某种较公共的方式来选定系统和组元（主要是根据对目前学术共同体的研究结果总结而作出的判断，而这永远只是相对的，按波普尔的说法，它只能被证伪而不能被证实，即我们作出的判断只能不断地被修正和完善），一千个观众眼中的一千个“哈姆雷特”会有可能变成一个“哈姆雷特”，它仍是由MFP控制而产生的现象（x的演化及组元的相互作用规则都是无可置疑地精确的），但其普适性都大大提高了，当前对复杂城市系统的模糊的定性的认识就会逐渐减少，最后也就开始形成标准的研究复杂城市系统的科学了（这种形成所谓的标准科学范式的试探性研究过程对粒子物理和化学已经结束了，但对生物、社会、经济、神经等复杂系统仍是必须的）。

这一系列工作完成后，就可利用该层次上的数据（现象），重构相互作用参数，对城市系统的演化方程（4）进行重构求解。从中可以清晰地看出1952-2007年广州市城市系统作为一个自主主体在MFP下的演变过程（如图6～图8），对实际应用有着重要的启发。从图6和图7中可以看出，经济城市化水平、人口城市化水平、生活城市化水平、城市载体及居民文化教育水平等组元均在MFP的调控下实现共同发展，在MFP作用下共同促使城市系统特性的涌现（用x表示），也可以严格揭示各组元是如何相互作用的。图8则展示了构形的动态变化，由此可清晰地看出社会科学的规律。x可作为一个反映复杂系统特性演化的重要指标，从理论上说来，由x可得到复杂系统的所有特性，案例的详细讨论和分析方法请参阅相关文献。



图6 广州市结构指标ξ值随年份变化图 图7 结构指标ξ值和GDP关系图



图8 广州市城市模式的时空蔓延图



由于篇幅有限，我们此处只通过一个典型例子给出社会经济学科学的建立途经。当然粒子和宇宙物理学、化学、生命科学、生态学乃至心理学等几乎所有学科也可以类似地建立起来。我们目前也有其它各方面的大量案例分析，请参阅文献[15-21]。



5 结语

了解宇宙慷慨地透露出来的奥秘是人类最激动人心的事业之一。当前学术界盛行的所谓科学的终结不过是还原论的终结。
依据这种摆脱了笛卡尔、伽利略、牛顿甚至爱因斯坦和波尔等机械还原主义和传统形式逻辑的新物理学或新科学，生命的诞生和人类的出现，以及伴随它而出现的理性、意义、精神、价值、责任、文化、艺术乃至道德和灵性又可以最终从物理学或科学的角度来解释。可能不少读者会不太赞成本文把物理学或科学上的讨论随意推广到社会乃至人文等其他领域，从历史上看，追求包罗万象、无所不适用的所谓万有理论往往都是吃力不讨好的[25-26]。但考虑到宇宙万物无论如何都应是一个无缝的网络，允许笔者有点“万有理论”（TOE）情结也应该得到理解和尊重。其实，物理进化、化学进化、生物进化以及人类的出现都是一个不可打断的完整链条，科学显然是不应该把人排除在外的，只有这样我们才能对人类的地位、价值、幸福感、未来的走向和命运等有更好的把握。可以说，MFP的意义是两方面的：一方面现代科学的限度可由MFP来描述和克服，它是学术界试图寻找的“另外的法则”和全新的世界观或科学图景，在未来的几十年乃至几百年来，科学必将改变其形态，在一定程度上我们在再造神圣，在此我们只不过是提前目睹了未来物理学/科学的可能风景[26-27]，MFP让我们回到了逻辑思维的最初出发点，看清楚了我们定义和观察到的世界究竟和“真实世界本身”有什么不一样，这里需要的只是您对新本原的丰富的想象力，最近有学者也从这方面进行了探索[28-29]；另一方面，从现实意义上来看，MFP告诉我们，科学及科学描述的世界图像是由我们的感受或观察到信息构建起来，而显然我们感受和观察的能力都是非常有限的，因此由此发展起来的科学绝不是充当裁判的上帝，对世界我们就应该时刻心怀敬畏，MFP的新科学远景理应更好地用于指导人生和人类的归属，揭示幸福的实质，让人类都成为科学达人而游刃有余地生活。



致谢

感谢课题组田井涛、林菲、李鹏飞、蒋田田、王晓楠、程宏鑫、赵帅、王奕蛟等同学在交流中所提出的一些有益思想。



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