第二十二章 信息生命体（二）

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在本文中，我们提出了这样的观点：在有生命系统和无生命的系统之间可能没有明确的、非黑即白的区别，二者之间不存在鸿沟和界限。执着于生命\/非生命的二元对立一直在阻碍着研究进步，相反，顺着如图1那样可能存在状态渐变的“生命光谱“，可以看到，即使复杂程度相似，有些系统也比其他系统更有生命力（alive）。而要衡量“生命力”（aliveness），信息就是一种很好的度量，毕竟它与尺度无关，且集群系统向更有生命力系统的过渡也可能需要信息。对此测量可以集中于给定物理系统中可能发生的转变：更有“生命力”的系统允许更多可能的转变，并经常促成更多不可能的转变。一个例子是，利用农业信息的农耕活动如何改造了我们人类的文明，导致产生了改造物质的能力，而这些能力在这一革新之前是不存在的；或者人文学科对科学的发明如何导致人类物理上实现从地球发射到太空的能力，显然这在万有引力定律的知识之前也是不可能的（walker 2016）。在这方面，生命可以说是在探索足以导致事物发生的相邻可能性（adjacent possible，Kauffman 2019）。其中转变可能性的数量与生命物质的信息结构有着深刻的联系，因为只有当生命系统获得了物理世界的信息，它们才可能控制与这些信息相关的过程：更多的信息意味着对更多自由度的控制。

生命光谱中的信息。

它阐明了一个如何将生命系统视为同一物理现象不同层级例子的概念框架，关键在于信息结构的区别。以这样的尺度上对生命系统进行排序是否可能；以及若可能，哪种度量更能刻画这个尺度的特点，目前仍是一个悬而未决的问题。图中复杂系统分别代表：一组非生物的化学化合物、细胞内的生化反应、由多达5万个细胞组成的团藻球形种群、蚂蚁群体的集群行为，以及嵌入城市的社会结构。这当然并不全面，但说明了代表不同“生命力“程度的系统在不同尺度缩放下可能的样子

生命可能存在一个光谱的想法是信息方法的自然结果：如果信息蕴含的某种概念确实是生命物质最基本属性的基础，那么生命就应该能用其信息结构和因果结构来量化（walker ; davies，2013）。然而，作为围绕生命属性的信息和因果结构，一旦延伸到纯物理系统，就开启了统一描述生命和非生命系统并量化它们相似和差异的可能性。当我们把目光投向行恒星和星系等大质量天体来研究引力物理学时，就像承认引力是宇宙的一个普遍属性一样，我们应该认识到信息也是，而生命过程就是研究信息物理学最典型的例子。

可见重要的是，任何量化生命的尝试都必须能处理非生命模仿生命系统行为的情况。因此在这篇文章中我们关注集群行为——它被广泛认为是生命的标志属性，同时又能在许多非生命系统中观察到。事实上简单的物理模型经常被用来模拟生命的集群行为，这就引出了它们是否存在根本差异的问题。我们认为，通过研究集群中的信息流，将获得信息理论是否能够区分生命和非生命系统的深刻见解：假设两个系统，通过不同机制表现出相同的聚集行为（aggregate behavior），一个是活的而另一个不是，信息论就能发现这些差异。信息论关注的是捕捉空间和时间相关的结构，因此可以使用信息论度量来确定两个系统是否使用了相同的规则集合。我们的假设是，生命能通过各种相关操纵（例如，对自身状态的干预）主动控制自身的状态，而非生命则不能。因此信息理论将成为辨别非生命和生命集群相关性结构差异的有用工具。就此而言，生命过程的光谱可能由控制（因果）和信息结构的组合决定，组合沿着从生命力较少到生命力较多的频谱对各种实体进行量化。虽然“生命光谱“的精确度量和尺度仍有待确定，但我们将在本文概述一些可能进一步有用的关键思想。