最大流原理的科学与哲学新视角探索[1]

柴立和

天津大学环境科学与工程学院，天津 （300072）

E-mail：lhchai@tju.edu.cn

摘 要：本文论述了最大流原理（MFP）的科学理论框架，它是以一元论的信息本原及信息原理为宇宙第一推动法则的无中生有模型。理论框架表明，万物从隐形的x流动场中以x场动力学方程控制的方式涌现，又最终消失在x场中，即宇宙万物可能都是在MFP作用下隐式和显式交替出现的。有别于现代科学只讨论从“存在”到“存在”的物质运动和运动物质属性而把其它属性遁形于二元论，MFP的理论框架立足于从“无”到“有”的一元论信息本原，认为世界万象、所有的属性都是满足信息原理的涌现过程，物质属性只是最简单的信息涌现过程。由MFP调控涌现过程不仅可以产生简单的物质运动图像，而且可以描述简单的物质运动以外的属性（功能、组织、秩序、生命、感情、思想、心灵等），展示了包括物理、化学、生物、生态、经济、社会、心理学等跨学科方面的大自然属性。它有别于量子引力模型、系统科学模型、非线性科学模型、自组织理论模型、非平衡统计力学模型、复杂性科学模型等主流研究方法，本文给出一个全新的框架，并讨论了其在量子力学、相对论宇宙学和复杂系统领域中的初步应用，可以说机遇和挑战并存。

关键词：第一推动法则；最大流原理；一元论；信息熵

中图分类号：N06

1.       引 言：现代科学及哲学中二元论的起源及困境

为回答宇宙有什么、宇宙的一切是如何创生的，在过去的近400年中近现代科学逐渐发展起来，至今已形成了枝繁叶茂的体系。其中最基础的当然是作为科学之母的近现代物理学，它以力（场）、惯性系、质点和运动等所谓的客观实在为研究对象，认为这些对象就是大自然的本原，这导致了几乎现有的物理学法则均是还原性的力学法则，是关于“客观存在”的法则，研究从“有”到“有”的可逆变化，刻画出了所谓的客观物质的运动这种简化的宇宙图像或属性^[1]。这种图像看似合理，符合我们所谓的“眼见为实”的准则，但它们实际上只是在实验室的条件下通过选择参照系，对位置变化、运动等简单关系进行观察的结果，或者说仅是肉眼视角的结果。这种客观物质运动的图像当然不是宇宙的全部。有大量的属性如由波引起的颜色、化学物质的性质如毒性或气味等、主观、精神、心智、不可逆、秩序、组织、有机性、活力、生命等等就没法包含在这种简单观察或肉眼视角的“可看见”图像中^[2]。面对此类疑难，近现代物理学的回避方法是要么认为这些属性仅是主观的表现而诉求于二元论，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^[3]。

不难看出，现代科学中二元论的产生是由于选用了实验室中人肉眼的简单观察而导致的可还原的、唯物论意义上的物质图像作为世界本原而导致的，换句话说，凌加于客体之上、不与客体互动的主体观察是简单的，是注定要导致分裂的二元论的，它只能描述简单的、可还原的机械物质运动属性而遗漏高级属性，包括生命和人性。这就不难理解，人类在发展研究所谓客观世界的现代科学的同时却引起了人与自然、生命与非生命、科学与人文的分离，其中特别严重的是由于人类自己与大自然隔裂开了，也就渐渐地迷失了人类自己^[4]。

当然，现代科学在近现代物理学的基础上发展出了化学、生物学、心理学、社会科学等这样的学科分支，这些学科与只研究简单物质运动的近现代物理学不同，它们重视结构，重视颜色、毒性、主观、精神、心智、不可逆、秩序、组织、有机性、活力、生命等更高级属性，目前似乎可以解释不少化学物质的功能等，也似乎有潜力在不久的将来揭示不可逆、秩序、组织、有机性、活力、生命等现象^[5]。但目前这些学科基本上仅是定性的，没法调用作为科学之母的物理学，因此就没法形成严格的科学。最近，被认为有物理基础的量子引力学、系统科学、非线性科学、自组织理论、非平衡统计力学、复杂性科学等这些非线性非平衡物理学出现了，似乎是化学、生物学、心理学、社会科学等这样的学科分支的统一科学理论，但不难发现，这些学科仍主要以物理学上的微观可逆动力学为基础，引入粗粒化、新概率因果、主观观察、人为选择的相互作用或其它假设，形成以经典熵/信息为核心的统计力学，实现从微观可逆动力学、中观动理学到宏观非线性偏微分方程的推演，从而研究组织、生命、秩序、心智、文明、进化等更高级、更复杂的世间万象。显然，这种思路仍是基于物理学的还原逻辑。只有客观的物质运动是终级的实在，具有惟一的本体论地位，而颜色、毒性、主观、精神、心智、不可逆、秩序、组织、有机性、活力、生命等仅是幻觉或主观感受，不具有实在论的本体论的地位。这仍是基于二元论的逻辑，至今仍使科学家们不时地陷入两难境地^[6]。

现代科学所诉求的主体和客体、唯心和唯物分离的二元论而把统一的宇宙活生生地分裂开了，当然引起众多疑虑：在经典力学中，仅假设了力，而不知力的起源，这就就是牛顿假设另外的或ad hoc的上帝第一推动的诱因；在相对论中则为奇点的第一推动；在量子力学中则为测量或观察的第一推动；事实上，在力学基础上的宇宙像钟表、机器、蒸气机、计算机等说法均不可避免地需要外界的神秘第一推动以获得慰籍^[1]；非线性非平衡物理学、化学、生物学、心理学、社会科学等领域中出现的复杂的世间万象仍求助于粗粒化之类的主观解释。这些疑难都是近现代科学的根本性难题。

从这个意义上说，如若不能明晰作为力起源的外界神秘第一推动之特性，或仅仅求助于作为回避问题的权宜之计的二元论的解释，现有物理学的力学法则不能作为第一推动的法则，现代科学的力学原理就不能算是现实世界的基本原理，现代物理学方程也并不能算是现实世界的基本方程，所描述的也只能是物质的运动及运动的物质这么一个简单的世界图像或属性，不能包含宇宙的全部，物质的运动及运动的物质以外的更高级的万象或属性如颜色、毒性、气味、主观、精神、心智、不可逆、秩序、组织、有机性、活力、生命等等、四大起源问题等则在其描述能力之外。一句话，近现代科学的唯物论正遭遇到重大挑战，要无缝地揭示大自然的所有属性，必须从根基上作重大修正乃至重建^[2]。

本文认为，统一的宇宙不可能是分裂的二元论的，本原必须是主体和客体融合的一元论的。其实现代科学已经向我们暗示，宇宙所有属性都是主体对客体的观察或感知的结果，主体对客体的观察或感知就是宇宙的一切，因此只应有一元论意义上的观察或感知。不过在近现代物理学的这种情形下，由于观察是简单的，常采用惯性系，只对位置变化、运动等简单的关系进行观察，这就形成了力、物质和运动等图像，因而给人似乎有一个独立于观察者的外在客观实在的印象，形成了所谓的客观物质实在是大自然的本原之论点，许多属性包括观察者本身则在该本原之外，二元论随之产生。当然对待大自然中物质运动这样的现象，以客观实在的方式来处理确实不会有大的偏差，因此在过去400年的现代科学中这种方法屡试不爽，对物质运动以外的属性则遁形于二元论的托辞之中。但是别忘了，现代科学中的观察只是最简化的、最表象的、最低级的观察而已。采用简单的观察方式不能代表所有的场合。我们倡导一元论的观察或感知就应是更广义的、更一般化的观察。现代科学中的简单观察就是用“肉眼看”，而更广义的、更一般化的观察就应是“悟”，它不仅对位置变化、运动等简单的关系进行观察，也对更复杂的联系进行观察，这样观察者自身也会逐渐完全“沉浸”在被观察者之中，成为彻底的一元论的本原。用“肉眼看”的简单观察能发现所谓的客观实在的物质运动属性，而会遗漏许多高级属性如颜色、毒性、气味、主观、精神、心智、不可逆、秩序、组织、有机性、活力、生命等等，这正是二元论有机可乘的地方。通过“悟”的一般化的观察或感知不仅能看到客观实在的物质运动属性，也能发现或涌现“肉眼”看不到的高级属性，一元论是就足以解释所有的现象。通过这样的一元论，宇宙万物都是诞生于“无”与“有”之间的演化，在“无”与“有”之间的演化中表现出所有属性，第一法则可以在“无”与“有”之间的演化中去寻找、可以在主体对客体进行更广义的、一般化的观察或感知的信息视野中去寻找宇宙所有的属性。世界万象诞生于“无”与“有”之间的演化、诞生于信息的演化。因此，本文指出融合了主客体相互作用的大自然生成性的隐实在、观察者与被观察者“沉浸”在一起的一元论的信息本原（具有有机整体性、广义信息作用、广义信息熵、信息力、信息能等特性）是大自然的惟一存在，由此提出了宇宙的第一推动法则，建立了一个描述“无”与“有”之间演化的模型：世界万象都是满足MFP的信息过程。这形成了一个新的理论框架，可以较好地重新理解量子力学、相对论力学和复杂系统等，利用本理论框架原则上可以产生物质及物质以外的所有属性，建立一个一元论的科学，描述世界万象，有望为最终解决物质、宇宙、生命和意识等四大起源问题提供启示，从新的角度较好地实现物理、化学、生物、生态、社会、心理等领域的跨学科统一描述。

2.       最大流原理的哲学与科学新视角：无中生有的世界

2.1一元论的信息本原及科学描述

如上所述，由于观察的简化导致了现代科学中分离的二元论：先假设一个先天存在的客观世界、再假设另一个主观的外来作用这种方式发展描述世界的科学。不过，一旦观察者对被观察者进行一般化的观察时（即不光对位置变化、运动等简单的关系进行观察，也对更复杂的联系进行观察），观察者自身会逐渐完全“沉浸”在被观察者之中，难分难解而融为一体。因此，实际情况是，只有一元论意义上的观察或感知，必须一开始就坚持一元论，认为大自然只有一种本原、一种实在，这种本原或实在是融合了传统意义上的主体和客体，应把世界万象看成是主观对客观进行广义观察或感知的结果来发展描述世界的科学。既然世界万象是主观对客观作用的结果，那么描述世界万物的科学就应由反映主观对客观作用的信息来展开。因此我们需要重新从本质上构造新本原及明晰信息的本质含义。

尽管信息已经是当今社会一个相当时髦的字眼，但不可否认，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。人们常把物质、能量和信息相提并论地称为大自然的三要素，但仍仅在物质和能量载体上认识信息，把信息看成是物质的属性，这不足以描述信息本质和本体论意义。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，尽管对信息的研究是学术界的热点和前沿，但目前对信息本质的研究多从哲学上进行，也有诸多的争论，没法达成对信息本质的一致认识；而具有严格科学意义的研究则仍局限于用经典Shannon信息或近对其作简单的修正（如Renyi信息、Kullback信息、Fisher信息等），即便是像量子引力这样的前沿科学中的黑洞信息、量子信息等也还不足以描述信息本质和本体论意义^[5]。信息基础理论研究和对信息本质认识的严重滞后与我们这个立足于信息技术之上而蓬勃发展的信息社会是相当不相称的，与我们要求的由反映主观对客观作用、观察者与被观察者“沉浸”在一起的信息来发展描述世界万物的科学也相差甚远。

经典Shannon信息暗示信息是组元间的耦合关系，这是有启发意义的，只不过它是一种客观的、静态的视角，仍是主客体分离的二元论的唯物论视角，不涉及到信息内容和信息价值。为从本体论的意义上对信息的本质进行描述，必须引入更为激进的视角，超越经典Shannon信息的描述，把信息抬到一个更高的地位。我们认为，既然只有信息才是认识世界的方式，这种方式就必然是融合了主观和客观、唯心和唯物的一元论，是一种主体对客体的观察，是观察就必须有流动，因为只有形成稳定的信息通道中的流动才能产生可以被识别出的象。那么流动又是如何形成的呢？流动必然是组元间耦合的结果，因此作为信息意义上的世界本原必须是一个生成性的、无限耦合的、耦合方式依赖于环境的网络。只有从这样的本原出发定义信息才能达到对信息本质的认识，并由此进一步构造描述世界万象的科学框架。在该思想引导下，我们进一步指出，世界的本原如图1所示：一个无边界的无穷缠绕的生成性始基或胚胎，描述它的最根本的特性乃是融合了主客体、观察者与被观察者“沉浸”为一体的一元论本原之信息。因此，大自然只有这种本原，只有这种本原的信息，其它一切都是信息过程的产物，这种本原及信息描述的模型作为大自然最深层次的、看似隐秘的结构其实可能在大自然所有的尺度均成立：对微观尺度而已，它相当于量子力学的模型（如超弦或自旋网络），对宇观程度而言，它相当于相对论力学的模型（如黑洞模型），统一说来，它可能是期待中的量子引力模型；而中观尺度而言，它相当于化学、生物、生态、社会经济、心理学等复杂系统的模型（如通用的元胞自动机网络）。

图1 一元论的本原：“无”与“有”之间演化的信息实在

对图1所示的这样的隐秘实在—“无”，它是一种非物质的本原，是一种无穷缠绕的生成性始基或胚胎，描述它的公式是^[7-12]

     (1)

对现有的研究有所超越，式（1）定义了一种广义信息，实际上就是主体对客体的充分观察结果。这意味者广义信息其实并不是像物质和能量那样确定的量，也不像Shannon信息、Fisher信息、Kullback信息、Renyi信息等经典信息那样确定的量。事实上，确定的物质和能量只是最简单的、绝对不变的耦合情形，而现有的经典信息也仍是较简单的、确定的耦合情形，也正由此，只有由式（1）广义信息才可诞生物质和能量以外的东西，也意味着大自然可以有任意维度的力或实在，是多变的、依赖于环境的，原则上也可以创造任何东西或属性，而不仅仅是物质的运动。这应是对信息的本质理解。当然从式（1）对信息定义来看，设定组元不仅是为了模型在应用操作方面的方便（即在可操作的意义上，必须通过知道部分的信息来了解流动的整体），而且可能是广义信息的本质所在，一团流体的产生、一个信息流通道的形成看似不需要组元，但确实是由组元连接而产生的。

可以证明，式（1）也可以写成^[13-18]

             (2)

式（2）中，若长程和持续的高阶相互作用不存在，则b(x)=ma(x)；而内部组元之间相互作用是复杂非线性的高阶耦合，即长程和持续的，则b(x)1ma(x)。因此，参量S_J确实是经典Boltzmann-Gibbs-Shannon（BGS）信息熵的广义形式。这进一步说明了式（1）作为信息的本质定义是合理的，期望将来它能作为描述微观领域的量子信息，也可以作为描述大尺度宇宙的黑洞信息，也可以描述中观尺度的复杂系统信息如生物信息、化学信息、经济信息和社会信息等。

2.2一元论模型如何无缝地揭示大自然的所有属性

一旦依据图1所示的大自然生成性的隐实在、观察者与被观察者“沉浸”在一起的一元论的本原发展出了式（1）的本质信息，宇宙的图像就成了：一团信息流创生万物。那样它按什么的法则去创生万物呢？一个候选法则自然就是：这团信息流必须最大化地流动，即最大流原理（MFP），过去人们常提及的信息熵最大、信息不守恒、开放系统的熵减少、事物最充分发展、象的不断识别或无偏差的估计、阴阳互动最平衡化、矛盾运动、程序控制、道动等等也有此特点。由MFP可得广义概率^[7]

                    (3)

引入x变量

                                 (4)

由式（3）、（4）可导出一种新型的动力学方程

                       (5)

式（5）表明，万物都可在MFP作用下隐式和显式交替地出现，万物从隐形的x场中涌现，又最终消失在x场中。一切大自然的象（如物质、生命、意识），都可以认为是最大流的流淌或最小阻力的流动在时空上的构形（广义力）而已，也即稳定的信息通道中的流动产生可以被识别出的象，即宇宙万物。这可进一步形象地理解为：x场是一个联系着各孤岛的汪洋大海，是一个有着任意创造的信息海洋，由高阶耦合或联系导致流动产生及蔓延，在流动中现实万象在“无”与“有”之间的演化，也即我们此处给出了“无”与“有”之间演化的模型。这是一种通过任意性或有选择性的潜在耦合（这意味着广义信息是多变的，因不同情形而异），再通过淘汰产生信息流通道的流动的产生及蔓延并进而创生世界万象的理论和模型。

本模型可能是我们人类通过认知产生世界图像的标准模型，或许这将是所有科学的本来面目和诞生途经。可以说，宇宙是一元论的，所有的科学都是关于认知的科学，既然是认知，就应符合本文的最大流原理模型。这可给出大千世界的从物质到生命和意识的所有图像。若只考虑低阶耦合（假设了上述的现代科学中惯性系的最简单的观察），则式（5）退化为

                                   (6)

式（6）是最简单的信息过程所产生的结果，是假设了惯性系的最简单的观察导致的最简单的稳定信息通道中的流动。这就是现代科学中给出的简单的物质的运动和运动的物质属性。这正是现代科学给人一种绝对的、不以人的意志为转移的客观实在的印象的原因。这也是按现代科学看来，物质以外的高级属性必须诉求于二元论的原因。

在MFP的框架中，一旦以式（5）作为一般的非退化形式，则可以描述简单的物质的运动和运动的物质属性以外的更高级的特性。为了更直观地展示更高级的属性是如何产生的，以化学中的功能属性（如毒性、颜色、气味等）产生为例，它们都是物质运动以外的属性，分析清楚了它们是如何产生的，就可理解物质运动以外的所有世界万象是如何产生的，也就建立了可拓展描述物质运动以外的所有世界万象的科学。现有的化学认为这些属性是由结构决定的，但要理解它必须引入主观感受的二元论。MFP则可这样分析：这些化学物质可转化成一元论意义上的无穷缠绕的始基或胚胎，并用S_J表示其特性，所谓的由结构导致的功能属性（如毒性、颜色、气味等），以MFP看来实际上是最大流原理导致一团流体流动的结果，如式（5）所描述，这团流体的流动代表了特定的信息通道的流动，相比式（6）而言，它是如此活泼、多变、随机、充满灵性、时空对称破缺等，恰恰是某种呆板的机械物质属性以外的特征（活力、生命、毒性之类分化学物质的功能、色彩、意识、创造力等）出现的标志，也即某种特定属性或功能（如毒性）的涌现，显然这种功能是多变的，由不同的流动特性决定，这取决于无穷缠绕的始基或胚胎的描述参数S_J及最大流原理。这是理论上的严格证明，在实际操作中，考虑到融合了主客体相互作用的、观察者与被观察者“沉浸”在一起的一元论的本原所表现的创生万物的特定的信息通道的流动往往与广义观察到的数据串流是同构的，因此可由广义观察到的数据串流来定量地重构式（5）这种特定的信息通道的流动，从而量化研究某种特定属性或功能（如毒性）的涌现。当然，物理化学中的功能属性（如毒性、颜色、气味等）描述清楚了，其它所有现象如量子起源和演化、生命现象、复杂系统自组织等所有非物质运动的现象都可用同样的理论框架、以同样的方式解释清楚^[19-22]。其实，我们日常生活中对某种特定属性或功能（如化学物质毒性、色彩、生命力、元气、秩序、自组织等）的感受就是大脑利用经验知识（即广义观察到的数据串流）来重构式（5）特定的信息通道的流动的高效计算过程。因此，必须基于一元论，通过“无”与“有”之间的演化（看到有机整体性、广义信息作用、广义信息熵、信息力、信息能）、形成稳定的信息流动才能描述广泛的世界万象：量子物质的自组织起源、相对论宇宙学的自组织演化、化学性质如甜味、物理性质如颜色、生命特性如活力、意识、精神、复杂系统的自组织演化等；而从“有”到“有”（只看到了可还原的部分、经典力、经典物质和能量）只能描述物质的运动和运动的物质这种简单的世界图像。

换句话说，一个观察者与被观察者“沉浸”为一体的、由不断任意耦合（即信息）而形成的生成性本原，在MFP下形成一团流体及其最大化的流动，这就是第一推动，万物的创生其实是流动的不断淘汰和延展。这种由无创生有、又由有趋向无的本能就是宇宙的第一推动。上述相当于严格证明了MFP确实是大自然的基本公理，x方程是现实世界的基本方程。在MFP框架中，由式（5）可以看出力的起源，其实力是某种主观对客观认识而产生的东西，除了惯性系的运动变化（简单的变化）产生物理力（在现代物理学框架中没法研究其起源）外，所有类型的变化（更复杂的变化）均有原因（广义力，可以研究起源）。其特例式（6）对应着现代物理的物质分离和重组的物质和能量守恒的简单情形，在这种特例的情形下，牛顿式的经典力就是一个外来的假设概念，也必须引入外来的第一推动才能了解其起源，它仅作为工具引入，把它去了并不会影响问题的本质，这可能意味着力的时代或许该终结了。因此，只有上升到本文的x力或场才能发现力的本质、力的起源、理解四种力的统一、理解宇宙第一推动等。概而言之，MFP更适合作为第一推动的法则，它是自行发生、并不是外界施加的，它自行产生宇宙万物。因此它或许是关于物质是什么、力是什么、时空是什么、生命是什么、意识是什么的法则和确切描述，刻画着宇宙万物的所有属性。而保守的物质世界中的运动和运动的物质图像仅是这团流动的最低级的特例而已。

3.       最大流原理在诸多领域的初步应用

MFP不仅仅是提供认识问题的一个新视角，而且可以获得现有方法得不到或没法解释的许多结果。具体分析如下。

3.1重构量子力学与相对论力学

在现代物理学中，由于受牛顿力学的影响，量子理论（以及相对论）曾一度被认为是一种描述波、粒子或场的运动等纯物质属性的理论，但大量的离奇量子现象（或相对论、宇宙现象、所谓的第六感等等）向我们暗示：它实际上应看成是一种描述信息属性的理论，从融合唯心和唯物、主观和客观的信息角度更好理解。基于图1所示的类似自旋网络的本原，粒子相当于x场涌现出的物质性，而波则是x场的弥散性。所有的量子力学现象都是满足MFP的信息过程。万物都是在MFP作用下显式和隐式交替地出现，万物从隐形的x场中涌现，又最终消失在x场中。这不仅可以较好地解释量子力学波粒二象性、坍缩、非局域关联等，也应可以解释相对论宇宙学中的暗能量的一些特性。可以说，所有的相对论宇宙学现象（如黑洞、引力波、暗能量、意识的宇宙、人择宇宙、多重宇宙和并行宇宙等）或许也都是满足MFP的信息过程而已。

总之，MFP就是从信息角度来解读奇异量子现象、相对论、宇宙现象的，应是期待中的量子引力理论框架，它可以定性地给出我们的世界最初是如何出现的理论描述。当然，由于MFP是全新的角度发展起来的，它与现有的量子力学和相对论力学框架比在形式上还有很大的差异，望将来能找到它们在形式上的统一性。可以更进一步推断，除了物理学中的量子和相对论外，化学、生命、意识、经济、社会等也应满足MFP的框架。目前学术界的潮流是用量子法则去统一量子物理、化学、宇宙、生命、意识、心理学、经济等，以本文看来，用MFP也是可以的。可以说，物理学的基础不是如式（6）描述的经典力学理论；而应是如式（5）描述的MFP或量子引力的理论，因此，物理学的大厦可能是需要重建的。

3.2复杂系统的新物理学

MFP给出了一个这样的图景：万物都是在MFP作用下显式和隐式交替地出现，万物从隐形的x场中涌现，又最终消失在x场中。这可以较好地解释物理、化学、生物、生态、经济、心理学等如所有领域的世界万象的起源。上述讨论了物理学，下面讨论物理学以外的领域。

在现实世界（即复杂系统，包括非线性非平衡物理领域、化学、生物、生态、经济、社会心理学等）的应用方面，本框架也无疑是更精确的。对如图2所示的任意复杂系统，它可以是量子引力中的自旋网络，也可以是化学的化学物质，生物中的超分子、细胞、生物体乃至生态系统，社会中的经济组织、社会组织，心理学中接受信号的神经网络等，对它们来说，均可以由MFP以第一推动法则导出的方程（5）为基础，而不是以力学方程（6）为基础（需要再另外设定第一推动）。由此可以导出简单的物质属性，也可以导出更高级的属性：化学属性、组织、生命活力、秩序、社会自组织、意识等。

其实对任意研究对象，都应满足MFP及由其导出的方程（5），而近现代物理学中的力学法则和力学方程即式（6）只能是近似描述；修正力学法则和力学方程的量子引力理论、非线性非平衡物理、系统科学模型、非线性科学模型、自组织理论模型、非平衡统计力学模型、复杂性科学模型等也是近似。MFP的模型则可以自然产生组织、结构、生命、意识、社会等复杂行为，也即非简单机械力学、物质运动方面的属性，应用是严格而具体的^[23-25]。作为典型案例应用，图3给出了利用对式（5）求解获得的北京市的从1994年到2005年的GDP、固定资产投资、人口等20项组元耦合的复杂城市系统发展演化过程的模拟结果。

图2 一般复杂系统示意图

图3 北京市从1994年至2005年的综合演化过程

总之，宇宙万物都是主体对客体的观察或感知的结果，主体对客体的观察或感知创生宇宙的一切，融合了主客体相互作用的、观察者与被观察者“沉浸”在一起的一元论的本原所形成特定的信息通道的流动就是万物创生的标志。而在实际操作中，这种特定的信息通道的流动与广义观察到的数据串流是同构的。相对现代科学中最简单的观察而言（即只有观察到的位置变化、运动等简单的关系数据串流），会形成式（6）描述的最简单的信息流动，它仅表现简单的物质的运动和运动的物质属性，其它高级属性只得诉求二元论，当然这是极端特例的情形。而对一般化的观察（即不仅有位置变化、运动等简单的关系数据串流，也有更广义观察得到的复杂关系数据串流），则形成式（5）描述的特定的信息通道的流动，相比式（5）而言，它是相对活泼、多变、随机、充满灵性、时空对称破缺的，这恰恰是某种呆板的机械物质属性以外的某种特定属性或功能特征（活力、生命、毒性之类分化学物质的功能、色彩、生命、秩序、活力、意识、创造力等）出现或涌现的标志。当然，本框架除了理论上的严格证明外，在实际操作中，可利用经验知识（即广义观察到的数据串流），通过高效计算来重构式（5），从而得到特定的信息通道的流动特征，量化万物的演化过程。

4.       结语

MFP认为，宇宙是主客体相互作用的、观察者与被观察者“沉浸”在一起的一元论的，其演化的动因或者说宇宙的第一推动就是宇宙自身（包括上帝、万物，是物质与精神的统一体）都有趋向最大流（或让信息最大化）的能力—这是让自身涌现出来而获得生存机会的本能。我们证明，该本能可自然产生一种弥漫于整个宇宙的x信息力或场。而现有的万有引力、电磁力、弱作用力和强作用力等自然界的四种力仅是x信息力或场的特例，它们可自然地统一到x信息力或场中。由最大流（或信息最大化）而产生的信息力也就理所当然地成了宇宙的动因或第一推动力，特定的信息通道的流动就是万物创生的标志，它处于由简单到复杂的不断演化之中，创造着时空、物质、秩序、生命、文明和智慧等，可以无缝地展示大自然从物质到精神等所有方面的属性，融传统意义上的物质和精神、客观与主观于一体。中国文化与西方文化在世界观上的分歧集中表现在宇宙第一推动力问题上，西方文化认为是凌架于客观物质之上的“上帝”，中国文化则认为没有什么客观存在，大自然的本原就是“无”、“道”、“气”、“太极”、“阴阳”等，它们本身就蕴涵了创生万物的第一推动。可以自信地说，以今天的MFP作为宇宙第一推动力来看，决定性的胜利可以判给中国文化的“无”，它让我们从一定程度上聆听到了更深层次的宇宙之声。当然，就目前看来，最大流原理的科学框架无论在理论构建和工程应用方面都是非常初步的，仅仅撕开了事实真相的冰山一角，本文故且作为抛砖引玉的工作，望能启示他人更为激动人心的探索。

5.       致谢

感谢陈青青同学在计算机模拟方面所提供的帮助。

参考文献

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Analyses on new perspective of science and philosophy for

maximum flux principle

Chai Lihe

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

Abstract

Theoretical framework of maximum flux principle (MFP) has been elaborated as a model for something coming out of nothing by information entity and information principle in monism as the first driving force in nature. It is demonstrated everything in nature alternatively emerges from implicitly to explicitly, occurring from explicit x flow field as controlled by x field dynamic equation, and ultimately disappearing in x flow field. Different from focusing on matter motion from “being” to “being” and hiding other properties in dualism in modern science, the present theory is built upon monism information entity, and argues that everything and each function in universe are emergent processes controlled by information principle, with matter motion as the simplest information emergent processes. Emergent processes by MFP not only produce matter motion vision, but also beyond matter induce phenomena as function, organization, order, feeling, thought and mind, giving a universal unified scientific description on physics, chemistry, biology, ecology, economy, sociology and psychology. Different from quantum gravity, system theory, nonlinear science, self-organization theory, non-equilibrium statistical mechanics and complexity science, the paper give a novel framework, and can find wide applications in interdisciplinary scopes as quantum mechanics, relativity cosmology and complex systems, with both chance and challenge remaining.

Keywords: first driving law; maximum flux principle; monism; information entropy

作者简介：柴立和，男，1972年生，天津大学环境学院副教授，2000.4~2002.4于东京大学热物理与复杂系统分子动力学实验室任日本学术振兴会JSPS Fellow，1995.9~2000.3获清华大学热物理专业硕士和博士学位。负责或主参多项国家自然科学基金、国家重点基础研究发展计划（973计划）等。已在国际、国内学术期刊和重要会议上发表论文150余篇，其中被SCI/EI收录70余篇。

[1] 本课题得到国家自然科学基金、国家重点基础研究发展计划资助。