生物-非生物界的信息守恒律与双大超循环世界图景
作者：邓宇 邓海
单位：邓宇(北京酒仙桥医院 北京100016)； 邓海(北京酒仙桥医院 北京100016 北京市朝阳区成人中专)
关键词：
数理医药学杂志000152
中图分类号：N 941.8
文章编号：1004-4337(2000)01-0088-02▲
虽然现今的物理学、化学、生物学都已发展到了一个很高的水平，但是学科间的“界沟”却并未缩小，学科分割的痕迹远未消除。自然界生息相关的规律、本质或宇宙、世界的图景，当然也还是各自为政。物理学的世界图景有“大爆炸理论”、“弦论”、“超弦理论”以及最新的“M理论”。整体-横向横跨物理化学(-生物学-社会学)学科的系统化理论也比较多，如“系统论”、“信息论”、“控制论”、“协同论”和热力学中的“耗散结构理论”、“超循环理论”及整体与局部统一纵向的“分形论”、“混沌学”等复杂非线性学科，又都是偏重或起源于西方工程学或物理化学。其移植到生命、生物科学或社会学中的，也只是其工程或物理化学模型结果的推广，起源于生命、生物学界，兼顾生命和非生命界并与其平行的“世界图景”却很少见。“双大超循环论”出自于有序的生物学界，中医和无序(-有序)的物理、化学学科，是生命与非生命界统一的宇宙图景。
, 百拇医药
1 总状态、秩序、信息守恒(不灭)律
1.1 归一化条件中隐含的总状态守恒律
在经典热力学或统计物理中有一明显的归一化条件：
∑Pi=1 (1)
就隐含着“状态、秩序、信息守恒关系”。(1)式中，Pi是状态概率，Pi=ωi/Ω。实际上就是“总状态、秩序、信息守恒或不灭”的变换式。若将(1)式还原或正向推理，可得：
∑ni=N 或 Ω=∑ωi (2)
Ωi=∑ωij, Ω=∑Ωi=∑∑ωij (3)
ni或ωi是第i个条件下的分状态数，N或Ω是系统的总状态数，ωij是第j分子条件下ωi的状态数；Ωi是在i条件下的子状态数。显然，系统的总状态数是分状态数的和，(2)、(3)式就是新的“状态守恒、秩序、信息不灭律的关系式”，与“能量守恒：E=∑Ei”或老的“质量定恒”关系式一样。若将(2)式两边除以N就得到(1)式热力学中的“归一化条件”的根源。
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若对(2)式取对数，并整理得lgΩ=a∑lgωi。如果a=1，则我们能得到klgΩ=∑klgωi，由热力学或统计物理中的熵Si=klgωi可知：
S=∑Si (4)
“熵守恒或总熵不灭”，热力学“总熵也不灭”dS=∑dSi。总信息量或信息熵I=∑Ii=-∑PilgPi与能量守恒式E=∑Ei一样信息守恒。
1.2 信息-能量定恒的统一
由热力学第一定律dU=TdS+dW，知热dQ=TdS是微观无序的热，dW是由微观无序粒子的热运动变成宏观准有序做功。如果P=ω/Ω是无序度，q=1-P=(Ω-ω)/Ω是有序度，则：
1=P+q (5)
我们将得到热力学第一定律或能量(信息-能量)守恒的另一种表达式：
, http://www.100md.com
E=PE+qE (6)
其中，热Q∝PE,Q∝dS,TdS∝PdE;功W∝qE,W∝1/dS。即在热力学第一定律和能量守恒定律中，在功和热两个方面都引入了信息变量，使(6)式成为包含有两种“守恒律”的能量-信息一体化的统一公式：能量-信息守恒关系式。其中的PE无序产热属阳，qE有序做功属阴。(6)式的E=PE+qE蕴含着“道”的数理机制，(6)式中包含了现今为止人类对自然和社会认识理解的一定程度，它包含了已知的世界三要素“物质-能量-信息”的全部及三者间的相互关系。如能量守恒、信息定恒、质能关系、信息-能量关系、信息-物质关系等。物理学中的“大爆炸”理论是非生命界物理性世界图景，不是全面的包容了生物界与非生物界全体的宇宙图景，而“双大超循环说”既包容了非生命的物质-能量-信息无序(有序)物理化学世界的图景，更包含有信-能-物有序生命界的宇宙图景，及无序有序非生命的物理化学世界与有序有生命的生物世界的三个层面宇宙观的统一和规律，(6)式也是“双大超循环律”的关系式。显然，(6)式中的能量E若做量子化的替换，即可得到量子化的热力学第一定律或能量守恒式：
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E=P∑niεi+q∑niεi (7)
dE=P(∑nidεi+∑εidni)+q(∑nidεi+∑εidni) (8)
这里，dQ∝P(∑nidεi+∑εidni),dW∝q(∑nidεi+∑εidni)。新量子化的热力学第一定律(7)式与原教科书的dE=dU=∑εidni+∑nidεi,dQ=∑εidni?,dW=∑nidεi?有实质性的区别。比较dQ∝P(∑nidεi+∑εidni)和dQ=∑εidni及dW∝q(∑nidεi+∑εidni)与dW=nidεi就可以看出旧量子化热力学第一定律在理论上和逻辑上均有漏洞。而(7)、(8)式就完整了，热Q和功W中都包含有∑εidni和∑nidεi的全部，并且与系统的信息-状态-秩序等因子P和q联系起来，是“信能物-空时”-气、阴阳、道、量子气等的理论基础。
2 生物-非生物界一体的“双大超循环论”：E=EP+Eq
, 百拇医药
“双大超循环论”有三个循环：①有序循环-生物非生物有序物理化学循环；②无序循环；③有序-无序两(双)循环间的大循环。
由(6)或(7)式不难看出，他们间的物理、化学的无序变化EP与有序的物理-化学及生物变换Eq其中有三个循环：无序(热)EP的循环、有序(功)Eq循环和包含或容纳了无序-有序一对循环或双循环及这两循环间的“大循环”。
宇宙世界图景的“双大超循环论”是无序的非生命界与有序的生命界，无机物与有机物，无序的物理、化学和有序的物理、化学，无序的“物能信”与有序的“物能信”间的物质-能量-信息的超循环。
3 信息守恒与双大超循环的关系
信息守恒律的提出将有序、无序的能量(守恒)、物质、质能(关系)结合到一起，成为宏观意义上的大统一的“信息-能量(-质量)守恒”，对有序、无序世界图景的规划、描述，也就自然得出了生物、非生物界的“双(气)大超循环”说：一种生物-非生物界、物理-化学-生物学界的大统一、大守恒的学说。■
收稿日期：1999-02-04, http://www.100md.com
单位：邓宇(北京酒仙桥医院 北京100016)； 邓海(北京酒仙桥医院 北京100016 北京市朝阳区成人中专)
关键词：
数理医药学杂志000152
中图分类号：N 941.8
文章编号：1004-4337(2000)01-0088-02▲
虽然现今的物理学、化学、生物学都已发展到了一个很高的水平，但是学科间的“界沟”却并未缩小，学科分割的痕迹远未消除。自然界生息相关的规律、本质或宇宙、世界的图景，当然也还是各自为政。物理学的世界图景有“大爆炸理论”、“弦论”、“超弦理论”以及最新的“M理论”。整体-横向横跨物理化学(-生物学-社会学)学科的系统化理论也比较多，如“系统论”、“信息论”、“控制论”、“协同论”和热力学中的“耗散结构理论”、“超循环理论”及整体与局部统一纵向的“分形论”、“混沌学”等复杂非线性学科，又都是偏重或起源于西方工程学或物理化学。其移植到生命、生物科学或社会学中的，也只是其工程或物理化学模型结果的推广，起源于生命、生物学界，兼顾生命和非生命界并与其平行的“世界图景”却很少见。“双大超循环论”出自于有序的生物学界，中医和无序(-有序)的物理、化学学科，是生命与非生命界统一的宇宙图景。
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1 总状态、秩序、信息守恒(不灭)律
1.1 归一化条件中隐含的总状态守恒律
在经典热力学或统计物理中有一明显的归一化条件：
∑Pi=1 (1)
就隐含着“状态、秩序、信息守恒关系”。(1)式中，Pi是状态概率，Pi=ωi/Ω。实际上就是“总状态、秩序、信息守恒或不灭”的变换式。若将(1)式还原或正向推理，可得：
∑ni=N 或 Ω=∑ωi (2)
Ωi=∑ωij, Ω=∑Ωi=∑∑ωij (3)
ni或ωi是第i个条件下的分状态数，N或Ω是系统的总状态数，ωij是第j分子条件下ωi的状态数；Ωi是在i条件下的子状态数。显然，系统的总状态数是分状态数的和，(2)、(3)式就是新的“状态守恒、秩序、信息不灭律的关系式”，与“能量守恒：E=∑Ei”或老的“质量定恒”关系式一样。若将(2)式两边除以N就得到(1)式热力学中的“归一化条件”的根源。
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若对(2)式取对数，并整理得lgΩ=a∑lgωi。如果a=1，则我们能得到klgΩ=∑klgωi，由热力学或统计物理中的熵Si=klgωi可知：
S=∑Si (4)
“熵守恒或总熵不灭”，热力学“总熵也不灭”dS=∑dSi。总信息量或信息熵I=∑Ii=-∑PilgPi与能量守恒式E=∑Ei一样信息守恒。
1.2 信息-能量定恒的统一
由热力学第一定律dU=TdS+dW，知热dQ=TdS是微观无序的热，dW是由微观无序粒子的热运动变成宏观准有序做功。如果P=ω/Ω是无序度，q=1-P=(Ω-ω)/Ω是有序度，则：
1=P+q (5)
我们将得到热力学第一定律或能量(信息-能量)守恒的另一种表达式：
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E=PE+qE (6)
其中，热Q∝PE,Q∝dS,TdS∝PdE;功W∝qE,W∝1/dS。即在热力学第一定律和能量守恒定律中，在功和热两个方面都引入了信息变量，使(6)式成为包含有两种“守恒律”的能量-信息一体化的统一公式：能量-信息守恒关系式。其中的PE无序产热属阳，qE有序做功属阴。(6)式的E=PE+qE蕴含着“道”的数理机制，(6)式中包含了现今为止人类对自然和社会认识理解的一定程度，它包含了已知的世界三要素“物质-能量-信息”的全部及三者间的相互关系。如能量守恒、信息定恒、质能关系、信息-能量关系、信息-物质关系等。物理学中的“大爆炸”理论是非生命界物理性世界图景，不是全面的包容了生物界与非生物界全体的宇宙图景，而“双大超循环说”既包容了非生命的物质-能量-信息无序(有序)物理化学世界的图景，更包含有信-能-物有序生命界的宇宙图景，及无序有序非生命的物理化学世界与有序有生命的生物世界的三个层面宇宙观的统一和规律，(6)式也是“双大超循环律”的关系式。显然，(6)式中的能量E若做量子化的替换，即可得到量子化的热力学第一定律或能量守恒式：
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E=P∑niεi+q∑niεi (7)
dE=P(∑nidεi+∑εidni)+q(∑nidεi+∑εidni) (8)
这里，dQ∝P(∑nidεi+∑εidni),dW∝q(∑nidεi+∑εidni)。新量子化的热力学第一定律(7)式与原教科书的dE=dU=∑εidni+∑nidεi,dQ=∑εidni?,dW=∑nidεi?有实质性的区别。比较dQ∝P(∑nidεi+∑εidni)和dQ=∑εidni及dW∝q(∑nidεi+∑εidni)与dW=nidεi就可以看出旧量子化热力学第一定律在理论上和逻辑上均有漏洞。而(7)、(8)式就完整了，热Q和功W中都包含有∑εidni和∑nidεi的全部，并且与系统的信息-状态-秩序等因子P和q联系起来，是“信能物-空时”-气、阴阳、道、量子气等的理论基础。
2 生物-非生物界一体的“双大超循环论”：E=EP+Eq
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“双大超循环论”有三个循环：①有序循环-生物非生物有序物理化学循环；②无序循环；③有序-无序两(双)循环间的大循环。
由(6)或(7)式不难看出，他们间的物理、化学的无序变化EP与有序的物理-化学及生物变换Eq其中有三个循环：无序(热)EP的循环、有序(功)Eq循环和包含或容纳了无序-有序一对循环或双循环及这两循环间的“大循环”。
宇宙世界图景的“双大超循环论”是无序的非生命界与有序的生命界，无机物与有机物，无序的物理、化学和有序的物理、化学，无序的“物能信”与有序的“物能信”间的物质-能量-信息的超循环。
3 信息守恒与双大超循环的关系
信息守恒律的提出将有序、无序的能量(守恒)、物质、质能(关系)结合到一起，成为宏观意义上的大统一的“信息-能量(-质量)守恒”，对有序、无序世界图景的规划、描述，也就自然得出了生物、非生物界的“双(气)大超循环”说：一种生物-非生物界、物理-化学-生物学界的大统一、大守恒的学说。■
收稿日期：1999-02-04, http://www.100md.com