最大流原理的科學與哲學新視角探索[1]
柴立和
天津大學環境科學與工程學院，天津 （300072）
E-mail：lhchai@tju.edu.cn
摘 要：本文論述了最大流原理（MFP）的科學理論框架，它是以一元論的信息本原及信息原理為宇宙第一推動法則的無中生有模型。理論框架表明，萬物從隱形的x流動場中以x場動力學方程控制的方式涌現，又最終消失在x場中，即宇宙萬物可能都是在MFP作用下隱式和顯式交替出現的。有別于現代科學只討論從“存在”到“存在”的物質運動和運動物質屬性而把其它屬性遁形于二元論，MFP的理論框架立足于從“無”到“有”的一元論信息本原，認為世界萬象、所有的屬性都是滿足信息原理的涌現過程，物質屬性只是最簡單的信息涌現過程。由MFP調控涌現過程不僅可以產生簡單的物質運動圖像，而且可以描述簡單的物質運動以外的屬性（功能、組織、秩序、生命、感情、思想、心靈等），展示了包括物理、化學、生物、生態、經濟、社會、心理學等跨學科方面的大自然屬性。它有別于量子引力模型、系統科學模型、非線性科學模型、自組織理論模型、非平衡統計力學模型、復雜性科學模型等主流研究方法，本文給出一個全新的框架，并討論了其在量子力學、相對論宇宙學和復雜系統領域中的初步應用，可以說機遇和挑戰并存。
關鍵詞：第一推動法則；最大流原理；一元論；信息熵
中圖分類號：N06
為回答宇宙有什么、宇宙的一切是如何創生的，在過去的近400年中近現代科學逐漸發展起來，至今已形成了枝繁葉茂的體系。其中最基礎的當然是作為科學之母的近現代物理學，它以力（場）、慣性系、質點和運動等所謂的客觀實在為研究對象，認為這些對象就是大自然的本原，這導致了幾乎現有的物理學法則均是還原性的力學法則，是關于“客觀存在”的法則，研究從“有”到“有”的可逆變化，刻畫出了所謂的客觀物質的運動這種簡化的宇宙圖像或屬性[1]。這種圖像看似合理，符合我們所謂的“眼見為實”的準則，但它們實際上只是在實驗室的條件下通過選擇參照系，對位置變化、運動等簡單關系進行觀察的結果，或者說僅是肉眼視角的結果。這種客觀物質運動的圖像當然不是宇宙的全部。有大量的屬性如由波引起的顏色、化學物質的性質如毒性或氣味等、主觀、精神、心智、不可逆、秩序、組織、有機性、活力、生命等等就沒法包含在這種簡單觀察或肉眼視角的“可看見”圖像中[2]。面對此類疑難，近現代物理學的回避方法是要么認為這些屬性僅是主觀的表現而訴求于二元論，要么是額外假設外來的第一推動（如上帝，可以看成一種變相的二元論）來解釋這些屬性[3]。
不難看出，現代科學中二元論的產生是由于選用了實驗室中人肉眼的簡單觀察而導致的可還原的、唯物論意義上的物質圖像作為世界本原而導致的，換句話說，凌加于客體之上、不與客體互動的主體觀察是簡單的，是注定要導致分裂的二元論的，它只能描述簡單的、可還原的機械物質運動屬性而遺漏高級屬性，包括生命和人性。這就不難理解，人類在發展研究所謂客觀世界的現代科學的同時卻引起了人與自然、生命與非生命、科學與人文的分離，其中特別嚴重的是由于人類自己與大自然隔裂開了，也就漸漸地迷失了人類自己[4]。
當然，現代科學在近現代物理學的基礎上發展出了化學、生物學、心理學、社會科學等這樣的學科分支，這些學科與只研究簡單物質運動的近現代物理學不同，它們重視結構，重視顏色、毒性、主觀、精神、心智、不可逆、秩序、組織、有機性、活力、生命等更高級屬性，目前似乎可以解釋不少化學物質的功能等，也似乎有潛力在不久的將來揭示不可逆、秩序、組織、有機性、活力、生命等現象[5]。但目前這些學科基本上僅是定性的，沒法調用作為科學之母的物理學，因此就沒法形成嚴格的科學。最近，被認為有物理基礎的量子引力學、系統科學、非線性科學、自組織理論、非平衡統計力學、復雜性科學等這些非線性非平衡物理學出現了，似乎是化學、生物學、心理學、社會科學等這樣的學科分支的統一科學理論，但不難發現，這些學科仍主要以物理學上的微觀可逆動力學為基礎，引入粗粒化、新概率因果、主觀觀察、人為選擇的相互作用或其它假設，形成以經典熵/信息為核心的統計力學，實現從微觀可逆動力學、中觀動理學到宏觀非線性偏微分方程的推演，從而研究組織、生命、秩序、心智、文明、進化等更高級、更復雜的世間萬象。顯然，這種思路仍是基于物理學的還原邏輯。只有客觀的物質運動是終級的實在，具有惟一的本體論地位，而顏色、毒性、主觀、精神、心智、不可逆、秩序、組織、有機性、活力、生命等僅是幻覺或主觀感受，不具有實在論的本體論的地位。這仍是基于二元論的邏輯，至今仍使科學家們不時地陷入兩難境地[6]。
現代科學所訴求的主體和客體、唯心和唯物分離的二元論而把統一的宇宙活生生地分裂開了，當然引起眾多疑慮：在經典力學中，僅假設了力，而不知力的起源，這就就是牛頓假設另外的或ad hoc的上帝第一推動的誘因；在相對論中則為奇點的第一推動；在量子力學中則為測量或觀察的第一推動；事實上，在力學基礎上的宇宙像鐘表、機器、蒸氣機、計算機等說法均不可避免地需要外界的神秘第一推動以獲得慰籍[1]；非線性非平衡物理學、化學、生物學、心理學、社會科學等領域中出現的復雜的世間萬象仍求助于粗粒化之類的主觀解釋。這些疑難都是近現代科學的根本性難題。
從這個意義上說，如若不能明晰作為力起源的外界神秘第一推動之特性，或僅僅求助于作為回避問題的權宜之計的二元論的解釋，現有物理學的力學法則不能作為第一推動的法則，現代科學的力學原理就不能算是現實世界的基本原理，現代物理學方程也并不能算是現實世界的基本方程，所描述的也只能是物質的運動及運動的物質這么一個簡單的世界圖像或屬性，不能包含宇宙的全部，物質的運動及運動的物質以外的更高級的萬象或屬性如顏色、毒性、氣味、主觀、精神、心智、不可逆、秩序、組織、有機性、活力、生命等等、四大起源問題等則在其描述能力之外。一句話，近現代科學的唯物論正遭遇到重大挑戰，要無縫地揭示大自然的所有屬性，必須從根基上作重大修正乃至重建[2]。
本文認為，統一的宇宙不可能是分裂的二元論的，本原必須是主體和客體融合的一元論的。其實現代科學已經向我們暗示，宇宙所有屬性都是主體對客體的觀察或感知的結果，主體對客體的觀察或感知就是宇宙的一切，因此只應有一元論意義上的觀察或感知。不過在近現代物理學的這種情形下，由于觀察是簡單的，常采用慣性系，只對位置變化、運動等簡單的關系進行觀察，這就形成了力、物質和運動等圖像，因而給人似乎有一個獨立于觀察者的外在客觀實在的印象，形成了所謂的客觀物質實在是大自然的本原之論點，許多屬性包括觀察者本身則在該本原之外，二元論隨之產生。當然對待大自然中物質運動這樣的現象，以客觀實在的方式來處理確實不會有大的偏差，因此在過去400年的現代科學中這種方法屢試不爽，對物質運動以外的屬性則遁形于二元論的托辭之中。但是別忘了，現代科學中的觀察只是最簡化的、最表象的、最低級的觀察而已。采用簡單的觀察方式不能代表所有的場合。我們倡導一元論的觀察或感知就應是更廣義的、更一般化的觀察。現代科學中的簡單觀察就是用“肉眼看”，而更廣義的、更一般化的觀察就應是“悟”，它不僅對位置變化、運動等簡單的關系進行觀察，也對更復雜的聯系進行觀察，這樣觀察者自身也會逐漸完全“沉浸”在被觀察者之中，成為徹底的一元論的本原。用“肉眼看”的簡單觀察能發現所謂的客觀實在的物質運動屬性，而會遺漏許多高級屬性如顏色、毒性、氣味、主觀、精神、心智、不可逆、秩序、組織、有機性、活力、生命等等，這正是二元論有機可乘的地方。通過“悟”的一般化的觀察或感知不僅能看到客觀實在的物質運動屬性，也能發現或涌現“肉眼”看不到的高級屬性，一元論是就足以解釋所有的現象。通過這樣的一元論，宇宙萬物都是誕生于“無”與“有”之間的演化，在“無”與“有”之間的演化中表現出所有屬性，第一法則可以在“無”與“有”之間的演化中去尋找、可以在主體對客體進行更廣義的、一般化的觀察或感知的信息視野中去尋找宇宙所有的屬性。世界萬象誕生于“無”與“有”之間的演化、誕生于信息的演化。因此，本文指出融合了主客體相互作用的大自然生成性的隱實在、觀察者與被觀察者“沉浸”在一起的一元論的信息本原（具有有機整體性、廣義信息作用、廣義信息熵、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動法則，建立了一個描述“無”與“有”之間演化的模型：世界萬象都是滿足MFP的信息過程。這形成了一個新的理論框架，可以較好地重新理解量子力學、相對論力學和復雜系統等，利用本理論框架原則上可以產生物質及物質以外的所有屬性，建立一個一元論的科學，描述世界萬象，有望為最終解決物質、宇宙、生命和意識等四大起源問題提供啟示，從新的角度較好地實現物理、化學、生物、生態、社會、心理等領域的跨學科統一描述。
如上所述，由于觀察的簡化導致了現代科學中分離的二元論：先假設一個先天存在的客觀世界、再假設另一個主觀的外來作用這種方式發展描述世界的科學。不過，一旦觀察者對被觀察者進行一般化的觀察時（即不光對位置變化、運動等簡單的關系進行觀察，也對更復雜的聯系進行觀察），觀察者自身會逐漸完全“沉浸”在被觀察者之中，難分難解而融為一體。因此，實際情況是，只有一元論意義上的觀察或感知，必須一開始就堅持一元論，認為大自然只有一種本原、一種實在，這種本原或實在是融合了傳統意義上的主體和客體，應把世界萬象看成是主觀對客觀進行廣義觀察或感知的結果來發展描述世界的科學。既然世界萬象是主觀對客觀作用的結果，那么描述世界萬物的科學就應由反映主觀對客觀作用的信息來展開。因此我們需要重新從本質上構造新本原及明晰信息的本質含義。
盡管信息已經是當今社會一個相當時髦的字眼，但不可否認，我們對信息的認識仍是非常貧乏的，遠遠比不上對物質和能量的認識。人們常把物質、能量和信息相提并論地稱為大自然的三要素，但仍僅在物質和能量載體上認識信息，把信息看成是物質的屬性，這不足以描述信息本質和本體論意義。目前最通用的就仍是經典Shannon信息，不過它只考慮編碼結構形式而不考慮信息內容和信息價值，盡管對信息的研究是學術界的熱點和前沿，但目前對信息本質的研究多從哲學上進行，也有諸多的爭論，沒法達成對信息本質的一致認識；而具有嚴格科學意義的研究則仍局限于用經典Shannon信息或近對其作簡單的修正（如Renyi信息、Kullback信息、Fisher信息等），即便是像量子引力這樣的前沿科學中的黑洞信息、量子信息等也還不足以描述信息本質和本體論意義[5]。信息基礎理論研究和對信息本質認識的嚴重滯后與我們這個立足于信息技術之上而蓬勃發展的信息社會是相當不相稱的，與我們要求的由反映主觀對客觀作用、觀察者與被觀察者“沉浸”在一起的信息來發展描述世界萬物的科學也相差甚遠。
經典Shannon信息暗示信息是組元間的耦合關系，這是有啟發意義的，只不過它是一種客觀的、靜態的視角，仍是主客體分離的二元論的唯物論視角，不涉及到信息內容和信息價值。為從本體論的意義上對信息的本質進行描述，必須引入更為激進的視角，超越經典Shannon信息的描述，把信息抬到一個更高的地位。我們認為，既然只有信息才是認識世界的方式，這種方式就必然是融合了主觀和客觀、唯心和唯物的一元論，是一種主體對客體的觀察，是觀察就必須有流動，因為只有形成穩定的信息通道中的流動才能產生可以被識別出的象。那么流動又是如何形成的呢？流動必然是組元間耦合的結果，因此作為信息意義上的世界本原必須是一個生成性的、無限耦合的、耦合方式依賴于環境的網絡。只有從這樣的本原出發定義信息才能達到對信息本質的認識，并由此進一步構造描述世界萬象的科學框架。在該思想引導下，我們進一步指出，世界的本原如圖1所示：一個無邊界的無窮纏繞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體、觀察者與被觀察者“沉浸”為一體的一元論本原之信息。因此，大自然只有這種本原，只有這種本原的信息，其它一切都是信息過程的產物，這種本原及信息描述的模型作為大自然最深層次的、看似隱秘的結構其實可能在大自然所有的尺度均成立：對微觀尺度而已，它相當于量子力學的模型（如超弦或自旋網絡），對宇觀程度而言，它相當于相對論力學的模型（如黑洞模型），統一說來，它可能是期待中的量子引力模型；而中觀尺度而言，它相當于化學、生物、生態、社會經濟、心理學等復雜系統的模型（如通用的元胞自動機網絡）。
圖1 一元論的本原：“無”與“有”之間演化的信息實在
對圖1所示的這樣的隱秘實在—“無”，它是一種非物質的本原，是一種無窮纏繞的生成性始基或胚胎，描述它的公式是[7-12]
對現有的研究有所超越，式（1）定義了一種廣義信息，實際上就是主體對客體的充分觀察結果。這意味者廣義信息其實并不是像物質和能量那樣確定的量，也不像Shannon信息、Fisher信息、Kullback信息、Renyi信息等經典信息那樣確定的量。事實上，確定的物質和能量只是最簡單的、絕對不變的耦合情形，而現有的經典信息也仍是較簡單的、確定的耦合情形，也正由此，只有由式（1）廣義信息才可誕生物質和能量以外的東西，也意味著大自然可以有任意維度的力或實在，是多變的、依賴于環境的，原則上也可以創造任何東西或屬性，而不僅僅是物質的運動。這應是對信息的本質理解。當然從式（1）對信息定義來看，設定組元不僅是為了模型在應用操作方面的方便（即在可操作的意義上，必須通過知道部分的信息來了解流動的整體），而且可能是廣義信息的本質所在，一團流體的產生、一個信息流通道的形成看似不需要組元，但確實是由組元連接而產生的。
可以證明，式（1）也可以寫成[13-18]
式（2）中，若長程和持續的高階相互作用不存在，則b(x)=ma(x)；而內部組元之間相互作用是復雜非線性的高階耦合，即長程和持續的，則b(x)1ma(x)。因此，參量SJ確實是經典Boltzmann-Gibbs-Shannon（BGS）信息熵的廣義形式。這進一步說明了式（1）作為信息的本質定義是合理的，期望將來它能作為描述微觀領域的量子信息，也可以作為描述大尺度宇宙的黑洞信息，也可以描述中觀尺度的復雜系統信息如生物信息、化學信息、經濟信息和社會信息等。
一旦依據圖1所示的大自然生成性的隱實在、觀察者與被觀察者“沉浸”在一起的一元論的本原發展出了式（1）的本質信息，宇宙的圖像就成了：一團信息流創生萬物。那樣它按什么的法則去創生萬物呢？一個候選法則自然就是：這團信息流必須最大化地流動，即最大流原理（MFP），過去人們常提及的信息熵最大、信息不守恒、開放系統的熵減少、事物最充分發展、象的不斷識別或無偏差的估計、陰陽互動最平衡化、矛盾運動、程序控制、道動等等也有此特點。由MFP可得廣義概率[7]
引入x變量
由式（3）、（4）可導出一種新型的動力學方程
式（5）表明，萬物都可在MFP作用下隱式和顯式交替地出現，萬物從隱形的x場中涌現，又最終消失在x場中。一切大自然的象（如物質、生命、意識），都可以認為是最大流的流淌或最小阻力的流動在時空上的構形（廣義力）而已，也即穩定的信息通道中的流動產生可以被識別出的象，即宇宙萬物。這可進一步形象地理解為：x場是一個聯系著各孤島的汪洋大海，是一個有著任意創造的信息海洋，由高階耦合或聯系導致流動產生及蔓延，在流動中現實萬象在“無”與“有”之間的演化，也即我們此處給出了“無”與“有”之間演化的模型。這是一種通過任意性或有選擇性的潛在耦合（這意味著廣義信息是多變的，因不同情形而異），再通過淘汰產生信息流通道的流動的產生及蔓延并進而創生世界萬象的理論和模型。
本模型可能是我們人類通過認知產生世界圖像的標準模型，或許這將是所有科學的本來面目和誕生途經。可以說，宇宙是一元論的，所有的科學都是關于認知的科學，既然是認知，就應符合本文的最大流原理模型。這可給出大千世界的從物質到生命和意識的所有圖像。若只考慮低階耦合（假設了上述的現代科學中慣性系的最簡單的觀察），則式（5）退化為
式（6）是最簡單的信息過程所產生的結果，是假設了慣性系的最簡單的觀察導致的最簡單的穩定信息通道中的流動。這就是現代科學中給出的簡單的物質的運動和運動的物質屬性。這正是現代科學給人一種絕對的、不以人的意志為轉移的客觀實在的印象的原因。這也是按現代科學看來，物質以外的高級屬性必須訴求于二元論的原因。
在MFP的框架中，一旦以式（5）作為一般的非退化形式，則可以描述簡單的物質的運動和運動的物質屬性以外的更高級的特性。為了更直觀地展示更高級的屬性是如何產生的，以化學中的功能屬性（如毒性、顏色、氣味等）產生為例，它們都是物質運動以外的屬性，分析清楚了它們是如何產生的，就可理解物質運動以外的所有世界萬象是如何產生的，也就建立了可拓展描述物質運動以外的所有世界萬象的科學。現有的化學認為這些屬性是由結構決定的，但要理解它必須引入主觀感受的二元論。MFP則可這樣分析：這些化學物質可轉化成一元論意義上的無窮纏繞的始基或胚胎，并用SJ表示其特性，所謂的由結構導致的功能屬性（如毒性、顏色、氣味等），以MFP看來實際上是最大流原理導致一團流體流動的結果，如式（5）所描述，這團流體的流動代表了特定的信息通道的流動，相比式（6）而言，它是如此活潑、多變、隨機、充滿靈性、時空對稱破缺等，恰恰是某種呆板的機械物質屬性以外的特征（活力、生命、毒性之類分化學物質的功能、色彩、意識、創造力等）出現的標志，也即某種特定屬性或功能（如毒性）的涌現，顯然這種功能是多變的，由不同的流動特性決定，這取決于無窮纏繞的始基或胚胎的描述參數SJ及最大流原理。這是理論上的嚴格證明，在實際操作中，考慮到融合了主客體相互作用的、觀察者與被觀察者“沉浸”在一起的一元論的本原所表現的創生萬物的特定的信息通道的流動往往與廣義觀察到的數據串流是同構的，因此可由廣義觀察到的數據串流來定量地重構式（5）這種特定的信息通道的流動，從而量化研究某種特定屬性或功能（如毒性）的涌現。當然，物理化學中的功能屬性（如毒性、顏色、氣味等）描述清楚了，其它所有現象如量子起源和演化、生命現象、復雜系統自組織等所有非物質運動的現象都可用同樣的理論框架、以同樣的方式解釋清楚[19-22]。其實，我們日常生活中對某種特定屬性或功能（如化學物質毒性、色彩、生命力、元氣、秩序、自組織等）的感受就是大腦利用經驗知識（即廣義觀察到的數據串流）來重構式（5）特定的信息通道的流動的高效計算過程。因此，必須基于一元論，通過“無”與“有”之間的演化（看到有機整體性、廣義信息作用、廣義信息熵、信息力、信息能）、形成穩定的信息流動才能描述廣泛的世界萬象：量子物質的自組織起源、相對論宇宙學的自組織演化、化學性質如甜味、物理性質如顏色、生命特性如活力、意識、精神、復雜系統的自組織演化等；而從“有”到“有”（只看到了可還原的部分、經典力、經典物質和能量）只能描述物質的運動和運動的物質這種簡單的世界圖像。
換句話說，一個觀察者與被觀察者“沉浸”為一體的、由不斷任意耦合（即信息）而形成的生成性本原，在MFP下形成一團流體及其最大化的流動，這就是第一推動，萬物的創生其實是流動的不斷淘汰和延展。這種由無創生有、又由有趨向無的本能就是宇宙的第一推動。上述相當于嚴格證明了MFP確實是大自然的基本公理，x方程是現實世界的基本方程。在MFP框架中，由式（5）可以看出力的起源，其實力是某種主觀對客觀認識而產生的東西，除了慣性系的運動變化（簡單的變化）產生物理力（在現代物理學框架中沒法研究其起源）外，所有類型的變化（更復雜的變化）均有原因（廣義力，可以研究起源）。其特例式（6）對應著現代物理的物質分離和重組的物質和能量守恒的簡單情形，在這種特例的情形下，牛頓式的經典力就是一個外來的假設概念，也必須引入外來的第一推動才能了解其起源，它僅作為工具引入，把它去了并不會影響問題的本質，這可能意味著力的時代或許該終結了。因此，只有上升到本文的x力或場才能發現力的本質、力的起源、理解四種力的統一、理解宇宙第一推動等。概而言之，MFP更適合作為第一推動的法則，它是自行發生、并不是外界施加的，它自行產生宇宙萬物。因此它或許是關于物質是什么、力是什么、時空是什么、生命是什么、意識是什么的法則和確切描述，刻畫著宇宙萬物的所有屬性。而保守的物質世界中的運動和運動的物質圖像僅是這團流動的最低級的特例而已。
MFP不僅僅是提供認識問題的一個新視角，而且可以獲得現有方法得不到或沒法解釋的許多結果。具體分析如下。
3.1重構量子力學與相對論力學
在現代物理學中，由于受牛頓力學的影響，量子理論（以及相對論）曾一度被認為是一種描述波、粒子或場的運動等純物質屬性的理論，但大量的離奇量子現象（或相對論、宇宙現象、所謂的第六感等等）向我們暗示：它實際上應看成是一種描述信息屬性的理論，從融合唯心和唯物、主觀和客觀的信息角度更好理解。基于圖1所示的類似自旋網絡的本原，粒子相當于x場涌現出的物質性，而波則是x場的彌散性。所有的量子力學現象都是滿足MFP的信息過程。萬物都是在MFP作用下顯式和隱式交替地出現，萬物從隱形的x場中涌現，又最終消失在x場中。這不僅可以較好地解釋量子力學波粒二象性、坍縮、非局域關聯等，也應可以解釋相對論宇宙學中的暗能量的一些特性。可以說，所有的相對論宇宙學現象（如黑洞、引力波、暗能量、意識的宇宙、人擇宇宙、多重宇宙和并行宇宙等）或許也都是滿足MFP的信息過程而已。
總之，MFP就是從信息角度來解讀奇異量子現象、相對論、宇宙現象的，應是期待中的量子引力理論框架，它可以定性地給出我們的世界最初是如何出現的理論描述。當然，由于MFP是全新的角度發展起來的，它與現有的量子力學和相對論力學框架比在形式上還有很大的差異，望將來能找到它們在形式上的統一性。可以更進一步推斷，除了物理學中的量子和相對論外，化學、生命、意識、經濟、社會等也應滿足MFP的框架。目前學術界的潮流是用量子法則去統一量子物理、化學、宇宙、生命、意識、心理學、經濟等，以本文看來，用MFP也是可以的。可以說，物理學的基礎不是如式（6）描述的經典力學理論；而應是如式（5）描述的MFP或量子引力的理論，因此，物理學的大廈可能是需要重建的。
3.2復雜系統的新物理學
MFP給出了一個這樣的圖景：萬物都是在MFP作用下顯式和隱式交替地出現，萬物從隱形的x場中涌現，又最終消失在x場中。這可以較好地解釋物理、化學、生物、生態、經濟、心理學等如所有領域的世界萬象的起源。上述討論了物理學，下面討論物理學以外的領域。
在現實世界（即復雜系統，包括非線性非平衡物理領域、化學、生物、生態、經濟、社會心理學等）的應用方面，本框架也無疑是更精確的。對如圖2所示的任意復雜系統，它可以是量子引力中的自旋網絡，也可以是化學的化學物質，生物中的超分子、細胞、生物體乃至生態系統，社會中的經濟組織、社會組織，心理學中接受信號的神經網絡等，對它們來說，均可以由MFP以第一推動法則導出的方程（5）為基礎，而不是以力學方程（6）為基礎（需要再另外設定第一推動）。由此可以導出簡單的物質屬性，也可以導出更高級的屬性：化學屬性、組織、生命活力、秩序、社會自組織、意識等。
其實對任意研究對象，都應滿足MFP及由其導出的方程（5），而近現代物理學中的力學法則和力學方程即式（6）只能是近似描述；修正力學法則和力學方程的量子引力理論、非線性非平衡物理、系統科學模型、非線性科學模型、自組織理論模型、非平衡統計力學模型、復雜性科學模型等也是近似。MFP的模型則可以自然產生組織、結構、生命、意識、社會等復雜行為，也即非簡單機械力學、物質運動方面的屬性，應用是嚴格而具體的[23-25]。作為典型案例應用，圖3給出了利用對式（5）求解獲得的北京市的從1994年到2005年的GDP、固定資產投資、人口等20項組元耦合的復雜城市系統發展演化過程的模擬結果。
圖2 一般復雜系統示意圖
圖3 北京市從1994年至2005年的綜合演化過程
總之，宇宙萬物都是主體對客體的觀察或感知的結果，主體對客體的觀察或感知創生宇宙的一切，融合了主客體相互作用的、觀察者與被觀察者“沉浸”在一起的一元論的本原所形成特定的信息通道的流動就是萬物創生的標志。而在實際操作中，這種特定的信息通道的流動與廣義觀察到的數據串流是同構的。相對現代科學中最簡單的觀察而言（即只有觀察到的位置變化、運動等簡單的關系數據串流），會形成式（6）描述的最簡單的信息流動，它僅表現簡單的物質的運動和運動的物質屬性，其它高級屬性只得訴求二元論，當然這是極端特例的情形。而對一般化的觀察（即不僅有位置變化、運動等簡單的關系數據串流，也有更廣義觀察得到的復雜關系數據串流），則形成式（5）描述的特定的信息通道的流動，相比式（5）而言，它是相對活潑、多變、隨機、充滿靈性、時空對稱破缺的，這恰恰是某種呆板的機械物質屬性以外的某種特定屬性或功能特征（活力、生命、毒性之類分化學物質的功能、色彩、生命、秩序、活力、意識、創造力等）出現或涌現的標志。當然，本框架除了理論上的嚴格證明外，在實際操作中，可利用經驗知識（即廣義觀察到的數據串流），通過高效計算來重構式（5），從而得到特定的信息通道的流動特征，量化萬物的演化過程。
MFP認為，宇宙是主客體相互作用的、觀察者與被觀察者“沉浸”在一起的一元論的，其演化的動因或者說宇宙的第一推動就是宇宙自身（包括上帝、萬物，是物質與精神的統一體）都有趨向最大流（或讓信息最大化）的能力—這是讓自身涌現出來而獲得生存機會的本能。我們證明，該本能可自然產生一種彌漫于整個宇宙的x信息力或場。而現有的萬有引力、電磁力、弱作用力和強作用力等自然界的四種力僅是x信息力或場的特例，它們可自然地統一到x信息力或場中。由最大流（或信息最大化）而產生的信息力也就理所當然地成了宇宙的動因或第一推動力，特定的信息通道的流動就是萬物創生的標志，它處于由簡單到復雜的不斷演化之中，創造著時空、物質、秩序、生命、文明和智慧等，可以無縫地展示大自然從物質到精神等所有方面的屬性，融傳統意義上的物質和精神、客觀與主觀于一體。中國文化與西方文化在世界觀上的分歧集中表現在宇宙第一推動力問題上，西方文化認為是凌架于客觀物質之上的“上帝”，中國文化則認為沒有什么客觀存在，大自然的本原就是“無”、“道”、“氣”、“太極”、“陰陽”等，它們本身就蘊涵了創生萬物的第一推動。可以自信地說，以今天的MFP作為宇宙第一推動力來看，決定性的勝利可以判給中國文化的“無”，它讓我們從一定程度上聆聽到了更深層次的宇宙之聲。當然，就目前看來，最大流原理的科學框架無論在理論構建和工程應用方面都是非常初步的，僅僅撕開了事實真相的冰山一角，本文故且作為拋磚引玉的工作，望能啟示他人更為激動人心的探索。
感謝陳青青同學在計算機模擬方面所提供的幫助。
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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
作者簡介：柴立和，男，1972年生，天津大學環境學院副教授，2000.4~2002.4于東京大學熱物理與復雜系統分子動力學實驗室任日本學術振興會JSPS Fellow，1995.9~2000.3獲清華大學熱物理專業碩士和博士學位。負責或主參多項國家自然科學基金、國家重點基礎研究發展計劃（973計劃）等。已在國際、國內學術期刊和重要會議上發表論文150余篇，其中被SCI/EI收錄70余篇。
