广义信息守恒定律的推导与证明

广义信息守恒定律的推导与证明

王平（笔名：南明离火）

上海新光医院 上海 200433

摘要：【目的】我们尝试反映自然科学和社会科学相结合统一体的广义信息守恒定律论证的探索和研究。【方法】通过推导得出并证明，实体信息依据质能的惯性与守恒而具备相应的惯性与守恒。【结论】在非开放体系内，同一时刻t相关n系统的广义信息秩序总量∑Int =∑Int（±j）=∑Ipnt^¬·∑Ipnt⁺·∑IEpnt⁺·∑Imnt⁺ = e^∑[(Ent’+mnt·C²)/(Kb·Tnt)]，其中j为同一时刻t增减的时间差，∑Ipnt^¬、∑Ipnt⁺、∑IEpnt⁺、∑Imnt⁺ 、mnt·C²、 Ent’ 、Tnt分别为t时刻n系统主客观认识游离纯信息、游离纯能量载体信息、质能载体信息、含质核能和及其外一切能量、平均绝对温度，C为光速，e为自然常数。【讨论】广义信息守恒式包括了主客观认识作为游离纯信息而影响有效信秩∑Int(a)⁺= ∑Ipnt⁺·∑IEpnt⁺·∑Imnt⁺= e^∑[1/Kb’值 +(Ent’+mnt·C²)/(Kb·Tnt)]，但并不干涉总体信秩的守恒。信息具备不等同正反熵元及其指数的全息等价效应。

关键词：广义信息守恒、游离纯信息、有效信秩、总信秩、信息元（缘）

Deducting and Proving of Conservative Law of Comprehensive Information

The senior lecturer of psychological health care Wang Ping (pen name:Nan Ming Li Huo)

Summary: [Purpose] We try to explore and how to demonstrate the conservation of comprehensive information reflected the combining integration of natural science and social science.[Method] Natural information has inertia and conservation as well as according to energy with mass .[Conclusion ]it is deducted and proved that there is total of comprehensive information concerning system n at the same time t under no-free system , ∑Int =∑Int（±j）=∑Ipnt^¬·∑Ipnt⁺·∑IEpnt⁺·∑Imnt⁺ = e^∑[(Ent’+mnt·C²)/(Kb·Tnt)]，which is different change based on the same time, ∑Ipnt^¬、∑Ipnt⁺、∑IEpnt⁺、∑Imnt⁺ 、mnt·C²、 Ent’ 、Tnt are pision of free pure information of subjective and objective law、the information loaded with free pure energy、average absolutely temperature、the velocity c of light、natural constant e.[Discussion] The formula of conservation of comprehensive information including subjective and objective recognition as free pure information can affect the effective order ∑Int(a)⁺= ∑Ipnt⁺·∑IEpnt⁺·∑Imnt⁺= e^∑[1/(Kb’值 +(Ent’+mnt·C²)/(Kb·Tnt)],but it can’t be disturbing the conservation of total order of information which has the equivalent effect of correct or reverse yuan of entropy and its index in holographic paradigm except the same one.

Key woed: conservation of comprehensive information、free pure information、the effective order of information、total order of information、yuan(reason) of information.

《广义信息守恒定律的推导与证明》

心理保健高级讲师 王平（笔名：南明离火）

前言

世界公认，无能量摄入的非开放体系内，宇宙一切物态自发演变、发展及趋势与熵增成正相关，即：S = Kb▪lnW。其中，熵量S∈（-∞，0]J/K，玻尔兹曼常数Kb = 1.38×10^-23 J/K，ln为自然常数e = 2.7183 的对数式，W表示为不准确度、概率或者微观无序化量度，W∈（0,1]; S = Kb▪lnW = - Kb▪lnW ^-1, W ^-1代表准确度或者微观有序化量度，信息秩量I = W^-1∈[1，∞）。本文旨在探索广义信息守恒定律的推导论证。

1. 方法论证

以n为梯度，设绝对温度Tn=Tn+1 > 0，∵在非开放状态下，热量Q n+1 < Qn，dQ < 0，Sn+1 > Sn，dS > 0，∴ dS –dQ/T >0，dS > dQ/T，表示在一定绝对温度条件下微分熵增与微分热减成正比；在开放状态下，Q n+1 > Qn，dQ > 0，Sn+1 < Sn，dS < 0，∴ dS –dQ/T <0，dS < dQ/T，表示在一定绝对温度条件下微分熵减与微分热增成正比；在平衡状态下，dS + dQ/T = 0，即：dS = - dQ/T, ∴S= -Q/T。在广义信息范畴内能量E= Q = - ST，信息负熵：- S = Kb·lnW^-1 =E/T，信秩I = W^-1 = e^[E/(Kb·T)]= e^[-S/(Kb)]。

依据比热定义，比热q为每克物质升高或降低1摄氏度（或凯氏绝对温度）所需要吸收或释放的热能数量，即：当m=1g, ⊿T=1ºC（或K）时，⊿E = m·q·⊿T = 1×q×1= q （J）；当m = m1 ，q = q1 ，⊿T =⊿T1 = T12-T11 时，⊿E1 = （m1·q1·T11 + m1·q1·⊿T1）- m1·q1·T11 = m1·q1·(T12 - T11)；当m = m2 ，q = q2 ，⊿T =⊿T2 = T21-T22 时，⊿E2 = （m2·q2·T22 + m2·q2·⊿T2）- m2·q2·T22 = m2·q2·(T21 - T22)。其中，T11、T21、 T12、T22分别为融合前的较低、较高温度系统物质的绝对温度与融合后的合并系统两种物质的绝对温度，通常在融合平衡时T12 = T22。

热能在无能耗的非开放体系内守恒，⊿E1 =⊿E2， m1·q1·(T12 - T11) = m2·q2·(T21 - T22)，（m1·q1) /(m1·q2) = (T21 - T22)/ (T12 - T11)，由上式得出m1·q1·T11 + m2·q2·T21 = m1·q1·T12 + m2·q2·T22，等式左右两边分别为融合前的两独立系统物质热能与融合平衡后合并系统物质热能。若各系统各自除以自身的绝对温度，即为各系统的热负熵：左边m1·q1·T11/ T11 = -S11， m2·q2·T21/T21 = - S21，右边m1·q1·T12 / T12 = -S12，m2·q2·T22/ T22 = -S22 ，结果等式左右两边各均为m1·q1 + m2·q2，显然等式依然成立，由此可证得热熵守恒。

广而推至，可证得广义信息守恒。

客观世界由物质、能量、信息三大要素构成。宇宙一切物质均含能量和信息，一切能量均含信息，无质量能量为游离纯能量，如：光子、磁场等在一定条件下质量为零；无能量信息为游离纯信息，如：客观规律、主观意识、潜信息等在一定条件下能量为零。此也称为非载体游离纯信息。在实相世界中，质量是物质的宏观静态量度，能量是物质的宏观动态表述，信息是物质的微观量子反映。

在非开放条件下，设粒子（如：电子）初时刻t。的信息总量∑Int。= e^[(Ent。’+mnt。·C²)/(Kb·Tnt。)]，tj时刻信息总量Intj = e^[(Entj’+mntj·Vntj²)/(Kb·Tntj)]，由于核外能量相对于核能可以忽略不计，t时刻信息总量守恒，则e^[(mnt。·C²)/(Kb·Tnt。)] = e^[(mntj·Vntj²)/(Kb·Tntj)]，即：(mnt。·C²)/(Kb·Tnt。 ) = (mntj·Vntj²)/(Kb·Tntj)，Vntj = [(mnt。·Tntj)/ ( mntj·Tnt。) ] ^1/2 ·C，当Tntj →0， mnt。·Tntj = Rmin → 0，mn tj→ 0，mntj·Tnt。= Rmin → 0时，Vntj = C；当Tntj > 0时，Vntj > C。可见，客观规律及主观意识作为非载体的游离纯信息，其在客观世界的最低速度为光速，且普遍存在。

我们称lnI = lnW^-1 = E/(Kb·T) 为信息元。以t时刻含质信秩∑Imnt⁺= e^∑[(Emnt’+mnt·C²)/(Kb·Tmnt)]表示含质能载体的非游离纯信息序量，则ln∑Imnt ⁺ = ∑[(Emnt’+mnt·C²)/(Kb·Tmnt)]称为质能元；以游离纯能量信秩∑IEpnt⁺ = e^∑[(Epnt)/(Kb·TEpnt)]表示纯能元信息序量，则ln∑IEpnt⁺ = ∑[(Epnt)/(Kb·TEpnt)]称为純能元；当Epnt值 = TEpnt值 = Rmin →0 时，以正纯信息秩量∑Ipnt⁺ = e^∑[Epnt/(Kb·TEpnt) ]= e^(1/Kb)值，表示非载体的游离纯信息客观规律序量，则ln∑Ipnt⁺ = ∑[Epnt/(Kb·TEpnt) ]= 1/Kb值，称之为客观元真；当Epnt值 = TEpnt值 = Rmin →0 时，以负純信息秩量∑Ipnt ^- = e^∑[-Epnt/(Kb·TEpnt) ]= e^(-1/Kb)值，表示非载体的游离纯信息主观规律序量，则ln∑Ipnt ^- = ∑[-Epnt/(Kb·TEpnt) ]= -1/Kb值，称为主观元真。由此可得宇宙广义信息秩序总量（矢量式）∑Int =∑Ipnt^¬ +∑Ipnt⁺ +∑IEpnt⁺+∑Imnt⁺ 表示广义信息总序矢量为主客观认识的游离纯信息、纯能量载体信息及质能载体信息的秩量之和；宇宙广义信息秩序总量（标量式）∑Int =∑Ipnt^¬·∑Ipnt⁺·∑IEpnt⁺·∑Imnt⁺ = e^( -1/Kb‘值)·e^( 1/Kb’值) ·e^∑[(Epnt)/(Kb·TEpnt)]·e^∑[(Emnt’+mnt· C²)/(Kb·Tmnt)] = e^( -1/Kb‘值)· e^( 1/Kb’值)· e^∑[(Ent’+mnt·C²)/(Kb·Tnt)] = e^∑[(Ent’+mnt·C²)/(Kb·Tnt)]，其中e^( 1/Kb’值) 表示已知物元律客观认识信秩（简称：已知客观律识秩）< 客观律秩上极限( 1/Kb值)，则e^( 1/Kb值-1/Kb’值) 为未知物元律客观认识信秩（简称：未知客观律识秩）；e^(-1/Kb’值) 表示已知心元律主观认识信秩（简称：已知主观律识秩） >主观律秩下极限e^ (-1/Kb值)，则 e^(- 1/Kb值+1/Kb’值)为未知心元律主观认识信秩（简称：未知主观律识秩）；Emnt’表示t时刻相关n系统中除核能外一切含质能量。

虽然主客观认识∑Ipnt^¬·∑Ipnt⁺= e^( -1/Kb‘值)·e^( 1/Kb’值) = 1并不干涉宇宙广义信息的总序值，然而通过创新思维实践可以提升主客观规律的有效认知度，即将认知的主观律秩e^ (-1/Kb’值)转化为认知的客观规律e^ (1/Kb’值)，从而达到提升广义信息有效客观秩量∑Int(a)⁺ =∑Ipnt⁺·∑IEpnt⁺·∑Imnt⁺ = e^( 1/Kb’值) ·e^∑[(Epnt)/(Kb·TEpnt)]·e^∑[(Emnt’+mnt·C²)/(Kb·Tmnt)] = e^∑[(1/Kb’值)+(Ent’+mnt·C²)/(Kb·Tnt)]的目的。

2. 结果结论

在非开放体系条件状态下，一切质能具备惯性与守恒属性，同样实相载体信息也具备相同条件下的惯性与守恒的特性，即：在非开放体系内，同一时刻t相关n系统的广义信息秩序总量∑Int =∑Int（±j）=∑Ipnt^¬·∑Ipnt⁺·∑IEpnt⁺·∑Imnt = e^∑[(Ent’+mnt·C²)/(Kb·Tnt)]守恒，其有效客观信秩∑Int(a)⁺ =∑Ipnt⁺·∑IEpnt⁺·∑Imnt⁺ = e^( 1/Kb’值) ·e^∑[(Epnt)/(Kb·TEpnt)]·e^∑[(Emnt’+mnt·C²)/(Kb·Tmnt)] = e^∑[(1/Kb’值)+(Ent’+mnt·C²)/ (Kb·Tnt)]随着对于系统客观认知度的高低而改变，但系统内总体信息秩量守恒不变；在开放体系条件状态下，不仅有效客观信秩随着对于客观认知度高低而改变，而且其总体客观信秩也因向外界的摄入或排释而变化。

3. 分析讨论

1. 依据 -S = E/T，熵在非开放条件下，由其具备温差的二个子系统之间发生纯粹物理性热交流，则二个子系统、总系统分别热负熵守恒；各子系统能量发生变化而不守恒，但是总的系统总能量依然守恒。举例：60 Kg、37°C（310 K）机体快速摄入比热为4.2 JK^-1g^-1、78°C（351 K）热水后体温片刻骤升至38°C（311 K），则由热能总量变化守恒得出：m1·q1·⊿T1 = m2·q2·⊿T2，10³×60×q1×（311-310）= 10³×1×4.2×（351-311），q1= 2.8Jg^-1K^-1。结果表明：（A）机体比热q1与实际基本相符；（B）摄水前后60 Kg机体、1 Kg热水及摄水后的61 Kg融合机体内分别热负熵守恒；（C）热能则是在总系统内发生总体守恒。

2. 与上同例，在机体维持正常功能不变（近似热能不变）的非开放条件下，机体的负熵与体温成反比：当机体处于发烧时，其负熵有序性必然下降，而适量的降温环境则有利于激发机体内在的有序性提增。

3. 与上同例，在机体维持正常体温恒定的条件下，从饮食中摄入负熵营养可以增加机体的能量；反之，长期处于饥饿状态下，机体因能量不足而引起正常功能下降。

4. 以非核的化学爆炸为例：能量Ent = 10³×mnt×qnt×Tnt + 1/2×mnt×Vnt²，热负熵：-Snt = 10³×mnt×qnt +1/2×mnt×Vnt²/Tnt。当m1t = 1 Kg，q1t= 0.5 Jg ^-1K ^-1，T1t =2000 K，V1t = 200 ms^-1时，E1t = 10³×1×0.5×2000 + 1/2×1×200²=1020000（J），-S1t = 10³×1×0.5 + 1/2×1×200²/2000 = 510 （J/K）；当m2t = 1 Kg，q2t= 0.5 Jg ^-1K ^-1，T2t =1000 K，V2t = 100×2^1/2 ms^-1时，E2t = 10³×1×0.5×1000 + 1/2×1×（100×2^1/2）² = 510000（J），-S2t = 10³×1×0.5 + 1/2×1×（100×2^1/2）²/1000 = 510 （J/K）；当m3t = 1 Kg，q3t= 0.5 Jg ^-1K ^-1，T3t =500 K，V3t = 100 ms^-1时，E3t = 10³×1×0.5×500 + 1/2×1×100 ² = 255000（J），-S3t = 10³×1×0.5 + 1/2×1×100 ²/500 = 510 （J/K）。由上显示，炸药在化学爆炸过程中，温度、炸速及能量由近而远地同比退缩而维持热负熵相对恒定；虽然炸药作为子系统在此过程中能量并未显示守恒，但若结合空气中氧O₂发生氧合反应及热量释放综合考察，能量总体守恒依然成立。

5. 同理，在核爆炸中，Ent = mnt·C²，- Snt = mnt·C²/ Tnt，同样守恒：前者是将原子能转化为动能和热能（含放射能）而释放，后者是原子能在热熵非开放守恒条件下保持温能同比扩释而维持熵量恒定。

6. 在Int = e^∑[Ent/（Kb·Tnt）]中，当Ent值 = Tnt值 ≠ 0 的条件下时，也会产生与Epnt值 = TEpnt值 = Rmin → 0时一样的结果，即：Int = e^( 1/Kb值)，我们将前者称为等效游离纯信息。显然等效游离纯信息比后者游离纯信息出现的概率要高得多，这也表明在实体信息中本身就蕴含了客观规律作为质能的元真。

7. 在非开放体系内，信秩总量∑Int = I1t ▪ I2t ▪ I3t ▪ ……▪ In-1t▪ Int，这显然表明信息子系统与母系统之间具备全息等价效应，但不等同；同理（I1t ▪ I2t ▪ I3t ▪ ……▪ In-1t）= ∑Int/ I1t，显示子系统与其他等位相关子系统之间互补且具备反相全息等价效应，但也不等同。

8. 非载体游离纯信息∑Ipnt =∑Ipnt^¬·∑Ipnt⁺ = e^( -1/Kb‘值)·e^( 1/Kb’值) ·e^( -1/Kb值)·e^( 1/Kb值) = 1，表示对于相同事物正反两方面的主观认识和客观认识、主观规律和客观规律的综合结果。两者之间具备相同的主客观对象及结果，却产生不同原因及过程的解释和结论。以下为世界观分类表略作讨论：

由上表可见，主观、客观之间的心元秩互积为1，守恒；唯心、唯物之间物元秩互积为1，守恒；心元秩和物元秩互以双方信秩为底数，并以其底数的对方秩元为指数，其幂为e^[±1/(Kb’Kb)值]，显示每类世界观具备正反全息等价效应。由此可见，主客观识律及心物元律秩总体守恒等价，仅为识途及见解不同而已，即：宇宙广义信息普遍存在矛盾及矛盾对立方面的辩证统一。目前处于发展阶段的现行马克思主义哲学体系宜分类定位于客观唯物中辩证唯物主义（论）。

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