信息是真實的嗎？

我們都知道，我們的手機和DNA里都存儲著信息。那麼，信息究竟是什麼？它只是我們頭腦中的抽象概念，還是一個真實的東西，就像一個電子或一隻松鼠那樣？

首先來看下面這兩個盒子，它們每一個都有著相同數量的黑色方塊，但左邊卻是一團混亂，而右邊卻包含信息（一個笑臉）。如果信息是真實存在的，那麼不管是誰看，信息都應該是一樣的。那麼，外星人也會認同我們嗎？

接下來，我們所說的可能看起來不相關，但事實上是理解信息的關鍵。

想想一個裝滿空氣的盒子。而空氣里不過是一堆空氣粒子在隨機運動。如果對這個盒子進行加熱，空氣粒子的運動速度就會加快，空氣的溫度就會升高。熱力學第二定律認為，我們無法直接提取空氣里的能量，除非先對它進行做功。

現在，我們添加一堵能把盒子一分為二的牆，然後在牆上安裝一個小小的門，再加上一個小小的妖怪以及一個小小的按鈕，這樣妖怪可以通過操控按鈕來打開門或關上門。

如果這個妖怪知道盒子里哪個空氣粒子運動的速度較快，哪個速度較慢，它可以在合適的時間把門打開，讓速度較快的粒子穿過門從右邊跑到左邊，讓速度較慢的從左邊跑到右邊。因為，空氣粒子運動速度越快，空氣的溫度越高。這樣，經過一段時間，盒子的右邊會越來越冷，而左邊就會越來越熱。於是，我們可以使用這個溫度差做很酷的事情，例如發電。

上面這個思想實驗是1871年由英國物理學家詹姆斯·麥克斯韋為了說明違反熱力學第二定律的可能性而提出的。於是，這個妖怪就被稱為「麥克斯韋妖」。根據這個思想實驗，麥克斯韋妖只是控制了門的開和關，並沒有對空氣進行做功。但是，我們卻可以「免費」地從裡面提取出能量。難道，這違背了熱力學第二定律？

先別急著下結論。一個重要的問題是，這個妖怪是怎麼跟蹤每個粒子的運動情況的？答案是，它需要記憶，而記憶就是一種信息。這個妖怪要不斷更新自己的記憶，來關注粒子的運動情況，而這個過程是需要能量的。事實上，物理學家經過理論計算髮現，更新記憶所花掉的能量大小，其實就等於利用溫度差提取出來的能量。所以，麥克斯韋妖並沒有破壞任何物理定律。

但是，如果我們不給這個妖怪一些能量來更新記憶，只是不斷給它新的記憶，那會怎樣？麥克斯韋妖可以使用新的記憶來跟蹤粒子的運動情況，然後在合適的時間把門打開，最終我們可以把能量從盒子里提取出來。這意味著，我們又可以「免費」獲得能量嗎？

事實上，不是這樣的。我們事實上耗費了自己的能量，轉化為新的記憶，再去餵養給妖怪。也可以說，這次我們不過是用記憶來填飽妖怪，而不是能量。

信息能填飽妖怪的肚子？儘管這看起來很扯，但是在最近，一些物理學家的確在實驗室里製造了一個簡化版的麥克斯韋妖，可用它來改變電子的溫度，而且，這個妖怪完全由信息驅動的。

如果信息不是真實存在的，那麼它不可能會產生物理效應。

所以，這些物理學家所做的實驗說明，信息並不只是我們頭腦中的抽象概念，它必然是真實存在的物理實體，可以把一盒空氣里的隨機混亂的東西轉換為有用的東西。這類似於DNA上的信息可以把一堆混亂的分子轉換為一隻松鼠。

可以說，信息是一種酶，能把混亂催化為有序。如果信息不是真實的，那麼你和我也都不是真實的。

本文源自大科技*科學之謎 2017年第1期雜誌 歡迎廣大讀者關注我們大科技的微.信號：hdkj1997