Запасные части для коммунальной и дорожно-строительной техники

Философия

2002. Позднеев С.А., "Понятие информации и ее роль в физических и биологических процессах".


Понятие информации и ее роль в физических и биологических процессах.

Позднеев С.А.

Журнал «Краткие сообщения по физике», 2002, № 1.
http://www.ipi.ac.ru/sysen/previews/download.php?id=information.htm
http://ksf.lebedev.ru/

        В настоящее время необходимость определения понятия информации осознана как в естественных (физика, химия, биология, медицина, информатика и т.д.), так и в гуманитарных ( социология, политология, философия, языкознание и т.д.) науках.
Однако четкое определение понятия информации, как например понятия энергии, силы, давления в физике, отсутствует, причем следует отметить особо, что наличие этого понятия позволит установить ясное и конструктивное соответствие между многими дисциплинами - физикой и философией, биологией и химией и т.д.
        Обычно под информацией понимается любая совокупность сигналов, воздействий или сведений, которая некоторая система воспринимает из окружающей среды, передает в окружающую среду и хранит в себе [1], причем достаточно большая коллекция определений этого термина представлена в [2]. Самое интересное, что все представленные [1, 2] (около 20 ) определения термина информация и подробное описание её свойств мало вразумительны и конструктивны и зачастую не несут никакого смысла.
        Непосредственный перевод английского слова "information" - сообщение, сведения также не проясняет картины.
        О чем сведения, что за сообщения?
        Осмысленная английская фраза и случайный набор букв также не приближает нас к определению.
        Информация как код, как материальный носитель смысла, одно, смысл eё совершенно другое.
        Можно сказать, что смысл всему дает человек и отсюда возникает другая крайность - информация связана с человеком и вне его просто не существует (см. определения понятий ценности и осмысленности информации в [2]), что также противоречит многим опытным данным (например бегство стада животных при определенном сигнале опасности и т.д.).
        В естественных науках [2, 3] давно стало понятным, что информация неразрывно связана с физическими объектами и процессами, причем в физике достаточно обоснованным является утверждение, что перенос информации между системами всегда связан с переносом энергии и энтропии.
        Помимо этого признано, что информация может существовать только в системах с несколькими возможными состояниями [3, 4] и в этом случае количество передаваемой информации Delta(I) связано с уменьшением неопределенности Delta(H) состояния системы Delta(I) = -Delta(H), а в соответствии с теорией Больцмана-Гиббса [2-4] Delta(S) = k Delta(H), где k - постоянная Больцмана.
        Таким образом, получение информации о системе осуществляется посредством передачи энтропии, причем следует отметить, что не каждая передача информации связана с энтропией, и поэтому в общем случае справедливо неравенство $\Delta I \leq \mid \Delta S mid /k$.
        Это соотношение можно сравнить с соотношением между массой и энергией E = mc^2, причем оба эти соотношения эквивалентности означают не тождественность величин и не превращение одной величины в другую. Подобно тому как масса не может переходить в энергию, физическая энтропия не может переходить в неопределенность состояния [3].
        Однако одна форма массы (энтропии) может превращаться в другую, и параллельно с этим превращением соотношение эквивалентности вызывает соответствующее превращение одной формы энергии (неопределенности состояния) в другую.
        Причем именно в этом смысле мы можем говорить об информационной энтропии непосредственно связанной с информационным процессом.
        Таким образом с данной точки зрения следует, что не каждая передача энтропии связана с передачей информации, а только та, которая связана с информационными свойствами, т.е. с информационной энтропией [3, 4].
        Определим смысл любой информации как отношение [5], ибо всякая математическая теория изучает определенную алгебраическую систему, как множество с выделенными в нем отношениями.
        Рассматривая различные уровни организации объектов материального мира от ядерной физики до космологии можно заметить, что всем им соответствует некая обобщенная модель: - все уровни организуются на основе специфичных для каждого из них взаимодействий составляющих их элементов.
        Данная модель допускает обобщение, если рассматривать в качестве элементов не только материальные, но и нематериальные объекты, а понятие взаимодействия заменить понятием отношения [5]. Данная модель в некоторой степени соответствует понятию множества, которое является абстрактным понятием, однако в рамках поставленной задачи (определения информации) будем использовать понятие множества не как формализованный математический аппарат, а как понятийную структуру, имеющую реальное содержание.
        Например, с конвейера лампового завода за какой то отрезок времени произведено 100 электрических лампочек.
        Рассмотрим различные варианты реализации различных отношений.
        1. Все сто лампочек находятся в одном отношении к друг другу - это лампы по 60 вт.
        2. Это множество лампочек распадается на два подмножества - лампочек с малым патроном (миньон) 50 шт. и лампочек с обычным патроном - 50 шт.
        3. Все лампочки имеют вольфрамовые нити накала.
        4. Множеств из ста лампочек распадается на два подмножества подмножество - 50 шт. сошло с линии 1, а другое подмножество из 50 шт. сошло с линии 2.
        Можно видеть, что из тех же элементов можно построить различное число отношений, причем эти отношения не чистая абстракция, а основа для построения информации о работе всего производства, прием понятие отношение - родовое понятие не сводимое к другим более элементарным.
        Отношения можно разделить на следующие группы:
        - отношения типа непосредственного взаимодействия между элементами (гравитационное, электромагнитное и т.д.),
        - отношения типа непосредственного информационного взаимодействия, причем в отношениях этого типа имеет место и непосредственные взаимодействия, т.к. информация не может существовать без вещественного носителя (информационная энтропия),
        - отношения абстрактные, опосредственные, в которых нет непосредственной связи между элементами, нет их взаимодействия, но отношение тем не менее существует.
        Например - отношение равенства - можно говорить о равенстве: масс (камней и воздуха), равенстве объемов, давлений, равенстве членов уравнений и т.д.
        Отметим важные свойства отношений.
        Отношение может претендовать на роль единого концептуального понятия, позволяющего на основе единого методологического подхода рассматривать самые разнообразные проявления мира материальных и нематериальных явлений.
        Отношение по своей природе нематериально, исключая случай отношения типа взаимодействия, и не идеально, т.е. принадлежит не только человеческому сознанию.
        Например, отношение масс Луны и Земли объективная характеристика и существует реально.
        Основная особенность категории отношение - это инвариантность, т.е. оно не связано с элементами, между которыми это отношение имеет место. Подобная инвариантность отношения аналогична принципу инвариантности информации по отношению к её носителю.
        Это позволяет определить смысл информации как не зависящий от материальной основы адекватной модели отношения (отчужденное отношение).
        Далее можно построить пространство отношений и применяя традиционную математику построить последовательную теорию [6].
        Подобный подход был, например, успешно применен для построения теории относительности, исходя из отношения порядка [6].
        Необходимо отметить, что "пространство" с философской точки зрения, есть результат осмысленного перехода от возможности к актуализации этой возможности в виде чего то подобного реальности.
        Возможность превращения в некий понятийный инструмент, обладающий атрибутами реальности, вот что такое пространство - простор для мышления.
Например для физического пространства-времени подобная процедура традиционна, пока речь не заходит о сложно искривленных пространствах.
        Понятия экономического и информационного пространства распространено достаточно широко, хотя и не стало еще вполне привычным и определенным, для биологии, палеонтологии, лингвистики - все эти понятия пока еще проблематичны.
        Так, например, можно подумать, используя представленные выше рассуждения, что наряду с реально существующими языками существуют с такой же степенью вероятности и мириады не существующих, но в каком то смысле возможных языков. Здесь присутствуют большие трудности как технические так и психологические, хотя полностью отрицать это также достаточно сложно можно вспомнить хотя бы людей, побывавших в состоянии клинической смерти и разговаривающих на несуществующих (неизвестных) языках.

Список литературы.

1. Дородницын А.А. Информатика предмет и задачи, Вестник АН СССР, 1984, с.85; Самарский А.А. Проблемы применения вычислительной техники, Вестник АН СССР,1985Б с.17; Советский энциклопедический словарь, М., Сов. энциклопедия, 1989.
2. Чернавский Д.С. Проблема происхождения жизни и мышления с точки зрения современной физики, УФН, 2000, т.170, с.157; Г.Кастлер. возникновение биологической организации. М.: Мир, 1967; У.Росс, К.Эшби. Введение в кибернетику. М.: ИЛЛ, 1959; Э.Шредингер. Что такое жизнь с точки зрения физики. М.: ИИЛ, 1947; Г.Кастлер. Возникновение биологической организации. М.: Мир, 1967; Л.А.Блюменфельд. Проблемы биологической физики. М.: Наука, 1974.
3. Эвелинг В., Энгель А., Файстель Физика процессов эволюции, М., Эдитроиал, УРСС, 2001, 328 с.
4. Брилюэн Л. Наука и теория информации, М., Физматгиз, 1960, 392 с.
5. Полосухин Б.И. Феномен вечного бытия, М., Наука, 1993, 176 с.
6. Пименов Р.И. Основы темпорального универсума, Сыктывкар, 1991, 400 с.
7. Горшков В.Г., Макарьева А.М. К вопросу о возможности физической самоорганизации биологических и экологических систем, Доклады АН, 2001, т.378, с.570.

Справка:

Позднеев Сергей Алексеевич, старший научный сотрудник Лаборатории фотохимических процессов Физического института им. П.Н. Лебедева, РАН.