Мои музыкальные проекты

 

   Ищу дистрибьюторов для распространения CD  

 

Е.Мурзин «Информация»

(c) Scot Radowski

Глава из книги Евгения Мурзина «О природе, закономерностях эстетического восприятия и путях становления музыки электронной и цвета».

Информация и кибернетический метод

1. Искусство мы будем рассматривать, как общественное явление. С помощью произведений искусства в обществе происходит обмен эстетической информацией. Встав на такую позицию, можно воспользоваться кибернетическим подходом к изучаемым явлениям, используя основное понятие кибернетики – информацию.

В настоящее время, несмотря на бурное развитие кибернетики и её прикладных областей, не существует общепринятого определения информации. Информацию часто понимают, как нечто само собой разумеющееся. Даже у основателей кибернетики нельзя найти чёткого определения информации. Винер, например, определяет информацию так: «материя – это материя, энергия – это энергия, а информация – это информация».

Такое определение афористично и имеет глубокий смысл: информация признаётся некоей «третьей сущностью» мироздания, не совпадающей с материей и энергией.

В многообразии форм движения материи мы в состоянии различать три феномена: вещество, обладающее известной структурностью, процессы изменения состояния вещества, сопровождающиеся превращениями энергии, и некоторые идеальные сущности, характеризующие явления управления и называемые ныне информацией.

Несмотря на то, что в настоящее время имеются способы измерения форм движения материи в отношении этих трёх качеств (феноменов), представляется, что необходимость поисков определения информации не отпадает.

2. Аналогичное положение имеет место с определением метода кибернетики. Так, например, существует мнение, что методом кибернетики является метод «чёрного ящика», дающий возможность исследовать сложные системы путём сопоставления информации во входных данных с информацией, вырабатываемой на её выходах, и позволяющий раскрывать функциональную сущность системы, не исследуя её устройство. В соответствии с методом «чёрного ящика» существует представление о моделировании как создании некоторого устройства, которое функционально неотличимо от исследуемой системы в пределах изучаемого явления. В этом плане рассматриваются вопросы о моделировании жизни, мышления, творчества.

В настоящее время возникают дискуссии относительно природы информации, в ходе которых даются её определения в таких крайних формулах, как: «информация мера неоднородности распределения материи или энергии во всех физических процессах». Определение такого вида претендует на раскрытие независимости информации от «наблюдателя», оно якобы материалистично по своей природе. В соответствии с таким определением, луч солнца, например, содержит массу информации о природе солнца, совершенно независимо от того, умеют ли физики её расшифровывать. Прежде чем ответить на вопрос об информации, содержащейся в солнечном луче, проделаем два умозрительных эксперимента.

Эксперимент первый. К марсианам попало устройство типа одной автономно работающей секции турникета земного метрополитена.

Допустим, что марсиане, достигшие высокого уровня в понимании вещей, ещё не овладели понятиями кибернетики. Они включают устройство и начинают изучать спектр подсвечивающей лампочки, тщательно прослеживают световой поток, идущий от линзы через просвет турникета. Составляют диаграммы потока энергии света, измеряют дисперсию и изменение его пространственных характеристик. Далее они изучают фотоэлектрическое полупроводниковое устройство. Исследуется форма изменения тока во времени, образование внутреннего пространственного заряда в структуре фотоэлемента и прочие физические эффекты во всём устройстве. Однако они не могут понять, почему столь сложны характеристики элементов устройства, тогда как на выходе включается одно-единственное исполнительное реле.

Если бы марсиане владели методом кибернетики, они бы действовали по-иному. Установив наличие единственного реле в исполнительной части схем, они могли бы прийти к выводу, что для его срабатывания нужен сигнал в виде перекрытия светового потока, падающего на фотоэлемент. При этом не имеет никакого значения причудливость спектра лампочки, затейливость картины рассеивания света оптикой и изощрённая форма электрического сигнала в цепи фотоэлемента.

Второй умозрительный эксперимент.

Мы строим электронную машину из отдельных функциональных ячеек, соединяя их входы и выходы в соответствии с логикой прохождения решения. Входные сигналы на каждой такой ячейке определяют её срабатывание, и она сама посылает сигнал на последующие ячейки. При этом нас интересует не форма сигналов на входах и выходах, а лишь логика их последовательного преобразования и взаимодействия. Однако очень часто получается, что исходные сигналы, пройдя через несколько ступеней такого логического преобразования от одной операции к другой, постепенно утрачивают свою функцию настолько, что с некоторого момента уже не обеспечивают надёжного срабатывания последующих элементов, и система перестаёт функционировать.

В этом случае, как инженеры, мы вынуждены позаботиться о придании каждому элементу таких свойств, чтобы сигнал, преобразуясь из входного в выходной, дополнительно формировался и мог функционировать, обеспечивая работу всего устройства. Только в этом случае устройство в целом можно рассматривать исключительно как выполняющее функцию и не зависящее от конкретной формы физических сигналов, обеспечивающих функционирование.

В процессе отладки рассматриваемое устройство является объектом изучения и регулирования с целью придания ему свойств самостоятельного функционирования.

Во втором умозрительном эксперименте обращается внимание на характер физических сигналов в кибернетической логической системе, но только с точки зрения возможности её функционирования.

Суть кибернетики и её применимость для исследования сложных и очень сложных систем и состоит именно в том, что она отказывается заниматься изучением всех второстепенных физических деталей в явлениях и устройствах, а предлагает рассматривать их только с точки зрения функционирования. На основе вышеизложенного представляется возможным определить и понятие информации.

Информация – это мера структурности сигналов относительно управляемых систем, в которых эти сигналы функционируют. Исходя из указанного определения, в первом эксперименте, при большой сложности физического сигнала в турникете, его мера в системе турникета определяется только выбором: да – нет, то есть содержит всего одну двоичную единицу шеноновской оценки информации.

При любой сложности, неоднородности физического сигнала во втором эксперименте, при постепенном деформировании его по мере прохождения по цепочкам ячеек вычислительной машины, он может вовсе перестать быть сигналом, то есть носителем информации, если не будет обеспечивать срабатывание последующих элементов схемы.

Солнечный луч за пределами человеческой цивилизации несёт в себе отпечаток физических процессов, его породивших, но только цивилизация превращает его в сигнал, таким образом, носитель информации в системе Солнце – исследователь.

Все материальные процессы структурны, прерывно-непрерывны, обладают неоднородностью распределения материи и энергии, но это лишь объективная основа возможности появления сигналов в управляющих системах. Всякий физический сигнал в управляющих системах возникает как проявление известной неоднородности распределения энергии либо вещества. Но в управляющей системе в качестве носителя информации используется не вся его физическая неоднородность. Для первобытного человека луч солнца несёт информацию только вида: «солнце взошло», «солнце греет» и т. п. В наше время по анализу спектра, то есть в искусственных рецепторах человека, луч солнца раскрывает многочисленные сведения о дневном светиле. Для наблюдателей высоких цивилизаций других миров, возможно, он несёт информацию о том, что вблизи него могут находиться планеты, и даже обитаемые. То есть в каждой кибернетической системе луч солнца имеет свою, адекватную данной системе, информацию. Вне кибернетических систем он не несёт никакой информации, так как в этом случае он не используется для какого-либо регулирования и является лишь физическим феноменом, эффектом, процессом, но не сигналом.

Сигналы как физические носители информации существуют только в кибернетических системах, и только относительно их свойств. «Марсианину» лампочка турникета рассказывает о том, что достигнуто в человеческой цивилизации. Она является объектом его исследований. Всякий предмет исследования, в зависимости от научного уровня исследователя, является источником информации, образует сигналы в системе исследования. Вне исследования предмет обладает лишь свойствами. Таким образом, сигнал есть взаимоотношение в управляющей системе, а информация есть мера структурности сигнала в этой системе.

Турникет со всеми его деталями является для «марсианина» сигналом земной цивилизации, сигналом очень большого объёма информации. Мы же, рассматривая аналогичный турникет в системе нашей цивилизации, интересуемся лишь его функцией, оцениваемой в один бит.

Допустим, что земная цивилизация погибла и от неё уцелел только этот турникет. Для пришельцев из космоса он превращается в уникальный фундаментальный памятник погибшей цивилизации сигнал исключительной важности, заставляющий их задуматься и над своей космической судьбой. Тот же уцелевший, но обречённый волей судеб раствориться в физическом водовороте земных процессов, турникет является лишь предметом, не могущим играть роль сигнала, так как физический мир неживой природы не имеет кибернетической структуры управляющей системы.

Таким образом, очевидно, что информация не встречается в неживой природе, а обнаруживается лишь в царстве жизни, в живых существах непосредственно и в искусственных кибернетических или коммуникационно-информационных устройствах, создаваемых разумными существами.

3. Кибернетика не является отдельной наукой, как физика или биология, а представляет собой научный метод, обуславливающий эффективное формирование частных наук.

Кибернетика как метод учит, что в случае наличия некой сложной системы функционирующих объектов, элементов, частей некоего предполагаемого целого, в этой сложной системе следует выделить фундаментальную область научного исследования. Например, при исследовании речи следует найти систему, в которой функционируют феномены речи. Очевидно, они функционируют в человеческом обществе. Согласно кибернетическому методу, можно абстрагироваться от человеческого общества, его задач, индивидуумов во всём многообразии их биологических свойств, можно абстрагироваться от физического многообразия основных элементов, образующих речь, их неопределённости, и прийти к представлению о неких неизменных в данной области дискретных сущностях – фонемах. И, полагая, что они являются работающими элементами в актах обмена информацией между людьми, заниматься только ими, то есть областью, где они образуют свои структуры.

Если же исследуется механизм органов речи, обратная связь слуха в работе мышц речевого аппарата и сам процесс образования речевых звуков, то следует абстрагироваться от феноменов лингвистики и, несмотря на то, что человек для работы речевого аппарата затрачивает энергию, получаемую от усвоения нищи, абстрагироваться и от процесса пищеварения и переноса энергии в речевую систему.

Напротив, можно заниматься исследованием кровоснабжения речевого аппарата и эффектами стимулирования им пищеварительной системы. Но это уже следующий аспект исследования. И так далее.

Таким образом, несмотря на то, что все взаимообусловлено, взаимосвязано и существует в живом, взаимно проникая, кибернетика как метод предлагает выделять узкую функциональную область исследования. Как только область исследования выделена, кибернетика даёт ключ для её освоения. Она предлагает искать в этой области энергетические процессы, обуславливающие внутренние взаимодействия в этой системе (только в пределах области исследования!). Эти энергетические процессы образуют физические (в общем смысле) сигналы, работающие в рассматриваемой области научного исследования. Без нахождения таких физических процессов-сигналов рассматривать эту область бессмысленно. Как только сигналы, как физические феномены, найдены, нужно определить их значение в данной управляемой системе, определить меру заключённой в них для целей управления информации. Так, например, из сложнейшего сигнала в турникете выделяется его мера в одну двоичную единицу. Из реальных звуков речи, физически дважды неповторимых, выделяются фонемы. Из общей структуры живого при рассматривании наследственности внимание концентрируется на кодах вещества наследственности. И так далее.

Передача информации во всех кибернетических системах связана с энергией, хранение же информации с материальными носителями. Переход из состояния хранения в действие всегда связан с энергией. Такова общая картина.

Иногда возникают трудности с оценкой информации. Например, железа внутренней секреции во взаимодействуя с организмом вырабатывает гормон. Информация управления гормоном содержится не во всех структурных качествах последнего, а только в работающей цепочке структуры. Работает такой сигнал, материальный по форме – гормон, фермент, стимулятор, – в конечном итоге разрушаясь. Внешне мера информации здесь – в количестве этого вещества, относительно процессов, им регулируемых. Нужно уметь при исследовании регулируемых процессов определять их меру, число градаций регулирования. Не следует забывать, что энергия на производство такого материального сигнала тратится при его синтезе в системе организма.

Наконец, какой подход следует считать основным в решении вопросов управления-функционирования кибернетическим методом.

Можно, например, считать, что в кибернетике наиболее важным является вероятностно-статистический подход к изучаемым явлениям. На этой позиции стоят исследователи сверхсложных систем, например, человеческого мозга, другие считают, что главным должен быть логико-алгоритмический подход. На этой позиции стоят исследователи, так или иначе связанные с вычислительной техникой.

Вполне понятно, что кибернетика как метод исследования очень сложных явлений может использовать всевозможные методы математической переработки научной информации в пределах каждой отдельной прикладной отрасли науки, использующей кибернетический метод.

В отдельных моментах исследований кибернетический подход может вообще не содержать явной математики и всё-таки присутствовать.

Кибернетика как метод исследования выше конкретных методических подходов, которые могут развиваться и, возможно, породят новые, ещё не известные методы математической переработки информации.

Заключая, кратко формулировать следует так: кибернетика – это метод исследования сложных функционирующих систем, допускающий применение различных методов математической переработки материалов в соответствии с содержанием исследования, основанный на представлении об информации.

 

Ценность информации

1. Как уже установлено выше, информация существует только в системах, и род её физического носителя (сигнала) не играет в общем случае принципиальной роли. Индифферентность информации к носителям в искусственных кибернетических системах видна на таком элементарном примере: некто говорит в микрофон, и на приёмном конце передача записывается на граммофонную пластинку (тондиск). Во всех звеньях этой цепи: в мозгу говорящего, его голосовых связках, воздушной среде у микрофона, мембране, проводах, в эфире, приёмнике, канавках тондиска – одна и та же информация существует в различных формах структуры носителей; следовательно, она в известной мере независима от них и является некоторой идеальной сущностью, определяющей связь в некоторой системе. Если система нарушается, информация теряет свою ценность, перестаёт быть собою.

2. Кибернетика в классической теории информации не содержит определения ценности информации. За единицу информации (по Шенону) принимается один выбор из двух альтернатив, один «бит» информации, одна двоичная её единица. Любое сообщение оценивается по количеству информации формально. Чтобы выбрать одну букву из 32-буквенного алфавита, нужно затратить 5 бит, определяя последовательно: в какой половине (16 и 16), в какой четверти из выбранной половины (8 и 8), в какой восьмой из выбранной четверти (4 и 4), в какой шестнадцатой части алфавита из выбранной восьмой (2 и 2) и, наконец, в какой 32-й части алфавита из выбранной шестнадцатой (1 и 1) находится искомая буква. Таким образом, число из пяти двоичных разрядов (0 и 1) даёт возможность закодировать все 32 буквы алфавита. Информация измеряется числом выборов, а не числом букв. Этот способ очень ёмкий относительно числа всех состояний (букв).

Любое сообщение может быть измерено по количеству содержащейся в нем (формальной) информации, если его записать в данном алфавите. При этом считается, что смысл сообщения не играет никакой роли. В данном случае безразлично «на даче сдох старый петух», или «завтра начнётся война». Более того, первое сообщение, с точки зрения количества информации, будет считаться большим, ибо в нем 21 буква, а во втором – 19. В этом примере не учитываются тонкие различия в энтропии источника информации относительно различных букв, использованных в сообщениях.

Безразличие к содержанию информации в кибернетике делает небезразличными к этому вопросу учёных, и не удивительно, что ведутся попытки внести измерения содержательности информации.

А. Харкевичем сделана попытка рассмотреть вопрос о ценности информации в задачах, имеющих определённую цель, с оговоркой, что «не все случаи информации укладываются в эту простую схему. Так, например, те виды информации, которые вызывают эмоции, в частности, эстетические, остаются пока вне рассмотрения».

В данной постановке ценность информации J выражается через приращение вероятности (Р) достижения цели. J = log212)

3. В чём же заключается ценность информации по существу? Рассмотрим несколько примеров.

Перед нами проект (чертежи) ответственного сооружения. Если этот проект существует в цивилизованном обществе и отражает уровень развития техники и других показателей жизни данного общества, в том числе экономических и политических, он может быть осуществлён, то есть материализован. Сооружение, построенное по проекту, будет содержать в своей структуре массу дополнительной к проекту информации, которая выявляется в случае необходимости скопировать сооружение, не располагая проектом, не зная технологии материалов, способов производства работ и т. п. Если рассматриваемый проект попадёт в руки дикарей, из него, то есть из его носителя – бумаги – можно будет сделать бусы вождю племени. Проект погибнет.

Таким образом, ценность информации может быть понята, если рассматривать её не изолированно, а в системе, в которой она существует.

4. Положение: содержит ли некоторый сложный сигнал в себе развёртку реализации, или, напротив, развёртка содержится в развитии этого сигнала, – противоречиво.

Это противоречие снимается, если признавать, что сигналы, несущие информацию, существуют только в системах и поэтому должны рассматриваться только в них и относительно их. Следовательно, образующееся развитие сигнала является проявлением программы его развёртки в системе. Обратясь к истории, нередко можно наблюдать, как при издании в некоем государстве нового, казалось бы, очень прогрессивного закона, в системе, в которой этот закон действует, не возникает процесса развёртки его программы. Это означает, что сигнал не адекватен по своему содержанию управляемой системе, ценность его мала, он не содержит внутренней программы своей развёртки. Поэтому он не может стать регулятором системы и останется на бумаге.

5. Явления «свёртки» информации постоянно наблюдаются в науке, когда выдвигается смелая теория, в краткой формуле которой содержатся многочисленные следствия и выводы. Мы не можем оценивать формулы великого обобщения по количеству бит, необходимому для его изображения на естественном языке.

Ценность информации может меняться. Так, например, в наше время неизмеримо возросла ценность открытой Фарадеем электромагнитной индукции. Герц не придавал истинного значения открытым им волнам. Радио было изобретено уже после него. Даже открытие спонтанного деления ядер не было сразу оценено должным образом. По мере возрастания количества фактов, в которых практически работает открытие, возрастает и объективная ценность открытия. Таким образом, развёртка внутреннего смысла открытия как его скрытого содержания, реализующегося в естественном процессе развития науки, и определяет собой ценность открытия. В процессе же реализации открытий ценность их информации может постепенно сходить на нет.

6. Соответственно, если природа использует в кодировании наследственности такую компрессию информации, при которой предопределяется лишь некоторая исходная субстанция, способная в данной системе развиваться так, что порождается ещё несколько последующих дифференциаций вещества и функций, мы должны признать, что исходный код имеет очень высокую ценность в рассматриваемой системе его реализации, и мы должны условно приписать ему все его последействия в системе, как меру ценности заложенной в нем информации.

Если при управлении путём задания исходного сигнала не возникает лавинообразного процесса порождения сигналов нижних уровней, обеспечивающих управление сложной системой с обратными связями, вступающими во взаимодействие с исходным управляющим сигналом, нельзя говорить о существовании исходного сигнала, как имеющего большую информационную ценность в данной системе.

7. В этой связи ценность информации определяется следующим образом: информация обладает такой ценностью, которая может быть выражена количеством шеноновских единиц информации, содержащихся во всех звеньях той управляющей системы, в которой рассматриваемая информация работает как управляющий сигнал при измерении её ценности на элементарном уровне кодирования.

Такое определение трудно использовать на практике. Нужно специально заниматься анализом низшего уровня кодирования, способами перечисления связей и исчислением их энтропии. Однако подобная формулировка может быть полезна для качественных оценок, так как устраняет произвол формальной меры количества информации, содержащейся непосредственно в информации управления. Кроме того, это определение показывает, что информация, аналогично энергии, имеет не одну меру измерения, а две, количественную и качественную, ценностную.

8. Количественное измерение ценности информации сводится к следующей схеме. Допустим, исходная информация сформулирована на естественном языке в таком виде, в котором мы хотим измерить её ценность в сложной системе. Зная алфавит языка и энтропию источника исходной информации в двоичных единицах, можно записать её формальную меру (Jис).

Введём эту информацию в систему и проследим её развёртку, то есть взаимодействие с системой и лавину порождаемых ею следствий. Когда процесс переработки закончится, изложим все порождённые развёрткой следствия в наиболее краткой форме на том же языке, которым описываются явления в этой системе. Измерим тем же способом объем этой порождённой информации (Jвых). Посмотрим, сколько бит порождённой информации приходится на один бит исходной (Jвых/Jис). Заменим всю порождающую схему, создавшую развёртку входной информации в системе, эквивалентной, в которой имеются только каскады двоичных порождений сигналов. Такая система с каждым каскадом перехода порождает следующую лавину бинарных состояний:

каскадов        1 2 3 4 5 6........и т. д.
состояний      2 4 8 16 32 64........

Если теперь, в соответствии с отношением порождённой информации к порождающей (Jвых/Jис), найти сопоставимое число состояний эквивалентной системы, можно по этому числу найти соответствующее число каскадов двоичного порождения сигналов. Данное число шагов двоичного порождения в эквивалентной системе удобно принять за меру ценности исходной информации.

J = log2(Jвых/Jис).

Заметим, что если выходная информация порождает на выходе переработки в системе точно такое же количество информации, то можно считать, что информация «проскакивает» систему, практически не усваивается и не работает в ней. Ценность её равна нулю log21 = 0. Информация оценивается равной единице, если на выходе она удваивается. Эта мера оценки удобна, так как даже при очень высоких интенсивностях развёртки информации в системе мы будем работать с относительно небольшими величинами оценки информации.

9. Вполне понятно, что в сложных кибернетических системах прямое количественное измерение ценности информации встречает большие практические трудности Количественное измерение ценности эстетической информации в настоящее время, по-видимому, практически неосуществимо, Но подход, основанный на представлении о ценности информации, о том, что информация существует только в системах и что она обладает свойством «развёртывания» в них, сам по себе является чрезвычайно плодотворным для понимания качественной стороны многих явлений, связанных с переработкой эстетической информации. Для эстетической информации необходимо учитывать ещё её «прагматическую» функцию и оценивать результаты её ассимиляции по изменению структуры личности, как следствие развёртки восприятия информации.

Структура, «беспорядок» и энтропия

1. Одна из основных теоретических дисциплин кибернетики – теория информации – зародилась и сформировалась в значительной мере под влиянием различного рода характерных моментов, имеющих место при кодировании и передаче информации в технических системах связи. В этих системах важнейшую роль играет представление о шумах и различного рода случайных помехах, способных создавать существенные энергетические выбросы, которые могут восприниматься в системе связи как полезные сигналы и, следовательно, вызывать нарушения в передаче информации. Пренебрегать этими явлениями не представляется возможным, так как в системах связи можно применять сигналы лишь ограниченной мощности, а дальности связи ныне, в век освоения космоса, растут, достигая сотен миллионов километров.

Беспорядочные флуктуации тепловых электронов в радиоаппаратуре, излучение в широкой полосе электромагнитного спектра космических объектов, электрические разряды в атмосфере земли и т. п. создают картину хаоса и шума мироздания, которая, накладываясь на полезные сигналы связи, нарушает их.

Чем сложнее передаваемые сигналы, то есть чем больше энтропия источника информации в смысле Шенона, тем труднее отличить сигналы от шума. Энтропия сигналов растёт под влиянием смешивания их с шумами. Растёт беспорядок в сигнале, теряется информация.

Приведённые обстоятельства и обусловили такое формирование суждений, когда энтропия стала синонимом беспорядка, хаоса в противовес упорядоченности, структурности, свойственной области информации. У классиков кибернетики можно встретить много высказываний, в которых так или иначе утверждается, что все процессы в физическом мире (то есть в мире неживой природы), протекают по линии роста беспорядка. «Статистическая тенденция природы к беспорядку, тенденция к возрастанию энтропии в изолированных системах, [...] выражается вторым законом термодинамики».

2. Заметим вначале, что помеха, как некоторая неоднородность энергии постороннего физического процесса, в системе связи может превращаться в ложный сигнал, если по своей конфигурации она является сигналоподобной и вызывает срабатывание системы. Это ещё раз подтверждает высказанный ранее тезис, что сигналы существуют только в системе, а информация, в них заключённая, определяется только относительно данной системы.

Одна и та же физическая помеха в системах с различной кодовой помехозащищённостью вызывает совершенно различный эффект в нарушении связи. Не абсолютная конфигурация помехи содержит ложную информацию, а только её относительное сигналоподобие в данной системе кодов связи.

3. Порядок и хаос относительны. Полная упорядоченность так же неинформативна, как и полный хаос. В абсолютном свете так же мало видно, как и в абсолютной темноте. Нужен контраст света и тени.

Обычно принято считать, что если к некоторым системам применять шумы – «встряхивание», то в них начнёт возрастать деструкция, то есть образуется хаос. (Пример: землетрясение). Однако в строительстве железобетонных сооружений используется вибрация – «встряхивание». Применяя вибрацию, за счёт удаления воздушных пузырьков достигается чрезвычайно плотное соединение всех элементов бетонного раствора и образование монолита, энтропия вибро-бетона растёт. Что же здесь происходит, упорядочение или хаос?

Геохимическая школа Вернадского превратила разрозненные сведения по минералогии и петрографии в стройную систему развития неживой природы, пользуясь идеей, что эволюция физико-химических систем во времени направлена в сторону уменьшения свободной энергии системы, то есть возрастания энтропии.

Возрастание энтропии обычно связывается с потерей видимого порядка. Эта точка зрения уже подвергалась критике. Автор брал умозрительный эксперимент, где после «встряхивания» произвольного набора каких-то кубиков образовывалась вполне структурная система.

Этот эксперимент вполне объясняет общеизвестное явление, когда в атмосфере переохлаждённых водяных паров возникают не какие-то аморфные, а весьма структурные образования – снежинки. По-видимому, две первые молекулы воды при потере кинетической энергии перегрева пара могут вступить в контакт разными своими «гранями». Думается, что понимание сущности кристаллов на уровне представлений об электронных облачках-орбитах помогает объяснить многие явления подобного рода. В зависимости от первого случайного контакта образуется поле нового образования из двух молекул, так что последующая молекула будет иметь большую вероятность примкнуть к ним только определённым образом. Слабые, случайные композиции здесь нарушаются тепловыми явлениями («встряхиванием»), а устойчивые – отбираются. Возникает своеобразный естественный отбор устойчивых структур.

4. Аналогичная картина наблюдается с эволюцией вещества и во всем мироздании. По современным воззрениям, эволюция вещества начиналась с некоей первоматерии, порождающей до наших времён ассоциации голубых звёзд Амбарцумяна и представлявшей собою сверхплотный, абсолютно холодный, если можно так выразиться, «нейтринный водород». Совсем недавно появилась «модель» горячей вселенной Гамова, базирующаяся на открытии «реликтового» излучения космоса. По этому излучению надёжно установлен возраст «горячей» вселенной – 10 млрд. лет от момента «отрыва» излучения от вещества.

По-видимому, это не последняя «модель» нашего мира. Сущность этих моделей одна. Так или иначе, «расширяющаяся вселенная» обретает развитие и время.

Холодную модель мира нельзя считать полностью себя исчерпавшей, поскольку известная ныне активность ядер галактик даёт повод считать «холодной» сверхплотную первоматерию, остатки которой осуществляют поныне космогонический процесс.

Вероятно, объекты такого рода, как сверхзвезды («квазары»), где первоматерия ещё «варится» в термоядерном котле водорода, являются первой фазой развития космогонического процесса.

«Сверхзвезды» наблюдаются нами в давно прошедшем времени, то есть такими, какими они были несколько миллиардов лет назад. Следовательно, возможно, что там, где мы видим эти «сверхзвезды», существует точно такая же картина, что и в нашей галактике.

В данном процессе важно проследить «жизнь» вещества. В начальной фазе это, собственно говоря, плазма из протонов и электронов, о структуре которой можно сказать очень мало. Покидая космические объекты, такая плазма в межзвёздном пространстве порождает водород. Внутри звёзд идёт процесс синтеза устойчивых ядер средней сложности, «выгорание» водорода. Формирование же тяжёлых радиоактивных, то есть содержащих запасы энергии, ядер атомов может происходить лишь в условиях космических взрывов, наблюдаемых, например, в циклах развития так называемых «сверхновых» звёзд, в горниле чудовищного потока обесцениваемой энергии, а не в процессах энтропийного роста упорядоченности.

Космическая «пыль» из устойчивых, тяжёлых и радиоактивных атомов, столь необходимая для формирования планет, образуется после возникновения ядер этих атомов в плазме взрыва.

Будучи выброшенными вовне взрывами сверхновых звёзд, в холоде космоса они «обрастают» электронами, образуя атомы. Таким образом, ядра тяжёлых атомов структурны лишь потому, что была растрачена энергия, заключённая в исходной первоматерии. «Обрастание» ядер электронами возникает только при уменьшении температуры вещества до некоторого уровня.

Природа позаботилась о том, чтобы некоторые устойчивые звёзды, обладающие внутренней температурой в миллионы градусов, имели планеты, избранные из которых обладали бы нужным составом веществ в находились на таком удалении, при котором на их поверхности была бы температура, близкая к абсолютному нулю! А именно, всего-навсего 310-330°по Кельвину (вместо миллионов градусов вещества звезды). Оказывается, в диапазоне температуры от 273 до 373° по Кельвину при атмосферном давлении водород может находиться в устойчивом соединении с кислородом, образуя окись, которая может иметь хорошо известную нам жидкую фазу. Вблизи точки замерзания воды и находится благоприятная область для наиболее сложного вида структур – структур жизни.

Любопытно заметить, что упорядоченность веществ возрастает с уменьшением энергии их частиц. При температурах около абсолютного нуля возникают такие странные явления, как электрическая сверхпроводимость и, например, сверхтекучесть гелия.

Теперь считается, что звёзды заканчивают свою эволюцию превращением сначала в белых карликов (спутник Сириуса) и далее в чёрных карликов. Вещество чёрных карликов – также кристалл, но кристалл, уже не имеющий потенции, энергии и развития. Сверхплотный чёрный карлик даже не излучает остатков энергии в космос, так как его излучение, как теперь полагают, оказывается в гравитационной ловушке. На этом заканчивается эволюция вещества наблюдаемого нами цикла.

В подобной схематической картине нетрудно заметить, что структурность веществ покупается за счёт потери энергии, и что в ходе эволюции нет роста «беспорядка», а имеется нечто другое.

5. В процессе развития во вселенной происходит реализация её потенции. При этом имеет место переход от одного вероятного состояния вещества при данном его энергетическом потенциале к другому, ещё более вероятному состоянию. Последнее наступает лишь после того, как часть энергии будет рассеяна в мировом пространстве.

«Жизнь» – то есть развитие каждого космического объекта или состояния вещества – существует как отражение процесса растрачивания энергии мира.

Скорость процесса развития космического объекта отражает ход его индивидуального времени жизни и определяется интенсивностью растрачивания этим объектом своего энергетического потенциала. Эта скорость постепенно падает и у чёрного карлика становится практически равной нулю. Его индивидуальное время останавливается. Он может, не замечая так называемого «мирового» времени, прождать миллионы лет до пришествия нового чуда обновления мира.

Таким образом, во вселенной, в мире неживой природы, идёт процесс перехода состояний вещества не к «беспорядку», а к всё более и более вероятному его состоянию, всё более и более устойчивому. И так до тех пор, пока не будет растрачена вся начальная потенция мира.

Во вселенском процессе развития вещества энергетический процесс идёт вовсе не путём выравнивания температур по схеме так называемой «тепловой смерти вселенной», а путём потери всех видов излучений в бездонной черноте мирового пространства. Данный процесс, по-видимому, сопровождается невозвратной потерей самых удивительных частиц – нейтрино, почти не поглощающихся веществом (даже проходя поперечник нашей планеты). Не исключено, что это – самая главная загадка мироздания. В её решении может содержаться ответ на вопрос о вероятности последующего цикла развития мира.

Следовательно, «порядок» и «беспорядок» суть психологические кажимости. В мире сущностей есть лишь различие в вероятностях состояний, в энергетических запасах сравниваемых состояний.

Рост энтропии мира есть, по существу, постоянный его переход во всё более и более вероятное состояние. Структурность при этом очень часто может выражать лишь внешнюю сторону явлений.

6. Таким образом, следует сделать вывод, что в неживой природе рост энтропии сопровождается появлением структур, а не «беспорядка». Структурные состояния являются более вероятными и более устойчивыми. Структуры неживой природы отражают анизотропные свойства элементарных частиц и их композиций.

Эволюция усложнения структур вещества в неживой природе направлена в сторону уменьшения свободной энергии систем, в сторону возрастания энтропии.

Именно это обстоятельство, по-видимому, и приводит к появлению в мироздании при температурах, близких к абсолютному нулю, такого специфического явления, каким является жизнь.

7. В царстве живой природы действуют закономерности, отличные от закономерностей физического мира неживой природы. В царстве жизни действительно встречаются факты нарушения создаваемых ею структур под влиянием различного рода «шумов». В этом причины научного предрассудка, что рост энтропии – рост беспорядка. Всё дело в том, что структуры и состояния вещества, создаваемые жизнью, являются в термодинамическом отношении невероятными для неживой природы.






www.etheroneph.com

Facebook

ВКонтакте