интересно
Предыдущая | Содержание | Следующая

Единство вещества, энергии и информации

Академик А.И. Опарин, развивая взгляды Л. Больцмана и К. Тимирязева, считал основой жизни стремление уменьшить структурную энтропию, т е. борьбу за упорядоченность.

В основе жизни лежит единство трех начал, вещества, энергии и информации. Реально существует лишь вещество, а точнее, материя Энергия - это уже абстракция, представляющая количественную меру формы движения материи, совокупности протекающих в ней процессов. Информация - это, так сказать, вторая производная абстракции, характеризующая причинно-следственные связи, протекающие в материи процессов, именуемые законами и закономерностями природы. А эти законы в равной мере свойственны как живой, так и неживой природе. Именно поэтому информация как категория имеет прямое отношение к материи.

Еще раз кратко изложим различие между структурной и информационной энтропией. Структурная энтропия описывает состояние термодинамической системы. С ее помощью формируется стремление к состоянию равновесия, которое является основой второго начала термодинамики. Информационная энтропия содержит две составляющие. 1) интегральную и 2) локальную.

Рис.1.2. Взаимосвязь структурной энтропии и локальной составляющей информационной энтропии

Интегральная составляющая информационной энтропии (ЭИ) так же, как и структурная энтропия, стремится к максимуму. Что касается локальной составляющей информационной энтропии, то она, наоборот, может изменяться только в пределах от 0,38 до 0 и имеет тенденцию к уменьшению, а не к росту Считается, что она представляет мнимую составляющую реально существующей интегральной информационной энтропии и отражает кажущуюся для данного фрагмента материи степень его незнания. Однако аналогично комплексным числам интегральная составляющая информационной энтропии не может существовать без этой мнимой части, так как именно она является побудительной причиной познания - главного признака живого. Таким образом, локальная составляющая информационной энтропии достигает максимум 0,38, а минимум - нуля. С другой стороны, известно, что величина 0,38 является составляющей численного ряда, названного Леонардо да Винчи "золотым сечением" и связанного, как известно, с гармонией систем.

Взаимосвязь структурной энтропии и локальной составляющей информационной энтропии можно наглядно представить путем вписывания в круг правильного десятиугольника по правилам "золотого сечения" (рис. 1.2 заимствован из ). На рисунке структурная энтропия представлена в виде полусферы. Радиусу сечения полусферы плоскостью, параллельной ее основанию, соответствует численное значение структурной энтропии, которая формально изменяется от единицы до нуля. Область значений структурной энтропии, условием стабильности которой является наличие ИЭ, представлена в виде конуса, описанного вокруг прямой, перпендикулярной основанию полусферы. Вокруг этого конуса описан 10-угольный многогранник, построенный в соответствии с известными правилами деления в крайнем и среднем отношениях.

Значения локальной составляющей информационной энтропии изменяются от 0,38 до нуля и соответствуют радиусу окружности, описанной вокруг сечения многогранника плоскостью, параллельной основанию полусферы. Начиная с некоторого значения структурной энтропии, внутренние законы развития некоего фрагмента материи приходят в противоречие с законами развития окружающей его среды. Следствием процесса устранения конкретных противоречий путем адаптации данного фрагмента материи к окружающей среде является локальная составляющая ИЭ. Однако в процессе адаптации появляются все новые и новые десятигранники локальной составляющей ИЭ, совокупность которых дает интегральную составляющую ИЭ, реально описывающую степень "осознания" данным фрагментом уровня незаконченности его адаптации. Поскольку полная адаптация возможна лишь в случае увеличения уровня структурной энтропии за пороговое значение, обусловливающее появление ИЭ, то интегральная составляющая ИЭ постоянно возрастает.

Иначе говоря, интегральную ИЭ образует совокупность новых многогранников локальной ИЭ, появляющаяся в процессе адаптации фрагмента материи к окружающей среде. Поскольку полная адаптация возможна только лишь в случае повышения уровня структурной энтропии за пороговое значение, то интегральная ИЭ постоянно возрастает.

Таким образом, произошло "превращение" структурной энтропии в информационную, снявшее возникшее противоречие в отношении стремления к максимуму энтропии состояния данного фрагмента материи. Этот фрагмент материи уже при всех процессах стремится перейти в наиболее вероятностное состояние, уменьшая локальные составляющие ИЭ, т.е. устраняя конкретные противоречия и увеличивая тем самым интегральную составляющую ИЭ. По-видимому, в этом и состоит сущность жизни.

Представляется, что жизнь как форма существования материи имеет определенный уровень структурной энтропии, для поддержания которого необходимо увеличение энтропии семантической составляющей результата отражения этой материей реальности.

В  показано, что причиной, порождающей появление ИЭ (т.е. жизни), является несоответствие внутренних законов и закономерностей развития данного фрагмента материи законам окружающей его среды.

Известно, что суммарное количество информации (I) и энтропии (Э) j-го состояния пространства или его соответствующей области, возникающее в результате любого процесса, всегда является постоянным, т.е

где j - одно и тоже j-е состояние (процесс), для которого замеряется и количество информации и количество энтропии. Сам процесс сохранения информации создает равновесие электрического поля, что, в свою очередь, способствует созданию единого информационно-сотового пространства Вселенной.