Van-e információ az élettelen természetben, ha nem vesszük figyelembe az ember által megalkotott különféle technikákat? A kérdésre adott válasz magának a fogalomnak a meghatározásától függ. Az "információ" kifejezés jelentését az emberiség történelme során többször is kiegészítették. A meghatározást a tudományos gondolkodás fejlődése, a technika fejlődése és az évszázadok során felhalmozott tapasztalatok befolyásolták. Az élettelen természetben lévő információ akkor lehetséges, ha ezt a jelenséget az általános terminológiával tekintjük.
A fogalom meghatározásának egyik lehetősége
A szűkebb értelemben vett információ olyan üzenet, amely egy vagy másik jel formájában személyről emberre, személyről automatára vagy automatáról automatára, valamint a növény- és állatvilágban egyedről egyedre jut.. Ezzel a megközelítéssel létezése csak az élő természetben vagy szociotechnikai rendszerekben lehetséges. Ide tartoznak többek között a régészetben az élettelen természetben szereplő információkra vonatkozó olyan példák, mint a sziklafestmények, agyagtáblák stb. Az információhordozó ebben az esetben egy olyan tárgy, amely nyilvánvalóan nem kapcsolódik élő anyaghoz vagy technológiához, de ugyanazon személy segítsége nélkül az adatok nem kerültek volna rögzítésre és tárolásra.
Szubjektív megközelítés
Van egy másik meghatározási mód is: az információ szubjektív természetű, és csak akkor fordul elő az ember elméjében, amikor valamilyen jelentéssel ruházza fel a környező tárgyakat, eseményeket és így tovább. Ennek az elképzelésnek érdekes logikai következményei vannak. Kiderül, hogy ha nincsenek emberek, akkor sehol nincs információ, adat és üzenet, beleértve az élettelen természetben lévő információkat is. Az informatika a definíció ezen változatában a szubjektív, de nem a való világ tudományává válik. Azonban nem ásunk mélyre ebbe a témába.
Általános meghatározás
A filozófiában az információt a mozgás megfoghatatlan formájaként határozzák meg. Minden tárgy velejárója, mivel van egy bizonyos jelentése. Nem messze ettől a meghatározástól a kifejezés fizikai megértése.
A tudományos világkép egyik alapfogalma az energia. Minden anyagi tárgy cseréli, és folyamatosan. Az egyik kezdeti állapotának megváltozása a másikban változásokat okoz. A fizikában az ilyen folyamatot jelátvitelnek tekintik. A jel valójában egy üzenet, amelyet az egyik objektum továbbít, és egy másik tárgy fogad. Ez információ. E meghatározás szerint a cikk elején feltett kérdésre a válasz egyértelműen pozitív. Az élettelen természetben az információ az egyik objektumról a másikra továbbított különféle jelek.
A termodinamika második törvénye
Rövidebb és pontosabb definíció: az információ a rendszer rendezettségének mértéke. Itt érdemes felidézni az egyik alapvető fizikai törvényt. A termodinamika második főtétele szerint a zárt rendszerek (ezek azok, amelyek semmilyen módon nem lépnek kölcsönhatásba a környezettel) mindig rendezett állapotból kaotikus állapotba kerülnek.
Például végezzünk egy mentális kísérletet: helyezzünk gázt egy zárt edény egyik felébe. Egy idő után kitölti a teljes szállított kötetet, vagyis megszűnik a rendelés, amennyire volt. Ugyanakkor a rendszerben lévő információ csökkenni fog, mivel ez a sorrend mértéke.
Információ és entrópia
Érdemes megjegyezni, hogy a mai értelemben az Univerzum nem zárt rendszer. A szerkezet bonyolítási folyamatai jellemzik, amihez a rendezettség, és ezáltal az információ mennyiségének növekedése társul. Az ősrobbanás elmélete szerint ez az univerzum kialakulása óta így van. Először az elemi részecskék jelentek meg, majd a molekulák és a nagyobb vegyületek. Később csillagok kezdtek kialakulni. Mindezeket a folyamatokat a szerkezeti elemek rendezettsége jellemzi.
Az Univerzum jövőjének előrejelzése szorosan összefügg ezekkel az árnyalatokkal. A termodinamika második főtétele szerint az entrópia növekedése következtében hőhalál vár rá, az információ ellentéte. Egy rendszer rendezetlenségének mértékeként definiálható. A termodinamika második főtétele kimondja, hogy zártAz entrópia mindig növekszik a rendszerekben. A modern tudás azonban nem adhat pontos választ arra a kérdésre, hogy mennyire alkalmazható az egész Univerzumra.
Az információs folyamatok jellemzői az élettelen természetben zárt rendszerben
Az élettelen természet információira vonatkozó összes példát közös vonások egyesítik. Ez egylépcsős folyamat, cél hiánya, mennyiségvesztés a forrásban a vevő növekedésével. Fontolja meg ezeket a tulajdonságokat részletesebben.
Az információ az élettelen természetben az energia szabadságának mértéke. Más szóval, a rendszer munkavégző képességét jellemzi. Külső behatás hiányában minden alkalommal, amikor kémiai, elektromágneses, mechanikai vagy egyéb munkát végeznek, visszafordíthatatlan szabadenergia-veszteség és ezzel együtt információvesztés következik be.
Az információs folyamatok jellemzői az élettelen természetben nyílt rendszerben
Külső hatás hatására egy bizonyos rendszer információt vagy annak egy részét fogadhatja, amelyet egy másik rendszer veszít el. Ebben az esetben az elsőben a munka elvégzéséhez elegendő mennyiségű szabad energia lesz. Jó példa erre az úgynevezett ferromágnesek mágnesezése (olyan anyagok, amelyek bizonyos körülmények között, külső mágneses tér hiányában mágnesezhetők). Hasonló tulajdonságokat szereznek villámcsapás hatására vagy más mágnesek jelenlétében. A mágnesezés ebben az esetben egy bizonyos mennyiségű információ rendszer általi megszerzésének fizikai kifejeződésévé válik. Ebben a példában a munkát mágneses mező végzi. Információs folyamatok ebben az esetbenegylépcsős, és nincs céljuk. Ez utóbbi tulajdonság másoknál jobban megkülönbözteti őket a vadon élő állatok hasonló jelenségeitől. A mágnesezési folyamat különálló töredékei nem követnek semmilyen globális célt. Az élő anyag esetében van egy ilyen cél - ez egy biokémiai termék szintézise, az örökletes anyag átvitele stb.
Az információ növelésének tilalmának törvénye
Az élettelen természetben történő információtovábbítás másik jellemzője, hogy a vevőben lévő információ növekedése mindig a forrásban való elvesztésével jár. Vagyis egy külső befolyás nélküli rendszerben soha nem nő az információ mennyisége. Ez a rendelkezés a nem csökkenő entrópia törvényének következménye.
Megjegyzendő, hogy egyes tudósok az információt és az entrópiát ellentétes előjelű, azonos fogalmaknak tekintik. Az első a rendszer rendezettségének mértéke, a második pedig a káosz mértéke. Ebből a szempontból az információ negatív entrópiává válik. Azonban a probléma nem minden kutatója ragaszkodik ehhez a véleményhez. Ezenkívül különbséget kell tenni a termodinamikai entrópia és az információs entrópia között. Különböző tudományos ismeretek részét képezik (fizika és információelmélet).
Információk a mikrovilágban
Az „Információ az élettelen természetben” témakört tanulja az iskola 8. osztálya. A hallgatók ekkorra még keveset ismerik a fizika kvantumelméletét. Azt azonban már tudják, hogy az anyagi tárgyakat fel lehet osztanimakro- és mikrovilág. Ez utóbbi olyan anyagszint, ahol elektronok, protonok, neutronok és egyéb részecskék léteznek. Itt a klasszikus fizika törvényei legtöbbször alkalmatlanok. Eközben az információ a mikrokozmoszban is létezik.
Nem fogunk elmélyülni a kvantumelméletben, de azért érdemes megjegyezni néhány pontot. Az entrópia mint olyan nem létezik a mikrokozmoszban. Azonban még ezen a szinten is a részecskék kölcsönhatása során szabadenergia-veszteségek lépnek fel, ugyanaz, amely bármely rendszer munkájához szükséges, és amelynek mértéke az információ. Ha a szabad energia csökken, az információ is csökken. Vagyis a mikrokozmoszban az információ nem növekedésének törvénye is megfigyelhető.
Élő és élettelen természet
A nyolcadik osztályban informatikában tanult, a technológiához nem kapcsolódó élettelen természetben található információra vonatkozó példákat egyesíti a cél hiánya, amely érdekében az információkat tárolják, feldolgozzák és továbbítják. Az élő anyag esetében minden más. Az élő szervezetek esetében van egy fő cél és egy köztes. Ebből kifolyólag az információszerzés, -feldolgozás, -továbbítás és -tárolás teljes folyamata szükséges az örökítőanyag leszármazottaknak való átadásához. Közbenső cél a megőrzése különféle biokémiai és viselkedési reakciókkal, amelyek közé tartozik például a homeosztázis és az orientációs viselkedés fenntartása.
Az élettelen természetben található információkra vonatkozó példák jelzik az ilyen tulajdonságok hiányát. A homeosztázis egyébként minimalizálja az információ nem növekedésének törvényének következményeit, ami az objektum pusztulásához vezet. A leírt célok megléte vagy hiánya az egyik fő különbség az élő és az élettelen természet között.
Szóval sok példát találhat az "információ az élettelen természetben" témában: képek az ősi barlangok falain, számítógépek működése, hegyikristályok növekedése és így tovább. Ha azonban nem vesszük figyelembe az ember által létrehozott információkat (különböző képeket és hasonlókat) és a technológiát, az élettelen természetű tárgyak a bennük lezajló információs folyamatok tulajdonságaiban nagymértékben különböznek egymástól. Soroljuk fel még egyszer: egyfokozatú, visszafordíthatatlan, céltalan, elkerülhetetlen információvesztés a forrásban a vevő felé történő továbbításkor. Az élettelen természetben lévő információt a rendszer rendezettségének mértékeként határozzák meg. Zárt rendszerben, ilyen vagy olyan külső hatás hiányában betartják az információ nem növekedésének törvényét.
