Vai nedzīvajā dabā ir informācija, ja neņem vērā dažādās cilvēka radītās tehnikas? Atbilde uz šo jautājumu ir atkarīga no paša jēdziena definīcijas. Termina "informācija" nozīme visā cilvēces vēsturē ir vairākkārt papildināta. Definīciju ietekmēja zinātniskās domas attīstība, tehnoloģiju attīstība un gadsimtu gaitā uzkrātā pieredze. Informācija nedzīvā dabā ir iespējama, ja aplūkojam šo parādību vispārīgā terminoloģijā.
Viena no jēdziena definēšanas iespējām
Informācija šaurā nozīmē ir ziņa, kas viena vai otra signāla veidā tiek pārraidīta no cilvēka uz cilvēku, no cilvēka uz automātu vai no automāta uz automātu, kā arī augu un dzīvnieku pasaulē no indivīda uz indivīdu. Ar šo pieeju tā pastāvēšana ir iespējama tikai dzīvā dabā vai sociotehniskās sistēmās. Tie cita starpā ietver tādus informācijas piemērus nedzīvajā dabā arheoloģijā kā klinšu gleznas, māla plāksnes utt. Informācijas nesējs šajā gadījumā ir objekts, kas nepārprotami nav saistīts ar dzīvo vielu vai tehnoloģiju, taču bez vienas un tās pašas personas palīdzības dati netiktu ierakstīti un saglabāti.
Subjektīva pieeja
Ir arī cits veids, kā definēt: informācijai ir subjektīvs raksturs un tā rodas tikai cilvēka prātā, kad viņš apkārtējos objektus, notikumus utt. piešķir ar kādu nozīmi. Šai idejai ir interesantas loģiskas sekas. Izrādās, ja nav cilvēku, nekur nav informācijas, datu un ziņojumu, arī informācijas nedzīvajā dabā. Informātika šajā definīcijas versijā kļūst par zinātni par subjektīvo, bet ne reālo pasauli. Tomēr mēs neiedziļināsimies šajā tēmā.
Vispārīga definīcija
Filozofijā informācija tiek definēta kā nemateriāls kustības veids. Tas ir raksturīgs jebkuram objektam, jo tam ir noteikta nozīme. Netālu no šīs definīcijas ir šī termina fiziskā izpratne.
Viens no pasaules zinātniskās ainas pamatjēdzieniem ir enerģija. To apmaina visi materiālie objekti, turklāt pastāvīgi. Viena no tām sākotnējā stāvokļa maiņa izraisa izmaiņas otrā. Fizikā šāds process tiek uzskatīts par signāla pārraidi. Signāls faktiski ir arī ziņojums, ko pārraida viens objekts un saņem cits objekts. Tā ir informācija. Saskaņā ar šo definīciju atbilde uz raksta sākumā uzdoto jautājumu ir nepārprotami pozitīva. Informācija nedzīvajā dabā ir dažādi signāli, kas tiek pārraidīti no viena objekta uz otru.
Otrais termodinamikas likums
Īsāka un precīzāka definīcija: informācija ir sistēmas sakārtotības mērs. Šeit ir vērts atgādināt vienu no galvenajiem fiziskajiem likumiem. Saskaņā ar otro termodinamikas likumu slēgtas sistēmas (tās ir tās, kas nekādā veidā neiedarbojas ar vidi) vienmēr pāriet no sakārtota stāvokļa uz haotisku stāvokli.
Piemēram, veiksim prāta eksperimentu: vienā slēgta trauka pusē ievietosim gāzi. Pēc kāda laika tas aizpildīs visu paredzēto apjomu, tas ir, tas vairs netiks pasūtīts tiktāl, cik tas bija. Tajā pašā laikā informācijas apjoms sistēmā samazināsies, jo tas ir kārtības mērs.
Informācija un entropija
Ir vērts atzīmēt, ka mūsdienu izpratnē Visums nav slēgta sistēma. To raksturo struktūras sarežģītības procesi, ko papildina sakārtotības un līdz ar to arī informācijas apjoma palielināšanās. Saskaņā ar Lielā sprādziena teoriju, tas ir noticis kopš Visuma veidošanās. Vispirms parādījās elementārās daļiņas, tad molekulas un lielāki savienojumi. Vēlāk sāka veidoties zvaigznes. Visiem šiem procesiem ir raksturīga strukturālo elementu secība.
Visuma nākotnes pareģojums ir cieši saistīts ar šīm niansēm. Saskaņā ar otro termodinamikas likumu viņu sagaida siltuma nāve entropijas pieauguma rezultātā, kas ir pretējs informācijai. To var definēt kā sistēmas traucējumu mēru. Otrais termodinamikas likums nosaka, ka slēgtā stāvoklīEntropija sistēmās vienmēr palielinās. Tomēr mūsdienu zināšanas nevar sniegt precīzu atbildi uz jautājumu, cik tās ir piemērojamas visam Visumam.
Informācijas procesu iezīmes nedzīvā dabā slēgtā sistēmā
Visus informācijas piemērus nedzīvajā dabā vieno kopīgas iezīmes. Tas ir vienpakāpes process, mērķa trūkums, daudzuma zudums avotā, palielinoties uztvērējam. Apsveriet šīs īpašības sīkāk.
Informācija nedzīvajā dabā ir enerģijas brīvības mēraukla. Citiem vārdiem sakot, tas raksturo sistēmas spēju veikt darbu. Ja nav ārējas ietekmes, katru reizi, veicot ķīmisku, elektromagnētisku, mehānisku vai citu darbu, notiek neatgriezenisks brīvās enerģijas un līdz ar to informācijas zudums.
Informācijas procesu iezīmes nedzīvā dabā atvērtā sistēmā
Ārējas ietekmes ietekmē noteikta sistēma var saņemt informāciju vai tās daļu, ko pazaudē cita sistēma. Šajā gadījumā pirmajā būs brīvas enerģijas daudzums, kas ir pietiekams darba veikšanai. Labs piemērs ir tā saukto feromagnētu (vielas, kas var tikt magnetizētas noteiktos apstākļos, ja nav ārēja magnētiskā lauka) magnetizācija. Tās iegūst līdzīgas īpašības zibens spēriena rezultātā vai citu magnētu klātbūtnē. Magnetizācija šajā gadījumā kļūst par fizisku izpausmi tam, ka sistēma iegūst noteiktu informācijas daudzumu. Darbs šajā piemērā tiks veikts ar magnētisko lauku. Informācijas procesi šajā gadījumāvienpakāpes un tiem nav mērķa. Pēdējā īpašība tos vairāk nekā citus atšķir no līdzīgām parādībām savvaļas dzīvniekiem. Atsevišķiem fragmentiem, piemēram, magnetizācijas procesam, nav nekādu globālu mērķu. Dzīvās vielas gadījumā ir šāds mērķis - tā ir bioķīmiska produkta sintēze, iedzimta materiāla pārnese utt.
Informācijas nepalielināšanas likums
Vēl viena informācijas pārraides iezīme nedzīvā dabā ir tāda, ka informācijas pieaugums uztvērējā vienmēr ir saistīts ar tās zudumu avotā. Tas ir, sistēmā bez ārējas ietekmes informācijas apjoms nekad nepalielinās. Šis noteikums ir nesamazinošas entropijas likuma sekas.
Jāatzīmē, ka daži zinātnieki informāciju un entropiju uzskata par identiskiem jēdzieniem ar pretēju zīmi. Pirmais ir sistēmas sakārtotības mērs, bet otrais ir haosa mērs. No šī viedokļa informācija kļūst par negatīvu entropiju. Tomēr ne visi problēmas pētnieki pieturas pie šī viedokļa. Turklāt ir jānošķir termodinamiskā entropija un informācijas entropija. Tie ir daļa no dažādām zinātnes atziņām (attiecīgi fizikas un informācijas teorijas).
Informācija mikropasaulē
Apgūst tēmu "Informācija nedzīvajā dabā" skolas 8. klase. Līdz šim studenti joprojām ir maz pazīstami ar kvantu teoriju fizikā. Taču viņi jau zina, ka materiālos objektus var iedalītmakro un mikropasaule. Pēdējais ir matērijas līmenis, kurā pastāv elektroni, protoni, neitroni un citas daļiņas. Šeit klasiskās fizikas likumi visbiežāk nav piemērojami. Tikmēr informācija pastāv arī mikrokosmosā.
Mēs neiedziļināsimies kvantu teorijā, taču tomēr ir vērts atzīmēt dažus punktus. Entropija kā tāda mikrokosmosā nepastāv. Taču arī šajā līmenī daļiņu mijiedarbības laikā rodas brīvās enerģijas zudumi, tie paši, kas nepieciešami jebkuras sistēmas darba veikšanai un kuras mēraukla ir informācija. Ja brīvā enerģija samazinās, samazinās arī informācija. Tas ir, mikrokosmosā tiek ievērots arī informācijas nepalielināšanas likums.
Dzīvā un nedzīvā daba
Jebkurus informācijas piemērus nedzīvā dabā, kas apgūti datorzinātnēs astotajā klasē un nav saistīti ar tehnoloģijām, vieno mērķa trūkums, kuram informācija tiek glabāta, apstrādāta un pārraidīta. Dzīvai matērijai viss ir savādāk. Dzīvu organismu gadījumā ir galvenais mērķis un starpposma mērķi. Līdz ar to ir nepieciešams viss informācijas iegūšanas, apstrādes, pārsūtīšanas un glabāšanas process, lai mantojuma materiāls nodotu pēcnācējiem. Starpmērķi ir tās saglabāšana, izmantojot dažādas bioķīmiskas un uzvedības reakcijas, kas ietver, piemēram, homeostāzes uzturēšanu un orientācijas uzvedību.
Informācijas piemēri nedzīvā dabā norāda uz šādu īpašību neesamību. Homeostāze, starp citu, samazina informācijas neaugšanas likuma sekas, kas noved pie objekta iznīcināšanas. Aprakstīto mērķu esamība vai neesamība ir viena no galvenajām atšķirībām starp dzīvo un nedzīvo dabu.
Tātad, par tēmu "informācija nedzīvajā dabā" var atrast daudz piemēru: attēli uz seno alu sienām, datora darbība, kalnu kristālu augšana un tā tālāk. Taču, ja neņem vērā cilvēka radīto informāciju (dažādi attēli un tamlīdzīgi) un tehnoloģijas, nedzīvās dabas objekti ļoti atšķiras pēc tajos notiekošo informācijas procesu īpašībām. Uzskaitīsim tos vēlreiz: vienpakāpes, neatgriezenisks, mērķa trūkums, neizbēgams informācijas zudums avotā, pārraidot to uztvērējam. Informācija nedzīvā dabā tiek definēta kā sistēmas sakārtotības mērs. Slēgtā sistēmā, ja nav tādas vai citas ārējās ietekmes, tiek ievērots informācijas nepalielināšanas likums.
