Что такое информация? - Эдуард Казанцев
О терминологии. Проблема правильной терминологии в науке назрела уже давно [6], поэтому нам придется сделать здесь несколько замечаний, относительно термина «сознание»[1]. Этот термин содержит слово «знание» (как корень), которое достаточно хорошо и однозначно понимается многими людьми. Предлог «со» придает слову «знание» новое (и неоднозначное) значение. Например, «терять сознание» существенно отличается от «терять знание». Поэтому термин «сознание» наиболее близок своей неоднозначностью (и непониманию) к термину «информация». Слово «информация» используется нами, как синоним слова «сознание» Аналогичное происходит с термином «событие». Этот термин содержит слово «бытие» (как корень), которое достаточно хорошо и однозначно понимается многими людьми. Предлог «со» придает слову «бытие» новое (и неоднозначное) значение.
Слово «информация» используется нами, как синоним слова «сознание» Аналогичное происходит с термином «событие», где корень «бытие» соответствует однозначному «пониманию» (вернее, непониманию) слова «жизнь». Предлог «со» опять же придает термину «событие» неоднозначность, впору термину «информация». Еще один пример — термин «сопереживание», где предлог «со» существенно меняет смысл слова «переживание». Все эти примеры приведены с целью возможного использования предлога «со» в придумывании названия науки, предметом которой является слово «информация» (естественно, на латыни).
Глава 1. «Информация» в физике
С древних времен бытует представление, что все в Природе находится в непрерывном движении. Данная уверенность подкреплялась реальными наблюдениями, начиная с движения небесных тел, кончая «движением» живых существ. С развитием науки и её инструментального оснащения (телескопы, микроскопы и т. д.) уверенность во вездесущем движении укреплялось и приобрело статус закона природы, или даже одного из Первых принципов. В настоящее время мы твердо уверены, что в нашей Вселенной происходит «вечное» движение, как и в микромире элементарных частиц, хотя (честно говоря) мы плохо понимаем причину такой «вечности». Там где движутся планеты, звезды и галактики условно называть Мегамиром (Космос), Микромиром — там, где «движутся» элементарные частицы (Квантовый мир), а наш мир, где предметы могут даже неподвижно лежать на столе — Макромиром. Физика, вооруженная фундаментальными понятиями и «непротиворечивой» математикой (см. Глава 2), установила строгие законы и принципы, которым подчиняются все перечисленные здесь миры, правда, скромно избегая мир «живой» материи (см. Глава 3) и «парадоксальную» космологию (см. Глава 4).
Ниже мы рассмотрим новое научное направление в физике, под названием «синергетика», где не только пытаются разгадать некоторые физические парадоксы, но и ответить на вопрос «что такое информация?».
1.1. Синергетика
Синергетика (от греческого — «совместное действие») — наука о самоорганизации сложных систем, далеких от термодинамического равновесия [7,8]. Источником развития (самоорганизации) являются случайность, необратимость и неустойчивость системы. Методология такого подхода была известна еще античным философам [9].
Среди множества русскоязычных авторов, внесших концептуальный вклад в развитие синергетики (Н.Н. Моисеев, А.А. Самарский, С.П. Курдюмов, В.И. Корогодин и др.), мы выделили Д.С. Чернавского, в книге которого [10] проведен обстоятельный обзор и анализ понятия «информация». Хотя существует множество определений информации, Д.С. Чернавский отдает предпочтение определению, предложенному Г. Кастлером [11]: «информация есть запомненный выбор одного варианта сообщений из нескольких возможных». Даже такое короткое определение требует «расшифровки» почти каждого слова. Для этого Д.С. Чернавский подробно объясняет смысл и необходимость этих, а также новых понятий таких как «ценность информации» (без прилагательного «ценная», информация теряет всякий смысл. Аналогично тому, как понятие «энергия», без прилагательных «тепловая», «электромагнитная», «вакуумная» и т. д. «повисает в воздухе» — это только способность производить работу. Таким образом, «ценная информация» приобретает определенный смысл, правда с оттенком присутствия некоего субъекта, задающего эту «ценность»); «запомненный выбор» (макроинформация); «количество информации» и т. д.
Среди новых понятий, анализируемых Д.С. Чернавским, особо следует выделить важное, на наш взгляд, понятие «информационная тара», введенное В.И. Корогодиным [12]. Это понятие играет существенную роль в процессах рецепции (фиксации) и обработки информации, которые сопровождаются «переливанием» информации из одной «тары» в другую. Здесь кроется глубокая связь с «осмысленностью» информации, которая зависит от «тезауруса» (предварительной осведомленности «тары»). Восхищает фраза Д.С. Чернавского: «тезаурус ребенка присутствует от рождения» [10, стр. 21].
За этими обсуждениями всевозможных нюансов вокруг понятия «информация», явно прослеживается вопрос, какова цель жизни и её смысл. Более того, невольно начинаешь задумываться, кто выбирает из уже «приготовленной» кем-то «информационной тары» нужную, осмысленную информацию. Д.С. Чернавский предпочитает оставаться в строгих рамках традиционной (материалистической) физики, без всяких гипотез.
Сама динамическая теория информации строится на основе нелинейных дифференциальных уравнений, допускающих в открытых системах нарушение фундаментального физического закона сохранения энергии. Вытекающая отсюда неустойчивость рассматриваемой системы и служит главной причиной наблюдаемых необычных явлений, в том числе информации. Чаще всего математические сложности при решении таких нелинейных уравнений заменяются на, так называемые, «фазовые портреты» рассматриваемой системы уравнений в виде графического рисунка, изображающего зависимость между скоростью и координатами. Такие графические рисунки позволяют качественно анализировать особенности поведения сложной синергетической системы.
С нашей точки зрения, Д.С. Чернавский и В.И. Корогодин в рамках синергетики сделали крупный шаг в понимании термина «информация». Другим крупным шагом физики в данном направлении является, продолжающееся с XVIII века, развитие представлений о комплексных числах.
1.2. Комплексные числа
Кратко напомним историю возникновения комплексных чисел. Хорошо известно, что корни математики уходят в глубокую древность и уже тогда ученые столкнулись с необычными числами. Пифагор придавал числам мистический смысл. Документальные сведения о необычных числах датируются 1545 годом, когда Джиронимо Кордано предложил создать новый вид чисел для решения некоторых уравнений. В 1552 году Рафаэль Бомбелли установил первые правила арифметических операций над такими числами. Название «мнимые числа» ввел в 1637 году Рене Декарт. В 1707 году Абрахам де Муавр построил общую теорию корней уравнений любой степени. В 1777 году Леонард Эйлер предложил использовать первую букву французского слова imaginare (мнимые) для обозначения мнимой единицы. Этот символ вошел во всеобщее употребление благодаря Карлу Гауссу (1831 г.), который ввел термин «комплексные числа» (z = x ± iy).
1.2.1. Классическая физика
С конца XIX века комплексные числа прочно вошли в арсенал физики и стали неотъемлемой частью практически всех ее разделов. Главная особенность использования комплексных чисел заключается в том, что с их помощью удивительно легко и просто решаются задачи, принципиально нерешаемые в рамках математики вещественных чисел. С самых ранних этапов использования комплексных чисел, велись дискуссии о реальности результатов вычислений, содержащих не только вещественную часть, но и часть с мнимой единицей. Особенно актуальным этот вопрос был в тех разделах классической физики (электрические цепи, передача информационных сигналов, гидродинамика, аэродинамика и др.), где результаты расчета непосредственно проверялись экспериментом. Здесь существуют многочисленные примеры реального наблюдения некоторых явлений,
