Миронов В.В. Современные философские проблемы естественных_ технических и социогуманитарных наук (2006) (1184475), страница 37

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 37)

При этом следует заметить, что как ни мала может быть энергия сигнала, он тем не менее нуждается в ' Бдюмеафельд ЛА. Решаемые и иерешаемые проблемы биологической физики. М., 2002. С. 32. 132 2. Философские пРоблемы естествознания информационном носителе. И это касается как механических систем типа ключа для механического замка, который обладает определенной формой, оставаясь материальным, так и электронных ключей, которые также существуют только записанными на материальных (магнитных, оптических, электронных) носителях, На сегодняшний день не существует однозначного определения понятия информации, хотя самих определений существует множество. В контексте синергетики, по мнению Д.С.

Чернавского, наиболее конструктивно определение информации, предложенное Б Кастлером: «Информация есть случайный и заломленный выбор одного варианта из нескольких возможных и равноправных»'. В современных работах можно встретить различные подходы к определению меры ценности информации, а также попытки разделить понятия макроинформации (запомненного выбора) и микроинформации (негоэнтропии, отрицательной энтропии). Заметим, что сама информация с ее ценностью и количеством существует только в рамках более широкой системы, включающей в обязательном порядке потребителей информации с их запросами. Со времен Ньютона в физике утвердился динамический подход к описанию физических явлений, который показал свою эффективность при анализе объектов макро- и микромира.

Понятие количества информации использовалось в технике связи, теории управления, затем в компьютерных информационных системах. В конце ХХ в, было показано, что для описания сложных физических систем необходимо учитывать как динамические, так и информационные характеристики.

Оказалось, что малые уровни управляющих сигналов могут оказывать сильное воздействие на поведение не только искусственных, но и естественных открытых физических систем, через которые могут протекать большие энергетические потоки. В России проблему совместного воздействия сил и информации на системы в условиях сильного отклонения их от линамического равновесия, приводящего к самоорганизации, наиболее полно проанализировал Б.Б.

Кадомцев. Рассмотрение открытых систем позволило по-новому взглянуть на процессы, связанные с физическими измерениями. Обнаружение частицы в одном из состояний приводит к уменьшению энтропии частицы, что влечет за собой соответствующее возрастание энтропии во внешнем мире (иначе можно было бы создать вечный двигатель второго рода).

Чтобы производить измерения и воспринимать измеренные данные, необходим «притока информации извне. Согласно Б.Б. Кадомцеву, все предметы, которые нас окружают, информационно связаны. Через солнечный свет осуществляется «измере- 1 '1еркаескии 2сС Синергегика и информаиия: Динамическая теория ннформании. М., 2001. С.

9. 2. Ь Философские проблемы физики нис» макротел живыми и неживыми телами, поэтому когерентность «цси»-функций макротел постоянно разрушается'. Связь динамического и информационного описания наиболее на~лядно проявляется при анализе так называемых «запутанных состояний» в квантовой механике. Понятие запутанных состояний появилось после формулировки парадокса Эйнштейна — Подольского — Розена (или ') П Р-парадокса), который бьш сформулирован в статье зтих трех авторов и ) 935 г.

Статья была озаглавлена «Можно ли считать квантово-механическое описание физической реальности полным?», Авторы рассматривали квантово-механическую систему, состоящую из двух частиц, которые, провзаимодействовав на близком расстоянии, разлетаются далеко друг от друга. Согласно законам квантовой механики, если произвести измерение над одной частицей, то в то же самое мгновение мы узнаем состояние другой частицы, несмотря на то что физического воздействия прн этом на другую частицу не оказывается.

Эти две частицы, называемые ЭПР-парой, оказываются скоррелированными друг с другом. В классическом случае зту схему можно проиллюстрировать следующим образом. Предположим, у нас есть разборная коробка, состоящая из двух отделений, в которую помещают черный и белый шарики. Затем происходит перемешивание шариков, и каждый случайным образом попадает в одно из отделений. Коробка разбирается на две части, которые развозятся в разные концы города. Как только один из обладателей половины коробки откроет свое отделение и увидит цвет шарика, он в то же мгновение узнает цвет шарика в отделении коробки на противоположном конце города. Отличие квантового случая состоит «только» в том, что до измерения, до открытия коробки, шарик не обладает определенным цветом.

Любой из квантово-механических шариков, из тех, что уже были разнесенными в разные точки города, может стать при производстве измерения как белым, так и черным. Более того, попытки «подсмотреть» цвет шарика, например «просветив» коробку с помощью рентгена, разрушают корреляцию. Говоря языком квантовой механики, волновая функция ЭПР-пары не распадается на произведения волновых функций каждой из частиц. Шредингер назвал подобные состояния, у которых волновая функция не распадается на произведения индивидуальных функций, «запутанными состояниями» гепгалК!ег)агагез).

В таких состояниях имеет место жесткая внутренняя корреляция, из-за которой измерение, произведенное над одной частицей, приводит к изменению волновой функции второй частицы, на каком бы отдаленном расстоянии они не находились. Внешне это выглядит так, как если бы существовало некоторое нелокальное взаимодействие. 1 Смл Каданиев Б.Б.

Динамика и информации. М., 1997. 134 2. Философские проблемы естествознания С 80-х гг. ХХ в. удалось воплотить мысленные эксперименты, показывающие нелокальность квантовой механики, на реальных физических экспериментальных установках. С использованием ЭПР-пар были предложены схемы «квантовой криптографии», квантовой «телепортации» !для переноса квантовой информации) н квантовых вычислений.

Возможности моделирования физики на компьютерах. Прообраз современного компьютера был создан в ХУП в. Однако до Х1Х в. вычисления считались чисто мыслительным процессом. Становление термодинамики показало, что любая замкнутая сложная система приближается к тепловому равновесию, причем все виды энергии, которые могут быть использованы для совершения работы, переходят в тепловую энергию. Рассмотрение Вселенной в качестве замкнутой системы приводило к гипотезе тепловой смерти.

Максвелл, рассуждая над вторым началом термодинамики, согласно которому в системе, заключенной в постоянный объем, стенки которого не пропускают теплоты, а температура и давление одинаковы во всем объеме, без затраты работы нельзя создать неравновесное распределение температуры и давления, придумал «существо, способности и восприятия которого настолько обострены, что оно может следить за отдельной молекулой».

Такая «разумная машина», способная определять скорость отдельных молекул, находясь в сосуде с газом, разделенном на две половины подвижной заслонкой, могла бы изменить температуру в разных частях сосуда, не производя работы, а просто открывая заслонку в нужный момент для более быстрых молекул и таким образом собирая их в одном из отделений. В 1912 г. М. Смолуховский проанализировал действия «демона» Максвелла и показал, что повышение температуры в одном из отделений сосуда приведет к разогреву дверцы и самого «демона», который в конце концов испортится или погибнет. Через два года он, правда, заметил, что, возможно, более «интеллигентное существо» сможет справиться с задачей сортировки молекул.

Л. Сцилард, рассматривая этот парадокс Максвелла в частном случае, когда сосуд с поршнем содержит только одну молекулу, обратил внимание на необходимость получения информации о молекулах. Таким образом, он, по сутцеству, открыл связь между термодинамикой и информацией. Сцилард высказал гипотезу, что любое физическое измерение необратимо. Применив подобные рассуждения к компьютерам, фон Нейман в 1949 г.

предположил, что за каждый шаг вычислений будет рассеиваться энергия порядка 2сТ!н2 (при комнатной температуре это примерно Зх10 — 21 Дж) 1. ' Квантовый компьютер и кван~оные вычисления. Ижевск, !999. С. 5, 34. 135 2.1, Философские проблемы физики Развитие компьютерных наук показало, что компьютеры могут работать как машины с произвольным низким уровнем трения. Исследован процессы рассеяния энергии при вычислениях, Р Ландауэр показал, что оценка, полученная фон Нейманом для рассеивания энергии при вычислениях, верна только для логически необратимых операций'.

Оказалось, что сушествует связь между логической и термодинамической обратимостью. Ч. Беннет решил задачу создания логически обратимой машины Тьюринга2. На первом этапе такая машина, в отличие от необратимой, сохраняет все промежуточные данные. На втором — осуществляется распечатка полученных результатов. На третьем — логически обратимая машина возврашается в исходное состояние. П.

Характеристики

Список файлов книги