entropy (732444), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

На земле кроме человека есть и другая жизнь. Реакция живой природы на разрушающие действия человеческой системы может быть многообразной: от новых болезней и эпидемий до мутантов и планетарных катастроф.

Теперь можно разобрать энтропию в информационном аспекте.

При подходе к сложным системам используются законы статистической физики.

В этой области физики предпринимается, в частности, попытка вывести феноменологические макроскопические законы термодинамики из микроскопической теории. Такой микроскопической теорией может быть ньютоновская механика отдельных частиц газа или квантовая механика. Используя соответствующие статистические средние, мы получаем возможность вывести макроскопические величины из микроскопических законов. Центральным понятием и в этом случае является энтропия S. Согласно Больцману, она связана с числом W различных микроскопических состояний, порождающих одно и то же макроскопическое состояние системы соотношением

Решающее значение имеет так и не получивший убедительного ответа вопрос о том, почему макроскопические явления необратимы, хотя все фундаментальные законы обратимы. Например, если у нас есть сосуд с молекулами газа и мы откроем клапан, чтобы газ мог попасть во второй сосуд, то оба сосуда окажутся заполнены газом более или менее равномерно. Однако обратный процесс в природе никогда не наблюдается: никому не доводилось видеть, чтобы второй сосуд самопроизвольно опустел и все молекулы собрались в первом сосуде.

Несмотря на трудности, связанные со строгим обоснованием необратимости, статистическая физика позволяет нам объяснить ряд явлений неравновесной термодинамики, такие, как релаксационные процессы, теплопроводность, диффузия молекул и т.д.

Использование слова "информация" приводит ко многим недоразумениям. Это связано с тем, что оно имеет много различных значений. В обыденном языке это слово используется в смысле "сообщение" или "сведения". Письмо, телевизионная передача или телефонный разговор несут информацию. Начнем с понятия Шенноновской информации, согласно которому информация оценивается независимо от ее смысла. Средняя информация, приходящаяся например, на одну букву в книге определяется выражением

,

где p_j – относительная частота j-ой буквы.

Шеннон использовал такое определение информации при изучении пропускной способности канала связи — способности передавать информацию даже при наличии помех. Шенноновская информация никак не связана со смыслом передаваемого сигнала. В его концепцию информации не входят такие аспекты, как осмысленность или бессмысленность, полезность или бесполезность и т.д. Шенноновская информация относится к замкнутым системам. Имеется ограниченный резервуар сигналов, число которых равно Z.

Одна из наиболее поразительных особенностей любой биологической системы — необычайная высокая степень координации между ее отдельными частями. В клетке одновременно и согласованно могут происходить тысячи метаболических процессов. У животных от нескольких миллионов до нескольких миллиардов нейронов и мышечных клеток своим согласованным действием обеспечивает координированные движения, сердцебиение, дыхание и кровообращение.

Распознавание образов — процесс в высшей степени кооперативный, равно как и речь и мышление у людей. Совершенно очевидно, что все эти высоко координированные, когерентные процессы становятся возможными только путем обмена информацией, которая должна быть произведена, передана, принята, обработана, преобразована в новые формы информации и должна участвовать в обмене информацией между различными частями системы и вместе с тем между различными иерархическими уровнями. Так мы приходим к непреложному выводу о том, что информация является решающим элементом существования самой жизни.

Понятие информации весьма тонкое. Как мы видим, она может так же обретать роль своего рода среды, существование которой поддерживается отдельными частями системы — среды, из которой эти части получают конкретную информацию относительно того, как им функционировать когерентно, кооперативно. И на этом уровне в дело вступает семантика.

Второе начало термодинамики говорит нам, что в замкнутых системах структуры распадаются и системы становятся всё более однородными – по крайней мере на макроскопическом уровне. На микроуровне может царить полный хаос. Именно по этим причинам информация не может порождаться системами в состоянии теплового равновесия; в замкнутых системах в конце концов устанавливается тепловое равновесие. Но система, находящаяся в состоянии теплового равновесия, не может и хранить информацию. Рассмотрим пример — книгу. На первый взгляд может показаться, что она находится в тепловом равновесии — ведь мы даже можем измерить ее температуру. Однако полного теплового равновесия книга достигнет лишь после того, как типографская краска продиффундирует и, расплываясь по каждой странице все больше и больше, распространится по ней, — но тогда текст исчезнет.

Таким образом мы видим многоликость понятия "информация". Я думаю, что будущее этого понятия разовьется именно в разделе самоорганизации сложных систем, так как синергетическое направление в наше время — одно из самых перспективных и малоисследованных.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Г. Хакен, "Информация и самоорганизация".

2. А.Н. Матвеев, "Молекулярная физика"

3. Большая физическая энциклопедия

4. О. Наумов, газета "Монолог" 2000г, N4

10

Характеристики

Список файлов реферата