Czy istnieją informacje w przyrodzie nieożywionej, jeśli nie weźmiemy pod uwagę różnych technik stworzonych przez człowieka? Odpowiedź na to pytanie zależy od definicji samego pojęcia. Znaczenie terminu „informacja” w historii ludzkości było wielokrotnie uzupełniane. Na definicję wpłynął rozwój myśli naukowej, postęp techniki i doświadczenie gromadzone przez wieki. Informacje w przyrodzie nieożywionej są możliwe, jeśli rozważymy to zjawisko w terminologii ogólnej.
Jedna z opcji definiowania pojęcia
Informacja w wąskim znaczeniu to wiadomość przekazywana w formie takiego lub innego sygnału od osoby do osoby, od osoby do automatu lub od automatu do automatu, a także w świecie roślin i zwierząt od osoby do osoby. Dzięki takiemu podejściu jego istnienie jest możliwe tylko w żywej przyrodzie lub w systemach socjotechnicznych. Są to między innymi takie przykłady informacji o przyrodzie nieożywionej w archeologii, jak malowidła naskalne, gliniane tabliczki i tak dalej. Nośnikiem informacji w tym przypadku jest przedmiot, który wyraźnie nie jest związany z materią żywą lub technologią, ale bez pomocy tej samej osoby dane nie zostałyby zapisane i przechowywane.
Podejście subiektywne
Istnieje inny sposób definiowania: informacja jest z natury subiektywna i pojawia się tylko w umyśle osoby, która nadaje otaczającym obiektom, wydarzeniom itd. pewne znaczenie. Ten pomysł ma ciekawe implikacje logiczne. Okazuje się, że jeśli nie ma ludzi, to nigdzie nie ma informacji, danych i wiadomości, w tym informacji w przyrodzie nieożywionej. Informatyka w tej wersji definicji staje się nauką o subiektywnym, ale nie rzeczywistym świecie. Nie będziemy jednak zagłębiać się w ten temat.
Definicja ogólna
W filozofii informacja jest definiowana jako niematerialna forma ruchu. Jest nieodłączny od każdego przedmiotu, ponieważ ma określone znaczenie. Niedaleko od tej definicji znajduje się fizyczne rozumienie tego terminu.
Jednym z podstawowych pojęć w naukowym obrazie świata jest energia. Jest wymieniana przez wszystkie materialne przedmioty i to w sposób ciągły. Zmiana stanu początkowego jednego z nich powoduje zmiany w drugim. W fizyce taki proces jest uważany za transmisję sygnału. W rzeczywistości sygnał jest także wiadomością przesyłaną przez jeden obiekt i odbieraną przez inny. To są informacje. Zgodnie z tą definicją odpowiedź na pytanie postawione na początku artykułu jest jednoznacznie pozytywna. Informacje w przyrodzie nieożywionej to różnorodne sygnały przesyłane z jednego obiektu do drugiego.
Druga zasada termodynamiki
Krótsza i bardziej precyzyjna definicja: informacja jest miarą uporządkowania systemu. Tutaj warto przypomnieć jedno z podstawowych praw fizycznych. Zgodnie z drugą zasadą termodynamiki układy zamknięte (czyli takie, które w żaden sposób nie oddziałują z otoczeniem) zawsze przechodzą ze stanu uporządkowanego do stanu chaotycznego.
Przeprowadźmy na przykład eksperyment umysłowy: umieśćmy gaz w połowie zamkniętego naczynia. Po pewnym czasie wypełni cały dostarczony tom, czyli przestanie być zamawiany w takim stopniu, w jakim był. Jednocześnie zmniejsza się ilość informacji w systemie, ponieważ jest to miara porządku.
Informacje i entropia
Warto zauważyć, że we współczesnym sensie Wszechświat nie jest systemem zamkniętym. Charakteryzuje się procesami komplikacji konstrukcji, któremu towarzyszy wzrost uporządkowania, a co za tym idzie ilości informacji. Zgodnie z teorią Wielkiego Wybuchu dzieje się tak od powstania wszechświata. Najpierw pojawiły się cząstki elementarne, potem cząsteczki i większe związki. Później zaczęły się formować gwiazdy. Wszystkie te procesy charakteryzują się uporządkowaniem elementów konstrukcyjnych.
Przewidywanie przyszłości Wszechświata jest ściśle związane z tymi niuansami. Zgodnie z drugą zasadą termodynamiki czeka ją śmierć cieplna w wyniku wzrostu entropii, przeciwieństwo informacji. Można go zdefiniować jako miarę nieuporządkowania systemu. Druga zasada termodynamiki mówi, że w zamkniętymEntropia zawsze wzrasta w systemach. Jednak współczesna wiedza nie może dać dokładnej odpowiedzi na pytanie, na ile ma ona zastosowanie do całego Wszechświata.
Cechy procesów informacyjnych w przyrodzie nieożywionej w systemie zamkniętym
Wszystkie przykłady informacji w przyrodzie nieożywionej łączą wspólne cechy. Jest to proces jednoetapowy, brak celu, utrata ilości w źródle ze wzrostem odbiornika. Rozważ te właściwości bardziej szczegółowo.
Informacje w przyrodzie nieożywionej są miarą wolności energii. Innymi słowy, charakteryzuje zdolność systemu do pracy. W przypadku braku wpływu zewnętrznego, za każdym razem, gdy wykonywana jest praca chemiczna, elektromagnetyczna, mechaniczna lub inna, następuje nieodwracalna utrata energii swobodnej, a wraz z nią informacji.
Cechy procesów informacyjnych w przyrodzie nieożywionej w systemie otwartym
Pod wpływem czynników zewnętrznych pewien system może otrzymywać informacje lub ich część utraconą przez inny system. W tym przypadku w pierwszym będzie ilość darmowej energii wystarczająca do wykonania pracy. Dobrym przykładem jest namagnesowanie tak zwanych ferromagnetyków (substancji, które mogą być namagnesowane w określonych warunkach przy braku zewnętrznego pola magnetycznego). Podobne właściwości uzyskują w wyniku uderzenia pioruna lub w obecności innych magnesów. Namagnesowanie staje się w tym przypadku fizycznym wyrazem pozyskania przez system określonej ilości informacji. Praca w tym przykładzie będzie wykonywana za pomocą pola magnetycznego. Procesy informacyjne w tym przypadkujednoetapowe i nie mają celu. Ta ostatnia właściwość odróżnia je bardziej niż inne od podobnych zjawisk w dzikiej przyrodzie. Poszczególne fragmenty np. procesu namagnesowania nie realizują żadnych celów globalnych. W przypadku żywej materii jest taki cel - jest to synteza produktu biochemicznego, przeniesienie materiału dziedzicznego i tak dalej.
Prawo zakazu zwiększania ilości informacji
Kolejną cechą transmisji informacji w przyrodzie nieożywionej jest to, że wzrost informacji w odbiorniku jest zawsze związany z jej utratą w źródle. Oznacza to, że w systemie bez wpływu zewnętrznego ilość informacji nigdy nie wzrasta. Przepis ten jest konsekwencją prawa niezmniejszającej się entropii.
Należy zauważyć, że niektórzy naukowcy uważają informację i entropię za identyczne koncepcje z przeciwnym znakiem. Pierwsza jest miarą uporządkowania systemu, a druga jest miarą chaosu. Z tego punktu widzenia informacja staje się ujemną entropią. Jednak nie wszyscy badacze problemu podzielają tę opinię. Ponadto należy rozróżnić entropię termodynamiczną i entropię informacyjną. Są częścią różnej wiedzy naukowej (odpowiednio fizyki i teorii informacji).
Informacje w mikroświecie
Studiuje temat „Informacje w przyrodzie nieożywionej” Klasa 8 szkoły. W tym momencie studenci wciąż nie są zaznajomieni z teorią kwantową w fizyce. Jednak już wiedzą, że przedmioty materialne można podzielić namakro- i mikroświat. Ten ostatni to poziom materii, na którym znajdują się elektrony, protony, neutrony i inne cząstki. Tutaj prawa fizyki klasycznej najczęściej nie mają zastosowania. Tymczasem informacja istnieje również w mikrokosmosie.
Nie będziemy zagłębiać się w teorię kwantową, ale warto zwrócić uwagę na kilka punktów. Entropia jako taka nie istnieje w mikrokosmosie. Jednak nawet na tym poziomie, podczas oddziaływania cząstek, dochodzi do strat energii swobodnej, tej samej, która jest niezbędna do wykonywania pracy przez dowolny układ i której miarą jest informacja. Jeśli energia swobodna maleje, zmniejsza się również informacja. Oznacza to, że w mikrokosmosie obserwuje się również prawo braku przyrostu informacji.
Przyroda żywa i nieożywiona
Wszelkie przykłady informacji w przyrodzie nieożywionej, studiowane w ósmej klasie informatyki i niezwiązane z technologią, łączy brak celu, dla którego informacje są przechowywane, przetwarzane i przesyłane. W przypadku żywej materii wszystko jest inne. W przypadku organizmów żywych istnieje cel główny i pośrednie. W rezultacie cały proces pozyskiwania, przetwarzania, przekazywania i przechowywania informacji jest niezbędny do przekazania materiału dziedzicznego potomnym. Celami pośrednimi są jego zachowanie poprzez różnorodne reakcje biochemiczne i behawioralne, które obejmują na przykład utrzymanie homeostazy i zachowanie orientacji.
Przykłady informacji w przyrodzie nieożywionej wskazują na brak takich właściwości. Nawiasem mówiąc, homeostaza minimalizuje skutki prawa nieprzyrostu informacji, które prowadzi do zniszczenia obiektu. Obecność lub brak opisanych celów jest jedną z głównych różnic między przyrodą ożywioną a nieożywioną.
Możesz więc znaleźć wiele przykładów na temat „informacje w przyrodzie nieożywionej”: obrazy na ścianach starożytnych jaskiń, działanie komputera, wzrost kryształów górskich i tak dalej. Jeśli jednak nie weźmiemy pod uwagę informacji wytworzonych przez człowieka (różne obrazy itp.) oraz technologii, obiekty przyrody nieożywionej znacznie różnią się właściwościami zachodzących w nich procesów informacyjnych. Wymieńmy je jeszcze raz: jednoetapowe, nieodwracalne, bezcelowe, nieunikniona utrata informacji w źródle podczas transmisji do odbiorcy. Informacja w przyrodzie nieożywionej jest definiowana jako miara uporządkowania systemu. W systemie zamkniętym, przy braku takiego czy innego wpływu zewnętrznego, przestrzegane jest prawo braku przyrostu informacji.
