Адам жасаған сан алуан техникаларды есепке алмасақ, жансыз табиғатта ақпарат бар ма? Бұл сұрақтың жауабы тұжырымдаманың өзіне байланысты. «Ақпарат» терминінің мағынасы адамзат тарихында бірнеше рет толықтырылды. Анықтамаға ғылыми ойдың дамуы, техниканың прогрессі және ғасырлар бойы жинақталған тәжірибе әсер етті. Бұл құбылысты жалпы терминология тұрғысынан қарастырсақ, жансыз табиғаттағы ақпарат болуы мүмкін.
Тұжырымдаманы анықтау нұсқаларының бірі
Тар мағынада ақпарат дегеніміз – адамнан адамға, адамнан автоматқа немесе автоматтан автоматқа, сондай-ақ өсімдіктер мен жануарлар әлемінде жеке адамнан жеке адамға сол немесе басқа сигнал түрінде берілетін хабар.. Бұл тәсілмен оның өмір сүруі тек тірі табиғатта немесе әлеуметтік-техникалық жүйелерде мүмкін. Олардың қатарында археологиядағы жансыз табиғаттағы ақпарат үлгілері жартастағы суреттер, балшық тақтайшалар және т.б. Бұл жағдайда ақпаратты тасымалдаушы тірі материяға немесе технологияға анық қатысы жоқ объект болып табылады, бірақ бір адамның көмегінсіз деректер жазылмас және сақталмас еді.
Субъективті көзқарас
Анықтаудың тағы бір жолы бар: ақпарат субъективті сипатқа ие және ол қоршаған заттарды, оқиғаларды және т.б. қандай да бір мағына берген кезде ғана адамның санасында пайда болады. Бұл идеяның қызықты логикалық салдары бар. Адамдар болмаса, еш жерде ақпарат, деректер, хабарламалар, оның ішінде жансыз табиғаттағы ақпараттар да жоқ екен. Анықтаманың бұл нұсқасындағы информатика нақты дүние емес, субъективті ғылымға айналады. Дегенмен, біз бұл тақырыпты терең зерттемейміз.
Жалпы анықтама
Философияда ақпарат қозғалыстың материалдық емес түрі ретінде анықталады. Ол кез келген затқа тән, өйткені оның белгілі бір мағынасы бар. Терминнің физикалық түсінігі осы анықтамадан алыс емес.
Әлемнің ғылыми суретіндегі негізгі ұғымдардың бірі – энергия. Ол барлық материалдық объектілермен және үнемі алмасады. Олардың бірінің бастапқы күйінің өзгеруі екіншісінде өзгерістер тудырады. Физикада мұндай процесс сигнал беру ретінде қарастырылады. Сигнал, шын мәнінде, сонымен қатар бір объект арқылы берілетін және екіншісімен қабылданатын хабарлама болып табылады. Бұл ақпарат. Бұл анықтамаға сәйкес, мақаланың басында қойылған сұраққа жауап сөзсіз оң. Жансыз табиғаттағы ақпарат бір нысаннан екіншісіне берілетін сигналдардың алуан түрі.
Термодинамиканың екінші заңы
Қысқарақ және дәлірек анықтама: ақпарат жүйенің реттілігінің өлшемі болып табылады. Бұл жерде негізгі физикалық заңдылықтардың бірін еске түсірген жөн. Термодинамиканың екінші заңы бойынша тұйық жүйелер (бұл қоршаған ортамен ешбір әрекеттеспейтіндер) әрқашан реттелген күйден хаотикалық күйге ауысады.
Мысалы, ақыл-ой экспериментін жүргізейік: газды жабық ыдыстың жартысына салайық. Біраз уақыттан кейін ол берілген көлемді толығымен толтырады, яғни ол бұрынғыдай тапсырыс беруді тоқтатады. Бұл ретте жүйедегі ақпарат азаяды, себебі бұл тәртіп өлшемі.
Ақпарат және энтропия
Қазіргі мағынада Әлемнің жабық жүйе емес екенін атап өткен жөн. Ол құрылымның күрделенуі процестерімен сипатталады, реттіліктің, демек, ақпарат көлемінің ұлғаюымен бірге жүреді. Үлкен жарылыс теориясына сәйкес, бұл ғалам пайда болғаннан бері болды. Алдымен элементар бөлшектер, содан кейін молекулалар және үлкенірек қосылыстар пайда болды. Кейінірек жұлдыздар пайда бола бастады. Бұл процестердің барлығы құрылымдық элементтердің реттілігімен сипатталады.
Әлемнің болашағын болжау осы нюанстармен тығыз байланысты. Термодинамиканың екінші заңына сәйкес, оны энтропияның жоғарылауы нәтижесінде жылу өлімі күтеді, ақпаратқа қарама-қарсы. Оны жүйенің бұзылуының өлшемі ретінде анықтауға болады. Термодинамиканың екінші заңы жабық күйде екенін айтадыЖүйелерде энтропия әрқашан артады. Дегенмен, қазіргі білім оның бүкіл Әлемге қаншалықты жарамды деген сұраққа нақты жауап бере алмайды.
Тұйық жүйедегі жансыз табиғаттағы ақпараттық процестердің ерекшеліктері
Жансыз табиғаттағы ақпараттың барлық мысалдары ортақ белгілермен біріктірілген. Бұл бір сатылы процесс, мақсаттың болмауы, қабылдағыштың ұлғаюымен көздегі мөлшердің жоғалуы. Бұл қасиеттерді толығырақ қарастырыңыз.
Жансыз табиғаттағы ақпарат - энергия еркіндігінің өлшемі. Басқаша айтқанда, жүйенің жұмыс істеу қабілетін сипаттайды. Сыртқы әсер болмаған жағдайда, химиялық, электромагниттік, механикалық немесе басқа жұмыстарды орындаған сайын бос энергияның қайтымсыз жоғалуы орын алады және онымен бірге ақпарат.
Ашық жүйедегі жансыз табиғаттағы ақпараттық процестердің ерекшеліктері
Сыртқы әсерден белгілі бір жүйе ақпаратты немесе оның бір бөлігін басқа жүйемен жоғалтып алуы мүмкін. Бұл жағдайда біріншісінде жұмыс істеуге жеткілікті бос энергия мөлшері болады. Жақсы мысал - ферромагнетиктер деп аталатын магниттелу (сыртқы магнит өрісі болмаған кезде белгілі бір жағдайларда магниттелуге қабілетті заттар). Олар найзағай соғуы немесе басқа магниттердің қатысуымен ұқсас қасиеттерге ие болады. Бұл жағдайда магниттелу жүйенің белгілі бір ақпарат көлемін алуының физикалық көрінісіне айналады. Бұл мысалдағы жұмыс магнит өрісі арқылы орындалады. Бұл жағдайда ақпараттық процестербір сатылы және мақсаты жоқ. Соңғы қасиет оларды басқаларға қарағанда жабайы табиғаттағы ұқсас құбылыстардан ерекшелендіреді. Мысалы, магниттелу процесінің жекелеген фрагменттері ешқандай жаһандық мақсаттарды көздемейді. Тірі материя жағдайында мұндай мақсат бар - бұл биохимиялық өнімді синтездеу, тұқым қуалайтын материалды беру және т.б.
Ақпараттың көбеймеу заңы
Жансыз табиғатта ақпаратты берудің тағы бір ерекшелігі – қабылдағыштағы ақпараттың көбеюі әрқашан оның көздегі жоғалуымен байланысты. Яғни, сыртқы әсерсіз жүйеде ақпарат көлемі ешқашан көбеймейді. Бұл ереже төмендемейтін энтропия заңының салдары болып табылады.
Айта кетейік, кейбір ғалымдар ақпарат пен энтропияны қарама-қарсы таңбалы бірдей ұғымдар ретінде қарастырады. Біріншісі – жүйенің реттілігінің өлшемі болса, екіншісі – хаостың өлшемі. Осы тұрғыдан алғанда ақпарат теріс энтропияға айналады. Алайда бұл пікірді мәселені зерттеушілердің барлығы бірдей ұстана бермейді. Сонымен қатар, термодинамикалық энтропия мен ақпараттық энтропияны ажырату керек. Олар әртүрлі ғылыми білімдердің бөлігі (тиісінше физика және ақпарат теориясы).
Микроәлемдегі ақпарат
Мектептің 8-сыныбы «Жансыз табиғаттағы ақпарат» тақырыбын оқиды. Осы уақытқа дейін студенттер физикадағы кванттық теориямен әлі де аз таныс. Дегенмен, олар материалдық объектілерді бөлуге болатынын біледімакро және микроәлем. Соңғысы электрондар, протондар, нейтрондар және басқа бөлшектер бар материяның деңгейі. Мұнда классикалық физика заңдары көбінесе қолданылмайды. Сонымен бірге ақпарат микроәлемде де бар.
Біз кванттық теорияны зерттемейміз, бірақ әлі де бірнеше тармақты атап өткен жөн. Мұндай энтропия микроәлемде жоқ. Дегенмен, тіпті осы деңгейде бөлшектердің өзара әрекеттесуі кезінде бос энергияның жоғалуы орын алады, бұл кез келген жүйенің жұмысын орындау үшін қажет және оның өлшемі ақпарат болып табылады. Егер бос энергия азайса, ақпарат та азаяды. Яғни, микроәлемде ақпараттың өспеу заңы да сақталады.
Тірі және жансыз табиғат
Сегізінші сыныпта информатикада оқытылатын және технологияға қатысы жоқ жансыз табиғаттағы ақпараттың кез келген мысалдарын ақпаратты сақтау, өңдеу және беру мақсатының жоқтығы біріктіреді. Тірі материя үшін бәрі басқаша. Тірі организмдер жағдайында негізгі және аралық мақсат бар. Нәтижесінде ақпаратты алу, өңдеу, беру және сақтаудың бүкіл процесі тұқым қуалайтын материалды ұрпаққа беру үшін қажет. Аралық мақсаттар оны әртүрлі биохимиялық және мінез-құлық реакциялары арқылы сақтау болып табылады, олар, мысалы, гомеостазды және бағдарлау тәртібін сақтауды қамтиды.
Жансыз табиғаттағы ақпарат мысалдары мұндай қасиеттердің жоқтығын көрсетеді. Гомеостаз айтпақшы, объектінің бұзылуына әкелетін ақпараттың өспеу заңының салдарын барынша азайтады. Сипатталған мақсаттардың болуы немесе болмауы жанды және жансыз табиғат арасындағы негізгі айырмашылықтардың бірі болып табылады.
Сонымен, «жансыз табиғаттағы ақпарат» тақырыбына көптеген мысалдарды табуға болады: ежелгі үңгірлердің қабырғаларындағы суреттер, компьютердің жұмысы, тау кристалдарының өсуі және т.б. Алайда, адам жасаған ақпаратты (әртүрлі бейнелер және сол сияқтылар) және техниканы есепке алмасақ, жансыз табиғат объектілері оларда өтетін ақпараттық процестердің қасиеттері бойынша айтарлықтай ерекшеленеді. Оларды тағы бір рет тізіп көрейік: бір сатылы, қайтымсыз, мақсатсыз, қабылдағышқа бергенде көздегі ақпараттың міндетті түрде жоғалуы. Жансыз табиғаттағы ақпарат жүйенің реттілігінің өлшемі ретінде анықталады. Жабық жүйеде сол немесе басқа түрдегі сыртқы әсерлер болмаған жағдайда ақпараттың өспеу заңы сақталады.
