Репортаж с ничейной земли. Рассказы об информации - Страница 45

Вы чувствуете, что в этой формулировке незримо присутствует наблюдатель? Если бы его не было, кто бы мог судить о структуре? Это он испытывает «недостаток», это он не знает, какова действительная структура системы.

Английский ученый Джон Пирс говорит еще более определенно: «Как только наблюдатель выявил что-нибудь в физической системе, так энтропия системы снизилась, ибо для наблюдателя система стала менее неупорядоченной».

Можно ли признать эти мнения правильными? Представим себе, что наблюдатель исследует какоето тело, изучая движение различных частиц. Что будет, когда он полностью изучит его структуру? Если верить Пирсу и Бриллюэну, энтропия тела станет равной нулю. Как же так? Разве оттого, что мы наблюдаем молекулы в кубике газа, они должны прекратить свой «футбол»? Конечно, нет! Не потому велика энтропия газа, что мы не имеем сведений о движении каждой частицы, а потому, что в движении нет никакого порядка: газ не хранит информации, он стремится к равновесию, к наибольшему хаосу, к самой большой энтропии. Зато в кристалле порядок есть. Если газ охлажден настолько, что на стенке сосуда выпали кристаллы, значит энтропия уменьшилась. И не имеет никакого значения, знает ли наблюдатель о том, что появился новый кристалл.

А теперь давайте еще раз позовем наблюдателя, чтобы раз и навсегда уяснить себе его роль. Пусть наблюдает за этим кристаллом. Чем меньше он знает о том, как движутся в нем молекулы, тем больше получит он информации, наблюдая любую из них. Все в соответствии с формулой: I = ς₀ + ς_n.

Объективная неопределенность от него не зависит - ς₀ равно постоянной величине. Но велика неопределенность его представлений ς_n и потому велико значение I. Потому и считают жители Нового Города, что информация есть «мера неопределенности» - ведь они разрабатывают каналы связи, по которым будут идти только те сведения, которые являются новостью для наблюдателя.

Но наблюдатель хитер. Получая сведения, он накапливает знания, и неопределенность его представлений становится все меньше и меньше. Сначала каждая буква несла ему 5 бит информации. Затем он понял, что буквы имеют разную вероятность, изучил всевозможные их сочетания, то есть уменьшил неопределенность своих представлений, и стал получать от каждой буквы чуть больше 3 бит. Наблюдгя движение, происходящее в тех или иных явлениях природы, человек всегда старается уловить в нем порядок. Если порядок изучен, значит нет неопределенности представлений и дальнейшие наблюдения становятся бесполезными. Представьте себе, что вы наблюдаете за движением молекул в кубике газа, отмечаете скорости, определяете их вероятность и строите кривую распределения скоростей. Дает ли вам что-нибудь новое такая кривая? Нет, она целиком повторит кривую Максвелла. И сколько бы ни получали вы новых сведений о том, где оказалась та или иная молекула в ходе нескончаемого «футбола», вы не узнаете ничего нового по сравнению с тем, что еще в прошлом веке узнал гениальный Максвелл. Потому что с тех пор, как он описал равновесное состояние газа формулами и кривыми, исчезла неопределенность представлений о законах, царящих в кубике газа, и вся дополнительная информация лишь подтверждает этот объективный закон.

В формуле I = ς₀ + ς_n исчез член ς_n - он стал равен нулю.

Значит, теперь I = ς₀.

Как это понимать? Очень просто: информация, которую будет получать теперь наш наблюдатель, равна объективной неопределенности движения. В кубике газа он обнаружит хаос. Этот хаос отразили с своей теории Людвиг Больцман и Джемс Максвелл. И нет больше смысла наблюдать за этим движением, потому что искать в нем новые сведения - значит попусту тратить время.

А если в газе нарушено равновесие?

Тогда в движении частиц будет соблюдаться определенный порядок: наиболее вероятным будет движение в сторону более низкой температуры. В такой системе есть информация. Хотите сделать все достоянием ваших знаний? Пожалуйста: измеряйте температуру в различных частях тела и наблюдайте за ее изменением.

Теперь вам понятно, как связана Информация, существующая в любой материальной системе, с информацией наблюдений?

Наблюдая движение, мы изучаем его законы; получая информацию, мы познаем мир. Теория и опыт помогают нам понять все, что вокруг нас происходит. Порядок движения, который существует в наблюдаемых нами системах, становится достоянием наших знаний. Когда человеку нужна информация, даже неподвижный камень послужит ее источником: изучая его, археолог увидит движение, существовавшее в ледниковый период, а физик - движение многих молекул и структуру кристаллов, из которых он состоит.

Надеюсь, вам теперь ясен этот вопрос?

- Как будто бы да. Чем больше сведений, тем больше знаний. Человек неустанно изучает природу, узнает о ней все больше и больше. Наступит время, когда человек изучит все законы движения, и тогда... Позвольте, а что же. будет тогда? Получается так: пока есть неопределенность представлений о какомто движении, можно получать о нем информацию путем наблюдений. Но вот получены все сведения о законах движения мира. Значит, незачем больше изучать этот мир?

- Нет, человек будет всегда пополнять свои знания.

- Но откуда он будет черпать новые сведения?

- Из внешнего мира.

- Ну, а если он уже изучил все законы движения?

- Такой минуты никогда не наступит. Законы движения мира неисчерпаемы, как сам мир. Максвелл описал хаос молекул в кубике газа. А знал ли он чтонибудь о том, что происходит внутри молекул? Нет, к этому люди пришли значительно позже. Но и здесь не последовало передышки. Человек заглянул внутрь атома и открыл там целый неведомый мир. Нет предела человеческим знаниям, нет барьера, после которого наступит полная ясность и нельзя будет изучать материю вглубь. Наши теории лишь частично отражают законы реального мира.

Когда-то считали, что весь мир подчиняется законам Ньютона. Потом оказалось, что есть объективная неопределенность в совместном движении массы частиц и законы Ньютона не могут точно описывать траекторию каждой частицы. С тех пор физика привлекла теорию вероятностей к изучению подобных процессов. Энтропия помогла еще глубже понять эти явления, а теория информации заставила нас по-новому взглянуть на природу энтропии. А пока мы изучаем существующие формы движения, уже рождаются новые формы. Этот процесс нескончаем: в космосе и на нашей планете, в человеческом обществе и в мире микробов - всюду рождаются новые формы. Мир находится в вечном движении, и никогда не наступит такого момента, чтобы в этом вечно движущемся мире не осталось для нас новостей.

Вот вам наглядное подтверждение, - профессор широким жестом указал на линию горизонта. - Развивающаяся наука привела нас к этим просторам, и разве может кто-нибудь сказать точно, где кончается этот маршрут?

Он взглянул на часы. Был уже полдень. Яркое солнце сияло над просторами необъятной Ничейной земли.

- Куда же вы теперь поведете отряд, профессор?

- Туда. Вы видите там, в облаках тумана, пик, вздымающийся ввысь? Это Вершина Человеческих Знаний. Если, взобравшись на эту вершину, взглянуть на далекие перспективы, можно увидеть необычайное: стремительный бег человеческой мысли, познающей природу самой себя.

ГЛАВА 3. ВОСХОЖДЕНИЕ НА ВЕРШИНУ

Как избежать плена?

- Если я правильно вас понял, профессор, вы собираетесь с помощью информации исследовать мысль? - спросил Быстров.

- Да, вы поняли меня правильно.

- И вы считаете, что для такого ответственного исследования в нашем распоряжении имеется достаточно средств?

- А как считаете вы?

- Я? - Быстров помолчал. Очевидно, он взвешивал все «за» и «против». - Видите ли, профессор, - сказал он, - мысль - это слишком сложное, многогранное явление, для того чтобы подходить к нему с какой-то одной стороны. Во все века человека интересовала природа мысли. Были открыты законы логики и психологии, философия вскрыла социальную сущность сознания. Все это касается содержания мысли.