КОД. ЖИЗНЬ. ВСЕЛЕННАЯ.

30-07-2023

Важнейшая роль информационного аспекта в мире живой материи предъявляет высокие требования собственно к определению понятия информации. Нынешние определения информации, как одной из важнейших категорий естествознания, не способны удовлетворить исследователя. Кроме того, что их много, и каждое подвергается критике, все они оказываются недостаточно чёткими.

Прочтём, например, такое определение: „Информация – (от лат. informatio – разъяснение, изложение), первоначально – сведения, передаваемые людьми устным, письменным или другим способом (с помощью условных сигналов, технических средств и т.д.); с середины 20 в. общенаучное понятие, включающее обмен сведениями между людьми, человеком и автоматом, автоматом и автоматом; обмен сигналами в животном и растительном мире; передачу сигналов от клетки к клетке, от организма к организму, … одно из основных понятий кибернетики.” [Советский … 1988]. Здесь информация мудро определена как сведения и сигналы, а о её сущности сообщено лишь, каким образом, откуда и куда она передаётся.

Основная слабость укоренившихся представлений об информации в том, что она трактуется слишком широко. Определение призвано очерчивать границы определяемого понятия, отделять его в нашем сознании от других понятий. Даже имея все требуемые формальные черты, определение является таковым лишь в той мере, в какой оно выполняет эту главную функцию. К сожалению, известные определения недостаточно строго выделяют информацию среди других категорий естествознания.

Сегодня информацию видят не только в электрических импульсах микросхем, в магнитных записях, книгах или других знаковых системах, но буквально во всём – от сочетаний кварков в элементарных частицах до расположения сверхскоплений галактик. Такую позицию, несколько утрируя, можно выразить словами „весь мир – сплошная информация”.

Информацию видят как в последовательности импульсов, несущей полезные сигналы, так и в шумовой помехе, возникающей в линии при неисправности, причём в помехе регистрируется даже большее количество информации, чем в наиполезнейшем сигнале! В такой широкой трактовке информации что-то явно неладно.

Излучение Черенкова – Вавилова показало, что глаз способен замечать отдельные кванты света. Туннельный микроскоп позволил регистрировать изменения в строении молекул. Иными словами, сегодня можно получать сведения об отдельных элементарных частицах, об изменениях на уровне единичной молекулы и уж подавно – об объектах[2] более крупного масштаба.

Получать от объекта возможно лишь то, чем он обладает. Значит, каждый объект (например, любое материальное тело), с сегодняшней точки зрения, обладает информацией. Но оказывается, что при сегодняшнем определении мы принципиально не можем узнать количество информации, содержащейся в объекте!

Физики уже давно столкнулись с неопределённостью в квантовой механике. Здесь оказалось, что пары так называемых дополнительных величин (координат и импульса частицы или протяжённости во времени некоторого процесса и его прироста энергии) принципиально не могут одновременно принимать точные значения. Произведение ошибок в каждой паре величин принципиально нельзя уменьшить ниже постоянной Планка. Но неопределённость, связанная с сегодняшней трактовкой информации, гораздо более серьёзна. В этом случае не удаётся установить даже возможный предел ошибки!

По массе объекта (от атома до галактики и далее) можно судить о суммарном содержании в нём вещества и энергии. В принципе, возможно (с учётом квантовомеханических ограничений) отдельно узнать количество потенциальной и кинетической энергии объекта, его электрический и магнитный заряд, количество нуклонов и электронов. Возможно количественное определение даже таких экзотических характеристик, как лептонный заряд, изотопический спин, странность, „очарование” и др. Вот только выяснить объём содержащейся в объекте информации, при существующей трактовке этой категории, невозможно! Невозможно потому, что новые уровни рассмотрения вещества дают новые порции информации о нём. Это понятно и не требует объяснений. Но, кроме того, количество информации зависит от техники измерений, что следует пояснить.

Точность оценки физических характеристик объектов неминуемо ограничивается возможностями приборной базы. Это – общий закон. Есть такая обусловленность и для информации. Но степень зависимости результатов от измерительной техники для физических характеристик и для информации принципиально различны.

Пусть, например, взвешиваются образцы массой около 1 кг на цифровых весах двух типов – с точностью 10 мг и 1 мг. Зарегистрированная величина массы может отличаться при разном типе весов на приемлемую погрешность 0,001%. Иное положение с информацией о массе, зависящей (как логарифм) от количества возможных дискретных результатов взвешивания, т.е. от степени неопределённости. В нашем случае количество возможных результатов отличается, в зависимости от типа весов, не на доли процента, а в 10 раз или на 900%, что делает оценку бессмысленной!

Получается, что количество информации, извлекаемой при любом эксперименте, зависит не от объекта измерений, в котором якобы содержится эта информация, а от точности измерительного прибора, не являющегося предметом исследований. Как же узнать количество информации, содержащейся в объекте?

Или другой пример. Спросим себя, какой объект должен содержать больше информации о массе – атом или галактика? Конечно, галактика – хотя бы потому, что она состоит из несчётного количества атомов. Реально же, масса галактики может быть определена с точностью не выше 5–10% и, следовательно, информация о массе составит 4–5 бит, а масса, скажем, атома гелия измерена с точностью более девяти десятичных знаков, чему соответствует объём информации около тридцати бит! Сплошная фантастика – атом содержит почти на порядок больше информации о массе, чем галактика! Здесь впору усомниться – а содержится ли вообще в атоме информация, и обладает ли информацией галактика? Не навязываем ли мы им эти характеристики?

А нельзя ли выйти из тупика, оценивая количество информации о массе при нормированной относительной точности взвешивания? Не тут-то было! При одинаковой относительной точности взвешивания все объекты, от атома до галактики, содержат одинаковое количество информации о массе! Это количество будет зависеть не от взвешиваемого тела, а от точности взвешивания, т.е. будет характеризовать совсем не тот объект, каким мы интересуемся! Такая оценка количества информации лишена смысла.

В результате, при сегодняшнем толковании сути информации, её количество в том или ином объекте, в отличие от остальных характеристик, принципиально неопределимо.