Часть 35: Теория информации и человеческое сознание

Квантовая физика многократно упоминает роль «информации», но никогда толком её не определяет.

Теория информации впервые была популяризирована Клодом Шенноном (Claude Shannon) ^[821]в его работе «Математическая теория коммуникации», ^[822]посвящённой вопросу эффективности передачи информации и её применения в информатике. ^[823]Хотя эта тема сама по себе обладает должным научным интересом, Шеннон в своей формулировке теории информации не учёл некоторые важные моменты:

Когда Шеннон заложил фундамент для теории информации, он намеренно исключил любое упоминание значения информации и вместо этого сосредоточился исключительно на аспектах передачи. Его теория сама по себе не в состоянии объяснить семантику и коммуникацию структур более высокого порядка. ^[824]

Рисунок 228 Том Стоньер, основатель теории информации (1927–1999). © Valiant Technology

Том Стоньер (Tom Stonier), ^[825]напротив, посвятил большую часть своих научных исследований и публикаций вопросу сущности информации и достиг в этом значительных успехов. Стоньер утверждал, что информация является основной составляющей Вселенной:

Материя и энергия образуют поверхностный уровень Вселенной. Структура поверхностного уровня Вселенной свободно доступна нашими органами восприятия. Внутренняя структура обладает более тонкой организацией. Её строение не так очевидно: она состоит не только из материи и энергии, но также из информации. ^[826]

Естественно, напрашивается вопрос, почему до этого никто не мог додуматься раньше. На это Стоньер ответил следующим образом:

Материя - это земля, по которой мы ходим... Энергия — это то, что обжигает наш палец... Информация обладает более тонкой природой. Также правда, что она является частью нашей повседневной жизни. Каждый раз, когда мы разговариваем, читаем газету или смотрим телевизор, мы заняты поглощением или обменом информацией. Но мы всегда ассоциировали информацию с деятельностью, происходящей преимущественно в наших головах, а не с чем-то более «реальным» или осязаемым, как энергия и материя. ^[827]

Действительно, информация присутствует не только в нашей голове: слова, написанные в книге, являются информацией, не важно прочли мы их или нет. ДНК в каждом живом существе также является информацией, при этом фундаментальной, управляющей развитием каждой клетки. Без ДНК не может быть никакого развития. Это развитие не может быть объяснено исключительно материей (нуклеотиды, белки, вода и т.д.), образующей клетки, как и не может быть объяснено исключительно энергией, произведённой или полученной клеткой (тепло, электричество и т.д.). Таким образом, третья составляющая, а именно информация, должна существовать вне материи и энергии для того, чтобы объяснить развитие и организацию клетки.

... информация наделяет окружающей нас мир причинностью, тем что сразу становится очевидным, если подумать о человеческом факторе. Но информация имеет значение и на квантовом уровне. Волновая функция является инкапсуляцией всего того, что известно о квантовой системе. Когда проводится наблюдение и инкапсулированное знание изменяется, также изменяется и волновая функция, и вследствие этого и последующая квантовая эволюция системы. Кроме того, информационные структуры также играют неоспоримую причинно-следственную роль в материальных комплексах, как, например, в физическом феномене резонанса, или в биологических системах, таких как последовательность ДНК. В конце концов, что такое ген, если не набор закодированных инструкций для молекулярной системы с целью выполнения какой-либо задачи? ^[828]

Чтобы объяснить значимость теории информации, Стоньер затронул знаменитый вопрос: «Если в лесу падает дерево, а вокруг никого нет, раздаётся ли звук падения?» ^[829]

Согласно Стоньеру, чтобы ответить на этот вопрос, нужно сначала определить термин «звука». Если «звук» означает «вибрации в воздухе, преобразованные человеческим ухом», то падение на необитаемом острове не производит звук. Но если «звук» определяется исключительно как «вибрации в воздухе», то падение дерева производит звук, вне зависимости от того, слышит ли его животное или человек. ^[830]

Рисунок 229 Независимо от присутствия наблюдателя любая ситуация вносит изменения в состояние Вселенной и её информационное содержание. © Miriadna.com

Таким образом, независимо от присутствия наблюдателя, любое изменение или любое событие, происходящее во Вселенной, изменяет её состояние. Более конкретно, это изменяет её фундаментальную природу, то есть её информационное содержание. Это событие преобразует Вселенную, в которой конкретное дерево продолжает стоять, во Вселенную, в которой это дерево упало.

Данная точка зрения существенно отличается от общепринятого мнения большинства квантовых физиков, для которых наличие наблюдателя необходимо для коллапса вероятностной волновой функции и для «замораживания»/материализации реальности. Для квантовой физики без наблюдателя Вселенная остается морем бесконечных потенциалов; морем абстрактных вероятностей:

... Эйнштейн однажды усмехнулся: «Вы действительно считаете, что Луна существует только когда вы на неё смотрите?» Сторонники квантовой механики прибегнули к следующему варианту ответа на известный афоризм о дереве, падающем в лесу: если никто не смотрит на Луну, и никто не «измеряет визуально её расположение «, то у нас нет никакой возможности узнать, существует ли она, а значит и нет смысла задавать об этом вопрос.[831]

Стоньер также предложил новую интерпретацию термодинамики — раздела естествознания, имеющего дело с такими фундаментальными понятиями как тепло, температура, энергия и работа. Одной из основных концепций термодинамики является «энтропия», характеризующая уровень беспорядка в системе.

Согласно официальной науке и второму закону термодинамики любая система стремится к состоянию максимальной энтропии, т.е. максимального беспорядка. ^[832]Таким образом, любая структура стремится к беспорядку и распаду. Вот почему учёные предсказывают «большое сжатие» Вселенной и всех её составляющих, которое в конечном итоге приведёт к энтропийной смерти и полной рандомизации. ^[833]

Рисунок 230 Согласно законам термодинамики порядок в любой системе крайне маловероятен. Информация делает его возможным. © Hyperphysics

Проблема заключается в том, что этот закон учитывает только материю и энергию. Например, в кастрюле с водой при воздействии на неё тепла молекулы воды начинают возбуждаться, что приводит к увеличению уровня хаоса, в то время как охлаждение этой же системы повышает уровень организации и уменьшает ее энтропию.

Тем не менее, как отметил Стоньер, энтропию в системе можно уменьшить путём увеличения объёма информации. Несмотря на второй закон термодинамики, со временем живые формы становятся всё более сложными и организованными. Вместо того, чтобы следовать по пути энтропийной смерти с постоянно растущим уровнем беспорядка, они следуют противоположному пути, демонстрируя постоянно растущий уровень организации и сложности. ^[834]

В то время как официальная наука постулирует существование только одного вида энтропии, обусловленной исключительно энергией, инженер Брайант М. Шиллер (Bryant M. Shiller) утверждает, что есть два вида энтропии: энергетическая и информационная. В то время как неживые формы находятся исключительно под контролем энергетической энтропии и, как правило, со временем теряют энергию и распадаются, живые формы подвергаются воздействию обоих видов энтропии. ^[835]В то время как энергетическая энтропия имеет тенденцию к увеличению с течением времени (обычный процесс распада), информационная энтропия может уменьшаться с течением времени, если внутри системы присутствует достаточно информации или интеллекта. ^[836]С этим связано заметное увеличение сложности среди многочисленных живых форм, несмотря на энергетическую энтропию, стремящейся увеличить в них беспорядок.

Стрела времени энтропии — тенденция любой системы терять энергию с течением времени и в конечном итоге умирать — нейтрализуется другой стрелой времени, в такой же степени фундаментальной и в которой Вселенная прогрессирует за счёт роста информации, структуры, организации и сложности в более сложные состояния материи и энергии.

Рисунок 231 Информация (I) как функция энтропии (S). © Sott.net по материалам Стоньера

На рис. 231 изображена кривая информации (I) как функции энтропии (S). С увеличением информации энтропия убывает (в верхней левой части графика), что приводит к высокоорганизованному состоянию (показано в виде ровной кирпичной кладки). Когда объём информации уменьшается, энтропия возрастает (в нижней правой части графика), приводя к высоко неорганизованным состояниям (представлено в виде более вероятной беспорядочной кучи кирпичей).

Неживые существа следуют по кривой в правую сторону за зеленой стрелкой — в направлении дезорганизации и распада. Но живые формы могут следовать по кривой и в левую сторону за синей стрелкой, к более высоким уровням информации, организации и сложности.

Информация является не только основной составляющей Вселенной и движущей силой живых форм и создания, она также тесно взаимодействует с материей и энергией (рис. 232).

Рисунок 232 Информация, энергия и материя: три основных взаимосвязанных составляющих Вселенной. © Sott.net по материалам Стоньера

На рис. 232 показаны три различных формы взаимодействий:

1. Смесь энергии и материи, лишённую информации, можно представить, к примеру, в виде кипящей воды: неорганизованные и обладающие энергией молекулы воды.

2. Смесь из материи и информации, лишённую энергии, можно представить в виде кристалла при температуре абсолютного нуля: высоко организованный и не обладающий энергией ледяной кристалл.

3. Смесь информации и энергии без участия материи может быть проиллюстрирована распространяющимся в пространстве светом: фотоны обладают энергией, лишённые массы частицы двигаются упорядоченным образом и несут информацию. ^[837]

Из сказанного выше мы видим, что затраты энергии (например на нагревание кастрюли с водой), заставляет молекулы воды двигаться более случайным образом. Таким образом, уровень беспорядка во Вселенной увеличивается, и наблюдается потеря информации.

Рисунок 233 Слева: кипячение воды (высокий уровень беспорядка, низкий уровень информации). Справа: кристалл воды (высокий уровень порядка и информации). © Sott.net

И наоборот, с удалением энергии из системы (охлаждение кастрюли с водой), снижается уровень её беспорядочности. В конечном итоге вода может замерзнуть и превратиться в высоко структурированные и организованные кристаллы льда. В случае воды процесс охлаждения, то есть удаления энергии, связан с увеличением информации. Следовательно:

Тепло — это продукт взаимодействия энергии и материи. Структурапредставляет собой продукт взаимодействия информации и материи. ^[838]

Физики Сет Ллойд (Seth Lloyd) и Генри Стапп (Henry Stapp) оспорили некоторые широко распространённые представления о нашей реальности и пошли немного дальше, чем Стоньер:

... что произойдёт, если мы не будем предполагать, что математические отношения так называемых законов природы являются самым базовым уровнем описания. Вместо этого, если рассматривать информацию как фундамент, на котором построена физическая реальность... вместо того, чтобы ставить математику на первое место, затем физику, и только потом информацию, в данной пояснительной схеме порядок должен быть изменён, и тогда мы получим следующую концептуальную иерархию: информация -> законы физики -> материя. ^[839]

Если информация действительно является самой фундаментальной составляющей нашей Вселенной, даже выше энергии и материи, то эти слова, приписываемые «Иоанну Богослову» приобретут совершенно новый смысл:

В начале было Слово, и Слово было у Бога, и Слово было Бог. Оно было в начале у Бога. Все чрез Него нáчало быть, и без Него ничто не нáчало быть, что нáчало быть. ^[840]

* * *