Інформація в неживій природі: приклади

Відео: інформація в неживій природі

Чи є інформація в неживій природі, якщо не брати до уваги різноманітну техніку, створену людиною? Відповідь на це питання залежить від визначення самого поняття. Значення терміна «інформація» протягом історії людства неодноразово доповнювався. На визначення впливало на розвиток наукової думки, прогрес технологій і накопичений століттями досвід. Інформація в неживій природі можлива, якщо розглядати це явище з точки зору загальної термінології.

Відео: Інформація, кількість інформації

Один з варіантів визначення поняття

Інформація у вузькому сенсі - це повідомлення, передане у вигляді того чи іншого сигналу від людини до людини, від людини до автомата або від автомата до автомата, а також в рослинному і тваринному світі від особини до особини. При такому підході її існування можливе лише в живій природі або в социотехнических системах. До них в тому числі можна віднести такі приклади інформації в неживій природі в археології, як наскельні малюнки, глиняні таблички і так далі. Носій відомостей в цьому випадку - предмет, явно не належить до живої матерії або до техніки, проте без допомоги того ж людини дані не були б зафіксовані і збережені.

суб`єктивний підхід

Існує ще один спосіб визначення: інформація суб`єктивна за своєю природою і виникає лише у свідомості людини, коли він наділяє навколишні його предмети, події і так далі якимось сенсом. Ця ідея має цікаві логічні слідства. Виходить, якщо немає людей - немає і відомостей, даних і повідомлень ніде, в тому числі відсутній і інформація в неживій природі. Інформатика в такому варіанті визначення стає наукою про суб`єктивний, але не реальному світі. Втім, не будемо глибоко зариватися в цю тему.

загальне визначення

У філософії інформація визначається як нематеріальна форма руху. Вона властива будь-якому об`єкту, оскільки він володіє якимсь сенсом. Недалеко від цього визначення йде і фізичне розуміння терміна.

Відео: Людина інформація та інформаційні процеси

Одне з основних понять в науковій картині світу - енергія. Нею обмінюються всі матеріальні об`єкти, причому постійно. Зміна початкового стану у одного з них викликає зміни в іншому. У фізиці подібний процес розглядається як передача сигналу. Сигнал, по суті, теж повідомлення, передане одним предметом і отримане іншим. Це і є інформація. Згідно подібного визначення, відповідь на поставлене на початку статті питання однозначно позитивний. Інформація в неживій природі - це різноманітні сигнали, що передаються від одних об`єктів до інших.

Другий закон термодинаміки

Більш короткий і точне визначення: інформація - це міра впорядкованості системи. Тут варто згадати один з основних фізичних законів. Відповідно до другого закону термодинаміки, замкнуті системи (це такі, які не взаємодіють ніяк з навколишнім середовищем) завжди переходять з упорядкованого стану в хаотичне. Для прикладу проведемо уявний експеримент: помістимо в одній половині замкнутого судини газ. Через деякий час він заповнить весь наданий об`єм, тобто перестане бути упорядкованим в тій мірі, в якій був. При цьому інформація в системі зменшиться, оскільки вона є мірою впорядкованості.

Відео: жива і нежива ПРИРОДА - об`єкти і явища, пізнавально для дітей

Інформація та ентропія

Варто зазначити, що в сучасному розумінні Всесвіт не є замкнутою системою. Для неї характерні процеси ускладнення структури, що супроводжуються підвищенням впорядкованості, а значить, і кількості інформації. Відповідно до теорії Великого вибуху, так було з моменту утворення Всесвіту. Першими з`явилися елементарні частинки, потім молекули і більші з`єднання. Пізніше почали формуватися зірки. Всі ці процеси характеризуються впорядкуванням структурних елементів.

З цими нюансами тісно пов`язане прогнозування майбутнього Всесвіту. Згідно з другим законом термодинаміки, її очікує теплова смерть в результаті зростання ентропії, величини, протилежної інформації. Її можна визначити як міру невпорядкованості системи. Другий закон термодинаміки свідчить, що в замкнутих системах ентропія завжди зростає. Однак сучасні знання не можуть дати точної відповіді на питання, наскільки він застосовний до всього Всесвіту.

Особливості інформаційних процесів в неживій природі в замкнутій системі

Всі приклади інформації в неживій природі об`єднані спільними особливостями. Це одноступінчатий процесів, відсутність мети, втрата кількості в джерелі при зростанні в приймальнику. Розглянемо названі властивості докладніше.

Інформація в неживій природі є міру свободою енергії. Іншими словами, вона характеризує здатність системи здійснити роботу. При відсутності зовнішнього впливу кожного разу при здійсненні хімічної, електромагнітної, механічної або іншої роботи відбувається необоротна втрата вільної енергії, а разом з нею і інформації.

Особливості інформаційних процесів в неживій природі у відкритій системі

При зовнішньому впливі якась система може отримати інформацію або її частина, яка була втрачена іншою системою. При цьому в першій з`явиться кількість вільної енергії, достатню, щоб зробити роботу. Хороший приклад - намагнічування так званих ферромагнетиков (речовин, здатних за певних умов бути намагніченими при відсутності зовнішнього магнітного поля). Вони набувають подібне властивості в результаті удару блискавки або ж в присутності інших магнітів. Намагнічення при цьому стає фізичним виразом придбання системою деякої кількості інформації. Роботу в даному прикладі буде здійснювати магнітне поле. Інформаційні процеси в цьому випадку одноступінчасті і не мають мети. Остання властивість більше інших відрізняє їх від аналогічних явищ в живій природі. Окремі фрагменти, наприклад, процесу намагнічування не мають на ніяких глобальних цілей. У разі живої матерії така мета є - це синтез біохімічного продукту, передача спадкового матеріалу і так далі.

Закон незростання інформації

Ще одна особливість передачі інформації в неживій природі полягає в тому, що зростання інформації в приймачі завжди пов`язане з втратою її в джерелі. Тобто в системі без зовнішнього впливу кількість інформації ніколи не збільшується. Це положення є наслідком закону неубиванія ентропії.

Потрібно відзначити, що деякі вчені розглядають інформацію і ентропію як тотожні поняття з протилежним знаком. Перша являє собою міру впорядкованості системи, а друга - хаотичності. З такої точки зору, інформація стає негативною ентропією. Однак подібної думки дотримуються далеко не всі дослідники проблеми. Крім того, слід відрізняти ентропію термодинамічну та інформаційну. Вони є частиною різних наукових знань (фізики і теорії інформації відповідно).

Інформація в мікросвіті

Вивчає тему «Інформація в неживій природі» 8 клас школи. Учні до цього моменту ще мало знайомі з квантової теорії у фізиці. Однак вже знають, що матеріальні об`єкти можна розділити на макро- і мікросвіт. Останній являє собою такий рівень матерії, де існують електрони, протони, нейтрони та інші частинки. Тут закони класичної фізики найчастіше застосовуються. Тим часом інформація існує і в мікросвіті.

Не будемо заглиблюватися в квантову теорію, але відзначити кілька моментів все ж варто. У мікросвіті як такої ентропії не існує. Однак і на цьому рівні при взаємодії частинок відбуваються втрати вільної енергії, тієї самої, яка необхідна для здійснення роботи будь-якою системою і заходом якої є інформація. Якщо зменшується вільна енергія, зменшується і інформація. Тобто в мікросвіті закон незростання інформації також дотримується.

Жива і нежива природа

Будь-які приклади інформації в неживій природі, з інформатики вивчаються у восьмому класі і не має відношення до техніки, об`єднані відсутністю мети, для досягнення якої інформація зберігається, переробляється і передається. Для живої матерії все інакше. У разі живих організмів існує основна мета і проміжні. У підсумку весь процес отримання, обробки, передачі та зберігання інформації необхідний для передачі спадкового матеріалу нащадкам. Проміжними цілями є його збереження за допомогою самих різних біохімічних і поведінкових реакцій, до яких можна віднести, наприклад, підтримання гомеостазу та орієнтаційні поведінка.

Приклади інформації в неживій природі кажуть про відсутність подібних властивостей. Гомеостаз, до речі, мінімізує наслідки закону незростання інформації, який призводить до руйнування об`єкта. Наявність або відсутність описаних цілей - одне з головних відмінностей живої та неживої природи.

Отже, можна знайти безліч прикладів на тему «інформація в неживій природі»: картинки на стінах древніх печер, робота комп`ютера, зростання кристалів гірського кришталю і так далі. Однак, якщо не брати до уваги відомості, створені людиною (різні зображення тощо) і техніку, об`єкти неживої природи сильно відрізняються за властивостями інформаційних процесів, що протікають в них. Перерахуємо їх ще раз: одноступінчасті, незворотність, відсутність мети, неминуча втрата інформації в джерелі при передачі її приймача. Інформація в неживій природі визначається як міра впорядкованості системи. У замкнутій системі при відсутності зовнішнього впливу того чи іншого роду дотримується закон незростання інформації.