От теории информации к закону эволюции

Вспомним определение информации из предыдущих статей.
Информацию условно можно разделить на теоретическую и физическую.

Теоретическая информация представляет собой определенный язык символов. Но как происходит её влияние на физическую природу? Давайте попробуем в этом разобраться.

Человек познает мир непосредственно – через ощущения, отношения, взаимодействия. Когда кто-то говорит: «Я знаю Петю», это значит, что он знаком с ним. При слове Петя возникает цельный образ вместе с внутренним ОТНОШЕНИЕМ к нему, внутренним восприятием этого образа. А если он знает про Петю от других людей, из газет, рассказов, то он не знает Петю, а слышал о нем. И как бы подробно не расписали и не охарактеризовали его другие, без прямого личного контакта - это не знание, не полная информация.

Отдельные люди – это некие уникальные, целостные объекты. Их количество может быть только целым, натуральным. Не может быть 2,5 человека или -5 (минус пять) человек, например. С точки зрения физики человек – это квант общества, или атом.

Каков же максимальный объем информации в каком-либо множестве уникальных частиц?

В том случае, когда каждый элемент множества «знаком» с каждым другим элементом из данного множества, наступает состояние информационной насыщенности системы. Это и есть максимальный объем, полнота информации в системе.

Можно ли математически (количественно) рассчитать информационную емкость какой-либо системы, если мы знаем количество элементов, её составляющих? С точки зрения комбинаторики (раздел математики, изучающей дискретные множества, сочетания и перестановки в них) информационная ёмкость множества, состоящего из n элементов, равна n! (n-факториал):

n! = 1 * 2 * 3 * … * n

Например:

3! = 1 * 2 * 3 = 6

4!

= 1 * 2 * 3 * 4 = 24

5! = 1 * 2 * 3 * 4 * 5 = 120

В случае наличия 3 элементов (А, Б, В) есть 6 вариантов их взаимного расположения: АБВ, АВБ, БАВ, БВА, ВАБ, ВБА. Эти 6 вариантов реализуют информационные состояния системы, в которых каждая буква имеет возможность «познакомиться» со всеми остальными буквами. Обратите внимание, что их можно разделить на зеркально симметричные пары (например, АБВ-ВБА).

Но это лишь в том случае, если элементы (в данном случае буквы) расположены в одну линию.

В природе же они могут образовывать объемные, пространственные структуры. Например, сферические, кристаллические.

Все знают, что капля воды в невесомости стремится приобрести форму шара. Это форма возникает из стремления системы к информационной насыщенности. При этом внутри капли происходит непрерывное движение частиц от центра и к центру, перемешивание, конвекция. В прозрачной капле это не видно, но когда мы пускаем мыльные пузыри, то видим, как они переливаются всеми цветами радуги, и эти цветные полосы постоянно двигаются до тех пор, пока шарик не лопнет. Это и есть потоки конвекции мыльного раствора.

Когда количество элементов очень велико, чтобы образовывать такие простые формы, как шар, и информационный обмен становится неэффективным, происходит образование более сложных структур – образуются связи и взаимообмен между «шарами». Они скользят по поверхности друг друга, как колесики в часовом механизме, обмениваются информацией, либо обмениваются веществом, либо сливаются в одну общую массу, либо образовывают кристаллические структуры. Всё это есть непрерывное движение, потоки вещества или энергии, что, в принципе, одно и то же.

Образование сложных химических соединений, химические взаимодействия веществ в природе, питание, выделение – всё это представляет собой обмен веществ, потоки информации, которые стремятся привести систему в состояние информационной насыщенности, полного самосознания.

Когда лев поедает антилопу, это есть информационный обмен. Для льва и антилопы это естественное явление. Но в случае с человеком всё намного сложнее. Человек обладает зачатками самосознания, и это является тяжелой ответственностью для него. Он обладает сочувствием, милосердием, и ему жалко убивать живое создание. Это противоречие каждый решает по-своему. Одни отказываются от мяса, становятся вегетарианцами, другие воспринимают смерть по-философски, с точки зрения кармических или эволюционных законов.

Так в чем же заключается основной закон жизни – закон эволюции? И можно ли его сформулировать на языке математики?


(Продолжение следует)