Связь информации, энергии и материи

Физика изучает материальный мир и взаимодействия в нем. Закон сохранения связывает между собой энергию и материю. Но до сих пор не было понятно, какое отношение имеет информация к материальному миру? Каким образом связаны между собой энергия, материя и информация?

Давайте попробуем эту связь установить.

Изучая какой-либо объект (например, человека), мы анализируем его, раскладываем на отдельные составляющие, изучаем его части и их взаимодействия, проводим классификацию, различные вычисления, измерения, сравнения и т.д. При этом количество полученной информации растет, но возрастает и НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЬ («Чем больше я знаю, тем меньше понимаю»).

Именно поэтому при получении информации нас интересует не только количество, но и ОДНОЗНАЧНОСТЬ, ТОЧНОСТЬ, которая воспринимается нами как некая ПОЛНОТА знания и достигается синтезом полученной информации. И когда мы от первоначальной однозначности удаляемся, углубляясь в материю, возрастает неопределенность, мешающая за деревьями видеть лес.

Определенность, точность информации максимальна, когда мы видим объект целиком, во всей его целостности, в единстве. И если выразить её количественно, то она равна 1 - единице.

С разделением объекта на составляющие возрастает количество информации, количество изучаемых объектов и видов их взаимодействий. Например, мы изучаем органы, ткани, клетки, химические элементы, атомы, элементарные частицы и т.д. И чем большее количество информации мы получаем, тем более увеличивается степень неопределенности. Мы даже не можем в итоге сказать, что такое человек?

Если представить себе шкалу, на одном конце которой – объект в начале изучения, а на другом – объект в конце изучения, то получим такую картинку:

 

Максимум определенности информации – это нечто точечное, однозначное, суть явления. Здесь количество объектов минимально (=1), и объект максимально материален, т.е. представляет собой плотную материальную частицу.

Максимум неопределенности информации – это состояние максимальной энтропии. Здесь количество информации (в битах) и объектов, поддающихся подсчету, максимально. А изучаемый объект представляет собой нечто размытое и неопределенное (волна, облако или состояние квантовой запутанности).

И в промежутке между ними есть различные уровни организации материи (молекулы, химические вещества и т.д.).

Если концы данной шкалы соединить, то получится интересная фигура, напоминающая яблоко. И точка, в которой соединяются начало и конец (максимум и минимум определенности), - есть состояние квантового перехода.

Если теперь попробовать формально выразить соотношение материи (m), энергии (E) и информации (I), мы получим следующую формулу:

                      I = E / m

То есть информация – это положение объекта на указанной шкале. Его место во вселенной.

В данной формуле информация I– это некая переменная, значение которой варьируется от 1 до некоторого предельного значения, некоторой константы, которая задана изначально и определяет все закономерности во вселенной.

Чему равна эта предельная величина информации? Для этого вспомним формулу из теории относительности:

                      E = mc2

Видимо, квадрат скорости света – это и есть предел информационной полноты, доступный нашему осмыслению.