Суть этого топика - в попытке подойти научно к описанию материи и информации как двух равноправных составляющих объективной реальности.
Размещается она в подфоруме по физике по той причине, что физика исследует материальные объекты, основываясь на их наблюдении.
В рамках данного топика имеет смысл:1. Отказаться от философских рассуждений о существовании объективной реальности, информации либо материи, в т.ч. отказаться от приведения аргументов в пользу материалистического либо идеалистического подходов к описанию реальности и прочих попыток разрешения основного вопроса философии (ОВФ).
2. Исходить из объективного
существования как материи, так и информации (по крайней мере до тех пор, пока в рамках данного подхода не будет обнаружено противоречий), приняв эти понятия в качестве базовых (подробнее см. ниже в этом сообщении).
3. Абстрагироваться от приёмника информации при описании информационных объектов и понимать термин "информация" в широком смысле.
4. Исходить из
общепринятых физических концепций при описании материальных объектов.
* * * * * * *Общие положения (возможно, будут постепенно уточняться в ходе обсуждения).
Материальный объект - физический объект с полной энергией, не равной нулю тождественно. Например: планета, атом, монитор, фотон, карандаш, гравитационное поле. Материальные объекты существуют в физическом пространстве-времени и являются носителями информации. Энергия является атрибутом материи, и в силу закона сохранения может в некотором смысле быть рассмотрена как мера количества материи.
Информационный объект - абстрактный объект, не имеющий энергии принципиально. Например: теорема Пифагора, число
, симметрия, волновая функция, пустое множество, событие, понятие "планета", понятие "атом", понятие "монитор", текст на этом мониторе. Информационные объекты существуют в абстрактном пространстве состояний и придают материи наблюдаемость. Энтропия объекта есть первое приближение количества информации об объекте.
Информационная и материальная стороны реальности неразделимы: информация своим существованием обязана дифференциации материи в пространстве-времени (если бы вся материя была одинаковой, нечего было бы описывать); материя своим существованием обязана дифференциации информации в пространстве состояний (если бы состояния были неотличимыми, нечего было бы наблюдать). Любое материальное взаимодействие сопровождается передачей информации, т.е. изменением состояний; любое информационное взаимодействие сопровождается передачей энергии, т.е. изменением материальных объектов. И то, и иное есть
событие.
Некоторые предлагаемые к рассмотрению величины:
полный поток информации, или
трафик, через материальный носитель с термодинамической температурой
и энтропией
- величина порядка
. Интересует возможность уточнения определения данной величины, а также определение аналогичной величины для квантовых объектов.
Трафик через человеческий мозг составляет около
бит в секунду. Примерно столько же - через двухлитровую банку воды. Отличия между мозгом и банкой велики, но составляют очень малую долю от этой величины, в то время как львиную долю составляет информация о
случайных событиях, происходящих в носителе.
характеристическая частота - величина порядка
(
- постоянная Больцмана) - отношение потока информации через материальный носитель к его информационной ёмкости. Если представить полную информацию о носителе как набор свойств (выбор конкретного набора определяется базисом приёмника; для простоты можно считать свойства однобитными), то данная величина будет отражать усреднённую определённым образом по всем свойствам частоту изменения этих свойств. В зависимости от приёмника распределение частот по свойствам может быть разным (возможно, за исключением граничного случая
, где
- полная энергия материального носителя): чем "разумнее" базис приёмника, тем больше низкочастотных (в пределе - перманентных, "полезных") свойств системы он в состоянии обнаружить.
Представляется интересным развить такую математическую модель информационного объекта (и в дальнейшем обозначить взаимосвязи с квантовомеханическим описанием соответствующего материального носителя).
Помимо указанных взаимосвязей с физикой, также весьма интересно связать анализ информационных объектов с математическими представлениями о доказуемости и выводимости, с представлениями об операторах и т.д.
* * * * * * *Предыстория. Началось всё с заданного на этом подфоруме вопроса "существует ли не-материя?", топик о котором впоследствии
переехал и начал быстро обрастать философскими рассуждениями.
Перенесу сюда основные мысли (купированно - для краткости и системности), которые нашли было там поддержку и интерес.
Существование как материальных, так и информационных объектов, строго говоря, недоказуемо (и спор о первичности тех либо иных является испокон лет основным вопросом философии - ОВФ, но не будем здесь об этом).
Махровые идеалисты предпочитают оперировать информацией и считают, что материальный мир - лишь модель (как в фильме "Матрица"), позволяющая систематизировать реальность.
Закоренелые материалисты считают, что информация не существует объективно и является лишь удобным инструментом для описания материального мира.
[...]
Впервые с феноменом информации серьёзно столкнулись физики в начале XX века, разрабатывая квантовую механику. Так случилось потому, что именно для квантовых объектов объём получаемой о них информации сравним с их энтропией.
В дальнейшем понятие информации стало развиваться шире, поначалу в прикладном значении в качестве элемента теории связи (Шеннон и компания), а затем и в более фундаментальном смысле (Пенроуз, Пригожин, Хазен, Чернавский и другие).
[...]
Другое дело, как соотнести КОЛИЧЕСТВО информации с ее физической записью. Если, допустим, мне в руки попалась небольшая глиняная табличка, на которой есть запись, сделанная неведомым, полностью вымершим народом, и если кроме этой короткой записи на мертвом языке, нет ни малейших следов этого мертвого языка, то с моей точки зрения эта запись информации не содержит. Но одновременно я понимаю, что если бы знал мертвый язык, то табличка содержала бы для меня информацию.
То есть бывают ситуации, связанные с информацией, которые понять трудно.
Просто здесь разные вещи.
Есть энтропия таблички - это физический "потолок" количества информации, которую можно передать с её помощью (с точностью до некоторой постоянной).
Есть реально передаваемая Вам информация - это форма таблички, её цвет, детали рельефа поверхности, химический состав пятнышка на левом краю и т.п., - как правило, её объём намного меньше энтропии (т.к. табличка - не квантовый объект, а температура её существенно отличается от нуля).
А есть существенная для Вас информация - та из передаваемой, на которую Вы обращаете внимание. Например, это буквы, изображённые на табличке. Как правило, это очень малая часть от всей передаваемой информации.
Именно эта последняя именуется информацией в бытовом смысле и в смысле теории связи Шеннона (здесь она - сигнал, а остальная - шум). Она существенно зависит от приёмника и поэтому рассматривается в совокупности с ним (недостаток теории Шеннона).
Путаница в терминах возникает из-за отсутствия на настоящщий момент устоявшихся чётких представлений об информации и связанных с ней вещах. Возможно, эта ситуация исправится в будущем, - все предпосылки к этому уже есть.
* * * * * * *Предостережения.1. Второй уровень абстрагирования.Бытовое понимание термина "информация", как и его трактовка в шенноновском смысле, существенно привязывает его к процессу передачи информации (по сути, теория Шеннона является теорией связи), в результате чего невозможно полностью абстрагироваться от источника. Вместе с тем на такое абстрагирование нет принципиальных запретов, лишь только психологический барьер (например, известный вопрос "как выглядит океан, когда на него никто не смотрит?" вызывает ощущение парадоксальности).
Ребёнку также трудно поначалу использовать термин "число два", не видя перед собой, например, два яблока. Однако мозг ребёнка постепенно успешно справляется с этой задачей, и он выходит на первый уровень абстрагирования: оперирование информационными объектами вне зависимости от их материальных носителей (например, использование информационного объекта "число два" без помощи примера с яблоками).
Точно так же можно абстрагироваться от приёмника информации, описывая информационный объект. Каждый приёмник будет по-своему воспринимать: например, информация о распределении чернил на бумаге одним человеком будет воспринята как текст, другим человеком - как набор непонятных символов, сканером - как набор пикселей и т.д., однако объективно это распределение одинаково независимо от приёмника; приёмник лишь осуществляет разделение поступающей к нему информации на сигнал (существенная для приёмника информация) и шум (несущественная для приёмника информация). Это разделение является одним из следствий взаимодействия информационных объектов "распределение чернил на бумаге" и "базис приёмника" (Шеннон в последнем выделяет т.н. "базовую информацию").
2. Отличия между объектом и информацией о нём.Приведу несколько отрывков обсуждения из первоначальной темы:
Sonic86 писал(а):
Далее, информация как эмпирический объект материальна (носитель). Числа и формулы на доске пишутся мелом, состоящим из карбоната кальция, буквы в книге написаны типографской краской на бумаге.
Вот в том-то и дело, что следует отличать информацию от носителя. Мел, бумага, типографская краска - это материя, а буквы, тексты и состояния - это информация.
Поэтому некорректно говорить "информация материальна". Корректно говорить "носители информации материальны". Информация и её носители - это совершенно разные вещи.
Я уже упоминал на этом форуме, что стирание различий между объектом и информацией о нём - причина огромного количества парадоксов и заблуждений.
[...]
Sonic86 писал(а):
Эмпирический объект может взаимодействовать с другим эмпирическим объектом. Ну, в частности электрон может взаимодействовать и числом 2, если оно например сделано из металла - уйдет к прочим электронам проводимости. Электрон не может взаимодействовать с состоянием.
Число два есть абстракция. Из металла может быть сделан материальный носитель, часть информации о котором мы можем воспринять как информационный объект "число два". Взаимодействует с электроном в нашем примере металлический материальный объект, а вовсе не само число два.
Точно так же не следует отождествлять краску и её цвет, наблюдение и наблюдаемость, квантовую систему и её волновую функцию, физическую величину и значение физической величины, монитор и понятие "монитор". Обратите внимание, что информация об объекте не равна объекту независимо от того, является объект информационным либо материальным. В частности, поэтому не любому информационному объекту соответствует объект материальный.
3. Дискретность человеческого мышления.Разделение на объекты имеет место во многих моделях реальности и объясняется последовательностью, дискретностью человеческого мышления. Весьма хорошо это свойство иллюстрируется моделью мышления "машина Тьюринга".
Поэтому в рассуждениях об информации не следует упускать из внимания тот факт, что выделение объекта как самостоятельной единицы из общего контекста реальности привносит искажения в его информационное описание ничуть не менее, чем запирание фотона в ящике ограниченных размеров изменяет свойства этого фотона. Иначе эти искажения могут стать причиной ложных выводов или появления противоречий.
* * * * * * *Спасибо за внимание. Приветствуются уточнения, комментарии, вопросы.
P.S. Внесены правки в соответствии с
post239372.html#p239372