Информационные процессы во Вселенной. Часть I.2. Что такое информация

https://ic.pics.livejournal.com/ss69100/44650003/2276659/2276659_300.jpg

…3. Информационный процесс как механизм «экономии»

Если бы жизнь заполняла мир наподобие дрожжевого теста, то информационный процесс был бы в принципе не нужен⁶.

И при таком самокопировании происходило бы заполнение пространства однотипными структурами одного уровня сложности без создания каких-то информационных промежуточных пакетов, через которые бы передавалась информация об объекте в другое место.

Но поскольку жизнь постоянно эволюционирует, это приводит к возникновению более сложных структур.

И каждая более сложная структура нуждается в экологической нише — в том числе и в среде питания, которая заполнена в основном более простыми элементами и организмами.

Аутотрофные клетки «питаются» химическими элементами и фотонами, гетеротрофные клетки питаются менее сложными организмами, многоклеточные питаются одноклеточными и т.п. Таким образом, каждая более сложная живая система должна быть окружена менее сложными живыми и косными структурами.

И чем сложнее живая система, тем больше должно быть пространство вокруг нее, которое бы соответствовало ее жизненным потребностям. Медведь в лесу, который находится на вершине пищевой пирамиды, нуждается в десятках квадратных километров для того, чтобы выжить. А одноклеточному организму достаточно капли воды из пруда.

Таким образом, более сложные структуры погружены в «ячейки» (ниши, среды и т.п.) менее сложного окружения. У каждой живой системы есть среда, в которой она является вершиной пирамиды сложности, вершиной пищевой цепи.

Поэтому между организмами одинакового уровня сложности всегда есть промежуточная менее сложная среда. И общаться через такую среду экономнее всего с помощью ИП. Таким образом, информационные процессы являются производными от иерархического развития живых систем, производными от движения вдоль Вертикали Вселенной, вдоль М-оси.

ИП позволяет переводить сложную иерархическую структуру в одноуровневый поток сигналов, который проходит через простую среду с наименьшими потерями и затратами энергии и принимается в другом месте другой живой сущностью, где он вновь разворачивается в сложную иерархическую структуру.

И чем сложнее иерархическая (многоуровневая) структура живой системы, тем сложнее и информационный процесс. Чем сложнее организм, тем сложнее должен быть его геном, тем сложнее должна быть и его защита от внешних угроз, и тем сложнее должна быть система его воспроизводства.

Это ставит перед эволюцией несколько противоречащих друг другу задач.

Защита от внешнего разрушающего воздействия. Очевидно, что эволюция может идти только в том случае, когда каждый новый позитивный шаг, ведущий к усложнению объекта, закрепляется в новой структуре и форме и сохраняется как можно дольше.

А поскольку мир наполнен хаосом и потоками простых элементов, то новая и более сложная структура нуждается в защите от их воздействия. Следовательно, развивающаяся живая система нуждается в защитной оболочке. И уже самый простой живой организм — вирус устроен именно так.

Здесь есть информационная структура (РНК) и защитная оболочка из белка (рис. 5).

Рис. 5. Схема вируса табачной мозаики, одного из самых простых вирусов с минимальным диаметром в 18 нм. РНК — информация, которая защищена оболочкой (белком)

Чем сложнее живая система, тем совершеннее и разнообразнее должна быть система защиты.

Для вируса достаточно иметь белковый чехол из нескольких десятков (сотен) молекул, для организма человека — несколько функциональных защитных систем, в частности, иммунная.

Задача вторая. Защищенность от помех при передаче информации. Защита от внешнего разрушающего воздействия подразумевает и защиту от помех при переносе информации.

Это выдвигает особые требования к информационным каналам, по которым передается сообщение, и к «упаковке» информации, что привело к появлению самых разнообразных защитных оболочек в живом мире и специально выделенных каналов для передачи информации (нервной системы, например).

Задача третья. Защита от ошибок при прочтении. Информация внутри живой системы должна быть записана самым простым языком, исключающим двойной смысл ее восприятия. В противном случае при ее копировании могут возникнуть искажения, которые будут приводить к нарушению информационного сообщения.

Таким образом, информация во всех ее видах и процессах нуждается в предельной сохранности и неизменности, простоте и однозначности. Поэтому в библиотеках, музеях и архивах создают особые условия для хранения информации.

Поэтому все семена, зерна и другие половые клетки в обычном состоянии предельно защищены от проникновения и разрушения.

И их форма стремится к наиболее симметричной – к сфере. Поэтому вирусы и некоторые бактерии могут закапсулироваться и выжить чуть ли не в условиях космического холода.

Поэтому ДНК хранится не просто внутри клеток, но внутри ядрышек, которые находятся в оболочке ядра, а то защищено цитоплазмой, и все это находится под защитой мембранной оболочки (рис. 6).

Рис. 6. Клетка с ядром и ядрышком, внутри которого хранится набор хромосом

Здесь можно вспомнить и сказочный образ иглы Кощея, в котором, по мнению автора, была закодирована идея о ДНК [2], которая хранилась в яйце, а яйцо в утке, а утка…

Воспроизводство информации и эволюция жизни

Особенностью эволюции живых организмов является их стремление к экспансии, что требует от них непрерывного размножения. Размножение является надежным способом противодействия внешней энтропии и средством для заполнения все большего объема пространства живыми организмами.

Кроме того, размножение является важнейшим этапом в эволюции, т.к. именно в процессе перехода через клеточное состояние (половую клетку), когда геном дублируется и раскрывается, с точки зрения классической генетики и происходит самое главное изменение в генофонде, которое через последующий естественный отбор ведет к эволюционным изменениям вида.

Отметим, что размножение является эксклюзивным явлением биологической жизни, которое отсутствует в косной и физической природе. При этом размножение — это типичный информационный процесс, в ходе которого образец копируется, превращается в информацию (ДНК), передается в новое место и там воспроизводится.

Ничего подобного мы не наблюдаем ни в мире атомов и элементарных частиц, ни в мире камней и планет, ни в мире звезд и галактик. В известном нам мире размножаются исключительно биологические организмы.

Передача информации протекает при условиях, которые противоположны условиям сохранения информации. От нее требуется обладание собственным механизмом «вскрытия» для ее прочтения и использования в процессе копирования.

Это сложный многостадийный процесс, в котором также присутствует необходимость сохранения информации на всех его этапах. Но сам процесс передачи информации является динамичным, открытым и нарушает принцип предельной консервативности, лежащий в основе сохранения информации.

Чем сложнее организм, тем сложнее ИП. Необходимость сохранения и воспроизводства все более сложных структур приводят к необходимости создания и усложнения информационного процесса, в котором необходимо соединить два взаимоисключающих принципа — принцип сохранения и принцип размножения.

Для сохранения сложной структуры она должна быть предельно закрытой, для ее размножения — наоборот, предельно открытой. И эта противоречивая дуальность прослеживается во всех разновидностях жизни.

Клетка в процессе деления предельно не защищена. Поэтому именно в процессе деления наиболее велика вероятность повреждения ДНК внешним излучением. Поэтому процесс деления клетки происходит предельно быстро, настолько быстро, насколько это вообще возможно.

Роженица не может себя защитить в процессе родов. Глухарей бьют на току, когда они, ничего не слыша вокруг, зовут глухарку. Сомов и уток приманивают имитацией звуков, которые издают самки, что лишает их осторожности.

Термиты закрыты от внешней агрессии панцирем термитника, но, когда они нуждаются в размножении, они обретают крылья, всю ночь летают и гибнут в огромных количествах.

Таким образом — размножение весьма опасный и затратный процесс для всех без исключения организмов. И не всегда в ходе ИП можно надежно защитить информационные сообщения от разрушения. Поэтому часто природа идет здесь другим путем — многократно дублирует передаваемую информацию. Пыльца и икринки, мужские половые клетки вырабатываются в предельно возможном количестве.

Так, например, при эякуляции у мужчины выбрасывается около 200 миллионов сперматозоидов! А доплыть до зиготы должен один. Дождевой гриб выбрасывает до нескольких миллиардов спор, если бы они все прорастали, то через несколько дней на Земле вся поверхность была бы покрыта дождевиками.

Следовательно, большая часть спор выбрасывается безрезультатно.

Структура, закрытая от внешнего воздействия, закрыта и от самовоспроизводства, поэтому необходим механизм «вскрытия» защитной оболочки при копировании структуры.

Это требует достаточно сложной процедуры открытия оболочки, раскрытия структуры информационного сообщения, копирования информации, затем ее свертки, сворачивания и закрытия структуры.

В самом простом варианте этот процесс можно наблюдать у вирусов, причем самостоятельно вирус может выполнять только часть этой работы. Копирование информации выполняет за него клетка-хозяин, в которую он внедряет свой генетический материал.

Именно потому, что вирусы не способны размножаться самостоятельно, их обычно классифицируют как переходную форму между живой и неживой материей.

Механизм размножения организмов усложнялся в течение многих миллиардов лет и прошел гигантский путь от простого клеточного деления до полового диморфизма и поиска партнеров у людей.

На третьем М-этаже в социальном слое половое размножение дополнилось в ходе эволюции еще и психологическими аспектами. Если в стаде обезьян может происходить беспорядочное спаривание (которое, впрочем, иногда ограничивается за счет доминирующего самца), то в человеческом обществе поиск партнера для продолжения рода может быть чрезвычайно сложным и идти весьма и весьма долго.

И чем сложнее устроена личность, тем труднее найти ей пару для продолжения рода. Мировая литература пронизана историями такого поиска, который сопровождается преодолением больших трудностей.

Подводя итого всем этим рассуждениям, мы приходим к выводу, что информационный процесс должен отвечать двум взаимоисключающим требованиям. Предельной закрытости от внешнего воздействия на информацию (сложную структуру) и предельной открытости при копировании этой информации.

Отметим наиболее важные требования к ИП.

Экономия энергии при переносе структуры

Для заполнения среды более прогрессивными образцами необходимо затрачивать энергию. Каждый организм занимает свою экологическую нишу, гораздо больше по объему, чем его собственный. Чтобы перенести структуру на новое место, нужен «прыжок» — преодоление пространства между центрами двух ниш.

Перенос образца целиком — энергетически затратное действие. Проще перенести информационную модель образца («зерно»), которое прорастет на новом месте, используя питательную среду вокруг себя. Чем меньше «посылка», тем меньше затраты на перенос.

Поэтому природа в процессе эволюции перешла от почкования к семенам, к половым клеткам, которые переносятся через среду с минимальными затратами энергии.

Здесь мы видим экономию энергии за счет перехода от переноса образца к переносу его информационной копии.

Ничего нового в этом смысле не придумало и человечество. Оно создает информационную модель образца и переносит именно ее, что намного удешевляет процесс копирования.

Очевидно, что для того, чтобы создавать информационную копию образца и воспроизводить его на новом месте, необходимо иметь сложный механизм перевода структуры образца в информацию и обратный механизм превращения информации в образец.

Понижение масштабного уровня в ИП

Одним из важнейших способов экономии энергии, пространства и времени при ИП является проведение его на более низких масштабных уровнях — с использованием как можно меньших по размерам структур.

Буквы текста минимизированы, минимизируются и ячейки в памяти современных компьютеров, сегодня их размеры достигли всего десятков нанометров. Минимизированы окончательно «буквы» в ДНК до размеров в 1 нм.

Экономия места при хранении

Хранить образцы — дорогое удовольствие. Во-первых, нужно много места, а во-вторых — специальные условия, чтобы они не подверглись разрушению под воздействием внешней энтропии. Но если все образцы перевести в информационные модели-копии, то затраты на хранение уменьшаются на порядки.

Увеличение «прочности» модели при ее сохранении

Чем меньше материала используется при копировании образца, чем мельче знаки и элементы, тем больше возможность получить большую прочность информационной модели и тем дольше она сохраняется.

Поэтому во всех видах информационных процессов либо уже достигнут минимальный уровень размеров элементов для записи информации, либо идет эволюция в эту сторону.

Увеличение скорости переноса модели

Известно, что чем мельче структура среды и чем она при этом плотнее, тем выше скорость распространения сигнала. Если информацию можно закодировать в сигналы, которые передаются через среду, состоящую из элементов минимального размера, скорость передачи копии образца будет выше.

Перечисленных свойств достаточно для того, чтобы показать — информационные переносы модели образца дают выигрыш в пространстве, времени и в энергии.

А поскольку во Вселенной повсюду действует принцип минимума [3], то стремление природы в процессе эволюции к все более компактному и емкому информационному копированию является естественным. И именно это оправдывает переход от простого самоотражения к информационному копированию.

Следовательно, появление информационных процессов является результатом действия общих принципов природы (принципов экстремальности, которые действуют и в физическом мире) для особого рода объектов — живых систем, способных к самовоспроизводству и имеющих сложную иерархическую структуру.

Наглядным примером этой тенденции является эволюционное возникновение центральной нервной системы. До ее появления сигналы внутри многоклеточных организмов распространялись за счет межклеточного взаимодействия.

А появление специальных «скоростных магистралей» для переноса сигналов — нервных волокон позволило повысить скорость передачи информации на порядки — до 120 м/с. Более того, по мере эволюции эта скорость росла. Так, например, у человека она в среднем в 4 раза выше, чем у лягушки⁷.

Аналогичным путем создания специальных информационных магистралей пошло и человечество, которое на определенном этапе своего развития начало строить дороги, используемые в том числе и для передачи информации (перевозка почты, например).

До сих пор человечество продолжает совершенствовать все варианты «магистралей», по которым передается социальная информация, постепенно повышая скорость и надежность передачи.

Был изобретен телеграф, сигналы пошли по проводам, потом через эфир, теперь опять все возвращается к «нервной системе» — оптико-волоконным кабелям.

Итак, все рассмотренные аспекты свидетельствуют о том, что появление информационного процесса, а, следовательно, и информации как таковой — результат деятельности живых сущностей Вселенной.

В силу их многоуровневой структуры ИП сопровождается перезаписью информации со всех структурных (масштабных) уровней на один, самый экономичный для ее записи, хранения и передачи. И этот уровень, как правило, является самым нижним в иерархии информационных объектов.

Знаки для записи информации

Для биологических объектов это уровень ДНК на масштабах нанометров. Отметим, что размеры ДНК действительно предельно минимальны с точки зрения выбора системы записи, т.к. записывать жестко структурированную информацию ниже по М-оси — на уровне атомов уже нереально.

Эволюция выбрала те молекулы, которые имеют небольшие размеры (хотя они больше, чем у некоторых других молекул), но одновременно эти молекулы способны не только хранить информацию, но и участвовать в ее передаче. Это пары А-Т и Г-Ц, с помощью которых кодируется генетическая информация.

В ходе эволюции человечество пришло к буквенной записи миллиметровых размеров. Текст можно было бы, безусловно, записывать и с помощью знаков меньшего размера, но это бы затруднило его прочтение.

Поэтому миллиметровый шрифт — компромисс между требованием минимизации записи и удобством ее прочтения. В компьютерной технике «буквы» уменьшены в настоящее время до десятков нанометров, но предел минимизации еще не достигнут, и есть возможность дальнейшего уменьшения.

В эволюции буквенной записи легко проследить тенденцию к все большей компактности как шрифта, так и количества знаков.

Изначально для каждого объекта или явления существовал свой значок (образ, пиктограмма), в наше время в большей части культур найдено оптимальное количество букв (иероглифов), которое минимально по количеству, но позволяет записывать все, что необходимо.

Аналогичная эволюция наблюдается и в области электроники. Здесь все сведено к бинарному «алфавиту» 0-1. Ячейки памяти здесь пока намного больше, чем молекулы в ДНК, но не исключено, что через десятки лет они будут сопоставимы с ДНК и достигнут рубежа в 1 нм.

Итак, можно сделать вывод: в процессе эволюции информационного процесса происходит постепенное уменьшение элементов записи информации (знаков) до тех пор, пока не достигается минимально возможный для данной системы передачи информации размер этих элементов.

Типы информационных сообщений

Если для записи необходимо использовать наименьшие из возможных элементы, то для хранения информационного сообщения — наиболее компактные и наиболее защищенные от внешнего воздействия «пакеты».

Информация передается разными объемами — от самого минимального до самого максимального.

Если рассматривать общение в среде людей, то это диапазон от простого восклицания, которой обозначает, например, опасность, до всевозможных разной длины текстов, включая романы и целые библиотеки.

А в пределе до всей информационной базы человечества. Причем если раньше информация хранилась в библиотеках и архивах, в сознании людей и т.п., то недавно благодаря Интернету началось «великое переселение информации».

Сегодня практически больше половины накопленной человечеством ее объема находится в постоянном движении, проходя через Интернет.

Весь океан накопленной ранее человечеством информации пришел в движение, и она буквально «вскипела» за последние десятилетия, т.к. каждую секунду переходит от пользователя к пользователю. Этот нарастающий по объему и скорости распространения поток можно сравнить с атомным взрывом (https://www.youtube.com/watch?v=tO1LggRhF1s).

Весь спектр информационных сообщений передается по одним и тем же принципам. Возьмем, например, сигнал опасности или привлечения внимания — так здесь передается частичная информация от одного сознания к другому.

При непосредственном обмене между организмами чаще всего используется внешняя физическая среда, например, воздух или т.н. вакуум (электромагнитное излучение). В социальной среде используются и специальные промежуточные пакеты информации, например письма.

Чем меньше элементы среды и чем совершеннее канал приема и передачи информации, тем выше скорость передачи сигнала.

Таким образом, принцип минимума работает и при передаче информации.

Особый тип передачи пакета информации — воспроизводство живого организма, которое сопровождается переносом полной информации о нем на другой биологический носитель. Можно выделить два вида такой «транспортации»: биологический и духовный.

В первом случае происходит биологическое размножение, что ведет к воспроизводству организма в новом поколении.

Во втором случае происходит транспортация информационно-духовной матрицы личности, причем в этом случае возможны разрывы как во времени (перевоплощение через многие годы) так и в пространстве (воплощение в других регионах планеты и даже на других обитаемых планетах).

Духовная реинкарнация описана во многих религиозных источниках, причем у буддистов речь идет не только о людях, но и о животных (см., например, буддийские «Джатаки»).

Наука духовную реинкарнацию не признает, т.к. не может объяснить механизм такой перезаписи.

В работах автора, в частности в [1] или (http://www.trinitas.ru/rus/doc/0401/d01/04010002.htm) был предложен «переносчик» для такой перезаписи — «зерно мирового духа» и определены некоторые его количественные характеристики.

Предполагается, что в момент формирования оплодотворенной клетки к ней «подключается» зерно духовной матрицы. Поэтому любой ребенок имеет не только биологических отца и мать, но и духовных родителей (или родителя).

Для информации обменного типа характерен контактный обмен, который лишь несколько меняет информационную матрицу участников процесса.

Во время перерождения происходит полное обновление материального носителя информационной матрицы, полноценное воспроизводство ее в новых условиях.

Полное воспроизводство генетической информации — основа всей жизни на Земле. Жизнь на планете только тогда реализовалась в полной мере, когда начался процесс воспроизводства первых клеток через их деление.

Изначально процесс копирования генетической информации и ее воспроизводства в двух экземплярах протекал практически без переноса ее в другое место в пространстве, т.к. весь процесс деления идет внутри материнской клетки.

С появлением размножения через половые клетки расстояние между двумя событиями — кодированием и декодированием становится все большим. С учетом разноса семян и возможности переселения людей в наше время — практически планетарным.

Внутри сложных систем постоянно идет обновление внутренних элементов. Для биологических систем — на клеточном и молекулярном уровне, для социальных систем — на уровне воспроизводства людей, воспроизводства элементов техносферы и т.п.

И здесь каждый акт воспроизводства каждого элемента является всего лишь мелким актом «ремонта» для всей системы в целом. Например, деление одной клетки внутри многоклеточного организма — мелкий акт воспроизводства мелкого элемента системы. Но для самой клетки — это полноценная «реинкарнация».

Рождение и смерть людей в социальной системе для нее всего лишь постоянное обновление социальных «элементов», а для людей — полноценная реинкарнация. Все относительно.

Несмотря на то что перерождение и обычный обмен информации на первый взгляд выглядят как совершенно разные процессы, между ними есть много общего.

Кодирование и запись информации, передача ее в виде информационного пакета, декодирование и воспроизводство образца — все эти и другие описанные свойства ИП присутствуют в обоих типах процессов.

Разница лишь в том, что в обменных ИП происходит частичная передача информации, и она проходит таким образом, что передается от одного живого субъекта другому, а в случае перерождения передается вся информация и это происходит с одновременным созданием совершенного нового живого существа.

Итоги первой части

Итак, проведя простейший логический и системный анализ, мы приходим к выводу, что информация является частью информационного процесса, осуществляемого для копирования наиболее удачных образцов, что приводит в конечном итоге к развитию жизни на планете. И в частности – развитию человечества.

Можно расширить этот принцип на любые формы жизни во Вселенной и тогда информация во Вселенной – часть информационного процесса, направленного на развитие всех живых форм Вселенной.

При этом информационный процесс так же как и все физические процессы протекает с минимальными затратами энергии – принцип минимума (см., например, работы В.А. Ассеева [3]), стремится к самосохранению на всех своих этапах.

И мы приходим к методологическому выводу о том, что все предыдущие попытки дать определение информации, исходя из самой информации, не приводили к единому взгляду именно потому, что были подобны попыткам дать определение карбюратору вне объяснения работы двигателя, а двигателя вне объяснения работы автомобиля и т.п.

Информация – это системное понятие, которое может быть объективно понято только в случае общего системного взгляда на всю эволюции жизни во Вселенной.

И информация бывает настолько же разной, насколько разной бывают формы жизни во Вселенной. Уже на Земле мы видим как минимум две отдельные информационные системы – биологическую, которая построена на генетическом коде и социальную, которая построена на алфавитах и разных языках.

Этот вопрос, вопрос о том, чем отличаются различные информационные системы, будет рассмотрен во второй части данной работа.

Вопрос о соотношении двух диаметральных (полярных) понятиях информации и энергии будет рассмотрен в третьей части данной работы.

Литература

1. Сухонос С.И. Масштабная гармония Вселенной. — М.: София, 2000


2. Сухонос С.И. Скрытые смыслы культуры. М.: Дельфис, 2014.


3. Ассеев В.А. Экстремальные принципы в естествознании и их философское содержание. Л.: ЛГУ, 1977.