Репортаж с ничейной земли. Рассказы об информации

В решетке кристалла есть направления, имеющие наибольшую вероятность: там, где расположены так называемые узлы. А между узлами есть «пустое» пространство: в него не попадают движущиеся молекулы, здесь вероятность их пребывания близка нулю. Если бы мы могли подсчитать значения вероятности для всех областей решетки и подставить их в формулу S = - P_ilog P_i, мы убедились бы, что энтропия уменьшилась оттого, что газ превратился в кристалл. Почему уменьшилась? Да потому, что кристалл хранит в себе информацию - в его движении есть строгий порядок. Именно он и учитывается формулой S = - P_ilog P_i. Ведь ей все равно, какое движеиие подразумевается под значком вероятностей. И для движения букв на страницах книги и для движения молекул в физическом теле она покажет одно и то же: неопределенность движения тем меньше, чем сильнее отличаются друг от друга значения разных P_i. А там, где уменьшается неопределенность движения, появляется какой-то порядок: среди общего хаоса движущихся молекул возникают траектории, имеющие большую вероятность. У такого тела есть своя «география»: широкие дороги и узенькие тропинки, главные трассы и вспомогательные пути.

Водяной пар можно превратить путем охлаждения в воду, а затем в кристаллики льда. Что будет происходить с молекулами этой системы? Они прекратят танец, что был в облаке пара, и начнут двигаться в том порядке, который существует в кристаллике льда. Значит, наше тело, перешедшее из газообразного состояния в твердое, приобрело ту информацию, которой обладает каждый кристалл.

- Но позвольте! - воскликнул профессор. - На каком основании вы называете это информацией?

Ведь никто же не следит за тем, что происходит в этом физическом теле, никто не получает сведений о том, что происходит с его частицами. Значит, нет никакой информации и незачем припутывать к этим процессам модные понятия и слова.

- Тогда разрешите задать вам такой вопрос: а кто следит за тем, как бежит информация по цепям электронной машины? Тоже никто. Но ведь информация существует и в каналах связи’ и в ячейках «памяти»! Каналы же и ячейки строятся из полупроводниковых приборов, основой которых является все тот же кристалл. Значит, кристаллы все-таки могут не только хранить информацию, но и передавать ее друг другу. А нас, людей, это, кажется, задевает, профессор? Нам хотелось бы думать, что информация- - это нечто послушное нашей воле, что только нашим желанием направляется она по различным каналам, что только наше сознание или созданная им искусственная память способны хранить в себе «модели движения», ту информацию, которую дает окружающий мир?

Но оглянитесь вокруг, профессор! Разве информацией, которую несет в себе любая живая клетка, природа не распорядилась без нас? Разве созданные нами машины не передают ее друг другу? А что происходит при этом в их каналах? Опять изменение порядка движения. С приходом каждого импульса электронные потоки меняют направление, они текут лишь через цепочки, в которых есть открытые лампы или замкнуты контакты реле. Чем больше информации хранится в искусственной памяти, тем более сложной становится «модель движения» этих потоков. Так почему же вы не хотите согласиться с тем, что в сложном движении молекул кристалла можно (хотя бы в принципе) оценить вероятность всех направлений и, подставив их в ту же формулу, определить, сколько бит информации сохраняет кристалл?

Поймите самое главное: в любом техническом устройстве информация связана с движением точно так же, как в газе или в кристалле. Наибольшая энтропия - это наибольшая неопределенность движения.

Представьте себе обладающий самой большой энтропией телевизионный сигнал. Как он выглядит на экране? Как нескончаемый снежный буран. Потому что любая яркость луча от черного до белого свечения имеет в любой точке экрана равную вероятность. Но вот мы передали «модель движения», и движение электронов в луче приобрело строгий порядок. Этот порядок передался изображению - и на экране, где только что бушевала снежная буря, появились живые люди, «модель» возродила движение, происходящее на телестудии или на сцене театра, превратив его в движение электронов, падающих на экран. Система получила информацию и уменьшила энтропию.

То же самое происходит со звуком. Звук с максимальной энтропией - это ровный, несмолкающий шум. Звук человеческой речи - это колебания воздуха, изменяющиеся в определенном порядке. Этот порядок передается «моделям» движения, летящим к приемнику с любых расстояний. С получением информации электроны в цепях приемника приобретают нужный порядок движения. Он передается мембране динамика, мембрана заставляет двигаться воздух, сохраняя тот же порядок - музыку или речь.