האם יש מידע בטבע הדומם, אם לא ניקח בחשבון את הטכניקות השונות שנוצרו על ידי האדם? התשובה לשאלה זו תלויה בהגדרת המושג עצמו. המשמעות של המונח "מידע" לאורך ההיסטוריה של האנושות הושלמה שוב ושוב. ההגדרה הושפעה מהתפתחות המחשבה המדעית, מהתקדמות הטכנולוגיה ומהניסיון שנצבר במשך מאות שנים. מידע בטבע דומם אפשרי אם ניקח בחשבון את התופעה במונחים של מינוח כללי.
אחת האפשרויות להגדרת המושג
מידע במובן הצר הוא מסר המועבר בצורה של אות כזה או אחר מאדם לאדם, מאדם לאוטומט או מאוטומט לאוטומט, כמו גם בעולם הצומח והחי מפרט לפרט. בגישה זו, קיומו אפשרי רק בטבע החי או במערכות סוציוטכניות. אלה כוללים, בין היתר, דוגמאות כאלה של מידע בטבע הדומם בארכיאולוגיה כמו ציורי סלע, לוחות חימר וכדומה. נושא המידע במקרה זה הוא חפץ שברור שאינו קשור לחומר חי או לטכנולוגיה, אך ללא עזרתו של אותו אדם, הנתונים לא היו מוקלטים ומאוחסנים.
גישה סובייקטיבית
ישנה דרך נוספת להגדיר: מידע הוא סובייקטיבי במהותו ומתרחש רק במוחו של אדם כאשר הוא מעניק לאובייקטים שמסביב, לאירועים וכדומה משמעות כלשהי. לרעיון הזה יש השלכות לוגיות מעניינות. מסתבר שאם אין אנשים, אין מידע, נתונים והודעות בשום מקום, כולל מידע בטבע דומם. אינפורמטיקה בגרסה זו של ההגדרה הופכת למדע הסובייקטיבי, אך לא לעולם האמיתי. עם זאת, לא נחפור לעומק בנושא זה.
הגדרה כללית
בפילוסופיה, מידע מוגדר כצורה לא מוחשית של תנועה. הוא טבוע בכל אובייקט, שכן יש לו משמעות מסוימת. לא רחוק מהגדרה זו ההבנה הפיזית של המונח.
אחד המושגים הבסיסיים בתמונה המדעית של העולם הוא אנרגיה. זה מוחלף על ידי כל האובייקטים החומריים, וכל הזמן. שינוי במצב ההתחלתי של אחד מהם גורם לשינויים באחר. בפיזיקה, תהליך כזה נחשב להעברת אותות. אות, למעשה, הוא גם הודעה המשודרת על ידי אובייקט אחד ומתקבלת על ידי אחר. זה מידע. על פי הגדרה זו, התשובה לשאלה שהועלתה בתחילת המאמר חיובית חד משמעית. מידע בטבע הדומם הוא מגוון של אותות המועברים מאובייקט אחד למשנהו.
החוק השני של התרמודינמיקה
הגדרה קצרה ומדויקת יותר: מידע הוא מדד לסדר של מערכת.כאן כדאי להיזכר באחד מהחוקים הפיזיקליים הבסיסיים. על פי החוק השני של התרמודינמיקה, מערכות סגורות (אלה שאינן מקיימות אינטראקציה עם הסביבה בשום צורה) עוברות תמיד ממצב מסודר למצב כאוטי.
לדוגמה, בואו נערוך ניסוי מנטלי: בואו נניח גז בחצי אחד של כלי סגור. לאחר זמן מה, הוא ימלא את כל הנפח המסופק, כלומר, הוא יפסיק להיות מוזמן במידה שהייתה. במקביל, המידע במערכת יקטן, מאחר ומדובר במדד לסדר.
מידע ואנטרופיה
ראוי לציין שבמובן המודרני היקום אינו מערכת סגורה. הוא מאופיין בתהליכי סיבוך של המבנה, המלווים בהגברת הסדר, ומכאן גם כמות המידע. לפי תיאוריית המפץ הגדול, זה היה המצב מאז היווצרות היקום. חלקיקים יסודיים הופיעו תחילה, אחר כך מולקולות ותרכובות גדולות יותר. מאוחר יותר החלו להיווצר כוכבים. כל התהליכים הללו מאופיינים בסידור של אלמנטים מבניים.
התחזית של העתיד של היקום קשורה קשר הדוק לניואנסים האלה. לפי החוק השני של התרמודינמיקה, מחכה לה מוות בחום כתוצאה מעלייה באנטרופיה, ההפך ממידע. ניתן להגדיר זאת כמדד לאי-סדר של מערכת. החוק השני של התרמודינמיקה קובע שבסגורהאנטרופיה תמיד עולה במערכות. עם זאת, ידע מודרני אינו יכול לתת תשובה מדויקת לשאלה עד כמה הוא ישים ליקום כולו.
תכונות של תהליכי מידע בטבע דומם במערכת סגורה
כל הדוגמאות למידע בטבע הדומם מאוחדות בתכונות משותפות. זהו תהליך חד-שלבי, היעדר מטרה, איבוד כמות במקור עם עלייה במקלט. שקול את הנכסים האלה ביתר פירוט.
מידע בטבע הדומם הוא מדד לחופש האנרגיה. במילים אחרות, הוא מאפיין את יכולת המערכת לבצע עבודה. בהיעדר השפעה חיצונית, בכל פעם שמתבצעת עבודה כימית, אלקטרומגנטית, מכנית או אחרת, מתרחש אובדן בלתי הפיך של אנרגיה חופשית, ואיתו מידע.
תכונות של תהליכי מידע בטבע דומם במערכת פתוחה
תחת השפעה חיצונית, מערכת מסוימת יכולה לקבל מידע או חלק ממנו שאבד על ידי מערכת אחרת. במקרה זה, בראשון תהיה כמות אנרגיה חופשית המספיקה לביצוע עבודה. דוגמה טובה היא המגנטיזציה של מה שנקרא פרומגנטים (חומרים המסוגלים להתמגנט בתנאים מסוימים בהיעדר שדה מגנטי חיצוני). הם רוכשים תכונות דומות כתוצאה ממכת ברק או בנוכחות מגנטים אחרים. המגנטיזציה הופכת במקרה זה לביטוי פיזי של רכישת כמות מידע מסוימת על ידי המערכת. העבודה בדוגמה זו תתבצע על ידי שדה מגנטי. תהליכי מידע במקרה זהחד-שלבי ואין להם מטרה. הנכס האחרון מבדיל אותם יותר מאחרים מתופעות דומות בחיות הבר. חלקים נפרדים, למשל, של תהליך המגנטיזציה אינם חותרים למטרות גלובליות כלשהן. במקרה של חומר חי, יש מטרה כזו - זו סינתזה של מוצר ביוכימי, העברת חומר תורשתי וכדומה.
חוק אי-הגדלת המידע
תכונה נוספת של העברת מידע בטבע דומם היא שהגידול במידע במקלט קשור תמיד לאובדן שלו במקור. כלומר, במערכת ללא השפעה חיצונית, כמות המידע לעולם אינה עולה. הוראה זו היא תוצאה של חוק האנטרופיה הלא פוחתת.
יש לציין שחלק מהמדענים רואים במידע ובאנטרופיה מושגים זהים עם הסימן ההפוך. הראשון הוא מדד לסדר המערכת, והשני הוא מידת הכאוס. מנקודת מבט זו, מידע הופך לאנטרופיה שלילית. עם זאת, לא כל חוקרי הבעיה דבקים בדעה זו. בנוסף, יש להבחין בין אנטרופיה תרמודינמית לאנטרופיית מידע. הם חלק מידע מדעי שונה (פיזיקה ותורת המידע, בהתאמה).
מידע בעולם המיקרו
לומד את הנושא "מידע בטבע הדומם" כיתה ח' של בית הספר. סטודנטים בשלב זה עדיין לא מכירים מעט את תורת הקוונטים בפיזיקה. עם זאת, הם כבר יודעים שניתן לחלק לאובייקטים חומרייםעולם מאקרו ומיקרו. האחרון הוא רמת חומר שבה קיימים אלקטרונים, פרוטונים, נויטרונים וחלקיקים אחרים. כאן חוקי הפיזיקה הקלאסית לרוב אינם ניתנים ליישום. בינתיים, מידע קיים גם במיקרוקוסמוס.
לא נעמיק בתורת הקוונטים, אבל עדיין כדאי לשים לב לכמה נקודות. אנטרופיה ככזו אינה קיימת במיקרוקוסמוס. עם זאת, אפילו ברמה זו, במהלך האינטראקציה של חלקיקים, מתרחשים אובדן של אנרגיה חופשית, אותו אחד הדרוש לביצוע העבודה על ידי כל מערכת והמדד שלה הוא מידע. אם האנרגיה החופשית פוחתת, גם המידע פוחת. כלומר, במיקרוקוסמוס מתקיים גם חוק אי-הגדלת המידע.
טבע חי ודומם
כל דוגמא למידע בטבע דומם, שנלמד במדעי המחשב בכיתה ח' ולא קשור לטכנולוגיה, מאוחדים בהיעדר מטרה שלשמה מאוחסן, מעובד ומועבר מידע. לגבי חומר חי, הכל שונה. במקרה של אורגניזמים חיים, יש מטרה עיקרית ויעד ביניים. כתוצאה מכך, כל תהליך השגת, עיבוד, שידור ואחסון מידע נחוץ להעברת חומר תורשתי לצאצאים. מטרות הביניים הן שימורו באמצעות מגוון תגובות ביוכימיות והתנהגותיות, הכוללות, למשל, שמירה על הומאוסטזיס והתנהגות התמצאות.
דוגמאות של מידע בטבע דומם מצביעות על היעדר מאפיינים כאלה. הומאוסטזיס, אגב, ממזער את ההשלכות של חוק אי-צמיחת המידע, מה שמוביל להרס האובייקט.נוכחותם או היעדרם של המטרות המתוארות היא אחד ההבדלים העיקריים בין הטבע החי לדומם.
אז, אתה יכול למצוא הרבה דוגמאות בנושא "מידע בטבע הדומם": תמונות על קירות מערות עתיקות, תפעול מחשב, צמיחת גבישי סלע וכן הלאה. אולם, אם לא ניקח בחשבון את המידע שנוצר על ידי האדם (תמונות שונות וכדומה) והטכנולוגיה, אובייקטים בעלי טבע דומם שונים מאוד במאפיינים של תהליכי המידע המתרחשים בהם. נרשום אותם שוב: חד-שלביים, בלתי הפיכים, חוסר מטרה, אובדן בלתי נמנע של מידע במקור בעת שידורו למקלט. מידע בטבע הדומם מוגדר כמדד לסדר של מערכת. במערכת סגורה, בהיעדר השפעה חיצונית כזו או אחרת, מתקיים חוק אי-הגדלת המידע.
