Физика информации

Физика информации

Наличие внутренней информации биосферы и, соответственно, ее информационного разнообразия подтверждается генетической информацией, знанием, навыками, интеллектом, разнообразием жизни и др. Если отрицать наличие внутренней информации в живом веществе, то ее следует отрицать и в веществе мозга, молекулах ДНК, живой клетке. Но вправе ли мы на такое отрицание?

Косная ("неживая") природа информационно еще более разнообразна, чем живая. И, тем не менее, до недавнего времени считалось, что в ней нет структур, "специализирующихся" на информационных процессах. Однако современная физика позволяет усомниться в таком утверждении. Ниже будут рассмотрены соответствующие аргументы.

О физике смысла

Внутренняя информация не может быть физической в общепринятом смысле, т.е. наблюдаемой в традиционном (классическом) опыте, однако может быть физичной в том же нетрадиционном смысле, в каком физичен, например, ненаблюдаемый физический вакуум (Ненаблюдаемый не значит пустой. Чтобы убедиться в этом, достаточно познакомиться хотя бы с одной из многочисленных теорий физического вакуума. ). Ненаблюдаемая внутренняя информация обладает своей физикой, которую условно можно назвать физикой смысла (Не путать со "смыслом физики", если таковой есть) . В данном контексте физика имеет дело с открываемым смыслом внутренней информации (Привнесенный смысл – прерогатива внешней информации).

Возможна ли, правомочна ли физика смысла? Вопрос непростой. Для ответа воспользуемся психологической аналогией. Спросим себя: в какой форме хранятся мысли и их смыслы в живом веществе нашего мозга? Известное пограничное понятие мыслеформы, будучи абстрактным продуктом "языковых игр", ничего не проясняет, а полиграфы ("детекторы лжи"), магниторезонансные томографы (МРТ) не утруждаются смыслами, довольствуясь лишь внешними физиологически и психофизически доступными симптомами работающего мозга. А ведь именно эти потайные смыслы управляют всей видимой деятельностью на протяжении нашей жизни. Значит, смысл мысли хранится, но как, в каком виде? Сегодня мы можем только выдвигать гипотезы.

С другой стороны, есть "бессмысленные" источники информации, для которых физика смысла как будто не имеет смысла (да простят нас за тавтологию). Например, монета или игральная кость, если интересоваться не их устройством, а только их состояниями и событиями ("состоявшимися состояниями") в известных играх. Есть неинтеллектуальные машины, возможные состояния которых подконтрольны, а события предсказуемы. Эти машины не мыслят, значит, и к ним физика смысла тоже не имеет отношения? На уровне внешней информации о состояниях, наверно, не имеет. А на уровне внутренней, атрибутивной информации? С позиций атрибутивного подхода внутренняя информация объекта должна храниться на некотором ненаблюдаемом носителе, к которому физика смысла имеет прямое отношение.

С машинами, обладающими искусственным интеллектом, который способен адаптироваться к ситуациям в условиях неопределенности, дело обстоит сложнее – их состояния могут быть неподконтрольными, как и у носителей естественного интеллекта, а события, в которых возможные состояния реализуются, скорей всего, непредсказуемы. Информация о возможных состояниях интеллекта плюс неинтеллектуальная информация, естественно, богаче, чем у неинтеллектуальных объектов, значит, на гипотетическом носителе (хранителе) внутренняя информация интеллектуального объекта, предположительно, займет больше места (по терминологии привычной внешней информации).

Если следовать эволюционной гипотезе, то человек вначале мыслил преимущественно правым полушарием мозга, т.е. картинками, образами, питающими интуицию и воображение; левое полушарие играло вспомогательную роль. Такое мышление базировалось на всех органах чувств – зрении, слухе, обонянии, осязании, вкусе, возможно, и на других впоследствии утерянных чувствах, свойственных животному миру. По мере развития в социальной среде, в совместном труде с другими людьми у человека возникла мимическая, а затем и довербальная звуковая речь (разная у разных родов и племен) и развился орган звуковой речи в левом полушарии мозга. Развитие левого полушария инициировало вербальное и абстрактно-логическое мышление, появление пиктографических, письменных, графических, математических и других незвуковых языков. Человек стал мыслить словами, символами, знаками, формулами. Такое мышление есть сознательное мышление. Но картинно-образное мышление не исчезло – ведь правое полушарие мозга, слава богу, при нас, а наши интуиция и воображение по-прежнему помогают и выручают. Не следует забывать и о подсознании, которое хоть и "под" сознанием, но так же питает нашу память и воображение, как и сознание. Такова эволюционная гипотеза о возникновении в живом веществе человеческого мозга внутренней картинно-образной информации, отвечающей за целостное восприятие и необходимой для хранения смыслов, а также о происхождении внешней языковой информации, необходимой для информационного метаболизма (Информационный метаболизм свойствен не только для межсистемных, но и внутрисистемных взаимодействий – в последнем случае для взаимодействий между подсистемами (структурными элементами систем).) . Картинно-образная внутренняя информация понятна любому человеку вне зависимости от его принадлежности к тому или иному социуму и от языкового принуждения, а вот языковая внешняя информация доступна только человеку, владеющему языком.

Слова, схемы всегда беднее описываемого ими образа, поэтому мирознание, излагаемое или хранимое на любом языке внешней информации, скорей всего, беднее целостного образа мироздания. В результате все научные и вненаучные истины, упакованные в языковую оболочку, в лучшем случае способны лишь приближенно излагать смысл хранимого образа: "Мысль изреченная есть ложь" (Ф.И. Тютчев). Многие литераторы и философы жаловались на "нехватку языка" для выражения мыслей (Л.Н. Толстой, А.А. Фет, А. де Сент-Экзюпери, Х.Г. Гадамер и др.). И только искусство (в первую очередь музыка, поэзия, живопись) способно обратиться к тайному смыслу внутренней информации, если творцы произведений искусства имеют доступ к гипотетическому информационному полю (Проблема лишь в том, насколько полны модели, хранимые информационным полем. Ведь все модели, как правило, не намного богаче слов и схем, описывающих оригинал. Напомним, что понятие информационного поля здесь используется в философском смысле. О физической природе информационного поля "Физика информации" ) . Гении науки тоже способны общаться с внутренней информацией (смыслом) исследуемых объектов, явлений, процессов – этим они и отличаются от ординарных "научных сотрудников". И гениальные математики – не исключение: прежде творимых ими формул и алгоритмов срабатывает образная математическая интуиция в виде идей, смутных геометрических образов и ассоциаций, возможно, подпитываемых информационным полем. Если внутренняя информация, хранимая в информационном поле, представляет собой ограниченную модель мира, что вполне вероятно, важен синтез различных моделей, синтез, в котором информационная модель должна "перевариться в общем котле" с другими известными и не менее важными моделями для постижения смысла мира.

Остается вопрос о возможных способах записи, хранения и считывания картинно-образной внутренней информации информационного поля. Запись в информационное поле может осуществляться физическим электромагнитным, квантовым или нефизическим, сверхъестественным способом (например, телепатическим). Хранение внутренней информации возможно в голографической форме, ассоциативных, иерархических (древовидных), сетевых, списковых, сотовых и иных структурах, способных хранить не только аудиовизуальную, но и тактильную, вкусовую информацию, запахи. Считывание из информационного поля возможно: на уровне живых систем – методами эмпатии (вчувствования), медитации; на уровне "неживых" систем – квантовыми (квантовая телепортация) и иными методами (Автор склонен полагать, что физика смысла правомочна не только в области человеческого мышления. Она правомочна применительно ко всей фауне, флоре и, возможно, к неорганической природе (наверняка утверждать это невозможно, проявим осторожность). В этом плане автор готов принять обвинения в гилозоизме, хотя не является сторонником наивного гилозоизма, пытающегося отыскать корни психических явлений в материальном мире.). Считывание можно ассоциировать с полевыми "вспышками" (импульсами), которые иногда можно наблюдать на звездном небе или в современных физических приборах, предназначенных для исследования микромира.

Таким образом, физика смысла, на наш взгляд, правомочна, по крайней мере, в рамках глобального эволюционизма. Остается надеяться, что физика информации однажды найдет аутентичный ответ, проверив среди прочих и изложенную гипотезу.

Другая не менее важная проблема информационной физики: как латентная, пассивная внутренняя информация объекта реплицируется во внешнюю информацию, как трансцендентальное, внечувственное становится доступным чувству и ощущению подобно эмпирическому. Этот вопрос "с бородой" – он беспокоил философов Древности, Средневековья, Нового времени, ХХ в., беспокоит и современных философов. Используем все тот же метод аналогий, в частности, родственный круг философских проблем, связанных с отношением идеального и материального. Со времен Платона продолжается спор, где сокрыто идеальное – в сознании или материи. Для нас важно найти ответ на вопрос, не где, а как идеальное (духовное) трансформируется в физическое (телесное).

Можно согласиться, что внутренний механизм действия идеальных причин представляет собой кодовое преобразование, которое необходимо включает физические и химические изменения в субстрате, хранящем информацию, в результате чего последняя неотделима от своего конкретного материального носителя (Дубровский Д.И.). Похожая точка зрения: "…условием взаимоперехода идеального в материальные процессы является… наличие определенных материальных механизмов переработки информации, а также соответствующего материального носителя, выполняющего эти действия… идеальное – это свойство материи содержать информацию" (Кочергин А.Н.).

При этом, однако, не вскрываются физические основания кодового преобразования идеального в физическое. Да это и не входит в задачу философии, для этого есть наука. Есть предположение, что физическим субстратом процессов переработки информации могли бы стать мезоморфные жидкие кристаллы. Другое предположение: вода (Н₂О). Оба предположения имеют серьезные экспериментальные основания для физиков, которые должны ответить, насколько правомочны данные предположения, если иметь в виду идеальную атрибутивную информацию, подлежащую переработке не только в живых, но и косных системах природы. Нередко используемое обращение к компьютеру как к "наглядному примеру" преобразования идеального в физическое, на наш взгляд, не дает ответа на вопрос, ибо, прежде чем материализовать знаки команд программы в действия процессора, данные знаки должны сами материализоваться из алгоритмически мыслящего сознания программиста. При этом неясно, как происходит последняя материализация идеальных мыслей. Круг замкнулся, проблема остается открытой.

Аналогично может быть поставлена и такая физическая проблема: какой механизм стоит за превращением ускорения тел, частиц, зарядов в физические поля? Популяризаторы науки усматривают между ускорением и полем некие "сигналы". Требуется познать эти "сигналы" – задача, достойная "вопрошателей природы", заглядывающих в ее бездны с вопросами "что это?", "почему это?", "как это?" – Галилея, Канта, Шеллинга, Фарадея, Эйнштейна, Резерфорда – философов и ученых. Может быть, в одной из таких бездн – информация?!

Итак, философская проблема трансформации идеального в материальное, физическая проблема трансформации трансцендентального в эмпирическое, духовного в телесное, ускорения в поле, проблема репликации внутренней информации во внешнюю суть, прежде всего, проблемы физических оснований кодовых преобразований латентных сущностей в явления, преобразования кантовского ноумена ("вещи самой по себе", познаваемой разумом) в феномен ("вещь для нас", данную в чувственном опыте). Это одна из "хронически больных" проблем гносеологии. Вероятно, поиск этих оснований – весьма непростая задача, от решения которой зависит объективность философского знания и ради решения которой философы могли бы поддержать физиков, работающих в этой области, или, по крайней мере, не мешать им в таких поисках известными "охотами на ведьм". В свою очередь физики, проводя тонкие исследования на грани "посю- и потустороннего", не должны превращать полученные результаты в одно лишь спекулятивное (умозрительное) знание, не поддающееся убедительной верификации и не требующее доказательств. В качестве положительного примера достаточно сослаться на историю признания частной и общей теорий относительности, верификация которых, как нам представляется, требовала не менее изощренных экспериментов, чем это требуется для верификации, например, современных теорий торсионного, хронального, скалярного полей. И тем не менее обе теории Эйнштейна были верифицированы, хотя споры о них не иссякли до сих пор. Философия и наука должны объединить усилия в разрешении поставленной проблемы, придерживаясь известного правила: "не выплеснуть из ванны вместе с водой ребенка". Согласно С.И. Вавилову "будущая физика включит как первичное, простейшее явление "способность, сходную с ощущением", и на ее основе будет объяснять многое. А в результате самое содержание физики может кардинально измениться".

В информационно-физическом аспекте важна проблема отображения и отображаемого: имеют ли они одинаковую природу или разную. Общепринятой считается концепция диалектической теории отражения о независимости природы отражения от природы: отражаемого^{1Отражение и отображение – не одно и то же (даже этимологически). В теме 1 мы пользовались и далее будем пользоваться термином "отображение", характеризующим не столько акт отражения, сколько образ, формируемый актом отражения как объективация данного акта в отображении.} . Если акт отражения (информационный процесс) материально-энергетический, то в отображении фиксируется не содержание и даже не форма отображаемого, а проявление его реакции на принуждающий (силовой) стимул внешнего инициатора – потребителя информации (познание) или ее источника (управление). Эта реакция столь же избирательна, как и сам стимул, конкретный по своей природе и требующий от объекта познания или управления соответствующей конкретной реакции. Тогда, действительно, отображение как фиксация результата реакции отображаемого и само отображаемое неадекватны по содержанию (смыслу) и независимы по форме. Если убрать стимул, такое отображение делается невозможным.

Подобные представления, по нашему мнению, не окончательны, ибо отдельные потребители информации (в частности, человек) всегда (пусть и неосознанно) ищут смысл в отображении, пытаясь через смысл отображения понять отображаемое, интуитивно понимая, что смысл, переносимый внешней информацией от источника к потребителю, невозможен без смысла, содержащегося во внутренней информации источника. Для таких потребителей отображение есть смысловое слияние потребителя с источником информации (герменевтический подход), по возможности, исключающее обязательные для традиционной гносеологии этапы материально-энергетического знакового кодирования→передачи→декодирования смысла, зашумляющие смысл отображаемого (как в детской игре в испорченный телефон). Ведь максимально возможная адекватность смыслов отображения и отображаемого, знания и познаваемого достижима в информационных процессах, не предусматривающих знаковых преобразований. Само интуитивное стремление к проникновению в смысл – косвенное свидетельство его скрытого существования. Не все потребители информации целеполагают ее смысл или хотя бы часть смысла. Главное, он есть и доступен интересующимся в актах познания, не только явных знаковых, но и латентных, исключающих энергетический "шум" знаковых преобразований.

Таким образом, онтологическая природа отображения и отображаемого должна быть одинаковой – смысловой, информационно-семантической. Открываемый в объекте и создаваемый субъектом смыслы сливаются в отображении объекта. Поскольку эти смыслы хранятся субстратами памяти, последние вместе с их содержимым являются объектами исследования физики смысла.

Информационное поле

Потенциально плодотворными представляются современные физические теории калибровочного, информационного, квантового, спинорного полей, теории физического вакуума. Ключевым здесь является понятие информационного поля. Почему не физической материи или энергии? Напомним, внутренняя информация – не материя и не энергия в общепринятом физическом смысле. Из всех форм физической материи наиболее близко к понятию внутренней информации, пожалуй, только понятие поля. В "Понятие информации как философская проблема" отмечалось, что только наличие обнаруживаемой силовой компоненты поля позволяет интерпретировать его как форму физической материи, что физическое поле можно интерпретировать и как силовую форму информации, где силовая компонента второстепенна. Не означает ли это, что при стремлении интенсивности (силы, энергии) силовой компоненты физического поля к исчезающе малой величине оно асимптотически дематериализуется, исчезает? Неужели от поля ничего не остается? Если так, то куда оно исчезло? И означает ли это, что исчезла и физическая материя? А если поле остается, значит ли это, что произошел количественно-качественный переход и поле стало качественно иным?

Поля на микро- и макроуровнях сопутствуют всем взаимодействиям и обязательно несут информацию о своих источниках вне зависимости от характера поля и его энергетики. При этом нет оснований для непререкаемых утверждений о том, что силовая составляющая поля не управляется этой информацией, даже если речь идет не о целенаправленном силовом действии, а лишь о стихийном причинении такого действия. Тогда можно предположить, что информация передается не только с целью управления или причинения – существует и другой необходимый смысл информационного процесса, связанный с сохранением информации, т.е. с памятью. Память всеобща, понятие памяти как способа бытия – онтологическое понятие, в памяти весь Универсум в своем самоотображении и самосохранении.

Подведем итог в виде следующей философской гипотезы, требующей научного подтверждения: "несиловое поле", если таковое возможно, есть информационное поле, назначение которого – хранить внутреннюю информацию для передачи ее во времени; передача внешней информации в пространстве – прерогатива силовых физических полей.

Остается предположить, что силовые формы поля, традиционно называемые физическими полями, появляются и исчезают на фоне постоянно существующего информационного поля, являющегося онтологическим фундаментом всех физических полей вне зависимости от их энергетики. Из информационного поля каждое конкретное физическое поле черпает порцию информации в объеме, необходимом для управления силовой функцией данного физического поля.

Что касается "исчезновения материи", то данному философскому вопросу, возникшему на фоне естественно-научной революции в физике микромира, более века. Если "понятие материи… не означает гносеологически ничего иного, кроме как: объективная реальность, существующая независимо от человеческого сознания и отображаемая им" (В.И. Ленин), то используемое нами онтологическое понятие информационного поля представляется шире приведенного диалектико-материалистического определения материи, ибо информационное поле (с хранимой в нем внутренней информацией Универсума) включено не только в "объективную реальность, существующую независимо от человеческого сознания", но и в субъективную реальность сознания. Если вслед за Лениным занять гносеологическую позицию, то надо признать, что сознание как непременный атрибут бытия вместе со своими носителями (мозгом, информационным полем) тоже входит в объективную реальность.

Здесь уместно пояснить, что мы подразумеваем под реальностью. Реальность для нас – синоним всеобъемлющего сущего, т.е. не внешнего по отношению к нам предметного сущего (действительности), постигаемого рационально, отстраненно (подобно ленинской "объективной реальности"), а сущего как единства сознания и сознаваемого, рационального и иррационального, постижимой действительности и непостижимого переживания ее. В категориях содержания и формы сущее – содержание мира, а реальность – форма данного содержания.

Сущее обладает сущностью, одной из доступных форм которой является информация. Н. Винер, отрицая физическую материальность информации, отталкивался в своих рассуждениях не от философии, тем более не от диалектического материализма, а от физических представлений своего времени, поэтому вопрос об исчезновении материи скорее терминологический. Ответ на него через введение философского понятия информационного поля представляется нам вполне уместным, не конфронтирующим с философскими концепциями материи и физическими теориями (последнее – при условии, что будет физически доказано существование несиловых взаимодействий и информационного поля).

В свою очередь физическая материя в виде корпускулярно-вещественного субстрата и информационное поле как память – это не товары на складе, они не статичны. Существование такого субстрата – это не состояние как константа, а состояние как переменная, т.е. процесс, более того, стохастический процесс (хотя бы внешне). Мгновенная вероятность любого значения этого процесса близка к нулю. Здесь мы сошлемся на известное в философии физики представление о состоянии как устойчивом, стационарном процессе, а о cобытии как неустойчивом, нестационарном процессе ("принцип процесса" А.Н. Уайтхеда – "Понятие информации как философская проблема" ). Следовательно, и адекватная модель процесса, именуемого "текущее состояние Универсума", – тоже процесс, именуемый "информация", а носитель этого процесса – поле (физическое или информационное) – тоже процессуален, динамичен. При этом внешняя информация – не что иное, как дискретная выборка отсчетов внутренней информации – квазинепрерывного процесса. Отсчеты информации не отличаются от отсчетов таких процессов, как артериальное давление, температура, координаты движущегося судна, колебания маятника. При числе отсчетов, стремящемся к бесконечности, внешняя информация асимптотически отражает всю внутреннюю информацию, однако это нереально, как нереально абстрактное понятие потенциальной бесконечности [не путать с математической (конкретной, актуальной) бесконечностью].

Из изложенного следует: а) любая внешняя информация недостоверна, ибо устаревает уже в момент ее восприятия; б) память как динамическая структура хранения информации – тоже процесс; в) участники информационного процесса как открытые системы обладают переменной внутренней информацией, динамика которой зависит от характера информационного метаболизма.

Изложенные выше предпосылки сопоставимы с известными физическими теориями и, прежде всего, с теорией информационного А-поля японского физика Р.Утиямы (обобщенного калибровочного поля) (Р. Утияма. "К чему пришла физика"). Утияма полагает информационное А-поле физическим фундаментом реального проявления (в форме внешней информации) латентной внутренней информации элементарной частицы о совокупности (векторе А) свойств частицы (а₁ – заряд, а₂ – масса, а₃ - спин и т.д.)

Пример 1. Пусть объект физически материален. Модель объекта требует его спецификации, т.е. количественно-качественного описания свойств, поддающихся формализации (кодированию в математических, лингвистических, физических, химических и тому подобных кодах). Чем больше свойств специфицировано, тем адекватнее модель объекта. В идеале асимптотически специфицируются все без исключения свойства, а соответствующая модель полностью адекватна объекту. Эта асимптотическая модель и есть полная внутренняя информация объекта, но сам объект ее "не знает". Ее может знать (и то лишь частично) субъект, если он умеет извлекать внутреннюю информацию из объекта, т.е. реализовывать информационный процесс, в котором внутренняя информация реплицируется во внешнюю через скрытые кодовые преобразования. Субъекты любой природы умеют это делать, не подозревая о субстанциональном механизме информационного процесса, не задумываясь (если субъект – мыслящее существо) над проницательным гносеологическим вопросом Канта "что я могу знать?". Перефразируя Канта, зададим вопрос "как я могу знать?", в котором нам интересен лишь начальный этап познания, когда внутренняя информация побуждается к физической репликации во внешнюю.

Пусть объект – все тот же металлический шар с зарядом Q ( "Информациогенез и самоорганизация" ) и массой покоя M. Спецификация (и, соответственно, модель шара) в виде {Q, M} неполна, ибо мы не учитываем полярность заряда, размер, вещество, структуру шара и другие его свойства. Ограничимся свойствами Q и M, о которых мы судим опосредованно, регистрируя электрическую и гравитационную силы взаимодействия этого шара с другими телами, обладающими зарядом и массой и удаленными от шара. Агентами электрической и гравитационной сил служат соответственно электромагнитное (Е) и гравитационное (G) поля. Следовательно, эти поля, устанавливая взаимооднозначное информационное соответствие между нами и удаленным шаром, информируют нас о наборе его свойств А (а₁ – заряд, а₂ – масса), являющемся малым фрагментом внутренней информации шара. Суперпозицию физических полей Е и G можно назвать информационным А-полем. Отсюда любое известное науке физическое поле является в изложенном смысле прежде всего потенциальной компонентой (в вырожденном случае – единственной) информационного А-поля, несущего специфичное этому полю комплексное силовое сообщение (внешнюю информацию) о текущем А-состоянии объекта – источника физических полей (компонент А-поля).

Таким образом, информационные А-поля Утиямы – это физический фундамент реального проявления внутренней информации объектов. В развитие теории Р. Утиямы информационные поля известны сейчас в квантовой физике как калибровочные (обобщенные калибровочные) поля Янга-Миллса.