Инфодинамика, Обобщённая энтропия и негэнтропия - [8]

По соотношению Бриллюэна для получения 1 бита не-обходимо израсходовать по меньшей мере k . ln2 > k единиц негэнтропии

k = 1,38 . 10-23 дж / град. (константа Больцмана)

Объединяя формулы Эйнштейна и Бриллюэна можно любую форму материи или системы перевести одну в другую с приближёнными эквивалентными соотношениями:

1 г ? 1014 дж ? 1037 бит

Например, негэнтропию (ОНГ) можно выразить в еди-ницах массы (граммы) или энергии (джоулы). Практически получают ничтожно малые, пока неизмеримые величины мас-сы или энергии и сами процессы изменения формы существо-вания материи пока малоуправляемые. Мозг человека в виде памяти содержит информацию, оцениваемую около 5 . 1010 бит, вместе с макроструктурами около 1017 бит, что соот-ветствует массе около 1 . 10-20 г, т.е. в настоящее время неиз-меримо малой величине.

Следует подчеркнуть, что в случае перерасчётов вещест-ва, энергии или негэнтропии в единицы другой формы реаль-но не происходит перехода вещества в энергию или информа-цию или наоборот. Объективно существует реальное супер-поле, которое в любом участке имеет свойства как вещества (массы), так и энергии и негэнтропии. Суперполе локально существует в виде менее сгущённых (негэнтропия) и более сгущённых систем (энергия или вещество), но разделение этих трёх форм невозможно. Теоретически можно любую из трёх форм выразить в единицах другой формы. Например, в единицах битов можно выражать не только энергию, но и массу вещества. При этом энергию рассматривают как уплот-нённый участок суперполя. Обобщить необходимо и законы сохранения. Закон сохранения массы правилен и в насто-ящее время, но в общую сумму массы следует включать и массу энергии, движения и негэнтропии. После открытия Эйнштейна формулировали закон сохранения материи (то есть суммы массы и энергии).

е (Е + Мс2) = соnst.

В настоящее время следует закон сохранения выразить в ещё более общей форме:

В изолированной системе общее количество обоб-щённой негэнтропии (в т.ч. в виде вещества или энергии) остается постоянной, независимо от каких бы то ни было изменений, происходящих в этой системе. е ОНГ + Е + М . с2 = соnst.

k 107 . k

k - константа Больцмана k = 1,38 . 10-23 дж/град.,

ОНГ - обобщённая негэнтропия в битах,

Е - энергия в джоулях,

М - масса вещества в г, учитывая приращение его при увеличении скорости M = Mo

1- v 2

c

c - cкорость света = 2,998 . 1010 см/сек.

Вопросы могут возникать по поводу сохранения негэнт-ропии. Всем известно, что информация и негэнтропия имеют склонность рассеиваться, терять свою ценность и качество. Но энергия также может рассеиваться в виде, например, электромагнитных колебаний в мировое пространство. В слу-чае сохранения ОНГ речь идёт об изолированном (даже для информации) пространстве. Кроме того, негэнтропия может уплотняться в форму вещества или энергии по ничтожному или незаметному для них эквиваленту.

В практических операциях с веществами и энергиями расчёты в единицах информации (в битах) очень затрудни-тельны и оправдано применение традиционных единиц изме-рения массы и энергии (кг и дж). Влияние ОНГ многих прак-тически используемых систем на их массу и энергию ничтож-но мало. Даже для системы из 7 элементов, между которыми реализуются только двусторонние связи, имеются 42 внутрен-ние cвязи и можно составить 4 . 1012 цепей (около 30 битов). Количество негэнтропии, содержащейся в схеме сложной системы, состоящей из 1000 элементов, каждый из которых может содержать до 10 связей с другими элементами, сос-тавляет всего 1,33 . 105 битов. Это меньше миллиард милли-ардной доли одного джоуля. Предположим, что система имеет восемь входов и один выход. Входы и выходы могут принимать только два значения. Тогда число возможных сос-тояний системы 2256. Это действительно большое число, кото-рое можно сравнивать с числом электронов и протонов во всей вселенной: 2258. Однако 256 бит эквивалентен 10-34 г, что измерить невозможно.

Положение изменяется принципиально при рассмотре-нии систем на атомном и молекулярном уровне. Тогда систе-ма из 1 г. вещества содержит 1020 - 1023 атомов или молекул (постоянная Авогадро Nо = 6 . 1023 атомов в одном грамм-атоме вещества). Уже оценка количества всех атомов даёт более 100 битов. Однако вариации атомов по очередности, по месту расположения, по связам с другими атомами, по химическим, фазовым и кристаллическим связям, количество возможных комбинаций структуры возрастает на десятки миллионов порядков, соответственно и негэнтропия в битах. При концентрации ОНГ в 1 г. вещества более 1033 битов изменения веса и энергии становятся уже существенными. В частности, для живых организмов, потоки негэнтропии могут оказаться соизмеримыми с изменением массы и энергии.

Характеристики ОЭ систем по общему

количеству элементов или состояний

Количест-во элемен-тов в сис-теме W 1 2 5 10 100 106 10100 1010 10 101000 10

Теорети-ческая H - ln 1 W 0 0,66 1,9 2,3 4,6 14 230 2,3.1010 2,3.101000 ОЭ (бит) lg2 W 0 1 2,3 3,3 6,6 20 330 3,3.1010 3,3.101000

Принципиальным вопросом является соотношение меж-ду энтропией и негэнтропией системы и получение или отдача ею информации. В литературе высказана гипотеза, что сумма энтропии и информации в системе всегда постоянная. В этом высказывании имеются ряд неточностей: