Неоконченный поиск. Интеллектуальная автобиография - [73]

36. Субъективистская теория энтропии

То, что я имею здесь в виду под субъективистской теорией энтропии[282], не является теорией Больцмана, в которой стрела времени субъективна, а энтропия объективна. Скорее, я имею в виду теорию, первоначально выдвинутую Лео Сцилардом[283], в соответствии с которой энтропия системы возрастает всякий раз, когда наша информация о ней убывает, и наоборот. Согласно теории Сциларда, прирост информации или знания следует интерпретировать как снижение энтропии: согласно второму закону термодинамики, это должно быть оплачено по крайней мере равным возрастанием энтропии[284].

Должен отметить, что в этом тезисе есть нечто интуитивно удовлетворительное — особенно, конечно, для субъективиста. Несомненно, информация (или «информационное содержание») может быть измерена невероятностью, что на самом деле было показано в моей Logik der Forschung в 1934 году[285]. Энтропия, с другой стороны, может быть приравнена к вероятности состояния рассматриваемой системы. Таким образом, следующие уравнения кажутся верными:

информация = негэнтропия

энтропия = недостаток информации = ненаука.

Этими уравнениями, однако, следует пользоваться с величайшей осторожностью: здесь говорится только о том, что энтропия и недостаток информации могут быть измерены вероятностями, или интерпретированы как вероятности. Здесь не говорится о том, что это вероятности тех же самых свойств той же самой системы.

Давайте рассмотрим один из простейших примеров возрастания энтропии, расширение газа, перемещающего поршень. Представим себе цилиндр с поршнем посередине (см. Рис. 2). Пусть цилиндр находится в тепловой бане, так что в нем поддерживается постоянно высокая температура, и всякая ее потеря немедленно компенсируется. Если газ, находящийся слева, перемещает поршень вправо, совершая тем самым работу (поднятие груза), то мы заплатим за это возрастанием энтропии газа.

Рис. 2

Предположим теперь для простоты, что газ состоит только из одной молекулы М. (Такое предположение является обычным для моих оппонентов — Сциларда или Бриллюина, — и поэтому оно в данном случае законно[286]; однако в дальнейшем оно будет рассмотрено критически.) Тогда мы можем сказать, что возрастание энтропии соответствует потере информации. Потому что до расширения газа мы знали, что газ (то есть наша молекула М) находился в левой части цилиндра. После расширения, когда он сделал свою работу, мы не знаем, в левой он части или в правой, потому что поршень теперь находится в крайней правой точке цилиндра: информационное содержание нашего знания, без сомнения, сильно уменьшилось[287].

Конечно, я готов это принять. То, что я не готов принять, состоит в более общем доводе Сциларда, посредством которого он пытается доказать теорему, что знание или информация о положении молекулы может быть обращено в негэнтропию и наоборот. Боюсь, что, по-моему, эта якобы теорема является полной субъективистской чепухой.

Довод Сциларда состоит в построении идеального мысленного эксперимента; с некоторыми, как мне кажется, улучшениями он может быть представлен следующим образом[288].

Предположим, что мы знаем в некоторый момент времени t₀, что газ — то есть наша молекула М — находится в левой половине нашего цилиндра. Тогда мы можем в этот момент переместить поршень в середину цилиндра (например, с помощью щели в боковой части цилиндра)[289] и подождать, пока расширение газа, или импульс М, не сдвинет поршень вправо, поднимая груз. Необходимая энергия, конечно, доставляется тепловой баней. Потребовавшаяся и истраченная негэнтропия была предоставлена нашим знанием; знание было утрачено в процессе потребления негэнтропии, то есть в процессе расширения и перемещения поршня вправо; когда поршень смещается в крайний правый конец цилиндра, мы теряем всякое знание о той части цилиндра, где находится М. Если мы перевернем процедуру, толкая поршень назад, потребуется (и будет добавлено к тепловой бане) такое же количество энергии, и такое же количество негэнтропии должно придти откуда-нибудь извне; потому что мы придем к ситуации, с которой начали, включая знание о том, что газ — или М — находится в левой половине цилиндра.

Таким образом, предполагает Сцилард, знание и негэнтропия обращаемы друг в друга. (Он сопровождает это предположение анализом — ошибочным, на мой взгляд — непосредственного измерения положения М; и хотя он только предполагает, но не утверждает, что этот анализ в общем виде верен, я не стану оспаривать его. Более того, я думаю, что в изложенном здесь представлении его позиция выглядит несколько сильнее — во всяком случае, более правдоподобно.)

Теперь я перехожу к своей критике. Для защиты позиции Сциларда важно, что мы имеем дело с одной единственной молекулой М, а не с газом, состоящим из многих молекул[290]. Если газ состоит из нескольких молекул, то знание о положении этих молекул ни в малейшей степени не помогает нам (и поэтому является недостаточным), если только газ и вправду не находится в очень негэнтропийном состоянии — скажем, когда большинство молекул находится в левой части. Но тогда, очевидно, мы сможем эксплуатровать