14
2.1. ЭНЕРГИЯ И ИНФОРМАЦИЯ – ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА МАТЕРИИ
Информацию можно рассматривать как семантическое свойство материи, но материя обладает и другим свойством - энергией. История изучения феномена энергии насчитывает не один век. Возможно, сопоставление основных свойств материи - энергии и информации - позволит лучше понять феномен информации.
Но вначале приведем базовые положения современного научного знания:
Материя - объективная реальность, существующая независимо от человеческого сознания и отображаемая им.
Все объективно существующее представляет собой различные формы существования и движения материи.
Всеобщей формой существования материи является ее движение (изменение) в пространстве и времени.
Основные свойства материи:
- быть веществом или полем;
- обладать энергией;
- содержать информацию.
ПОНЯТЬ
Поскольку материальный объект находится в пространстве-времени, его семантическое свойство может проявляться:
в направленном движении материи (временная составляющая);
в ее структуре (пространственная составляющая);
в цели существавания и/или движения (целевая составляющая).
Мерой пространственной неупорядоченночти материи является энтропия, в то время как мерой ее упорядоченности выступает информация.
Понятие энтропии тесно связано и с энергией - другим важнейшим свойством материи. Как известно, физики различают теплоту, то есть энергию хаотического движения молекул, и энергию упорядоченного движения, известную как свободная энергия. В частности, к свободной энергии относится механическая энергия.
Отличие свободной энергии от тепловой заключается в том, что свободную энергию можно всю превратить в работу, в то время как в механическую можно превратить лишь часть тепловой работы. Мы не в состоянии полностью упорядочить движение молекул и тем самым превратить тепловую энергию в свободную.
Эти проблемы особенно остро встали в период промышленной революции в связи с началом использования тепловых машин. Интенсивное же изучение и преобразование материи началось раньше, с эпохи Нового времени, около четырехсот лет назад. Поскольку для человека материя проявляется, в первую очередь, в виде вещества оно и стало основным объектом его деятельности. Источником же преобразования материи является энергия. Она есть неотъемлемое свойство материи, очень сложное, чтобы понять его в полном объеме (в этом смысле оно очень похоже на понятие информации). Человек же знает ее по конкретному проявлению – способности совершать работу.
Эти основные характеристики материи: вещество, энергия, информация являются основными составляющими современной научной картины мира.
Деятельность человека (по крайне мере в той организации, которая сложилась в рамках западноевропейского общества) нуждается во все более возрастающем количестве вещества и энергии. Отсюда возникает принципиальный для всей названной цивилизации вопрос: является ли вещество и энергия неисчерпаемыми? Ответом на этот вопрос были два фундаментальных закона сохранения: закон сохранения вещества и закон сохранения энергии.
Об этих закона строятся по одной и той же схеме.
Рассматривается система, т.е. множество взаимодействующих объектов (элементов системы). Среди них выделяются замкнутые системы, т.е. системы, имеющие реальные или мыслимые границы, через которые не уходит вещество или энергия.
Подсчитывается суммарное количество вещества или энергии в этой системе на разных этапах взаимодействия.
Законы сохранения утверждают, что суммарное количество энергии и вещества в замкнутой системе остаются постоянными.
ПРИМЕР
По шероховатой поверхности движется тележка с грузом. Через некоторое время она остановится. Известно, что она обладает кинетической энергией. Можно предположить, что энергия исчезла. Однако, пользуясь законом сохранения можно предположить, что существует какой-то вид энергии, который позволяет сохранить неизменным общее количество энергии. Этот вид энергии называется тепловой. Заметим, что раньше теплоту не считали энергией. Она рассматривалась как некая неразрушимая жидкость – флигостон, которая впитывают материальные тела как губки впитывают воду. Чем больше флигостона впитало тело, тем оно теплее. Однако в XIX веке было показано, что теплота – это один из видов энергии.
ПРИМЕР
В 20-х годах прошлого века физики всего мира интенсивно занимались изучением радиактивного распада тяжелых ядер атомов. При этом оказывалось, что энергия ядра до распада не совпадала с энергией его "осколков". Чтобы обеспечить выполнение закона сохранения энергии 1930 г. физиком В.Паули было сделано предположение, что недостающую энергию уносит неизвестная частица, которая потом и была найдена. Так было открыто нейтрино.
Законы сохранения массы и вещества выполняются во всех известных в настоящее время системах, однако их истинного понимания нет до сих пор. Как иронично заметил один известны ученый. Физики считают законы сохранения философским постулатом, а философы – экспериментальным фактом.
В сути, эти законы постулируют неуничтожимость материи, замкнутость в себе материального мира, поскольку основной тезис теологический тезис о том, что Бог создал Мир из ничего мгновенно разрушает законы сохранения.
Законы сохранения вещества и энергии имеют исключительно важные следствия для науки, политики и интеллектуальной и духовной жизни общества.
Если цивилизация ставит во главу угла непрерывное, все расширяющееся производство, она нуждается в постоянном притоке вещества и энергии, и как следует из законов сохранения энергии в постоянном расширении всех своих систем.
В социально-экономическом плане это означает необходимость постоянно экспансии, сопровождающейся войнами, революциями и пр.
Как видно из истории подобные экспансии характерны для всех промышленно-развитых стран.
ПРИМЕР
В начале 50-х годов ХХ века между правительством Ирана и восемью нефтяными компаниями было достигнуто соглашение о разработке нефтяных месторождений Ирана. Однако премьер министр Ирана Мохаммед Моссадык занял в этом вопросе жесткую антизападную позицию и пошел на национализацию Англо-Иранской нефтяной компании (АИНК). В этой обстановке армия с помощью американских секретных служб (ЦРУ) в августе 1953 года свергла Моссадыка. Из эмиграции вернулся шах Маххамед Реза Пехлеви. По вновь заключенному договору АИНК получала возмещение убытков. А международный консорциум, объединяющий восемь нефтедобывающих концернов – концессию на добычу нефти в Иране.
( Впоследствии, как известно, шах был свергнут и в Иране была основана Исламская республика).
Пока позволяли географические рамки борьба за сырьевые, и энергетические ресурсы рассматривался как непременный атрибут цивилизации вообще. И лишь в конце XIX века в связи с наметившимся истощением сырьевых источников возник, хотя и неявно вопрос: имеет ли смысл подобная преобразовательская деятельность? Не вступает ли она в противоречие с какими-то фундаментальными, еще неизвестными или хорошо забытыми законами? Именно с этого момента и начала оформляться мысль о семантических свойствах материи.
Первым принципом, который можно было бы назвать «информационным» было т.н. второе начало термодинамики, сформулированное Р.Клазиусом в 1865 г. Суть его состояла в следующем.
Как мы уже говорили в предыдущем параграфе, понятие порядка можно трактовать как внешнее проявление смысла. Клазиус попытался количественно оценить упорядоченность и ее изменение для замкнутой системы, подобно тому, как это сделано в законах сохранения энергии и вещества.
Клазиус сформулировал этот закон в терминах энтропии, понятия, обратного понятию информации, упорядоченности, т.е. меры хаоса.
В его формулировке второе начало термодинамики звучало так: «энтропия замкнутой системы возрастает». Это можно понимать, что суммарный «смысл» всевозможных преобразований даже в замкнутой системе уменьшается. С точки зрения социально-экономических явлений это означает, что, технологические развитые цивилизации нуждаются не только в притоке вещества и энергии, но и в притоке информации.
Из принципа Клазиуса следует, что стабилизировать энтропию в замкнутой системе невозможно. Чтобы избежать ее возрастания, а, следовательно, хаоса необходимо «разомкнуть» систему, т.е. рассмотреть процессы с отрицательный энтропией, протекающие через границу системы.
Понятие энтропии оказывается очень существенным для объяснения в рамках естественнонаучной теории феномена жизни. Знаменитый физик, один из создателей современной квантовой теории Э. Шредингер, в своей книге: "Что такое жизнь?" утверждал, что живой организм, является открытой системой, которая, с одной стороны, производит энтропию (т.е. создает некоторый хаос), с другой стороны – питается потоком отрицательной энтропии, так, что их общая сумма равна нулю.
Дисциплина, которая изучает процессы, протекающие в открытых системах называется синергетикой.
Одним из ее замечательных достижений является предсказание возникновения в открытых динамических системах самоорганизующихся структур, которые называются аттракторами.
Действительно, если, например, энтропия в открытой системе равна нулю, это значит, что в ней структуры не только распадаются, но и возникают. Эти возникшие структуры, в свою очередь, также могут распасться и снова возникнуть и т.д.
Момент возникновения или распада структуры называется точкой бифуркации. В этой точке система крайне неустойчива и ее дальнейшее развитие зависит от незначительных, порой совершенно случайных факторов ( т.н. эффект «крылышек бабочки».).
ПРИМЕР
В химии известна реакция Белоусова – Жаботинского, при которой реакционная смесь в колбе меняла свой цвет, становясь то синей, то красной. Это происходило потому, что в этой смеси происходил периодический распад и возникновение молекул вещества, вследствие чего и менялся цвет раствора.
Таким образом, мы видим, что фундаментальные характеристики материи - вещество, энергия, информация/энтропия - меняются по существенно разным законом. Для вещества и энергии можно сформулировать законы сохранения, введя понятие замкнутой системы. В случае информации/энтропии подобный закон сформулировать не удается.
Законы сохранения для вещества и энергии, равно как и отсутствие подобных законов для информации/энтропии имеют глубокие философские и социальные следствия.
ЗНАТЬ
Поскольку материальный объект находится в пространстве-времени, его семантическое свойство может проявляться:
в направленном движении материи (временная составляющая);
в ее структуре (пространственная составляющая);
в цели существавания и/или движения (целевая составляющая).
Мерой пространственной неупорядоченночти материи является энтропия, в то время как мерой ее упорядоченности выступает информация.
Энтропия определяет также внутреннюю энергию тела.
Для вещества и энергии справедливы законы сохранения: в замкнутой системе количество энергии и вещества остаются постоянными.
Энтропия же замкнутой системы возрастает.
Стабилизировать энтропию можно лишь в открытой системе.
Изучением процессов, происходящих в открытых системах занимается дисциплина синергетика.
В открытых системах действую процессы как самоорганизации, так и процессы самораспада структур (т.е. процессы с положительной и отрицательной энтропией).
Самоорганизующиеся структуры называются аттракторами, а моменты их возникновения или распада – точками бифуркации.
УМЕТЬ
ЗАДАНИЕ 1
Назовите известные вам виды энергии. Приведите примеры процессов, в которых эти виды энергии переходят друг в друга.
ЗАДАНИЕ 2
Приведите примеры открытых и замкнутых, которые не связаны с преобразованием вещества или энергии.
ИНТЕРЕСНЫЙ ФАКТ
Как мы уже говорили, преобразовательская деятельность является основой западной цивилизации. Как заметил известный философ В.Шуберт «Западный человек видит в мире хаос, который он должен оформить своей организующей силой…»(. Шуберт Вальтер "Европа и душа Востока. М.,1997). Соответственно понятия вещества и энергии является для него ключевыми понятиями в экономическом, социальном и психологическом аспекте.
Как известно эта цивилизация создала огромные материальные богатства, затратив, соответственно, колоссальное количество энергии. Однако уже давно стало ясно, что источники ресурсов и, прежде всего, энергии. иссякают. Это сначала острую и жестокую войну между технологически развитыми странами за обладание энергетическими ресурсами, в основном, нефтью. Сегодня эти страны объединились, чтобы сообща эксплуатировать эти ресурсы в мировом масштабе. Соединенные Штаты Америки, например, потребляют более 40% всех и выбрасывают более 70% отходов и эти цифры с каждым годом увеличиваются. Использование ядерной энергии, как показывает трагедия Черноболя и другие менее известные катастрофа, в частности в Лонг_Айледне (США), порождает больше проблем чем решений. Никакой разумной альтернативы безудержному потреблению энергии Западная цивилизация, по-видимому, предложить не может, поскольку именно расширяющееся воспроизводство, материальная деятельность во все более увеличивающемся масштабе составляет ее суть.
Предчувствуя глобальный энергетических кризис, Западный мир все больше и больше интересуется нетрадиционными для нее источниками энергии и способами ее использования. Спектр исканий здесь достаточно широк: от оккультной "энергии Космоса" до практики экстремального выживания в системе йогов. Неизменным остается одно: равнодушие к судьбам всего мира и желание любыми путями, за чей угодно счет решить собственные проблемы.
РАСШИРЬ СВОЙ КРУГОЗОР
Понятие "энергия" возникло очень давно, задолго до становления европейской науки.
Еще Аристотель утверждал, что всякая природа проявляется через энергию и, наоборот, при отсутствии энергии перестает существовать предмет. Таким образом, Аристотель разделял сам предмет и его "энергию". Европейская наука воспользовалась этой идеей, вложив в нее рассмотренный выше смысл.
По-иному эта идея отразилась в Православии.
Преп. Максим Исповедник (IV век), одни из наиболее выдающихся христианских богословов, утверждал, что в Христе присутствуют два естества и две энергии. В нем человеческая и божественная природа соединились воедино, но сохранили каждое свое свойство. Мы можем причаститься его божественной энергии, но не божественной природе.
Это, с одной стороны, избавляет человека от величайшего греха гордыни, с другой стороны, - соединяет его с Богом. Поэтому в христианском понимании "обожение" не есть сотворение кумира ( на это есть другой термин – обожествление), а именно соединение с Богом по энергии, по благодати.
Эта мысль была всесторонне развита Св. Григорием. Паламой, византийским богословом XIV века. Св. Григорий настаивает, что Бог не есть идея или сущность. Он – личный Бог. Он беседует с человеком. Личный Бог делится Собой с нами реальным образом и это осуществляется через божественные энергии. Энергия не есть сущность Бога, она нам недоступна, но именно через энергии нам сообщается полнота Его присутствия. На Руси такие энергии издавна называли благодатью. В таком понимании жизнь есть "синергия" или "содеятельность" человека и Бога.
Если сопоставить естественно-научное и богословское понятия энергии. то можно увидеть общее желание отразить в нем источник жизни и движения. Естественно-научное понятие видит этот источник в самом мире (сюда же относится и оккультный подход, поскольку "Космос" – это часть мира). Православие видит этот источник в Боге, Творце мира.
34 512
682 
