Системами могут быть и мысленные модели при проек-тировании реальных
систем для оптимизации последних. На-пример, моделью может служить поис-
ковое поле для приня-тия оптимального решения по отбору полимеров. Из-
вестны все полимерные материалы и классификация потребуемых изделий из
них, а также известны критерии качества. Реше-ние заключается в последо-
вательном сужении поискового поля при выяснении оптимального материала
для конк-ретного изделия или оптимального изделия из конкретногo матери-
ала.
2. ЕДИНСТВО МАССЫ, ЭНЕРГИИ И
НЕГЭНТРОПИИ В СИСТЕМЕ
В условиях дифференциации наук и распространения редукционистских те-
орий возникло очень много кажуще изолированных моделей процессов, объек-
тов, законов. В действительности мир един, процессы разного направления
протекают в системах одновременно. Единство обусловлено тем, что общее
начало ? объединённое суперполе едино для всех объектов, явлений и сис-
тем. Согласованно и параллель-но развиваются и многие кажуще противопо-
ложные явления. В любой системе одновременно могут протекать следующие
процессы: подвижность (превращения) и инертность (неиз-менчивость), из-
менение координат в многомерном прост-ранстве и стремление сохранять
своё состояние, прогрессив-ное и регрессивное развитие, возникновение и
разрушение структур, изменчивость и наследственность, случайные и
де-терминированные процессы, свобода и упорядоченность эле-ментов.
В системах параллельно протекают два противополож-ных процесса: изме-
нение ОЭ и ОНГ. Энтропия в общем яв-ляется показателем неопределённости,
беспорядка, разнообра-зия, хаоса, равновесия в системе [ 10 ]. Негэнтро-
пию часто ошибочно дефинируют как энтропию с отрицательным зна-ком. Это
может вызывать большие недоразумения. Негэнт-ропия (ОНГ) действительно
измеряется в тех же единицах как энтропия (например в битах). Направле-
ние её действи-тельно противоположное энтропии. Её увеличение вызывает
такое же уменьшение энтропии. Однако, эти величины из-меняются в системе
по самостоятельным закономерностям и их абсолютные значения мало зависят
друг от друга. Негэнт-ропия является мерой порядка, упорядоченности,
внутренной структуры, связанной информации. При увеличении обобщён-ной
энтропии (ОЭ, гл. 4) увеличиваются размерность системы (количество неза-
висимых переменных, факторов) и их масштабы, а также возможности поиска
более эффек-тивных решений. Одновременно с ростом ОЭ увеличивается и не-
определённость системы, вероятность принятия непра-вильного решения, а
также расширяются размеры прост-ранства поиска. Для того, чтобы
уменьшить неопределённость системы, необходимо ввести в неё обобщённую
негэнтропию (ОНГ), информацию, упорядоченность.
Таким образом, при прогрессивном развитии в системе увеличивается
больше ОНГ, чем ОЭ. При деструкции больше увеличивается ОЭ. Имеются раз-
ные комбинации одновремен-ного изменения ОЭ и ОНГ. Если система обладает
небольшой ОЭ, то и ОНГ туда ввести можно мало и для её развития нет ус-
ловий (ОНГ < ОЭ).
Много споров возникло при исследованиях взаимо-действия вещественных,
энергетических и информационных систем. В практической жизни, экономике
и технике их часто рассматривают раздельно. Действительно, часто целесо-
образ-но исследовать материальные (вещественные) балансы, пото-ки и ре-
сурсы. Отдельно рассматриваются соответствующие энергетические и инфор-
мационные ресурсы. При составлении технических проектов или бизнеспланов
такие раздельные расчёты дают много данных для оценки эффективности ре-
шений. Однако, сразу бросается в глаза, что в любых сис-темах и органи-
зациях эти категории существуют все вместе. В любой фирме занимаются как
материальными, так и энерге-тическими и информационными ресурсами. Вмес-
то информа-ционных потоков в экономике больше занимаются денежными
средствами. Как мы увидим в дальнейшем, деньги в опреде-лённом смысле
заменяют информацию. В любом живом орга-низме также протекают одновре-
менно и взаимосвязанно как материальные, так и энергетические и информа-
ционные про-цессы. Но и объекты неживой природы, даже любой кусок камня,
обладают не только массой (весом) вещества, но и внутренней энергией и
разного вида cвязанной информацией (негэнтропией, химической, физичес-
кой, кристаллографи-ческой и др.).
Если начинать искать, то не удастся найти в мире ни одной системы,
которая содержала бы в отдельности вещест-во, энергию или информацию.
Даже самые маленькие кванты энергии - фотоны, имеют по формулам Эйнштей-
на массу, а величина кванта уже сама собой является информацией, тем бо-
лее возникающие волны и их когеренция. Единство массы и энергии, возмож-
ность их измерения в единицах массы или энергии вытекает уже из формулы
Эйнштейна
Ео = mc2 , где: Ео - энергия m - масса, с - скорость света
При движении частиц сохраняется та же формула, но необходимо учесть
изменение массы в зависимости от ско-рости (связанной с энергией). Труд-
нее выяснить единую природу негэнтропии с энергией и массой. Для этого
имеется формула Бриллюэна. Такие явления единства можно объяс-нять
только тем, что в начальном общем суперполе все эти категории - вещест-
во, энергия и информация, имеют единую природу. Одним из компонентов там
является гравитационное поле, которое имеет сильно антиэнтропийный ха-
рактер (про-тиводействует энтропии).
По соотношению Бриллюэна для получения 1 бита не-обходимо израсходо-
вать 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 соотноше-
ниями:
1 г ? 1014 дж ? 1037 бит
Например, негэнтропию (ОНГ) можно выразить в еди-ницах массы (граммы)
или энергии (джоулы). Практически получают ничтожно малые, пока неизме-
римые величины мас-сы или энергии и сами процессы изменения формы су-
щество-вания материи пока малоуправляемые. Мозг человека в виде памяти
содержит информацию, оцениваемую около 5 . 1010 бит, вместе с макрост-
руктурами 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 ве-
щества в энергию или информа-цию или наоборот. Объективно существует ре-
альное 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 едини-
цах 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 нас-
то-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 ка-
ких 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 ско-
рости M = Mo
1- v 2
c
c - cкорость света = 2,998 . 1010 см/сек.
Вопросы могут возникать по поводу сохранения негэнт-ропии. Всем из-
вестно, что информация и негэнтропия имеют склонность рассеиваться, те-
рять свою ценность и качество. Но энергия также может рассеиваться в ви-
де, 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 тради-
ционных 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 двус-
торонние 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. Предпо-
ложим, что система имеет восемь входов и один выход. Входы и выходы мо-
гут принимать только два значения. Тогда число возможных сос-тояний сис-
темы 2256. Это действительно большое число, кото-рое можно сравнивать с
числом электронов и протонов во всей вселенной: 2258. Однако 256 бит эк-
вивалентен 10-34 г, что измерить невозможно.
Положение изменяется принципиально при рассмотре-нии систем на атом-
ном 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 бо-
лее 100 битов. Однако вариации атомов по очередности, по месту располо-
жения, по связам с другими атомами, по химическим, фазовым и кристалли-
ческим 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 энер-
гии становятся уже существенными. В частности, для живых организмов, по-
токи негэнтропии могут оказаться соизмеримыми с изменением массы и энер-
гии.
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 не-
гэнтропией 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:
1. Не уточнено, какую информацию имеют в виду: свя-занную, получаемую
или отдаваемую системой.
2. Нельзя сложить две разные характеристики: энтропия является пара-
метром состояния системы, информация - параметром её функции.
3. Для реально существующих систем максимальная энт-ропия очень
большая. Хотя часть энтропии компен-сируется негэнтропией, их сумма
приближается к бес-конечности. Последним оперировать в практических
расчётах невозможно.
Искусственно созданные системы-модели (вторичная реальность, сознание
и др.) созданы таким образом, что их максимальная ОЭ является определяе-
мой величиной. Пос-ледняя действительно является суммой введенной в сис-
тему связанной информации ОНГ и фактической ОЭф после введения в систему
фактической ОНГф.
ОЭф + ОНГф = ОЭмакс.
Формула имеет практическое значение ввиду её общ-ности для
большинства упрощённых моделей реального мира.
