Виктор Воронов
Размышления об информации, или Информация к размышлению
Предисловие. Информационная реальность и будущее науки
Стремление к всеобъемлющему познанию, стремление найти ответы на самые глубинные вопросы, связанные с происхождением и существованием окружающего мира, является самой важной особенностью, отличающей человека и человеческий социум от всех других представителей биологической жизни. Врождённые знания и возможности перцептивного восприятия реальности, дополненные эзотерическими знаниями, на протяжении практически всей истории человечества были единственной основой для выстраивания вербализованных логических представлений об окружающей действительности. И на базе этих представлений сформировались религиозные, метафизические, технологические, математические и другие ветви человеческого знания.
Но настоящая революция в познании произошла лишь в результате использования инструментальных способов исследования природных явлений, на много порядков расширивших возможности перцептивных органов и позволивших перейти к количественному описанию наблюдаемых процессов. Отпочковавшееся от метафизики научное знание обнаружило, что для описания и объяснения практически всех физических фактов достаточно небольшого числа фундаментальных принципов и законов, которые, как правило, можно представить в математическом виде.
И это научное достижение породило распространённое убеждение, что наука покоится на надёжном основании, и что для понимания всего существующего достаточно лишь построить окончательную теорию, которая объединит все взаимодействия, и создать вычислительные мощности, необходимые для расчёта сложных систем.
Однако впечатляющий список проблемных вопросов, в течение многих десятилетий остающихся без научного ответа, заставляет думать, что природа устроена несколько иначе, чем это представляется с физической точки зрения. Некоторые вопросы, такие как существование «стрелы времени», «проблема измерений» в квантовой механике или происхождение Вселенной, связаны непосредственно с основополагающими принципами физики.
Но большинство проблем обязано своим существованием биологической жизни и представляющему её Человеку. Именно они привносят в окружающий мир такие чуждые для физики понятия, как целенаправленность, сознание, свобода воли и идея Бога. Да и само понимание природы жизни и процесса её материального воплощения находится ещё очень далеко от научного осмысления, так как живые существа, наделённые психикой, с трудом вписываются в существующую материалистическую картину мира. И корень всех трудностей кроется, по-видимому, в том, что живые организмы являются не просто высокоорганизованными физическими системами, а системами, способными создавать и использовать содержательную информацию.
Но, хотя в утилитарном плане роль информации в феномене жизни вполне понятна и сложные информационные процессы успешно моделируются на основе физических систем, не существует какого-либо ясного представления о том, каким образом информация может быть включена в структуру материального мира, подчиняющегося физическим законам.
Конечно, для информационных кодов используются материальные различения, и сама информация базируется на материальных носителях. Но её содержание не является частью этих носителей, так как информация инвариантна относительно предоставляющих различения материальных систем и выбранных на основе этих различений кодов.
Кроме того, информация обладает рядом свойств, не наблюдающихся в физических системах. Так, для информации не существует законов сохранения, и она может неограниченно копироваться, преобразовываться как по объёму, так и по содержанию, или вообще уничтожаться.
Содержание информации раскрывается только в специализированных информационных системах (ИС), обладающих базовыми знаниями (тезаурусом), позволяющими интерпретировать последовательности кодов в конкретные образы, встраиваемые в общий контекст знаний ИС. К подобным ИС относятся и живые организмы. При этом существенно, что информация, которой обладают ИС, способна целенаправленно влиять на их поведение.
Развитые информационные структуры способны также порождать виртуальные реальности, которые в чувственном аспекте могут воспроизводить окружающую действительность, но могут быть и сколь угодно далеки от неё.
Таким образом, есть все основания утверждать, что содержательная информация, безусловно являющаяся частью окружающей действительности, существует независимо от материальной реальности, на которой она базируется. И только физические различения, используемые информацией в качестве кодов, связывают информационную и физическую реальность в единое наблюдаемое целое.
Но вполне возможно, что в Природе существуют и другие нефизические различения. Тогда возникают вопросы: в каком статусе по отношению к наблюдаемой действительности будет находиться информация, использующая эти различения, и в каком виде она может быть связана с жизнью, представленной в материальной реальности?
Попытка ответить на эти вопросы является главной целью этой работы. Но, чтобы приблизиться к этой цели, необходимо сначала структурировать доступную восприятию информацию и развить язык, соответствующий этим структурам. А затем необходимо проанализировать с информационной точки зрения все проблемные вопросы физики, философии, биологии и психологии, чтобы попытаться найти общий информационный ключ к их решению.
Конечно, осуществить такую программу в деталях в рамках одной работы невозможно. Можно лишь поразмышлять над ролью информации в «трудных» проблемах науки и пригласить к более глубоким исследованиям специалистов, которым интересны фундаментальные основы науки и убеждения которых не ограничены требованиями естественно-научной парадигмы. По-видимому, подобная программа исследований давно назрела, и не хватает лишь какого-то импульса, чтобы она начала осуществляться. И этот импульс кроется, скорее всего, в понимании сущности информации, которая связана с её содержанием, а не с количеством используемых в её представлении битов.
В любом случае время, когда информация станет предметом фундаментальной науки, уже близко. Ведь, по свидетельству Б. Грина [Грин, 2013], Дж. А. Уилер, один из основоположников квантовой механики, полагал, что информация станет основной темой науки XXI века и что материя окажется проявлением более фундаментальной сущности, которой является информация.
Однако даже без постижения глубинных свойств информационной реальности, а лишь на основе систематизации и осмысления того, что лежит на поверхности и что ранее привлекало внимание учёных, можно получить впечатляющую картину устройства наблюдаемой действительности, в которой уже проступают некоторые структурные черты Мироздания.
Употребляя расплывчатое слово «информация», мы охватываем множество понятий, сильно отличающихся одно от другого.
Л. БриллюэнГлава 1. Место информации в системе научного знания
1.1. Информационная парадигма ключ к другой реальности
Информация Такое привычное для всех понятие. Оно проникло во все сферы человеческой культуры, в том числе и в науку. И тем не менее надо признать, что в настоящее время никакого сформировавшегося научного представления об информации не существует. И в этом плане мы всё ещё находимся в ситуации античного мира, когда изобретались и использовались довольно сложные механические орудия, но не были сформулированы основные законы механики. Не были сформулированы, потому что отсутствовал язык, на котором можно было бы задать природе правильные вопросы.
Однако способность в рамках современного научного знания находить реально работающие информационные решения создаёт ощущение владения законами информации и понимания её природы. В чём-то это действительно так. Кошка тоже владеет законами гравитации, совершая прыжок. Но между владением законами и научным знанием о них целая пропасть. И преодолеть эту пропасть можно, только выстроив семантический мост, конструкция которого должна основываться на правильных, хотя, возможно, и неудобных, с точки зрения современной научной парадигмы, вопросах. Поэтому, несмотря на то что совокупность работающих технических и технологических решений, связанных с информацией, увеличивается во всё нарастающем темпе, наука об информации возникнет только тогда, когда наберётся «критическая масса» правильных вопросов и некоторое количество ответов, соответствующих научным критериям.
А пока без внятного ответа остаётся самый главный вопрос: а что же такое информация? Безусловно, Н. Винер был прав, когда сказал, что «информация есть информация, а не материя и не энергия» [Винер, 1968]. Но эта «не материя и не энергия» способна участвовать в причинно-следственных отношениях вполне материальных структур, давая толчок масштабным энергетическим процессам. И в этой ситуации, чтобы не нарушать физическую картину мира, делалось множество попыток пристроить информацию к материальным структурам в виде некоторого всеобщего свойства. Например, в виде отпечатков, которые одна структура оставляет на другой при их взаимодействии.