Параллельное определение информации и энергии. Параллелизм между информационными и энергетическими производящими системами

1.     ВВЕДЕНИЕ

Прикладная и теоретическая информатика достигли необыкновенных высот в своём развитии. Однако удовлетворительного твёрдого теоретического фундамента для этих наук до сих пор не было создано. Причина состоит в отсутствии удовлетворительных¹ общих определений понятий информации и информационной системы.

Отмеченная особенность присуща не только информатике. В физике, несмотря на её более длительное существование, положение с твёрдым теоретическим фундаментом обстоит точно таким же образом: отсутствуют удовлетворительные^ общие определения понятий энергии и энергетической системы.

Из этого неслучайного, по-видимому, совпадения можно сделать вывод, что причина описанного положения коренится не в самой информатике и не в самой физике, а в отсутствии удовлетворительного общего твёрдого теоретического представления о мире и его бытии, в котором понятия информации и энергии появлялись бы естественным дедуктивным путём.

Данная статья предназначена для того, чтобы попытаться заполнить указанный пробел в научном мировоззрении.

Статья состоит из трёх частей. В первой части излагается общее соединённое (синтетичное) замкнутое в себе представление о материальном мире, которое позволяет дать параллельные определения энергии и информации, не выходя за пределы этого мира.

Во второй части статьи на основе представления, изложенного в первой части, вводится достаточно общее понятие производящей (консервативно-динамичной средовой потоковой) системы, описываемой соответствующей системой эволюционных уравнений. В качестве важных частных случаев таких систем вводятся понятия энергетической производящей системы и информационной производящей системы.

В третьей части статьи на подробно разобранных примерах отопительной печи (как энергетической производящей системы) и персонального компьютера (как информационной производящей системы) показывается применимость предложенной концепции для обобщённого и формализованного описания широкого класса систем, существующих наяву.

Из сказанного следует, что данная статья может послужить научным мировоззренческим слоем для подведения твёрдого теоретического фундамента и под физику, и под информатику.

2.     ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ОБ ЭНЕРГИИ И ИНФОРМАЦИИ

Синтетичность (соединенность) материального мира

Под человечеством понимается совокупность всех людей, живших и живущих на нашей планете.

Например, даются такие поверхностные определения информации: информация - отражение окружающего мира посредством сигналов и знаков; информация - сведения, воспринимаемые человеком или специальным устройством как отражение фактов материального мира в процессе коммуникаций.

Например, даётся такое внешне красивое определение: энергия - скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения и взаимодействия материи, мерой перехода движения материи из одних форм в другие. К сожалению, после этого определения остаётся неясным, являются ли «величина», «мера», «движение», «взаимодействие», «переход» и пр. материей или какими-то иными, внешними по отношение к материи сущностями.

Материальный* (т.е. вещественный и мысленный) мир (на данный момент времени) можно обобщённо определить как совокупность, включающую в себя: 1) природный мир (как вещественный, так и мысленный) Земли и Вселенной; 2) надприродный (артеприрод- ный) мир (как вещественный, так и мысленный), созданный человечеством в процессе его бытия. Ясно, что само человечество является частью и природного, и надприродного мира. При этом провести чёткую однозначную границу между природным и надприродным мирами иногда довольно затруднительно. Вместо мира можно говорить о вселенной, среде, космосе и т.п. Вместо пары - природный мир и надприродный мир - можно использовать пару - естественный мир и искусственный мир.

Мысленный (природный и надприродный) мир включает в себя мысленный мир живых существ Земли и, в частности, мысленный мир людей.

Мысленный мир людей подразделяется на сознательный (ведательный) и подсознательный (иначе наивный, бессознательный, внесознательный, надсознательный и пр.) миры. Это подразделение восходит к Карлу Роберту Эдуарду фон Хартманну, опубликовавшему в 1869 году книгу «Философия подсознательного».

Сознательный мир воссоздаётся как путём поднятия из подсознательного мира, так и путём общественного вменения одной частью сознательного мира другой части сознательного мира. Сознательный мир добавочно создаётся путём общественного познания'. Подсознательный мир воссоздаётся путём биологического рождения. Подсознательный мир добавочно создаётся путём постепенного перехода устойчивой во времени части сознательного мира в подсознательный мир.

Сознательный и подсознательный миры неоднородны внутри всего человечества. Сознательный мир преимущественно однороден внутри каждой долго существующей мысленно обменной человеческой общности по причине мысленного перемешивания. Подсознательный мир преимущественно однороден внутри каждой очень долго существующей кровнородственной человеческой общности по причине биологического перемешивания. Поэтому подсознательный мир гораздо менее изменчив во времени, чем сознательный мир [2-4], [6, стр. 11].

Круговорот вещественного, мысленного, сознательного и подсознательного миров

Связь во времени между определёнными выше мирами можно описать следующим образом.

Бытие (существование во времени) вещественного мира называется овеществлением. Бытие во времени мысленного, сознательного и подсознательного миров людей называется мышлением, сознанием (веданием) и подсознанием (наитием) мира людей, соответственно.

Вещественный и мысленный миры не переходят друг в друга. Овеществление и мышление миров людей невозможны друг без друга. А именно, овеществление мира людей направляет его сознание, а подсознание и сознание (т.е. мышление) мира людей направляет его овеществление [2-4], [6, стр. 12].

Сознательный и подсознательный миры людей не отделены строго друг от друга: происходит переход из одного мира в другой. Не забывающийся сознательный мир посте-

«Материя» - обобщающее слово, восходящее к словам «мать», «матерь» и пр. А у матери невозможно отделить вещество от мысли. Поэтому разделение мира на «материю» и «дух», на «материю» и «сознание» является грубо искусственным.

^' Сознательный мир ребёнка начинает наполняться и создаваться из подсознательного мира ещё во время созревания плода в утробе матери и, по-видимому, особенно сильно наполняется в первые годы роста ребёнка. Одновременно после рождения ребёнка его сознательный мир наполняется и создаётся и из окружающей среды.

пенно пополняет подсознательный мир. А забывающийся сознательный мир в случае необходимости пополняется подсознательным миром.

Подсознательный мир передаётся из поколения в поколение по индивидуальному биолого-генетическому наследованию. Сознательный мир передаётся из поколения в поколение как поднятием из унаследованной подсознательной части, так и социо-культурным вменением и образно-словесным обучением.

В совокупности имеется следующий временной круговорот вещественного и мысленного миров людей в материальном мире:

1)   вещественный мир людей устраивает (в частности, обустраивает, надстраивает, перестраивает, подавляет, пробуждает, возбуждает и пр.) сознательный мир людей,

2)   не забывающийся сознательный мир людей постоянно «опускается вниз» и устраивает (в частности, обустраивает, надстраивает, перестраивает и пр.) подсознательный мир людей,

3)   подсознательный мир людей потребностно «поднимается вверх» и устраивает (в частности, воспроизводит, обустраивает, надстраивает, перестраивает, пробуждает, возбуждает и пр.) забывающийся сознательный мир людей,

4)   и сознательный, и подсознательный миры людей устраивают (в частности, воспроизводят, обустраивают, надстраивают, перестраивают, подавляют, пробуждают, возбуждают и пр.) вещественный мир людей.

Синтетичность материальных предметов

Любую мысленно отмеченную людьми в данный момент времени часть материального мира будем далее называть (материальным) предметом, достоянием или объектом (в данный момент времени). Это общее понятие включает в себя предметы, обозначающие бытие во времени других предметов, такие как явление, состояние, благополучие, равновесие и пр.

В некоторых предметах есть и вещественная (составляющая) часть, и мысленная (составляющая) часть; их можно назвать синтетичными или вещественно-мысленными предметами. Примером является любой созданный человеком вещественный предмет, поскольку он имеет в себе и мысленную часть, показывающую некоторые обстоятельства придумывания и создания этого предмета. Из этого примера следует, что даже мысленный мир людей располагается не только в людских головах.

В некоторых предметах есть только вещественная (составляющая) часть; их можно назвать чисто вещественно предметами. Примером является любой косный, т.е. не живой, природный предмет.

Наконец, в некоторых предметах есть только мысленная (составляющая) часть; их можно назвать чисто мысленными предметами. Примером является любой предмет, непосредственно не обнаруживаемый органами чувств человека, такой как сверхъестественное существо, душа, число и т.д.

С предметом в данный момент времени людьми мысленно соединены некоторые мысленные предметы, называемые свойствами или способностями предмета. Предмет с отмеченным людьми свойством называется освойственным предметом.

С двумя предметами в данный момент времени может быть соединён другой предмет, называемый связью между предметами.

Замечание. Из приведённого выше определения следует, что свойства материальных предметов сами являются материальными предметами. Обобщённо можно сказать, что разделение материи на вещество и мысль позволило понятие материи сделать замкнутым в себе.

Энергия и информация как особые свойства материальных предметов

Синтетичное представление о материальном мире позволяет единообразно определить понятия энергии и информации как особых свойств материальных предметов* [6, стр. 13].

В каждое мгновение времени предмету присуще его свойство, называемое состоянием предмета в данное мгновение времени. Соответственно вещественной части предмета присуще состояние вещественной части предмета в данное мгновение времени, а мысленной части предмета присуще состояние мысленной части предмета в данное мгновение времени. Состояния предметов изменяются во времени под воздействием других предметов, называемых внутренними и внешними побудителями.

Способность в некоторый момент времени некоторых предметов воздействовать на другие предметы и вызывать изменение в состоянии их вещественных частей в этот момент времени называется энергией. А способность в некоторый момент времени некоторых предметов воздействовать на другие предметы и вызывать изменение в состоянии их мысленных частей в этот момент времени называется информацией. Указанные воздействующие предметы будем называть энергетическими и информационными предметами, соответственно. Ясно, что они представляют собой частные случаи освойственных предметов.

Из данного определения следует, что энергия и информация, будучи способностями, являются мысленными материальными предметами.

Выделяя разные виды воздействующих предметов и разные виды их воздействий на другие предметы, наблюдатели выделяют особенные виды энергии этих предметов и особенные виды информации в этих предметах. При этом наблюдатели отмечают, что данный предмет обладает данным особенным видом энергии или данным особенным видом информации.

Например, катящийся по поверхности шар обладает кинетической (двигательной) энергией, а также зрительной информацией. Другой пример: пища, принимаемая людьми, обладает химической энергией, а также зрительной, обонятельной и осязательной информацией. Третий пример: книга, изданная на каком-либо языке, обладает знаковой информацией, а также тепловой энергией. Четвёртый пример: солнечное излучение обладает солнечной энергией, а также зрительной информацией и осязательной информацией.

Вмещения предмета и потоки вмещений

Любую мысленно отмеченную людьми в данный момент времени часть предмета будем называть подпредметом предмета. Подпредмет, обладающий данным свойством, будем называть свойственным подпредметом предмета.

Совокупность всех свойственных подпредметов данного предмета, обладающих данным свойством, будем называть предметно-свойственным вмещением предмета. Среди всех таких вмещений выделим два главных вида воздействующих вмещений. Совокупность всех энергетических подпредметов данного предмета будем называть энергетическим вмещением предмета. Совокупность всех информационных подпредметов данного предмета будем называть информационным вмещением предмета.

Выделяя разные виды воздействующих вмещений в предметах и разные виды их воздействий на другие предметы, наблюдатели выделяют особенные виды энергетических и информационных вмещений. Например, катящийся по поверхности шар обладает кинетическим (двигательным) энергетическим вмещением. При этом не любая часть шара способна

Из сказанного следует, что встречающееся в литературе перечисление материи, энергии и информации, как отдельных самостоятельных сущностей мира, является излишним. воздействовать на препятствия: поверхность шара, как одна из мысленных вещей шара, такой способностью не обладает. Другой пример: пища, принимаемая людьми за едой, обладает химическим энергетическим вмещением. При этом не любая часть пищи способна вступать в химические реакции внутри человеческого тела; некоторые вещи пищи просто выбрасываются. Третий пример: книга, изданная на каком-либо языке, обладает знаковым информационным вмещением. При этом не любая часть книги способна воздействовать на читателей и вызывать изменение в состоянии их мысленных частей: произвольные совокупности букв, слов и даже предложений такой способностью не обладают. Четвёртый пример: солнечное излучение обладает солнечным энергетическим вмещением, а также зрительным информационным вмещением и осязательным информационным вмещением. При этом разные части солнечного спектра способны по-разному воздействовать на людей.

Трём указанным выше видам вмещения соответствуют три вида передаточного потока (или передвижения) подпредметов из одного предмета в другой предмет в данное мгновение времени: 1) поток свойственных подпредметов с данным свойством (предметно­свойственный поток); 2) поток энергетических подпредметов (энергетический поток); 3) поток информационных подпредметов (информационный поток).

Для того чтобы избежать использования петлеобразных преобразовательных потоков подпредметов с изменением свойств, мы среди всех предметов выделим особенный мысленный предмет /, называемый мнимой средой. Это даёт возможность вместо одного петлеобразного потока, который одновременно является и выходящим из предмета, и входящим в предмет (что составляет непреодолимое препятствие при составлении эволюционных уравнений для предмета (см. далее)), рассмотреть два (мнимо) передаточных потока: извод- ный поток одних свойственных подпредметов из предмета в мнимую среду <х> и производный поток других свойственных подпредметов из мнимой среды <х> в предмет.

Это позволяет изведение и произведение вмещения в предмете рассматривать как частные виды передачи вмещения между разными предметами.

Замечание. Одна из задач физики (как первичной науки о вещественном мире) состоит в том, чтобы выделять качественно особенные виды энергетических вмещений и для этих вмещений и потоков этих вмещений определять их количества. Сходным образом, одна из задач информатики (как первичной науки о мысленном мире) состоит в том, чтобы выделять качественно особенные виды информационных вмещений и для этих вмещений и потоков этих вмещений определять их количества.

Временная преемственность вмещений («закон сохранения материи»)

Далее мы рассмотрим некоторые ограничения возможностей относительно изменения вмещений во времени. Введём их в виде некоторой аксиомы, т.е. первичной ценности.

Аксиома временной преемственности вмещений: любое новое предметно­свойственное вмещение в данном производящем предмете может производиться только посредством: 1) изведения части старого энергетического вмещения хотя бы в одном энер- гетически-значимом изводящем предмете, и 2) посредством изведения части старого информационного вмещения хотя бы в одном информационно-значимом изводящем предмете.

В этой аксиоме изводящий предмет называется значимым для производящего предмета, если после удаления изводящего предмета производство нового вмещения в производящем предмете прекращается.

Отметим, что всё описанное в этой аксиоме может происходить в одних и тех же предметах и даже в одном и том же предмете.

Приведём примеры, поясняющую эту аксиому.

Пример 1. Рассмотрим Луну как производящий предмет. В качестве одного из изводящих предметов выступает окололунное пространство. На Луну падают метеориты, которые создают новое вещественное вмещение Луны и меняют вид её поверхности. При этом в окололунном пространстве изводятся не только метеориты, обладающие кинетической энергией, но и исчезают зрительные видимости этих метеоритов на небе, ранее доступные наблюдателям и обладавшие зрительной информацией.

Пример 2. Рассмотрим человечество как производящий предмет. В качестве одного из изводящих предметов выступает Земля. Считается, что информационное вмещение человечества с течением времени увеличивается. Это явление можно объяснить за счёт увеличивающегося во времени изведения людьми энергетического вмещения Земли.

3.     ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПРОИЗВОДЯЩИЕ СИСТЕМЫ

Система (составной предмет, устроенный предмет, организованный объект)

Под системой (составным предметом, устроенным предметом, организованным объектом) будем понимать предмет материального мира, обладающий следующими свойствами:

1)   он является совокупностью нескольких (не менее двух) других предметов материального мира, называемых далее деталями, и нескольких других предметов материального мира, называемых далее связями между деталями;

2)   (свойство внутренней составленности) деталь сама может быть совокупностью нескольких (не менее двух) других деталей и нескольких связей между ними, называемых далее составляющими деталями детали и составляющими связями детали; такая деталь называется сложной; деталь, не являющаяся сложной, называется простой, или первичной, или атомарной, или элементарной, или элементом;

3)   (свойство внешнего обустройства) предмет [сложная деталь] первоначально во времени устраивается (организуется) из составляющих деталей обязательно при наличии некоторых связей некоторых составляющих деталей хотя бы с одним внешним по отношению ко всем составляющим деталям предметом мира; такой внешний предмет можно назвать обустраивающим данный предмет [данную сложную деталь];

4)   (свойство внутренней необоснованности) и сам предмет, и каждая сложная деталь обязательно имеет хотя бы одно новое свойство, которого не было ни у одной из составляющих деталей; такое свойство называется далее внутренне необоснованным;

5)   (свойство внешнего обоснования) каждое внутренне необоснованное свойство предмета [сложной детали] обязательно основано на наличии некоторых связей предмета [сложной детали] хотя бы с одним внешним по отношению к предмету [к сложной детали] предметом мира; такой внешний предмет можно назвать обосновывающим данное свойство предмета [сложной детали];

6)   (свойство внешнего переустройства) предмет [сложная деталь] вторично во времени перестраивается (достраивается) обязательно при наличии некоторых связей предмета [сложной детали] хотя бы с одним внешним по отношению к предмету [к сложной детали] предметом мира; такой внешний предмет можно назвать перестраивающим данный предмет [данную сложную деталь].

Грубо говоря, никакого чисто внутреннего самоустроения (автоэмергентности) системы из какой-либо совокупности предметов, которые могут стать порождающими деталями этой системы, не существует. Также не существует никакого чисто внутреннего появления (эмергентности) новых свойств у системы. Также не существует никакого чисто внутреннего переустроения (реэмергентности) системы. Для этого должны существовать внешние обустраивающие, обосновывающие, перестраивающие предметы, соответственно [1], [6, стр. 15­16]. Отметим, что согласно разделу 1 обстоятельства тоже являются предметами.