Термодинамика реальных процессов
Шрифт:
Чтобы извлечь из ряда (24) дополнительные закономерности эволюционного характера, надо было располагать универсальным методом количественной оценки степени совершенства любого сколь угодно сложного явления. Для этой цели не удалось использовать известные методы, поэтому пришлось создавать новый. Заранее было лишь ясно, что необходимый метод определения уровня эволюционного развития явления должен базироваться на ОТ и подчиняться ее началам. Лучше всего этому требованию может удовлетворять некое условно простое явление с его главными количественными мерами. Соответствующее условно простое явление я назвал информационным (см. параграф 28 гл. XV).
Из четырех главных характеристик любого явления - количества
Универсальная мера количества поведения, или энергия, уже использовалась некоторыми авторами для оценки отдельных технологических процессов, целых отраслей народного хозяйства и даже всей мировой экономики. Например, соответствующий термодинамический подход применительно к различным отраслям народного хозяйства был разработан американскими экономистами во главе с В. Леонтьевым и X. Ченери [87]. В монографии Одума [90] с помощью энергии решаются глобальные проблемы развития общества с учетом военного и промышленного потенциала, уровня сельскохозяйственного производства, природных ресурсов, климатических условий и т.п.
Однако энергия не учитывает самой важной для нас характеристики - степени совершенства системы, затрачивающей энергию. Ведь высококвалифицированный и необученный человек при одинаковых затратах энергии выработает разные по количеству и качеству продукты. Вспомним притчу о том, как медведь пытался гнуть дуги. Поэтому в предложенном мною условно простом информационном явлении энергия U используется в роли экстенсора - условного объекта переноса, а уровень эволюционного развития системы определяется интенсиалом, то есть мерой качества, или структуры, ее поведения П. В результате уравнение первого начала ОТ для условно простого информационного явления приобретает вид (см. формулу (275))
DW = dQU = П dU = (341)
где dW - изменение информэнергии (информэнергия есть мера количества поведения сложной системы, находящейся на произвольном уровне эволюционного развития), Дж; dQU - полная информационная работа, совершаемая системой при переносе энергии dU, Дж;
П - среднее значение информационного интенсиала, или информациала, именуемого также энергиалом, системы;
Пi - частное значение информациала, соответствующее затраченной работе dQi ;
dQi - работа, определяемая по формуле (34), Дж.
Уравнение (341) характеризует закон сохранения информэнергии в условиях взаимодействия сложной системы с окружающей средой. В частном случае простой системы, обменивающейся с окружающей средой простыми веществами, информациал
П = Пi = 1 (342)
и уравнение (341) превращается в известное уравнение первого начала (31), где U - мера количества поведения простой системы.
Для условно простого информационного явления справедливы также все остальные начала ОТ и их уравнения. Второе начало выражает закон сохранения экстенсора, то есть энергии, третье - закон информационного состояния, четвертое - закон взаимности, пятое - переноса и т.д. С помощью уравнений этих начал в рассмотрение вводятся коэффициенты информационного состояния, информоемкости, информопроводности и информосопротивления, информоотдачи и информопередачи и т.п. При этом переносится (передается) не информация П (интенсиал), а энергия U (экстенсор) под действием разности информациалов. Информация системы, как и температура или электрический потенциал, способна лишь изменяться в процессе передачи энергии, причем скорость изменения обратно
2. Количество и ценность информации.
Из уравнений (275) и (341) видно, что информациал
П = dW/dU = W/U (343)
представляет собой безразмерный параметрический критерий подобия. Следовательно, по своей универсальности он не уступает энергии, а значит, и информэнергии. Отсюда должно быть ясно, что указанные предельно универсальные характеристики - количество W и качество П поведения - применимы к произвольной системе независимо от ее физической природы и уровня эволюционного развития.
В частном случае системой может служить теория, опыт, проект, художественное полотно, музыкальное, поэтическое и прозаическое произведение и т. п. Каждая из перечисленных систем несет в себе определенное количество информации, понимаемой в традиционном смысле, например как некое сообщение. Это дало мне основание все, что несет в себе любая система, назвать обобщенной информацией, или просто информацией. Очевидно, что эту информацию вполне выражают способ, качество, структура, совершенство, уровень развития поведения системы, а значит, и характеристика П . Следовательно, информациал - это существенно более широкое понятие, чем традиционное количество информации, ибо помимо чисто информационного способа поведения системы он одновременно охватывает также и все без исключения остальные возможные способы этого поведения. Однако слово "информация" привлекает своими емкостью и многозначностью, которые хорошо отражаются в интуитивных представлениях об информации.
Как и всякий интенсиал, информациал является величиной абсолютной, но не в житейском ("абсолютно точно", "абсолютно правильно"), а в термодинамическом смысле, то есть он отсчитывается от абсолютного нуля интенсиалов, каковым служит абсолютный вакуум, или парен, и не зависит от каких-либо свойств источника, потребителя (адресата) и канала связи.
Будучи характеристикой абсолютной, информациал определяет абсолютное количество обобщенной информации. Одновременно он выражает и абсолютную ценность информации. Так сама собой естественно и просто разрешается труднейшая и очень актуальная проблема определения ценности информации.
Информациал есть фактор интенсивности - интенсиал, следовательно, он способен изменяться внутри изолированной системы за счет других степеней свободы. Это значит, что количество информации не подчиняется закону сохранения, тем более что нашим мышлением, как мы видели, управляют сверхтонкие миры. Это также означает, что закон сохранения информэнергии тоже не соблюдается внутри изолированной системы, он справедлив только для ее контрольной поверхности, на которой совершаются работы, входящие в уравнение (341). Такова цена, которую приходится платить за условность информационного явления [ТРП, стр.554-555].
3. Семантика (смысловое содержание) информации.
Теория информации не может считаться завершенной без количественного учета смыслового содержания информации. Информациал П , входящий в уравнение (341), фактически определяет некий средний уровень эволюционного развития системы. Но сложная система располагает огромным множеством частных свойств, каждое из которых может быть выражено соответствующим понятием, оцениваемым своим частным значением информациала Пi . Это может быть твердость, цвет, размеры, возраст, профессия, образование, творческий потенциал и т.п. изучаемого объекта. Уравнения ОТ, включая (341), справедливы также и для частных информациалов Пi .