«В начале была информация»
Мы сталкиваемся с информацией повсюду. Газеты, радио и телевидение ежедневно сообщают новую информацию. Системы обработки информации встречаются практически везде – например, в компьютерах, в оборудовании с числовым программным управлением, в автоматических производственных линиях и даже на автомойках. Наконец, деятельность всех живых организмов управляется программами, действующими на основе информации. В целом, жизнь невозможна без информации, которую, без преувеличения, можно назвать неотъемлемым свойством всего живого. Поэтому все попытки объяснить жизненные процессы только с точки зрения физики и химии остаются безуспешными. Именно в этом состоит основная проблема современной биологии, опирающейся на теорию эволюции...
1. Колесовидная сеть паука
На рис. 1 представлен фрагмент паутины, в данном случае принадлежащей пауку циртофору. Размер ячейки – примерно 0,8 х 1,2 мм. В верхней части рисунка обведен сегмент, представленный ниже в сильном увеличении под электронным микроскопом.
 |
| Рис. 1. Колесовидная сеть паука (в данном случае паука циртофора) |
Эта паутина соткана поистине удивительным образом. Паук чрезвычайно экономно расходует строительные материалы: необходимая прочность нити достигается при минимуме использованного материала. Нити, идущие по кругу, особым образом пересекаются с радиальными нитями: не просто скрепляются в отдельных точках, но на протяжении определенного отрезка тянутся параллельно друг другу и склеиваются тончайшими паутинками. Любой, самый обыкновенный паук – непревзойденный гений, обладающий разнообразными способностями: он и архитектор, и усердный ткач, и химик, синтезирующий шелк, и прядильщик, искусно обрабатывающий этот материал. Для управления этим производственным процессом он использует компьютерную систему. Паук выполняет работу так умело, как будто не один семестр изучал теорию сопротивления материалов, химию, архитектуру и информатику. Но, конечно, ни один паук не может похвастать таким образованием. Кто же его научил всему этому? Откуда у него эти профессиональные навыки? Кто его консультирует? Большинство пауков уже давным-давно изобрели рециклинг – повторное использование материалов. По утрам они съедают свою паутину, пропуская ее через собственный «химический завод». Затем паук вырабатывает новую шелковую нить и плетет новую паутину.
На вопрос, почему вся эта система функционирует именно таким образом, существует только один ответ: в нее заложена информация.
2. Паутинные железы пауков рода Uroctea
 |
| Рис. 2. Паутинные железы паука рода Uroctea |
На фотографии представлены лишь некоторые из них, и видно, как из двух желез выпускается шелковая нить. Эта нить, уже обладающая необходимой крепостью и растяжимостью, производится на «фабриках», расположенных непосредственно под ней. Все эти сложные процессы управляются компьютерной системой, и все «оборудование» размещено на невообразимо малом пространстве. Как получается, что такой сложный производственный процесс идет настолько точно и исправно? Дело в том, что в системе заложена особая управляющая программа, которая содержит всю необходимую информацию.
3. Бабочка морфида голубая
 |
| Рис. 3. Южноамериканская бабочка морфида голубая с фрагментарным увеличением поверхности крыльев |
На снимках, сделанных с тремя разными увеличениями – в 40, 280 и 16000 раз, видны отдельные детали структуры крыльев. Под электронным микроскопом крыло бабочки напоминает крышу дома, покрытую черепицей. При более сильном увеличении видны даже отдельные пластинки, расположенные внахлест. И только при 16000-кратном увеличении тайна начинает открываться. Пред нами предстает необычайная конструкция: решетка правильной формы, образованная клинообразными выступами, каждый из которых отличается высочайшей точностью. Расстояние между элементами решетки составляет всего 0,00022 мм и соблюдается настолько строго, что максимальное отклонение не превышает 0,00002 мм. Ни одна мастерская точной механики в мире не в состоянии изготовить с такой точностью даже одну-единственную чешуйку крыла. Но для чего же нужна такая конструктивная сложность?
Здесь гениальным образом реализуется один физический эффект, который можно объяснить на простом примере. Если одновременно бросить в воду два камня, то от места падения каждого разойдутся концентрические волны. В одних зонах волны гасятся, в других – усиливаются. В физике это явление известно как эффект интерференции. Именно благодаря ему крылья бабочки имеют определенную окраску. Когда солнечный свет попадает на ступенчатую решетку, эффект интерференции приводит к тому, что одни цвета приглушаются, а другие усиливаются. Расстояния между решетками точнейшим образом соответствует длине волн видимого спектра света.
Каким же образом возникла столь гениальная конструкция, необходимая для проявления одного конкретного физического эффекта? Ответ на этот вопрос все тот же: информация!
4. Эмбриональное развитие человека
 |
| Рис 4. Различные стадии развития человеческого эмбриона |
Затем формируются, хотя еще и не используются, легкие, глаза и уши. Через два месяца после зачатия размер эмбриона составляет всего три-четыре сантиметра. Он мог бы поместиться в ореховой скорлупке, но, тем не менее, у него уже есть все органы, которые затем только продолжают расти и формироваться.
На рис. 4 показаны различные стадии развития эмбриона в материнском организме:
Фрагмент А: строение эмбриона возрастом 28 дней, размером 4,2 мм: 1 – граница между зачатками спины и живота, 2 – зачаток подмышечной впадины, 3 – зачаток печени, 4 – зачаток сердца, 5 – глаз, 6 – тонкая и толстая часть пупочной воронки, 7 – пупочное кольцо, 8 – срединная пупочная складка, 9 – копчик.
Фрагмент В: эмбрион в возрасте примерно 28 дней, размером 4,2 мм.
Фрагмент С: нервная система эмбриона в возрасте восьми недель, размером 17,7 мм: 1 – Telencephalon (= передняя часть переднего мозгового пузыря эмбриона), 2 – Nervus opticus (зрительный нерв), 3 – Cerebellum (мозжечок), 4 – Medulla oblongata (продолговатый мозг), 5 – Lobus olfactorius (обонятельный нерв), 6 – Nervus ulnaris (локтевой нерв), 7 – Nervus obturatorius (запирательный нерв), 8 – Nervus plantaris lateralis (подошвенный латеральный нерв) и Nervus suralis (икроножный нерв).
Фрагмент D: эмбрион размером 75 мм в матке. 1 – плацента, 2 – миометрий (= мускульный слой матки), 3 – амниотическая оболочка. Амниотическая жидкость удалена.
Почему при эмбриональном развитии рост клеток происходит не беспорядочно, а систематически, целенаправленно и в строго определенное время? В основе всех процессов лежит подробнейшая инструкция, в которой все шаги запрограммированы вплоть до мельчайшей детали. Таким образом, и здесь решающим фактором служит информация.
5. Робот, играющий на оргáне
 |
| Рис. 5. Робот Васубот, играющий на органе |
На выставке EXPO’85 в Японии был продемонстрирован робот, играющий на оргáне. Разработчик механизма профессор Ихиро Като из университета Васедо, изготовитель — Sumitomo Electronic Industries. Сейчас работа можно увидеть в японском правительственном здании EXPO’85. Этот пример свидетельствует о возможностях робототехники, однако система способна выполнять только запрограммированные функции, согласно заложенной в нее информации.
У него две руки и две ноги, которыми он нажимает на клавиши и педали органа. С помощью встроенной камеры робот читает ноты. Специальная программа преобразовывает музыкальный код в движения рук и ног, нажимающих на клавиши и педали. Робот может сыграть любое музыкальное произведение, даже не разучивая его предварительно. Чем же объясняется эта способность? Робот функционирует не только благодаря различным механизмам, но и руководствуясь информацией, заложенной в него в виде определенной программы. Если изъять из системы эту информацию, то способности робота на этом закончатся.
Здесь следует сделать одно примечание: даже если отключить программу, масса системы не изменится, что указывает на важное свойство информации – нематериальность.
Итак, мы снова видим, что информация – это решающий фактор.
Выводы
Рассмотрев несколько самых разных систем, мы видим, что их объединяет один общий фактор – в каждую из систем заложена информация. Если удалить эту информацию, то ни одна из систем не будет функционировать. Итак, если мы хотим лучше понять явления живой и неживой природы, то нам необходимо изучить понятие информации. Я в целом согласен с базовым тезисом, который недавно сформулировал один профессор информатики из Дортмунда:
«Тот, кому известен источник информации, держит в руках ключ к познанию всего мира».
В предисловии к уже ставшей классикой книге нобелевского лауреата в области физики Ричарда П. Фейнмана (1918–1988) «Характер физических законов» сказано:
«Наша эпоха – это век открытия фундаментальных законов природы, волнующее, чудесное время, которое, однако, уже никогда не повторится».
Большинство законов в области физики уже открыты и сформулированы. Однако в том, что касается такой основополагающей величины, как информация, мы стоим лишь на полпути к открытиям...
Источник: equalibra.org
***