Екологія: біологія взаємодії. 5.25. (доповнення) Обмін речовиною, енергією та інформацією
Для речовини та енергії діють закони збереження. Завдяки цим законам речовина й енергія не виникають і не зникають, а лише переходять з однієї форми в іншу. Рівняння Ейнштейна відображає фундаментальний зв'язок між речовиною й енергією. Для інформації закони збереження не діють. Інформація може виникати й зникати. Як не дивно, інформацію можна передати іншому, не позбавляючись її самому.
Українська мова (найновіша версія) / російська версія (оновлення припинено)
5.24. Життєві форми організмів
Д. Шабанов, М. Кравченко. Екологія: біологія взаємодії
Розділ 5. Аутекологія та основи середовищезнавства
5.26. (доповнення) Фактори, що впливають на розвиток організму
5.25. (доповнення) Обмін речовиною, енергією та інформацією
Смислами я називаю відповіді на питання. Те, що ні на яке питання не відповідає, позбавлене будь-якого смислу.
Михайло Бахтін
Інформація — це інформація, а не матерія й не енергія.
Норберт Вінер
Ми сказали, що кожен організм обмінюється із середовищем речовиною, енергією та інформацією. Чим відрізняються компоненти цієї тріади?
Речовиною називається матерія, що має масу спокою. Енергія (від грец. energeia — дія, діяльність) позбавлена маси спокою й є загальною мірою кількості руху, причиною змін речовини. Речовина й енергія як дві основні форми матерії є основою спостережуваного нами світу.
Поняття «інформація» (від лат. informatio — роз'яснення, виклад) первісно використовувалося для позначення відомостей, що передаються від людини до людини. У XX столітті це поняття стало позначати будь-які відомості та дані, що передаються за допомогою будь-яких речовинних або енергетичних носіїв.
Для речовини та енергії діють закони збереження. Завдяки цим законам речовина й енергія не виникають і не зникають, а лише переходять з однієї форми в іншу. Рівняння Ейнштейна відображає фундаментальний зв'язок між речовиною й енергією. Для інформації закони збереження не діють. Інформація може виникати й зникати. Як не дивно, інформацію можна передати іншому, не позбавляючись її самому (це зробити досить легко, наприклад, з комп'ютерним файлом, і зовсім неможливо, скажімо, з їжею або електроенергією…).
Однак дія законів збереження для речовини й енергії різна. Речовина може нескінченно переходити з однієї форми в іншу. Ви зробили видих. У повітрі, що ви видихаєте, містяться молекули води у вигляді пари. Деякі з цих молекул утворилися внаслідок обміну речовин з атомів водню й кисню, що входили до складу органічних речовин, які зруйнував ваш організм. Ці молекули можуть випасти з парою на рослини. Деякі з поглинутих рослинами молекул води будуть розщеплені ними й увійдуть до складу нових органічних речовин. Атоми водню й кисню, як і інших важливих для організмів елементів, можуть мандрувати такими або іншими подібними маршрутами впродовж тисяч (або сотень мільйонів…) років.
Отже, кругообіг речовин цілком можливий, на відміну від кругообігу енергії. І через кожен організм, і через біосферу в цілому тече потік енергії, а її необмежений кругообіг неможливий. Щоб зрозуміти це, необхідно згадати перше й друге начала термодинаміки. Перше начало термодинаміки є законом збереження енергії. Для обговорення цього питання найзручніше виразити його в такій формі: ККД (коефіцієнт корисної дії) будь-якого перетворення енергії не може перевищувати 100%. Отже, при перетворенні енергії не можна отримати її більше, ніж було витрачено. У цьому відношенні енергія поводиться так само, як речовина. Друге начало термодинаміки більш парадоксальне. Відповідно до нього, ККД перетворення енергії не може становити навіть 100%: частина енергії перейде у форму, в якій її не можна буде використати для виконання корисної роботи. Внаслідок цього при кожному перетворенні енергії в живих системах частина її перетворюється на тепло, витрачається на підвищення невпорядкованості навколишнього середовища. Іншими словами, «граючи» з природою, виграти неможливо. Більше того, з нею навіть не можна зіграти внічию!
Ще одна істотна відмінність між речовиною, енергією та інформацією пов'язана з можливістю вимірювання їхньої кількості. Кількість речовини можна виміряти абсолютно, незалежно від способу вимірювання. Її кількість, оцінена, наприклад, за її масою й за енергією, що потрібна, щоб привести її в рух, виявиться однаковою. Кількість енергії можна виміряти лише в порівнянні з певним іншим її рівнем. Лише згадане рівняння Ейнштейна дає повну оцінку енергії, що міститься в тій чи іншій кількості речовини. А для інформації взагалі неможлива оцінка її кількості, незалежна від її приймача, адресата цієї інформації.
Скільки інформації міститься в CD-диску? Користувач CD-привода може скачати з диска ту кількість інформації, яка записується на нього відповідно до певного стандарту (наприклад, 700 Мб). Для людини, яка вміє читати, кількість зчитуваної інформації визначається малюнком і написами, нанесеними на неробочий бік. Для продавця дисків основна інформація нанесена на цінник. Технолог насамперед зверне увагу на особливості виготовлення цього предмета, реконструювавши деталі технологічного процесу за важливими для нього зовнішніми ознаками. Але найголовніше навіть не в цих відмінностях. Ми не знаємо, чим є ця інформація для різних одержувачів, наскільки вона для них значуща. Для того, кому інформація на CD не потрібна або нудна, записана незнайомою мовою чи в невідомому форматі, інформації там немовби немає (або вона полягає в тому, що місце на диску зайняте). Для когось іншого вона життєво важлива й допоможе зробити суттєві висновки. А поза зв'язком з одержувачем, інформації «самої по собі» бути не може!
Ви глянули у вікно й побачили там людину. Скільки інформації ви отримали? Можна порахувати кількість фотонів, що потрапили у ваші очі. Можна виміряти кількість нервових імпульсів, вироблених клітинами вашої сітківки. Можна оцінити імовірність того, що в даний час у даному місці в зоні вашої видимості опиниться ця людина, і вважати кількістю інформації величину, обернену ймовірності даної події (чим несподіваніша подія, тим більше інформації ви отримали, дізнавшись про неї). Але щоб оцінити інформацію, яку ви отримали насправді, потрібно знати, ким для вас є ця людина (матір'ю; кимось незнайомим; другом, якого вважали зниклим безвісти; поштарем, який може принести телеграму…) і що для вас випливає з того, що ви її побачили.
5.24. Життєві форми організмів
Д. Шабанов, М. Кравченко. Екологія: біологія взаємодії
Розділ 5. Аутекологія та основи середовищезнавства
5.26. (доповнення) Фактори, що впливають на розвиток організму