Иллюзия пользователя. Урезание сознания в размерах

Информация — это то, что можно обнаружить в беспорядке. В беспорядке больше информации, нежели в порядке. Чем больше беспорядок, тем больше информации. Чем больше микросостояний, тем больше информации. Чем больше микросостояний воплощены в макросостоянии, тем больше информации мы отбрасываем, когда сосредотачиваемся на макросостоянии. Макросостояние «тепло» соответствует невообразимо огромному числу микросостояний, о которых мы не знаем, если просто обращаем внимание на температуру.

Беспорядок сложно описать. Особенно в деталях.

Покойный американский физик Ричард Файнман выразил это так: «Мы измеряем беспорядок тем количеством способов, которым может быть изменено внутреннее содержание таким образом, чтобы извне все выглядело по-прежнему».

Энтропия — это мера количества информации, которую мы не принимаем во внимание, когда рассматриваем систему снаружи: движение газа как температура, серия букв как набор символов. Если мы внутри системы, мы можем получить эту информацию, если она будет нам нужна. Если мы снаружи системы, мы «отсеиваем» ее — или вообще никогда не обладаем ею.

Информация — это выражение разницы между нахождением внутри и снаружи: температура/молекулы, количество букв/сообщение. Информация и энтропия сообщают нам нечто о разнице между описанием или контролем системы снаружи и изнутри.

Если мы посмотрим на газ снаружи, со своего уровня описания, где нас больше всего интересует тепло, мы можем суммировать все в сжатом общем описании: макросостояние тепла измеряется в виде температуры. Если же мы посмотрим на газ с «его собственного» уровня описания, где все состоит из молекул в движении, нам придется перечислить огромное количество бит, которые описывают огромное количество простых состояний: микросостояния молекулярного движения, которые измеряются как скорости.

Если мы будем рассматривать газ снаружи, мы сможем выделить определенное количество энергии тепла постольку, поскольку мы соблюдаем второй закон термодинамики, который описывает газы извне. Если мы взглянем на него изнутри, мы можем получить намного больше энергии из молекулярного движения газа — но это если нам удастся избавиться от всей той информации, которую мы уже получили.

Пока мы находимся снаружи, мы можем быть полностью индифферентны к той информации, которая имеется внутри газа. Но в это время мы обязаны соблюдать второй закон термодинамики и называем эту информацию «энтропия».

Если мы хотим получить доступ к энергии хаотического теплового движения, мы должны признать все микросостояния молекулярного движения, которые до этих пор мы игнорировали, просто заявляя, что тепло подразумевает определенный уровень энтропии. Мы должны получить информацию обо всех и каждых из этих микросостояний.

Но теперь у нас проблема: нам придется либо напрячься, чтобы сохранить контроль над всей этой информацией — или снова ее забыть. В долгосрочной перспективе и то, и другое окажется слишком дорогостоящим.

Демон Максвелла хочет описать газ сразу и изнутри, и снаружи. Он хочет знать, где находятся молекулы — и в то же самое время наслаждаться теплом. Но так не получится, даже если вы и демон.

В 1988 году Войцех Зурек задал важный вопрос: а что, если демон настолько хитер, что сначала начинает измерять все молекулы, а затем суммирует все свое полученное знание в очень простом описании, к примеру: «Все молекулы находятся в левой камере»? Эта информация не содержит большого числа бит — на самом деле только один. Избавиться от нее не будет стоить дорого, и тем не менее она содержит знание, которое можно использовать, чтобы выиграть джекпот.

Знание о нашем мире интересно тем, что иногда оно может быть обобщено с такой завораживающей красотой, что великие озарения можно уложить всего лишь в несколько строчек. И демон должен быть в состоянии сделать то же самое — и одновременно наслаждаться своей наградой.

В конце концов — он же демон, а не смертный?

Глава 3. Бесконечные алгоритмы

Если наука может достичь своих целей, то и демон Максвелла тоже может достичь своих целей — пробить дыры в самом фундаментальном законе природы, открытом наукой.

В действительности это последствия вопроса, заданного Войцехом Зуреком в 1988 году: если единственная причина, по которой не работает демон Максвелла, заключается в том, что демону приходится тратить огромное количество энергии на то, чтобы забыть все, что он узнал, демон мог бы суммировать свои знания в новой формуле, которая не потребует за забывание высокой платы. Затем он сможет воспользоваться практически всеми преимуществами своего знания мира на молекулярном уровне: он сможет извлекать тепло из ночного мороза — бесплатно. Второй закон термодинамики будет нарушен, вечный двигатель станет возможным — и привычное научное видение мира окажется под угрозой.

Так что, скорее всего, у демона не получится «сжать» свои знания до нескольких простых формул и данных, которые рассказажут всю историю молекул в контейнере, где действует демон.