Наука Плоского Мира II: Земной шар

От контекста зависит и само наличие сообщения: отправитель и получатель должны договориться о протоколе, который преобразует символы в их значения и обратно. Без протокола семафор — это просто несколько кусков древесины, развевающихся на ветру. Ветки дерева — это тоже куски древесины, развевающиеся на ветру, однако никто не пытается декодировать сообщения, передаваемые деревом. Годичные кольца, или кольца роста, которые можно увидеть, посмотрев на спиленный ствол, — это уже другое дело. Мы научились «декодировать» их «сообщения» — например, о климате в 1066 году и тому подобные сведения. Толстое кольцо указывает на благоприятный год, когда дерево росло хорошо, а климат, видимо, был теплым и влажным; тонкое кольцо означает неблагоприятный год и, вероятно, прохладный засушливый климат. Однако последовательность годичных колец стала сообщением и средством передачи информации только тогда, когда мы открыли правила, связывающие климат с ростом деревьев. Сами деревья никаких сообщений нам не посылали.

Протокол биологического развития, благодаря которому ДНК-сообщения приобретают смысл — это законы физики и химии. Именно в них и заключена эксформация. Правда, оценить его количественно нам вряд ли удастся. Сложность организма определяется не количеством оснований в цепочке ДНК, а сложностью процессов, инициированных этими основаниями в контексте биологического развития. Иначе говоря, смыслом «ДНК-сообщений», когда они поступают на вход тонко настроенной и отлаженной биохимической машины. Именно в этом отношении мы превосходим амеб. Переход от зародыша, отращивающего маленькие крылышки, к младенцу с изящными ручками требует выполнения целого ряда процессов, формирующих скелет, мышцы, кожу и другие части тела. Каждый этап зависит от текущего состояния всех остальных и все вместе они зависят от контекста физических, биологических, химических и культурных процессов.

Центральным элементом теории информации Шеннона является величина, которую он назвал энтропией — в данном случае она выражает влияние статистических закономерностей в источнике сообщений на количество информации, которое можно передать с их помощью. Если определенные последовательности бит более вероятны, чем другие, то они переносят меньшее количество информации, так как снижают неопределенность на меньшую величину. Например, в английском языке буква «E» встречается намного чаще буквы «Q». Таким образом, сообщение «E» несет в себе меньшее количество информации, чем сообщение «Q». Имея выбор между «E» и «Q», лучше всего сделать ставку на «E». А больше всего информации мы получаем, когда наши ожидания не оправдываются. Энтропия Шеннона сглаживает эти статистические сдвиги и дает «справедливую» оценку количества информации.

Теперь кажется, что термин «энтропия» был выбран неудачно, потому что он совпадает с названием одной величины, которая давно используется в физике и обычно интерпретируется как «мера беспорядка». А ее противоположность, то есть порядок, обычно отождествляется со сложностью. В качестве контекста здесь выступает раздел физики под названием «термодинамика», изучающий некоторую упрощенную модель газа. В термодинамике молекулы газа представлены «твердыми сферами», похожими на крошечные бильярдные шары. Время от времени шары сталкиваются, и когда это происходит, они отскакивают друг от друга, как если бы удар был абсолютно упругим. Согласно Законам Термодинамики, система, состоящая из огромного числа таких сфер, подчиняется определенным статистическим закономерностям. В подобной системе есть два вида энергии: механическая и тепловая. Первый Закон состоит в том, что общая энергия системы всегда остается неизменной. Тепловая энергия может превращаться в механическую — примером может служить паровой двигатель; и наоборот, механическая энергия может переходить в тепло. Но сумма двух энергий остается постоянной. Второй Закон в более точной формулировке (которую мы вскоре поясним) выражает тот факт, что тепло не может быть передано от более холодного тела к более горячему. А Третий Закон утверждает, что температура газа не может опуститься ниже определенного значения — так называемого «абсолютного нуля», который примерно равен -273 градусам по Цельсию.