Az entrópia és az információ összefüggése


A termodinamika második főtétele: G=H-T·S, ahol G az adott rendszerből
kinyerhető maximális munkamennyiség, T az abszolút fokokban kifejezett
hőmérséklet, H a rendszer hőmennyiségében bekövetkezett változás, vagyis az
entalpia, és S az entrópia. Ezek közül az entrópia a köznapi fogalmainkkal
alig megérthető valami, valamiképp a rendszer rendezetlenségi fokát mutató
érték. A hőmérséklet növelésével az entrópia általában lineárisan nő, de
pl. a víz esetén 273K és 373K foknál (vagyis a halmazállapot-változásnál)
hirtelen megugrik. A vízben elolvadó cukor viszont hőt ad le, és a rendszer
entrópiája mégis nő. Ez azt mutatja, hogy az entrópia a részecskék közötti
kapcsolatok számával, a rend mértékével függ össze.                      [erd18]

Schrödinger szerint: S=k·logD, ahol k a Boltzmann állandó (3.298E-24 cal/fok),
D pedig a rendszer részecskéinek rendezetlenségét (hőmozgás és keveredés)
mutató mérőszám. Ha a D egyenlő az információ reciprokának egy konstanssal
beszorzott értékével, akkor ezt kapjuk: S=k·log(Io/I) ahol Io a rendszer
információtartalma 0 entrópiánál. Az entrópia növekedésével a rendszer
információtartalma egyre kisebb lesz, de elég sokáig lesznek olyan elemi
részek, amelyeknek még van valami belső szerkezete, így információja is.
Végtelen entrópiánál eltűnnek az anyagi részecskék és a köztük levő erők
is, és tiszta, rendezetlen energia marad 0 információval. Ez az állapot
létezhetett a 'Big Bang' pillanatában.                                [gra04]

Az entrópia az ábra szerint negatív is lehet. A 3. főtétel szerint az
abszolút 0 fokon éri el egy rendszer a 0 entrópiát, de az információs
fizika szerint semmi akadálya ilyenkor további információ bevitelének,
amely tovább csökkenti az entrópiát. A fizikusoknak és mérnököknek ez
értelmetlenségnek tűnhet, de a termodinamikai tételek csak zárt rendszerre
vonatkoznak. Míg a Világegyetem egyre inkább "lejár", entrópiája növekszik,
addig itt a Földön az entrópia folyamatosan csökken, akár a nulla érték alá
is. Az intelligencia (beleértve az állatit is) tulajdonképpen a negatív
entrópia szintjének elérését jelenti (az állandó testhőmérséklet fenntartása
az emlősöknél az agy rendkívül magas információs szintjének megvédése miatt
fontos a külső hőmérsékletváltozások okozta entrópiaingadozásoktól).

Eddington szerint az entrópia az a dolog, amely az idő irányát meghatározza
a Világegyetemben. Az, hogy az információ ennyire kötődik az entrópiához,
azt a feltételezést veti fel, hogy az információ is valami nagyon alapvető
dolog.



T. Stonier (1990) nyomán           [irodalom.txt  -Stonier]