Массоэнергоинформационный обмен человека с позиции неравновесной термодинамики

РАЗДЕЛ 4

ЖИВАЯ ЭТИКА И СОВРЕМЕННОЕ ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ

Г. Н. Дульнев

Массоэнергоинформационный обмен человека с позиции неравновесной термодинамики1

В статье освещено, что информация является мостиком между материальным и тонким мирами и может рассматриваться как объективно-субъективный параметр. Предложена мера массоэнергоинформационного обмена - функция диссипации, и рассмотрена возможность измерения потока информационной энтропии

Ключевые слова: информация - сознание - дух, энтропия - мера хаоса

G. N. Dulnev

Mass energy information exchange of human being from unequilibrium thermodynamics viewpoint

The article is illustrated that information is a bridge between material and thin worlds and can consider as objective- subjective parameter. It was proposed measure of mass energy information exchange - dissipation function, and was examined possibility of measuring information entropy flow.

Keywords: information - consciousness - spirit, entropy is a measure of chaos

1. Пути исследования материально-духовного мира

Объектом исследования выберем человека, который в своей деятельности проявляет себя как с материальной, так и с духовной стороны. Известно, что организм человека обменивается с окружающей средой массой, энергией и информацией, то есть происходит массоэнергоинформационный (МЭИ) обмен. Последний состоит из физических (масса и энергия) и информационных взаимодействий. Такой взгляд включает целостное представление о природе. Материальный мир обладает двумя свойствами: материя находится в движении, которое придает ей различные структурные разнообразия. В таком представлении масса является мерой количества вещества (кг); энергия - источником и мерой движения (Дж); информация является мерой структурно-смыслового разнообразия (бит)2.

К этой тройке понятий, характеризующих материальный мир (масса-энергия-информация), примыкают два термина - сознание и Дух. Они составляют восходящую по содержанию и значимости триаду: информация-сознание-дух. Иногда последнюю триаду называют Тонким миром. Это позволяет утверждать, что основа

нашего мира построена не только из материальных, но и из материально-духовных элементов, а информация - соединяющий их мостик. Если материя и энергия всесторонне изучены и составляют основу современной науки, то мостик «информация» чрезвычайно зыбкий, и это несмотря на то, что по этой теме опубликовано громадное число работ, несмотря на то, что XXI век и современную цивилизацию иногда называют информационными. В статье делаются несколько робких шагов по этому мостику, а именно: рассматривается возможность измерения массоэнергоинформационных и энергоинформационных параметров.

2. Энтропия и негэнтропия

Организм человека рассматривается как открытая система, обменивающаяся с внешней средой массой, энергией, информацией. Требуется в общем виде найти связь между параметрами этой системы в процессе обмена. Из всех возможный физических, химических, биологических методов мы остановимся на термодинамическом, так как он в отличие от других не требует знания механизмов преобразования одних процессов в другие и оперирует интегральными параметрами массы, энергии, информации. Кроме того, оказалось возможным использовать математический аппарат термодинамики необратимых процессов (термодинамики открытых систем), предложенный бельгийским ученым, лауреатом Нобелевской премии, академиком И. Р. Пригожиным3. Следует отметить, что этот аппарат разработан для случая обмена системы с окружающей средой только массой и энергией. Для наших целей он будет развит для случая обмена системы с окружающей средой массой, энергией и информацией.

Одним из основных параметров в термодинамике является изменение энтропии ДБ, равное отношению тепловой энергии ДО (Дж), которая выделяется (поглощается) в системе к абсолютной ее температуре Т (К), то есть

дз=лд дк т * (1).

Известно, что в изолированных системах энтропия меняется только в одну сторону - она растет. Каждый процесс в природе приводит к увеличению энтропии в той части мира, где это происходит. Энтропию можно рассматривать как меру хаоса в системе. Живой организм также производит энтропию и при ее максимальном значении приводит к смерти.

Как пишет лауреат Нобелевской премии австрийский физик Э. Шредингер, организм может избегнуть этого состояния, то есть оставаться живым только путем постоянного извлечения из окружающей среды отрицательной энтропии, или не-гэнтропии. Это означает, что в живом организме, а это открытая система, происходит не только производство энтропии, но и отток ее во внешнюю среду4. Энтропия

и негэнтропия и являются универсальными параметрами в природе. Как пишет проф. М. В. Волькенштейн: «Все, чем отличается этот мир от серого, однородного хаоса, возникло и существует вследствие оттока энтропии в окружающую среду. Отрицательной энтропией питается все живое и все созданное жизнью, а значит, наука и искусство. Человек творит отрицательную энтропию, создавая новую, незаменимую информацию»5. Выскажем предположения, что энтропийные процессы связаны в основном с преобразованием в системе массы и энергии, а негэнтропий-ные - с преобразованием информации.

Напомним, что все системы делятся на изолированные и открытые, причем изолированные системы - это идеализация, не встречающаяся в природе. При термодинамическом описании открытых систем И. Пригожин предложил представить как сумму из производства энтропии в системе Д^ и ее обмен Д е 5 с окружающей средой. Общее изменение энтропии ДБ в системе равно

ДБ = A j S + A e S

Он также показал, что для открытых систем возможны случаи отрицательных значений ДБ, то есть не роста, а падения энтропии. Что соответствует уменьшению хаоса в системе, росту упорядоченности системы, ее структурированию.

Запишем математически банальное утверждение: увеличение хаоса dx в системе приводит к уменьшению порядка dn, то есть dx = -dn

Из формулы (3) следует d(x + П) = 0 , (х + П) = const (4),

то есть сумма хаоса и порядка в природе есть величина постоянная.

Система может спонтанно в процессе эволюции переходить от менее к более упорядоченным состояниям, то есть в системе возможна самоорганизация. Как отмечают Г. Николас и И. Пригожин, при достижении системой стационарного состояния dS = 0 она может существовать неопределенно долго. Иными словами, «для поддержания стационарного неравновесного состояния необходимо направлять в систему поток отрицательной энтропии, равный по величине внутреннему производству потока энтропии»6:

dS dS А < 0

dт dт

Напомним, что энтропия является мерой хаоса того или иного процесса. Академик И. Пригожин предложил использовать более общий параметр, а именно: удельный поток производства энтропии

У<1г

которую он назвал функцией диссипации7. Массоэнергоинформационный обмен организма с окружающей средой происходит через кожу человека, дыхательные пути и другие органы и приводит к сопряженным процессам, то есть обмену потоками энтропии от нескольких явлений. При обмене энтропией для процесса всегда

возникает как следствие поток J i , а причиною этого является сила X е . В термодинамике необратимых процессов эти величины связаны с функцией диссипации

11 в форме произведения силы на поток:

1 Xе (6),

где В1 - коэффициент пропорциональности, приводящий к единой размерности правую и левую части уравнения (6).

Для сопряженных процессов при обмене массой (I = т), энергией (I = ц) и информацией (I = I) функция диссипации <71 для линейных процессов имеет вид

1 = ^В^ьХ е

1=1

3. Двойные электрические слои (ДЭС) и регистрация информационных потоков

Обсудим выбор сенсорного элемента в живых организмах, позволяющий реагировать на массу, энергию, информацию, которые проходят через этот элемент. Таким сенсорным элементом может являться мембрана клетки организма, которая содержит двойной электрический слой (ДЭС) между наружной и внутренней поверхностями мембраны8. Сигнал воспринимается с помощью ДЭС клетки, который взаимодействует с носителем информации. Каждая клетка ткани представляет сложную коллоидную систему с множеством ДЭС. Они обладают уникальными сенсорными свойствами, играют важную роль в жизнедеятельности биологических систем. В ДЭС возникает изменение электрического потенциала при воздействии электромагнитного, магнитного и других излучений9. Изменение потенциалов в мембранном слое клетки способствует переносу массы, энергии, информации10.

Для технической реализации этого принципа следует подобрать физическое устройство, имитирующее эту часть процесса обмена в клетке. Такую роль могут

выполнить различные технические устройства с ДЭС. Например, система электродов с разными потенциалами, р-п переход, термостолбик и др.

Если открытая система обменивается с окружающей средой энергией и информацией, то их регистрация может быть осуществлена с помощью преобразователя энергоинформационного потока (ПЭИП). Его устройство, методы измерения отдельного информационного потока и обработка опытных данных рассматривается в работе «Регистрация энергоинформационных потоков»11. Датчики располагаются в биологически активных точках (БАТ) индуктора (врача) и приемника (пациента). Процесс опыта условно разбит на три периода: изучение фона, воздействие и последействие, каждый из которых длительностью 10 мин. В процессе опыта произ-

. Вт

водится регистрация плотности энергоинформационного потока ц---и темпера-

м

туры Т выбранных областей БАТ. Если температура в этой области неизменна, то тепловой режим человека, то есть его энергетические потоки остаются постоянными в этот промежуток опыта и при соответствующей обработке результатов измерений можно выделить отдельно информационный поток цп в каналах, связывающих БАТ с тем или иным органом человека12.

4. Критерии порядка и хаоса. Гармония в системе

Одно из эмпирических обобщений синергетики гласит, что все процессы в природе представляют сочетание упорядоченных и хаотичных процессов. Иными словами, Вселенную можно рассматривать как океан хаоса с островками порядка или как океан порядка с островками хаоса. По предложению французского физика Бриллюэна, изменение хаоса ДХ и порядка ДП можно следующим образом выразить связь с величиной изменения энтропии ДЯ:

ДХ= ДЯ - ДЯ . ДП= ДЯ -ДЯ,

тт, тах ' '

где ДЯ, ДЯ , ДЯ - текущее, максимальное и минимальное значение энтропии

т тах тт у 1 1

в изучаемом процессе13.

Мы предложили для описания хаотических и упорядоченных процессов использовать относительные единицы: критерий хаоса Кх и критерий порядка Кп, которые имеют вид14:

Ё = АБ-Мшш ,Ё_ = А£шах -М

Х А^шах - А^Ш1П 1 А^шах - А^ш1п

Эти коэффициенты меняются от нуля до единицы:

0 < К < 1, 0 < К < 1 ,

хп

При Кх = 0 - нет хаоса, Кх = 1 - максимальный хаос. При Кп = 0 - нет порядка, при Кп = 1 - максимальный порядок. Полученные математические соотношения отража-

ют приведенное выше утверждение, что природа состоит из детерминированных и случайных явлений.

Другое эмпирическое обобщение синергетики гласит: процессы в природе происходят гармонично, если соотношение случайных и закономерных их частей соответствует числам Фибоначчи: 0,382 и 0,618. Иными словами, гармония того или иного процесса наступает, если в последнем примерно 40% случайных и 60% закономерных явлений. Последнее утверждение относится к любым явлениям - художественным, экономическим, медицинским и др. - и справедливо на любом этаже Вселенной: в микро-, макро-, метамирах15.

5. Оценка качества информации

Существующая теория информации игнорирует ее качество, что вызывает стремление ряда исследователей найти решение этой проблемы. Отмечено, что суждение о ценности информации возникает после ее восприятия рецептором (приемником). Иными словами, уровень подготовки рецептора в значительной степени определяет ценность полученного сообщения. В монографии «Энтропия и информация»16 профессор В. М. Волькенштейн приводит убедительный пример восприятия некоторой математической информации различными лицами - школьником, студентом математического факультета и профессором математики, обладающими различным уровнем тезауруса в этой области. Если предшествующий запас знаний школьника нулевой, а для профессора он не представляет ничего нового, то для студента ценность полученного сообщения велика (речь идет, например, о вузовском учебнике В. И. Смирнова «Высшая математика»). Зависимость ценности информации от тезауруса рассматриваемых лиц изображена на рис 1. у

1 2 3

Рис. 1. 1 - школьник, 2 - студент, 3 - профессор

Иными словами, ценность информации связана с ее рецепцией. Напомним, что теория информации разрабатывалась К. Шенноном для решения задач связи и рецепция при этом не учитывалась. Это и придало работам К. Шеннона характер

универсальности. Однако известно, что существуют ситуации, в которых ценность полученной информации играет большую роль, чем ее количество.

Рецепция информации связана с появлением упорядоченности в воспринимающей системе, которая становится диссипативной. Для рецепции информации необходим определенный уровень восприятия, должно реализовываться стремление к цели, достижение которой есть переход из менее в более устойчивое состояние. Этот процесс становится возможным только благодаря оттоку энтропии из рецепторной системы. В работах «Массоэнергоинформационный обмен человека и медицинская синергетика» и «Приборная регистрация явлений энергоинформационного обмена. Массоэнергоинформационный обмен в природе»17 показано, что формула (8) является первым шагом при оценке качества информации, так как их величина позволяет судить о тенденции информации к порядку или беспорядку. В 2004 году в работах сотрудников СПбГУИТМО было предложено оценивать качество информации по критериям хаоса и порядка, выраженным через суммарную величину энергетического и информационного потоков

„18 ^ ^шш ^ ^ шах ^ </ , </ -1

Ч18 Кх---------------, К£ ------, КХ+ КП=1

^шах ^шш ^шах ^шш

Вт

где ц, ц т.п, qrmx —- текущее, минимальное и максимальное значения удельной величины м энергоинформационного потока19.

По кривым Кх = Кх(т) , Кп = Кп(т) можно судить о тенденции качества информации, то есть делать вывод о стремлении этой величины к порядку или хаосу в каждый момент времени. Для оценки ценности информации свяжем ее с достижением цели до и после получения информации, выраженной через критерий хаоса. Целью будем считать достижение системой гармонического состояния20. Как уже отмечалось, при гармоническом состоянии любой системы критерии хаоса и порядка примерно равны.

6. Влияние арттерапии на энергоинформационные процессы

Ниже рассматривается влияние танца на энергоинформационные потоки сознания человека (исполнителя и зрителя). Потоки оцениваются по значениям удельных потоков информационной энтропии и влияют на состояние как исполнителя, так и зрителя. Известно, что творческий процесс воздействует на человека, он меняет его настроение (от состояния покоя до возбуждения). Это состояние может вызвать как положительные, так и отрицательные эмоции, побуждает к действию, погружает в размышления, что называется иногда арттерапией. Исполнительницей танца в описываемом ниже опыте была профессиональная танцовщица и психолог

О. В. Звездная, зрителем - один из студентов Университета Герасимов. Датчики помещались в центре лба (по восточной терминологии - аджна) как у исполнителя

Вт

танца, так и у зрителя. Измерялась плотность энергоинформационного потока и температура Т(К), расчет коэффициента хаоса производится по формуле (4). На рис. 2 приведен график изменения коэффициента хаоса Кх = Кх(т) во времени.

° 0 5 10 15 20 25 30 35

Время, мин

Рис. 2. Воздействие танца Ольги Звездной

Звездная - психотерапевт, она способна улавливать психоэмоциональное состояние зрителя и подстраиваться к нему, посредством танца привести его в гармоничное состояние. Первые 10 минут записывалось исходное состояние (фон), с

10 по16 минуту исполняется первая композиция танца, с 21 по 26 минуту - вторая (период с 10 по 26 минуту назовем воздействием), с 26 по 35 минуты регистрируется последействие. Во время воздействия Звездная устанавливает психоэмоциональный контакт со зрителем, ведет его за собой.

На графике это хорошо просматривается: процессы идут практически синхронно. А затем тянет зрителя за собой (наблюдается сдвиг по фазе). В периоде последействия оба приходят в состояние, близкое к психофизиологической гармонии. По окончанию эксперимента сознание зрителя приходит в порядок (понижается коэффициент хаоса до Кх = 0,2). Звездная приходит в ту же точку, в которой была до эксперимента. В период последействия наблюдается стремление выхода кривых Кх

= Кх(т) к значению 0,4 - что соответствует гармоническому состоянию. Для получения этого результата следовало бы продлить опыт еще на 10-15 минут.

Заключение

Показана исключительная роль информации в природных процессах. С одной стороны, информация выступает как составляющая материального мира в триаде материя-энергия-информация; с другой - информация является составляющей триады духовного мира: информация-сознание-дух. Из этого следует, что информация является мостиком меж-ду материальным и тонким мирами.

В материальном мире информация проявляет себя как объективный параметр, а в духовном - как субъективный, то есть информация может рассматриваться как объективно-субъективный параметр. Последнее связано с особенностями рецепции информации, воспринимающейся субъектом.

Предложена мера массоэнергоинформационного обмена - функция диссипации, и рассмотрена возможность измерения центральной величины этой меры -потока информационной энтропии. В заключение продемонстрировано опытное исследование процесса рецепции на примере исполнения танца и его восприятия зрителем.

Примечания

1 Статья опубликована на сайте независимого интернет-проекта «Грани эпохи» в электронном журнале: Грани эпохи. 2011. № 50, дата публикации: 03.06.2012. URL: ИИрУ/дгат. agni-age.net (дата обращения: 01.07.2014).

2 Волченко В. Н. Миропонимание и экоэтика. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001. 431 с.

3 Николас Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах. М.: Мир, 1979. 512 с.

4 Шредингер Э. Что такое жизнь с точки зрения физика? М.: Иностр. лит, 1997.

5 Волькенштейн М. В. Энтропия и информация. М.: Наука, 1986. 191 с.

6 Николас Г., Пригожин И. Указ. соч.

7 Там же.

8 Бобров А. В. Модельное исследование полевой концепции механизма сознания. Орел: ОГТУ, 260 с.

9 Там же; Бобров А. В. Торсионные методы в психофизике. Ч. 2. Возможные структуры механизма сознания // Сознание и физический мир. Вып. 2. М.: Фолиум, 1997. С. 24-45.

10 Дульнев Г. Н. Энергоинформационный обмен в природе. СПб.: ИТМО, 2000. 136 с.

11 Дульнев Г. Н., Чащин А. В., Меткин Н. П. Регистрация энергоинформационных потоков // Новые медицинские технологии, новое медицинское оборудование. Вып. 8. М.: Медиздат, 2007. С. 54-57.

12 Чащин А. В. Аппаратно-программный комплекс для измерения удельных потоков энтропии // Там же. С. 9-11.

13 Дульнев Г. Н. В поисках тонкого мира. СПб.: Весь, 2004. 287 с.

14 Дульнев Г. Н. Введение в синергетику. СПб.: Проспект, 1998. 253 с.; Дульнев Г. Н., Крашенюк А. И. От синергетики к информационной медицине. СПб.: Ин-т биосенсор. психол., 2010. 168 с.

15 Там же.

16 Волькенштейн М. В. Энтропия и информация. М.: Наука, 1986. 191 с.

17 Васильев В. Н., Дульнев Г. Н., Крашенюк А. И. Массоэнергоинформационный обмен человека и медицинская синергетика // Труды семинара «Время, хаос и математические проблемы». Вып. 4. М.: Ин-т мат. исслед. сложных систем МГУ, 2009. С. 129-142; Васильев В. Н., Дульнев Г. Н. Приборная регистрация явлений энергоинформационного обмена. Массоэнергоинформационный обмен в природе // Новые медицинские технологии, новое медицинское оборудование. Вып. 8. М.: Медиздат. С. 5-8.

18 Патент на изобретение № 2290058 «Способ определения локального удельного потока энтропии человека» / авт. В. Н. Васильев, Г. Н. Дульнев, И. Б. Стражмейстер, И. Л. Агеев, А. В. Чащин; заявка №2004123071 изобретения 27.07.2004 зарегистрировано 27.12.2006.

19 Там же.

20 Дульнев Г. Н. Введение в синергетику. СПб.: Проспект, 1998. 253 с.