Негэнтропия

Негэнтропи́я — философский и физический термин, образованный добавлением отрицательной приставки нег- (от лат. negativus — отрицательный) к понятию энтропия, и обозначающий его противоположность. В самом общем смысле противоположен по смыслу энтропии и означает меру упорядоченности и организованности системы или качество имеющейся в системе энергии. Термин иногда используется в физике и математике (теории информации, математической статистике) для обозначения величины, математически противоположной к величине энтропии.

Происхождение

Впервые понятие «отрицательной энтропии» предложил в 1943 году австрийский физик Эрвин Шредингер в популярной книге «Что такое жизнь?». В ней он пытался продолжить идеи своего коллеги Нильса Бора о глубокой связи физических и философских законов, согласно которым сформулированный Нильсом Бором принцип дополнительности мог объединить общечеловеческие знания до простого понимания единства мира. В своей работе Шредингер пишет:

Во-первых, я хотел бы заметить, что устанавливая значение этого термина (физического), я должен начать обсуждение с термина "свободной энергии". Это - более точное понятие в этом контексте. Но этот чисто технический термин оказывается лингвистически очень близким к общему понятию энергии для среднего читателя, который пытается разобраться в разнице между этими двумя терминами.

Позже американский физик Леон Бриллюэн в своей работе «Научная неопределенность и информация» сократил термин «отрицательная энтропия» до слова негэнтропия и ввел его в таком виде при помощи негэнтропийного принципа информации в теорию информации. Эрвин Шредингер объясняет, как живая система экспортирует энтропию, чтобы поддержать свою собственную энтропию на низком уровне. При помощи термина негэнтропия, он мог выразить свою идею кратко: живая система импортирует негэнтропию для самосохранения:

Живой организм непрерывно увеличивает свою энтропию, или, иначе, производит положительную энтропию и, таким образом, приближается к опасному состоянию максимальной энтропии, представляющему собой смерть. Он может избежать этого состояния, то есть оставаться живым, только постоянно извлекая из окружающей его среды отрицательную энтропию. Отрицательная энтропия — это то, чем организм питается. Или, чтобы выразить это менее парадоксально, существенно в метаболизме то, что организму удается освобождаться от всей той энтропии, которую он вынужден производить, пока жив.

В простом понимании, энтропия — хаос, саморазрушение и саморазложение. Соответственно, негэнтропия — движение к упорядочиванию, к организации системы. По отношению к живым системам: для того, чтобы не погибнуть, живая система борется с окружающим хаосом путём организации и упорядочивания последнего, то есть импортируя негэнтропию. Таким образом объясняется поведение самоорганизующихся систем.

Синонимы

Альберт Сент-Дьёрди предложил заменить термин негэнтропия на синтропия, термин, впервые предложенный в 1940 году итальянским математиком Луиджи Фантаппие, который пытался в своей теории объединить биологический и физический мир.

В литературе о самоорганизующихся системах для описания этого процесса также используются термины экстропия и эктропия

Информационный подход в философии

Негэнтропия с точки зрения «информационного подхода» — антоним от понятия энтропии, то есть понятие, «генетически» из неё вырастающее. Поэтому негэнтропия может рассматриваться только с опорой на энтропию, то есть параллельно.

Как известно, понятие энтропии было введено Клаузиусом (1859) в термодинамике. Затем астрофизики заговорили о «Тепловой смерти вселенной», — вывод об этом следовал из второго закона термодинамики и предположения о замкнутости Вселенной, как термодинамической системы. Философы не могли не обратить внимания на объясняющую силу понятия энтропии, которая выражалась в возможности рассматривать все процессы, происходящие в мире как энтропические в термодинамическом смысле, в том числе процессы, связанные с человеческой деятельностью в организации социальной жизни. Например, Н. Бердяев в статье «Воля к жизни и воля к культуре» (1923 г.), писал: «Рождается напряжённая воля к самой „жизни“, к практике „жизни“, к могуществу „жизни“, к наслаждению „жизнью“, к господству над „жизнью“. И эта слишком напряжённая воля к „жизни“ губит культуру, несёт с собой смерть культуры… Происходит социальная энтропия, рассеяние творческой энергии культуры». Его современник Н. О. Лосский в статье «Материя в системе органического мировоззрения» (1923 г.) уже использует понятия энтропии и эктропии (ссылаясь на статью физика Ф. Ауэрбаха «Эктропизм или физическая теория жизни») в отстаивании философской точки зрения, согласно которой «материя производна от высшего бытия, способного также производить другие виды действительности, кроме материи». На этом основании Лосский считает, что «закон энтропии следовало бы формулировать с ограничением, именно с указанием, что он имеет значение лишь для безжизненной среды», поскольку жизнь противодействует возрастанию энтропии. Лосский писал: «Достигается эктропизм тем, что живой организм превращает хаотические движения в упорядоченные, имеющие определённое направление». Таким образом, понятия «энтропия» и «эктропия» (в современном звучании — негэнтропия) использовались в философии в термодинамическом контексте. Что касается биологии, то термодинамический теоретический аппарат «органически» вписался в энергетику живого в виде «всеобщего закона биологии» (Бауэр, 1935), а определение живого сформулировано в таком виде:

Живыми называются такие системы, которые способны самостоятельно поддерживать и увеличивать свою очень высокую степень упорядоченности в среде с меньшей степенью упорядоченности. Такие процессы являются процессами с отрицательной энтропией (негэнтропийными процессами).

— Э. Либберт

В «Математической теории связи» (1948) К. Шеннон предложил формулу вида:

<math>H (x)= - \sum_{i=1}^n p_i \log_2 p_i</math>

Её называют «энтропией дискретного источника информации» или «энтропией конечного ансамбля» (В. И. Дмитриев) (см. статью Информационная энтропия). То, что скрывается за этой формулой, относящейся к «мере свободы чьего-либо (или какой-либо системы) выбора в выделении сообщения» (по Грэхэму), совпадало с точностью до умножения на константу с математическим описанием энтропии термодинамической системы, предложенной Больцманом:

<math>H = - {1 \over M_n} \sum_{i=1}^N m_i \ln {m_i \over M_n}</math>

Л. Р. Грэхэм отмечал: «Некоторые учёные считали возможные применения этого совпадения огромными. Возможность какой-либо аналогии или даже структурного совпадения энтропии и информации вызвало оживлённые обсуждения среди физиков, философов и инженеров многих стран». Как проходили дискуссии в СССР по этим вопросам, Лорен Р. Грэхэм достаточно полно описал в своей книге «Естествознание, философия и науки о человеческом поведении в Советском Союзе». В конце VIII главы свой книги Грэхэм отметил, что ожидание концептуального прорыва на стыке термодинамической и информационной энтропий не оправдалось, а «спад интереса во всём мире к кибернетике как концептуальной схеме пришёлся как раз на то время, когда компьютеры стали крайне необходимыми для деловой, промышленной и военной деятельности». (1991 г.).

См. также

• Теория информации

Ссылки

• Шредингер Э. Что такое жизнь? Физический аспект живой клетки
• Хазен А. М. [www.kirsoft.com.ru/intell/KSNews_62.htm Некорректность негэнтропийного принципа Л. Бриллюэна]
• [vbvvbv.narod.ru/negentropy.htm Комментарий к термину негэнтропия]
• Вяткин В.Б. [science-review.ru/abstract/pdf/2016/3/786.pdf Об использовании термина "синтропия" в научных исследованиях // «Научное обозрение. Реферативный журнал». – 2016. – № 3. – С.81-84.]

Литература

• Бриллюэн Л. Наука и теория информации. — М.: Физматлит, 1960. — 392 с.
• Бриллюэн Л. Научная неопределенность и информация. — М.: Мир, 1966. — 271 с.

Отрывок, характеризующий Негэнтропия

Каждому администратору в спокойное, не бурное время кажется, что только его усилиями движется всо ему подведомственное народонаселение, и в этом сознании своей необходимости каждый администратор чувствует главную награду за свои труды и усилия. Понятно, что до тех пор, пока историческое море спокойно, правителю администратору, с своей утлой лодочкой упирающемуся шестом в корабль народа и самому двигающемуся, должно казаться, что его усилиями двигается корабль, в который он упирается. Но стоит подняться буре, взволноваться морю и двинуться самому кораблю, и тогда уж заблуждение невозможно. Корабль идет своим громадным, независимым ходом, шест не достает до двинувшегося корабля, и правитель вдруг из положения властителя, источника силы, переходит в ничтожного, бесполезного и слабого человека.
Растопчин чувствовал это, и это то раздражало его. Полицеймейстер, которого остановила толпа, вместе с адъютантом, который пришел доложить, что лошади готовы, вошли к графу. Оба были бледны, и полицеймейстер, передав об исполнении своего поручения, сообщил, что на дворе графа стояла огромная толпа народа, желавшая его видеть.
Растопчин, ни слова не отвечая, встал и быстрыми шагами направился в свою роскошную светлую гостиную, подошел к двери балкона, взялся за ручку, оставил ее и перешел к окну, из которого виднее была вся толпа. Высокий малый стоял в передних рядах и с строгим лицом, размахивая рукой, говорил что то. Окровавленный кузнец с мрачным видом стоял подле него. Сквозь закрытые окна слышен был гул голосов.
– Готов экипаж? – сказал Растопчин, отходя от окна.
– Готов, ваше сиятельство, – сказал адъютант.
Растопчин опять подошел к двери балкона.
– Да чего они хотят? – спросил он у полицеймейстера.
– Ваше сиятельство, они говорят, что собрались идти на французов по вашему приказанью, про измену что то кричали. Но буйная толпа, ваше сиятельство. Я насилу уехал. Ваше сиятельство, осмелюсь предложить…
– Извольте идти, я без вас знаю, что делать, – сердито крикнул Растопчин. Он стоял у двери балкона, глядя на толпу. «Вот что они сделали с Россией! Вот что они сделали со мной!» – думал Растопчин, чувствуя поднимающийся в своей душе неудержимый гнев против кого то того, кому можно было приписать причину всего случившегося. Как это часто бывает с горячими людьми, гнев уже владел им, но он искал еще для него предмета. «La voila la populace, la lie du peuple, – думал он, глядя на толпу, – la plebe qu'ils ont soulevee par leur sottise. Il leur faut une victime, [„Вот он, народец, эти подонки народонаселения, плебеи, которых они подняли своею глупостью! Им нужна жертва“.] – пришло ему в голову, глядя на размахивающего рукой высокого малого. И по тому самому это пришло ему в голову, что ему самому нужна была эта жертва, этот предмет для своего гнева.
– Готов экипаж? – в другой раз спросил он.
– Готов, ваше сиятельство. Что прикажете насчет Верещагина? Он ждет у крыльца, – отвечал адъютант.
– А! – вскрикнул Растопчин, как пораженный каким то неожиданным воспоминанием.
И, быстро отворив дверь, он вышел решительными шагами на балкон. Говор вдруг умолк, шапки и картузы снялись, и все глаза поднялись к вышедшему графу.
– Здравствуйте, ребята! – сказал граф быстро и громко. – Спасибо, что пришли. Я сейчас выйду к вам, но прежде всего нам надо управиться с злодеем. Нам надо наказать злодея, от которого погибла Москва. Подождите меня! – И граф так же быстро вернулся в покои, крепко хлопнув дверью.
По толпе пробежал одобрительный ропот удовольствия. «Он, значит, злодеев управит усех! А ты говоришь француз… он тебе всю дистанцию развяжет!» – говорили люди, как будто упрекая друг друга в своем маловерии.
Через несколько минут из парадных дверей поспешно вышел офицер, приказал что то, и драгуны вытянулись. Толпа от балкона жадно подвинулась к крыльцу. Выйдя гневно быстрыми шагами на крыльцо, Растопчин поспешно оглянулся вокруг себя, как бы отыскивая кого то.
– Где он? – сказал граф, и в ту же минуту, как он сказал это, он увидал из за угла дома выходившего между, двух драгун молодого человека с длинной тонкой шеей, с до половины выбритой и заросшей головой. Молодой человек этот был одет в когда то щегольской, крытый синим сукном, потертый лисий тулупчик и в грязные посконные арестантские шаровары, засунутые в нечищеные, стоптанные тонкие сапоги. На тонких, слабых ногах тяжело висели кандалы, затруднявшие нерешительную походку молодого человека.
– А ! – сказал Растопчин, поспешно отворачивая свой взгляд от молодого человека в лисьем тулупчике и указывая на нижнюю ступеньку крыльца. – Поставьте его сюда! – Молодой человек, брянча кандалами, тяжело переступил на указываемую ступеньку, придержав пальцем нажимавший воротник тулупчика, повернул два раза длинной шеей и, вздохнув, покорным жестом сложил перед животом тонкие, нерабочие руки.
Несколько секунд, пока молодой человек устанавливался на ступеньке, продолжалось молчание. Только в задних рядах сдавливающихся к одному месту людей слышались кряхтенье, стоны, толчки и топот переставляемых ног.
Растопчин, ожидая того, чтобы он остановился на указанном месте, хмурясь потирал рукою лицо.
– Ребята! – сказал Растопчин металлически звонким голосом, – этот человек, Верещагин – тот самый мерзавец, от которого погибла Москва.
Молодой человек в лисьем тулупчике стоял в покорной позе, сложив кисти рук вместе перед животом и немного согнувшись. Исхудалое, с безнадежным выражением, изуродованное бритою головой молодое лицо его было опущено вниз. При первых словах графа он медленно поднял голову и поглядел снизу на графа, как бы желая что то сказать ему или хоть встретить его взгляд. Но Растопчин не смотрел на него. На длинной тонкой шее молодого человека, как веревка, напружилась и посинела жила за ухом, и вдруг покраснело лицо.
Все глаза были устремлены на него. Он посмотрел на толпу, и, как бы обнадеженный тем выражением, которое он прочел на лицах людей, он печально и робко улыбнулся и, опять опустив голову, поправился ногами на ступеньке.
– Он изменил своему царю и отечеству, он передался Бонапарту, он один из всех русских осрамил имя русского, и от него погибает Москва, – говорил Растопчин ровным, резким голосом; но вдруг быстро взглянул вниз на Верещагина, продолжавшего стоять в той же покорной позе. Как будто взгляд этот взорвал его, он, подняв руку, закричал почти, обращаясь к народу: – Своим судом расправляйтесь с ним! отдаю его вам!
Народ молчал и только все теснее и теснее нажимал друг на друга. Держать друг друга, дышать в этой зараженной духоте, не иметь силы пошевелиться и ждать чего то неизвестного, непонятного и страшного становилось невыносимо. Люди, стоявшие в передних рядах, видевшие и слышавшие все то, что происходило перед ними, все с испуганно широко раскрытыми глазами и разинутыми ртами, напрягая все свои силы, удерживали на своих спинах напор задних.
– Бей его!.. Пускай погибнет изменник и не срамит имя русского! – закричал Растопчин. – Руби! Я приказываю! – Услыхав не слова, но гневные звуки голоса Растопчина, толпа застонала и надвинулась, но опять остановилась.
– Граф!.. – проговорил среди опять наступившей минутной тишины робкий и вместе театральный голос Верещагина. – Граф, один бог над нами… – сказал Верещагин, подняв голову, и опять налилась кровью толстая жила на его тонкой шее, и краска быстро выступила и сбежала с его лица. Он не договорил того, что хотел сказать.
– Руби его! Я приказываю!.. – прокричал Растопчин, вдруг побледнев так же, как Верещагин.
– Сабли вон! – крикнул офицер драгунам, сам вынимая саблю.
Другая еще сильнейшая волна взмыла по народу, и, добежав до передних рядов, волна эта сдвинула переднии, шатая, поднесла к самым ступеням крыльца. Высокий малый, с окаменелым выражением лица и с остановившейся поднятой рукой, стоял рядом с Верещагиным.
– Руби! – прошептал почти офицер драгунам, и один из солдат вдруг с исказившимся злобой лицом ударил Верещагина тупым палашом по голове.
«А!» – коротко и удивленно вскрикнул Верещагин, испуганно оглядываясь и как будто не понимая, зачем это было с ним сделано. Такой же стон удивления и ужаса пробежал по толпе.
«О господи!» – послышалось чье то печальное восклицание.
Но вслед за восклицанием удивления, вырвавшимся У Верещагина, он жалобно вскрикнул от боли, и этот крик погубил его. Та натянутая до высшей степени преграда человеческого чувства, которая держала еще толпу, прорвалось мгновенно. Преступление было начато, необходимо было довершить его. Жалобный стон упрека был заглушен грозным и гневным ревом толпы. Как последний седьмой вал, разбивающий корабли, взмыла из задних рядов эта последняя неудержимая волна, донеслась до передних, сбила их и поглотила все. Ударивший драгун хотел повторить свой удар. Верещагин с криком ужаса, заслонясь руками, бросился к народу. Высокий малый, на которого он наткнулся, вцепился руками в тонкую шею Верещагина и с диким криком, с ним вместе, упал под ноги навалившегося ревущего народа.