Sorry, you need to enable JavaScript to visit this website.

Čas, entropie a informace ve složitých systémech

Čas nutný k přečtení
13 minut
Již přečteno

Čas, entropie a informace ve složitých systémech

6 comments
Autoři: 
"Čas je pouze iluze"
(A. Einstein)

"Čas je základním kamenem vědy" (I. Prigogine)

V současnosti dochází k pokusům aplikovat převratné výsledky dosažené v přírodních vědách i ve vědách společenských. Složitost systémů, s nimiž se setkáváme ve společenských vědách přitom přirozeně mnohonásobně přesahuje složitost systémů přírodních věd. Ve snaze popsat tyto systémy vznikají nové vědní discipliny , jejichž výsledky se často dostávají do rozporu s přístupy dosud platnými např. ve fyzice. Proti přístupu klasické teorii systémů se vyhraňuje synergetika - věda zabývající se složitými systémy, pro něž často platí dosud nepoznané zákonitosti.

V tomto článku se budu zabývat některými teoretickými problémy, spojenými s přístupy této vědy. Při jakémkoliv pokusu přemostit duchovní a fyzickou zkušenost hraje klíčovou roli čas, tvrdí Eddington. Z hlediska zákonů klasické fyziky dochází tedy k rozporu. Vesmír představoval v pojetí klasické fyziky mechanismus, který se choval podle neměnných fyzikálních zákonů a který probíhal v podstatě nezávisle na času. Zde nezbývalo místo pro čas ani náhodu. Známe-li počáteční podmínky a příslušné zákony, můžeme odhadnout stav vesmíru za miliony let do budoucnosti i zpět do minulosti.

Jak tedy sloučit "náhodný" vývoj událostí realizovaný, s nímž se setkáme ve společenských vědách a "předvídatelný" vývoj ve fyzikálním světě? Ve společenském světě, světě duchovna a vnitřního života není přece nic tak důležitého jako tvořivost, improvizace.

Proč se klasická fyzika nevěnovala problematice času?

Existuje domněnka, že řada nedůsledností ve výstavbě exaktní vědy je způsobována teologickými rezidui zabudovanými do vědy na samém jejím počátku v racionalismu 17. století. Jednu z nedůsledností, převzatou racionalismem a klasickou fyzikou byl nezájem o problematiku času.

Věda ještě na počátku racionalismu plně počítala s účastí Boží na jejím díle. Boha při jeho rozhodování neomezuje časová a prostorová rozlehlost světa, minulost ani budoucnost. Je vševědoucí a všeobjímající. Descartes, Leibnitz samozřejmě předpokládali, že poznání přírody je cestou k poznání Boha a nepovažovali za důležité zahrnout do svých úvah problematiku času.

Podobně i Newton "popisoval prostor jako smyslový orgán Boha. Prostor si, dle něho, takříkajíc uvědomoval, jak jsou v něm všechna tělesa rozmístěna, byl v jistém smyslu vševědoucí. Byl také všudypřítomný neboť sdělovat toto vědění nekonečnou rychlostí na všechny místa v každém časovém okamžiku potud byl prostor sám částí božské bytosti" (Popper, s. 46). Přírodní zákony podobně jako Bůh nemají vztah k času. Pohyb v čase nemá v pojetí klasické fyziky na přírodní zákon vliv.

Pravděpodobně ještě jeden faktor setrval vlivem teologie ve vědě až do současnosti - potřeba jistoty. To se projevuje především při stanovení orientace času (tzv. šipku času). Všem přírodním zákonům je jaksi nadřazen druhý termodynamický zákon ztotožňující šipku času s úbytkem uspořádanosti, entropií. Někteří vědci dospívají k názoru, že jistota, s kterou stanoví tento zákon šipku času pro celý vesmír není výsledkem exaktního zjištění, ale vyplývá stejně jako některá další zjištění z potřeby jistoty v která je příznačná pro jistá kritická období vývoje lidské společnosti.

Podle historika Toulmina se potřeba jistoty jako filozofické kategorie dostala do filozofických a vědeckých úvah v důsledku náboženských nejistot v době třicetileté války. Toulmin dokládá, že tato potřeba je stvrzována vždy v dobách nejistot a má tudíž vliv i ve vědě současnosti (viz po 1. sv. válce Einsteinova snaha o udržení koncepce statického vesmíru).

Jistota a bezčasovost. Obojí jsou výsledkem úlohy přikládané antropickému principu, tj. představy, že svět je zde proto, aby se v něm člověku dobře žilo. Pro člověka je představa plynutí času spojena s makroskopickými pojmy vznik a zanikání, plynutí řeky od pramene k ústí, putování Slunce od východu k západu. V termodynamice je směr času spojován s růstem entropie, tedy k dosažení rovnovážného stavu. Podobně kosmologická šipka času je určena směrem expanze vesmíru. Přisoudit však celému vesmíru určitou vlastnost jenom na základě našich představ o důležitosti člověka v něm - to je z hlediska ostatních živých organismů nepřípustné. Zejména proto, že nevíme spolehlivě, jak obsáhlý a složitý systém vesmír představuje. Zatím mluvíme o "systému vesmír" jen na základě znalostí, které spatřujeme v dalekohledu, či nepřímých zjištění - tedy do vzdálenosti 15. mld. světelných let.

Tato nedůslednost se nemusela jevit důležitou až do doby, kdy mohl Bůh člověku, podobně jako Jobovi, vyčítat nedostatky v jeho poznání:

"Budu se tě ptát a poučíš mne...
Přišel jsi až ke zřídlu moře,
procházel jsi se po dně propastné tůně?
Byly ti odkryty brány smrti,
brány širé smrti jsi spatřil?
Postihl´s celou šíři Země
pověz, znáš-li to všechno."
(Job, 38 )

Dnes se věda svými výsledky přiblížila situaci, kterou i Bůh v Bibli považoval za hraniční pro své možnosti - i představivost proroků byla limitována stupněm tehdejšího poznání.

Nová fáze systémového přístupu. Synergetický přístup.

Pro Řeky vyjadřovaly přírodní zákony statickou harmonii přírody. Racionální přírodověda posledních století se zaměřila na pochopení zákonitostí změn v čase a prostoru. Dospěla však ke zjištění, že zákony změny doprovází některé zachovávající se veličiny dokládající, že zdánlivou přítomnost změny doprovází neměnný základní prvek odrážející invarianci zákonů přírody. Čas je potlačen a invariance věcí se bere jako prvotnější než pravidla ovládající dovolené změny v čase. Fyzika elementárních částic tendenci  připisovat význam nadčasovým aspektům reality ještě posílila.

Studium složitých systémů, v nichž dochází k narušení symetrie a k chaotickému chování potvrzuje úlohu času. Na tyto systémy nevystačí klasická teorie systémů, která vyhovuje při popisu systémů, které mají algoritmizovatelnou strukturu. Vztahy mezi prvky mají stochatický a často náhodný (fluktuační) charakter. Tyto složité systémy řeší synergetika.

Synergie (spolupůsobení) základní pojem synergetiky představuje jádro strukturní změny systému a vede k vytvoření kvalitativně nových struktur. Synergetika se zabývá světem, jehož existence je zajišťována samoregulací, který je schopen eliminovat nežádoucí poruchy, informace. Proti zajištění dynamické homeostáze, která byla funkcí klasických systémů, dospívá synergetika ke vzniku nové, vyšší kvality. Tyto nové kvality vznikají na hranici nerovnovážných stavů. Původně uspořádaný pohyb prochází stádiem neuspořádanosti do nové uspořádanosti. Mluvíme o disipativních strukturách, rozptýlených nových kvalitách na několika místech současně.

Tato teorie popírá šipku času orientovanou jednoznačně k entropickému stavu vesmíru. Vyvrací i Hawkingovu myšlenku o shodné šipce mentálního a termodynamického času, která se staví jednoznačně za antropické pojetí vesmíru. (Tvrdí, že mozek člověka pracuje jako počítač a logické a výpočetní operace jsou nevratné z termodynamického hlediska).

Termodynamický zákon je tak ve zjevném konfliktu s mnoha složitými ději, při nichž dochází k přechodu z relativní neuspořádanosti k uspořádanosti. U systémů blízko rovnováhy je ovšem přírůstek uspořádanosti vyrovnán energií nezbytnou na vytvoření této uspořádanosti. Ve stavu vzdáleném stavu rovnováhy je systém udržován jistou vazbou mezi vnějším prostředím a svou vnitřní organizací. Podle Prigogina tedy vesmír obsahuje uspořádané i neuspořádané objekty. Charakteristické není jen směřování k  neuspořádanosti, ale postup jak řádu, tak chaosu. Není to jen nevratná a od počátku jednoznačně orientovaná cesta k chaosu. Podobně jako v historii, tedy i ve vesmíru existují vedle zákonitostí i události. Prigogine mluví o konstruktivní roli času.

Závěr

Leibnitz ještě před několika stoletími tvrdil, že pro dostatečně informovaného člověka neexistuje nic opravdu nového. Přemíra informací často i dnes opravdu budí dojem, že být informován znamená totéž, co vědět.

Vzniká dojem, že množství informací je dostatečnou zárukou pro vznik teoretických systémů i praktických vynálezů. Považuje se téměř za samozřejmé, že byli-li zde Leonardo da Vinci a I. Newton, museli se v tomto století objevit P. Picasso a A. Einstein a se stejnou pravděpodobností se narodí i další podobní geniové.

Takové pojetí samovývoje k dokonalosti nemůže věda zaručit ani vyvrátit. Poznání dneška není zdaleka poznáním zítřka. Takto chápat vývoj znamená předjímat již dnes to, co budeme vědět teprve v budoucnosti a takového odhadu se žádná solidní věda nemůže odvážit Ve stručnosti řečeno.

Jde o střetnutí dvou rozdílných pojetí. Podklady pro vznik možnosti uvažovat synergeticky jsou staré sotva pár desetiletí. Názory vylučující ze světa náhodu a čas jsou staré tisíciletí.

Jsme o tom přesvědčováni starými i novými mýty. V příbězích Adama a Evy, Golema, Ikara, Promethea, Fausta, Frankensteina, vzpoury robotů (viz RUR K. Čapka), je líčen příběh, v němž tvůrce ztratil kontrolu nad stvořením jako katastrofa, která se Bohu i člověku krutě vymstí. (viz J. Campbell: Occidental Mythologies).

Jenomže možná právě takové události odehrávající se "skokem" jsou nezbytné k dosažení kvalitativně vyššího stupně vývoje.

Informace=negentropie v pojetí druhého termodynamického zákona - zachraňuje malý ostrůvek civilizace tím, že odčerpává nevratně energii, která jednou zcela zmizí. Informace v tomto pojetí je produkována výhradně živými myslícími organismy. Podporuje tedy antropický názor na svět. Svět, který je určen a šit na míru pouze lidem. Podobně složitým organismem jsou však i ostatní živé organismy, je jím např. sama naše Země, ale i jí její část - zemská kůra, tedy neživé systémy. I tyto systémy žijí z  negentropie. Nevíme zatím, jak jednotlivé informační subsystémy mezi sebou komunikují. Nevíme to ani o subsystémech našeho řídícího systému (v lidském organismu se uplatňuje mnoho informačních systémů založených na mnoha odlišných a vzájemně nepřevoditelných způsobech nosičů, kódovacích a dekódovacích zařízeních.(elektromagnetické signály, hormony,geny, pachové identifikátory). Problém je v tom, že pro poznání vzájemných vazeb mezi existujícími subsystémy musíme pravděpodobně rozšířit naše dosavadní chápání systému "člověk" nebo "živý organismus" tak, aby v něm bylo možné pochopit vztahy jednotlivých informační toků a jejich vzájemnou převoditelnost.

Možná, že bude nakonec pod vlivem synergetiky nutné poopravit i naše velmi zúžené pojetí informace jako sdělení přenášené výhradně mezi lidmi.

Použité zdroje:

BARROW, J. D. Teorie všeho. Praha : Mladá fronta, 1997. 269 s.

POPPER, K. R. Život je řešení problémů. Praha : Mladá fronta, 1997. 287 s.

PRIGOGINE, I. Čas k stávání : (K historii času). Praha : KLP 1997. 44 s.

Klíčová slova: 
Hodnocení: 
Průměr: 5 (1 hlasování)
JONÁK, Zdeněk. Čas, entropie a informace ve složitých systémech. Ikaros [online]. 1998, ročník 2, číslo 4 [cit. 2019-07-18]. urn:nbn:cz:ik-10184. ISSN 1212-5075. Dostupné z: http://ikaros.cz/node/10184

automaticky generované reklamy

Jsou zde 6 komentáře

A.Einstein si mohl myslet, že čas je pouze iluze, ale také se snažil říci, co se rozumí časem. I. Prigogine dal času daleko větší důležitost tím, jak je uvedeno v záhlaví komentovaného článku napsal, že "čas je základním kamenem vědy".
Nejrůznější teorie, které si jasně nedefinují co je to čas a spokojí se s tím, že čas prostě je, že plyne, často zaměňují reálný čas s matematickým časem, nebo dokonce si čas pletou s hodinami, stoji na vodě.Základní příčinou vágního chápaní času je nerespektování skutečnosti, na kterou poukázal v roce 1906 H . Minkowski, že čas neexistuje samostatně, nýbrž v nerozdělitelné jednotě s prostorem, existuje pouze prostoročas.
Teorie o generátorech prostoročasů vychází z této základny a vysvětluje, že prostoročas není nějaký trojrozměrný prostor, v němž plyne čas a pohybuje se hmota (dějí se události), nýbrž právě naopak, pohybující se (a měnící se hmota) v y r á b í čas i prostor najednou, současně. Těžko někdo vyvrátí, že 24 hodiny vyrobí naše zeměkoule tím, že se jednou otočí dokola a uletí obrovskou vzdálenost po dráze kolem Slunce. Všemi svými pohyby pro nás zároveň vymezuje prostor.
Zařízení, která vyrábějí prostoročas se nazývají generátory prostoročasů a mohou to být útvary od těch nejmenších až po ta největší uskupení hmoty. Od subatomárních částic až po shluky galaxií, včetně všech živých tvorů.
Takto dynamický definovaný a reálně existující prostoročas vyvrací všechny iluze o času, o dilataci času, o cestování v čase, atd.Časů je vždy tolik, kolik je generátorů prostoročasů, není ho málo ani hodně, je ho tolik, kolik ho daný generátor prostoročasu vyrobí.S časem je to jako s elektřinou, když se nevyrobí, není.
Z předchozího jasně vyplývá smysl fungování celého Vesmíru a všeho z čeho se Vesmír skládá.Bez prostoročasů, tj. bez míst, kde se má něco odehrávat (např. vznik a vývoj života),
nelze o čemkoli uvažovat. Výroba prostoročasů je základní funkcí hmoty, proto je hmota uspořádaná tak jak ji známe a základním posláním živých generátorů prostoročasů je postupné obsazování nově vyrobených, stávajících nebo opuštěných prostoročasů.
Více se může čtenář dozvědět na odkazu:
http://www.volny.cz/jednooko/main/gpc/htm

Co vy jste? Vědec? To asi ne. Protože vědec používá ve svých textech určité metody - definuje pojmy exaktně, a nikoli pomocí příkladů, tvrzení dokládá matematickými nebo logickými důkazy, výsledky experimentů nebo odkazy na literaturu, kde je možné vynechané pasáže najít. Vy jen vágně žvaníte. Asi jste si přečetl něco populárních článků o speciální teorii relativity, ale matematiku jste neviděl ani z rychlíku. Jako filozofická úvaha by to nebylo až tak zlé, stylem mi to připomíná popis světa z pohledu starořeckých filozofů. Ale filozof nediskutuje s vědeckou teorií, jejíž platnost byla dávno ověřena. A hlavně skutečný filozof je (alespoň na svoji dobu) relativně vzdělaný. Bez vzdělání a přehledu je filozofování směšné a naivní. Nejhorší na tom všem je, že vašemu blábolu věnovalo dnešní Právo celou stránku! Zeman měl pravdu, když hovořil o novinářích....

S pozdravem Pepa Koumes :-)

nedokáži posoudit výtky k textu (nebo komentáři), to přiznávám otevřeně. Nicméně se mi zdá, že jste se nechal unést. Jak byste jinak mohl říci, s prominutím, takovou kravinu jako:
"filozof nediskutuje s vědeckou teorií, jejíž platnost byla dávno ověřena" - je to snad jen na fyzicích a matematicích, aby bořili teorie, jejíž platnosti byly dávno ověřeny? A nebo se Vám zdá, že žádné teorie nebyly nikdy (z)bořeny?

a taky by mě zajímalo, jak používáte (definujete) pojem "skutečný filozof" či "vědec" - možná se jen snažíte vnutit ostatním obsah, jak ho chápete sám. V takovém případě se ale nikdy nedohodnete s těmi, kdo na Vaši interpretaci nechtějí nebo nejsou schopni přistoupit.

Asi by neuškodilo přidat nějaký věcný argument, prohlašujete-li o autorovi takové věci.

Vážená redakce elektronického časopisu IKAROS,
zdravím Vás a sděluji Vám, že jsem Ing. Jiří Johan, autor teorie o generátorech prostoročasu. Zcela náhodou jsem zjistil, že asi Vaší peči jsou na Vašich stránkách uveřejněny některé mé články, které jsem napsal při různých příležitostech na různá místa. Dokonce jsem si přečetl dva diskusní příspěvky, z nichž mne zaujal zejména příspěvek vzdělaného folozofa Pepy Koumese, který označuje moji teorii za blábol.
Chtěl bych se Vás zeptat, čemu mohu vděčit za Váš zájem o mou teorii a také jsem ochoten na případné dotazy nebo diskuse odpovědět, třeba zrovna tomu Pepovi Koumesovi, aby si nemyslel, že si nevážím jeho zájmu.
Bohužel jsou to již starší data a proto prosím, sdělte mi laskavě, zda to má vůbec nějaký smysl. Samozřejmě, že moje teorie je podepřená i matematicky a bylo by asi dobře kdyby solidnější zájemci o Generátory prostoročasů to mohli prostudovat.
Prosím o potvrzení, že se k Vám tento můj dopisek dostal.
Děkuji zdvořile .
Ing. Jiří Johan, Generátory prostoročasů, E-mail :

No, žvaní, a to dost nevědecky, spíše autor komentáře "To nemyslíte vážně". Filosofie je věda (sic!) o jsoucnu jako jsoucnu, které nemůžeme redukovat na základě speciální vědy matematiky na čistou kvantitu. Filosof, který by se uchyloval jen ke kvantitativním metodám, by přehlédl mnoho aspektů jsoucna.

Jsem rád, že Pepo Koumesi, že o sobě uvažujete jako o vzdělanci. Víte jistě, že věda žádá důkazy. Dokažte tedy svou vzdělanost.

Pepové Koumesové tu byli přece vždycky,například ve středověku měli vědecky ověřeno, že Země je placka, kromě spousty dalších nesmyslů.

registration login password