Г.Н.Дульнев. Массоенергоінформаціонний обмін людини з позиції нерівноважноїтермодинаміки.

Г. Н. Дульнев,
доктор технічних наук,
заслужений діяч науки і техніки РРФСР,
академік РАПН, професор СПБГУІТМО

Доповідь на Міжнародній науковій конференції «Жива Етика і Культура.
Ідеї спадщини родини Реріхів в нашому житті »,
Санкт-Петербурзький державний університет культури і мистецтв, 11-12 лютого 2011р.

1. Шляхи дослідження матеріально-духовного світу

Об'єктом дослідження виберемо людину, яка в своїй діяльності проявляє себе як з матеріальної, так і з духовної сторони. Відомо, що організм людини обмінюється з навколишнім середовищем масою, енергією та інформацією, тобто відбувається массоенергоінформаціонний (МЕІ) обмін. Останній складається з фізичних (маса і енергія) та інформаційних взаємодій. Такий погляд включає цілісне уявлення про природу. Матеріальний світ володіє двома властивостями: матерія знаходиться в русі, яке надає їй різні структурні різноманітності. У такому поданні маса є мірою кількості речовини (кг); енергія - джерелом і мірою руху (дж); інформація є мірою структурно-смислового різноманіття (біт) [1].

До цієї трійці понять, які характеризують матеріальний світ (маса - енергія - інформація), примикають два терміни - свідомість і Дух. Вони складають висхідну за змістом і значимістю тріаду: інформація - свідомість - дух. Іноді останню тріаду називають тонким світом. Це дозволяє стверджувати, що основа нашого світу побудована не тільки з матеріальних, а й з матеріально-духовних елементів, а інформація - з'єднує їх місток. Якщо матерія і енергія всебічно вивчені і складають основу сучасної науки, то місток "інформація" надзвичайно хиткий і це незважаючи на те, що по цій темі опубліковано величезне число робіт, незважаючи на те, що XXI століття і сучасну цивілізацію іноді називають інформаційними. У статті робляться кілька боязких кроків у цій містку, а саме: розглядається можливість вимірювання пропонованих массоенергоінформаціонних і енергоінформаційних параметрів.

2. Ентропія і негентропії

Організм людини розглядається як відкрита система, що обмінюється з зовнішнім середовищем масою, енергією, інформацією. Потрібно в загальному вигляді знайти зв'язок між параметрами цієї системи в процесі обміну. З усіх можливий фізичних, хімічних, біологічних методів ми зупинимося на термодинамическом, так як він на відміну від інших не вимагає знання механізмів перетворення одних процесів в інші і оперує інтегральними параметрами маси, енергії, інформації. Крім того, виявилося можливим використовувати математичний апарат термодинаміки незворотних процесів (термодинаміки відкритих систем), запропонований бельгійським вченим, лауреатом Нобелівської премії, академіком І. Р. Пригожин [2]. Слід зазначити, що цей апарат розроблений для випадку обміну системи з навколишнім середовищем тільки масою і енергією. Для наших цілей він буде розвинений для випадку обміну системи з навколишнім середовищем масою, енергією та інформацією.

Одним з основних параметрів в термодинаміки є зміна ентропії ΔS, яке дорівнює відношенню теплової енергії ΔQ (Дж), яка виділяється (поглинається) в системі до абсолютної її температурі Т (К), тобто

(1)

Відомо, що в ізольованих системах ентропія змінюється тільки в одну сторону - вона росте. Кожен процес в природі призводить в цих системах призводить до збільшення ентропії в тій частині світу, де це відбувається. Ентропію можна розглядати як міру хаосу в системі. Живий організм також виробляє ентропію і при її максимальному значенні призводить до смерті. Як пише лауреат Нобелівської премії австрійський фізик Е.Шрёдінгер, організм може уникнути цього стану, тобто залишатися живим тільки шляхом постійного вилучення з навколишнього середовища негативної ентропії, або негентропії. Це означає, що в живому організмі, а це відкрита система, відбувається не тільки виробництво ентропії, але і відтік її в зовнішнє середовище [3]. Ентропія і негентропії і є універсальними параметрами в природі. Як пише проф. М.В.Волькенштейн: «Все, чим відрізняється цей світ від сірого, однорідного хаосу, виникло і існує внаслідок відтоку ентропії в навколишнє середовище. Негативною ентропією харчується все живе і все створене життям, а значить, наука і мистецтво. Людина творить негативну ентропію, створюючи нову, незамінну інформацію »[4]. Висловимо припущення, що ентропійних процеси пов'язані в основному з перетворенням в системі маси і енергії, а негентропійної - з перетворенням інформації.

Нагадаємо, що всі системи діляться на ізольовані і відкриті, причому ізольовані системи - це ідеалізація, що не зустрічається в природі. При термодинамічній описі відкритих систем І. Пригожин запропонував уявити як суму з виробництва ентропії в системі і її обмін з навколишнім середовищем. Загальна зміна ентропії ΔS в системі дорівнює

ΔS = + (2)

Він також показав, що для відкритих систем можливі випадки негативних значень ΔS, тобто не зростання, а падіння ентропії. Що відповідає зменшенню хаосу в системі, зростання впорядкованості системи, її структурування.

Запишемо математично банальне твердження: збільшення хаосу dx в системі призводить до зменшення порядку dП, тобто

dx = - dП (3)

З формули (3) випливає

d (x + П) = 0, (x + П) = const (4)

тобто сума хаосу і порядку в природі є величина постійна.

Система може спонтанно в процесі еволюції переходити від менш до більш упорядкованим станам, тобто в системі можлива самоорганізація. Як відзначають Г.Ніколас і І. Пригожин при досягненні системою стаціонарного стану dS = 0 вона може існувати невизначено довго. Іншими словами, «для підтримки стаціонарного нерівноважного стану необхідно направляти в систему потік негативної ентропії, рівний за величиною внутрішньому виробництву потоку ентропії» [2]:

(5)

Нагадаємо, що ентропія є мірою хаосу того чи іншого процесу. Академік І. Пригожин запропонував використовувати більш загальний параметр, а саме: питома потік виробництва ентропії , Яку він назвав функцією диссипации [2]. Массоенергоінформаціонний обмін організму з навколишнім середовищем відбувається через шкіру людини, дихальні шляхи і інші органи і призводить до сопряж`нним процесам, тобто обміну потоками ентропії від декількох явищ. При обміні ентропією для процесу завжди виникає як наслідок потік , А причиною цього є сила . У термодинаміки незворотних процесів ці величини пов'язані з функцією диссипации в формі твору сили на потік

= (6)

де - коефіцієнт пропорційності, що приводить до єдиної розмірності праву і ліву частини рівняння (6).

Для сполучених процесів при обміні масою (l = m), енергією (l = q) і інформацією (l = I) функція дисипації для лінійних процесів має вигляд

(7)

2. Подвійні електричні шари (ДЕС) і реєстрація інформаційних потоків

Обговоримо вибір сенсорного елемента в живих організмах, що дозволяє реагувати на масу, енергію, інформацію, що проходять через цей елемент. Таким сенсорним елементом може бути мембрана клітини організму, яка містить подвійний електричний шар (ДЕС) між зовнішньою і внутрішньою поверхнями мембрани [11]. Сигнал сприймається за допомогою ДЕС клітини, який взаємодіє з носієм інформації. Кожна клітина тканини представляє складну колоїдну систему з безліччю ДЕС. Вони володіють унікальними сенсорними властивостями, грають важливу роль в життєдіяльності біологічних систем. У ДЕС виникає зміна електричного потенціалу при впливі електромагнітного, магнітного та інших випромінювань [11, 12]. Зміна потенціалів в мембранному шарі клітини сприяє переносу маси, енергії, інформації [13].

Для технічної реалізації цього принципу слід підібрати фізичний пристрій, що імітує цю частину процесу обміну в клітині. Таку роль можуть виконати різні технічні пристрої з ДЕС. Наприклад система електродів з різними потенціалами, pn перехід, термостолбік і ін.

Якщо відкрита система обмінюється з навколишнім середовищем енергією і інформацією, то їх реєстрація може бути здійснена за допомогою перетворювача енергоінформаційного потоку (ПЕІП). Його пристрій, методи вимірювання окремого інформаційного потоку і обробка досвідчених даних розглядається в [14]. Датчики розташовуються в біологічно активних точках (БАТ) індуктора (лікаря) і приймача (пацієнта). Процес досвіду умовно розбитий на три періоди: вивчення фону, вплив і післядія, кожен з яких тривалістю 10 хв. В ході експерименту проводиться реєстрація щільності енергоінформаційного потоку q і температури T обраних областей БАТ. Якщо температура в цій області незмінна, то тепловий режим людини, тобто його енергетичні потоки залишаються постійними в цей проміжок досвіду і при відповідній обробці результатів вимірювань можна виділити окремо інформаційний потік q n в каналах, що зв'язують БАТ з тим чи іншим органом людини [15].

4.Крітеріі порядку і хаосу. Гармонія в системі.

Одне з емпіричних узагальнень синергетики свідчить, що всі процеси в природі представляють поєднання упорядкованих і хаотичних процесів. Іншими словами Всесвіт можна розглядати як океан хаосу з острівцями порядку або як океан порядку з острівцями хаосу. За пропозицією французького фізика Бріллюена зміна хаосу ΔX і порядку? П можна наступним чином висловити зв'язок з величиною зміни ентропії ΔS:

ΔX = ΔS - ΔSmin,? П = ΔSmax - ΔS, (8)

де ΔS, ΔSmax, ΔSmin - поточний, максимальне і мінімальне значення ентропії в досліджуваному процесі [5].

Ми запропонували для опису хаотичних і впорядкованих процесів використовувати відносні одиниці: критерій хаосу Кх і критерій порядку Кп, які мають вигляд [8,9]:

(9)

Ці коефіцієнти змінюються від нуля до одиниці:

0 ≤ Кх ≤ 1, 0 ≤ Кп ≤ 1, (10)

При Кх = 0 - немає хаосу, Кх = 1 - максимальний хаос. При п = 0 - немає порядку, при п = 1 - максимальний порядок. Отримані математичні співвідношення відображають наведене вище твердження, що природа складається з детермінованих і випадкових явищ.

Інша емпіричне узагальнення синергетики говорить: процеси в природі відбуваються гармонійно, якщо співвідношення випадкових і закономірних їх частин відповідає числам Фібоначчі: 0.382 та 0.618. Іншими словами гармонія того чи іншого процесу настає якщо в останньому приблизно 40% випадкових і 60% закономірних явищ. Останнє твердження відноситься до будь-яких явищ - художнім, економічним, медичним та ін. І справедливо на будь-якому поверсі Всесвіту: в мікро, макро, мета світах [8,9].

5. Оцінка якості інформації

Існуюча теорія інформації ігнорує її якість, що викликає прагнення ряду дослідників знайти рішення цієї проблеми. Відзначено, що судження про цінності інформації виникає після її сприйняття рецептором (приймачем). Іншими словами, рівень підготовки рецептора в значній мірі визначає цінність отриманого повідомлення. У монографії [4] професор В.М.Волькенштейн наводить переконливий приклад в сприйнятті певної математичної інформації різними особами - школярем, студентом математичного факультету і професором математики, що володіють різним рівнем тезауруса в цій області. Якщо попередній запас знань школяра нульовий, а для професора він не представляє нічого нового, то для студента цінність отриманого повідомлення велика (мова йде наприклад про вузівському підручнику В.І.Смірнова «Вища математика»). Залежність цінності інформації від тезауруса розглянутих осіб зображена на рис 1:

Рис.1. 1 - Школяр, 2 - Студент, 3 - Професор.

Іншими словами, цінність інформації пов'язана з її рецепцією. Нагадаємо, що теорія інформації розроблялася К. Шенноном для вирішення завдань зв'язку та рецепція при цьому не враховувалася, що і додало роботам К.Шеннона характер універсальності. Однак відомо, що існують ситуації, в яких цінність отриманої інформації відіграє велику роль, ніж її кількість.

Рецепція інформації пов'язана з появою впорядкованості в сприймає системі, яка стає дисипативної. Для рецепції інформації необхідний певний рівень сприйняття, має реалізовуватися прагнення до мети, досягнення якої є перехід з менш в більш стійкий стан. Цей процес стає можливим тільки завдяки відтоку ентропії з рецепторной системи. У роботах [6, 7] показано, що формула (8) є першим кроком при оцінці якості інформації, тому що їх величина дозволяє судити про тенденції інформації до порядку або безладу. У 2004 році в роботах співробітників СПбДУ ІТМО запропоновано оцінювати якість інформації за критеріями хаосу і порядку, вираженим через сумарну величину енергетичного і інформаційного потоків q [10]

, Кх + Кп = 1 (11)

де q, q min, q max - поточний, мінімальне і максимальне значення питомої величини енергоінформаційного потоку [10].

По кривим Кх = Кх (τ), п = Кп (τ) можна судити про тенденції якості інформації, тобто робити висновок про прагнення цієї величини до порядку або хаосу в кожен момент часу. Для оцінки цінності інформації зв'яжемо її з досягненням мети до і після отримання інформації, вираженої через критерій хаосу. Метою будемо вважати досягнення системою гармонійного соcтоянія [8]. Як вже зазначалося, при гармонійному стані будь-якої системи критерії хаосу і порядку приблизно рівні.

6. Вплив арттерапії на енергоінформаційні процеси

Нижче розглядається вплив танцю на енергоінформаційні потоки свідомості людини (виконавця і глядача). Потоки оцінюються за значеннями питомих потоків інформаційної ентропії і впливають на стан як виконавця, так і глядача. Відомо, що творчий процес впливає на людину, він змінює його настрій (від стану спокою до збудження). Цей стан може викликати як позитивні, так і негативні емоції, спонукає до дії, занурює в роздуми, що називається іноді арттерапією. Виконавець танцю в описуваному нижче досвіді була професійна танцівниця і психолог О.В.Звёздная, глядачем - один зі студентів університету Герасимов. Датчики містилися в центрі чола (по східній термінології аджна) як у виконавця танцю, так і у глядача. Вимірювалася щільність енергоінформаційного потоку q і температура Т (К), розрахунок коефіцієнта хаосу здійснюється за формулою (4). На рис.2 наведено графік зміни коефіцієнта хаосу Кх = Кх (τ) в часі.

Рис.2. Вплив танцю Ольги Зоряною

О.Звёздная - психотерапевт, вона здатна вловлювати психоемоційний стан глядача і підлаштовуватися до нього, за допомогою танцю привести його в гармонійний стан. Перші 10 хвилин записано початковий стан (фон), з 10 по16 хвилину виповнюється перша композиція танцю, з 21 по 26 хвилину - друга композиція (період з 10 по 26 хвилину назвемо впливом), з 26 по 35 хвилини реєструється післядія. Під час впливу О.Звёздная встановлює психоемоційний контакт з глядачем, веде його за собою. На графіку це добре проглядається: процеси йдуть практично синхронно, а потім тягне глядача за собою (спостерігається зсув по фазі). У періоді послевоздействія обидва приходять в стан, близький до психофізіологічної гармонії. По закінченню експерименту свідомість глядача приходить в порядок (знижується коефіцієнт хаосу до Кх = 0.2). Зоряна приходить в ту ж точку, в якій була до експерименту. У період післядії спостерігається прагнення виходу кривих Кх = Кх (τ) до значення 0.4, що відповідає гармонійному стану. Для отримання цього результату варто було б продовжити досвід ще на 10-15 хвилин.

висновок

Показана виняткова роль інформації в природних процесах. З одного боку інформація виступає як складова матеріального світу в тріаді матерія-енергія-інформація; з іншого інформація є складовою тріади духовного світу: інформація-свідомість-дух. З цього випливає, що інформація є містком між матеріальним і тонким світами.

У матеріальному світі інформація проявляє себе як об'єктивний параметр, а в духовному - як суб'єктивний, тобто інформація може розглядатися як об'єктивно-суб'єктивний параметр. Останнє пов'язано з особливостями рецепції інформації сприймається суб'єктом.

Запропоновано міра массоенергоінформаціонного обміну - функція дисипації і розглянута можливість вимірювання центральної величини цього заходу - потоку інформаційної ентропії. У висновку продемонстровано дослідне дослідження процесу рецепції на прикладі виконання танцю і його сприйняття глядачем.

література

1. Волченко В.Н. Світогляд і екоетика. МГТУ ім Н.Е. Баумана, 2001., 431с.

2. Ніколас Г., Пригожин І. Самоорганізація в нерівноважних системах. М .: Мир, 1979, 512с.

3. Шредінгер Е. Що таке життя з точки зору фізика? М .: ІЛ, 1997..

4. Волькенштейн М.В. Ентропія і інформація. М .: Наука, 1986, 191с.

5. Дульнев Г.Н. У пошуках тонкого світу. З-Петербург: Весь, 2004, 287с.

6. Васильєв В.М., Дульнев Г.Н., Крашенюк А.І. Массоенергоінформаціонний обмін людини і медична синергетика. Праці семінару час, хаос і математичні проблеми, вип. 4. М .: Інститут математичних досліджень складних систем МГУ, 2009, с. 129-142.

7. Васильєв В.М., Дульнев Г.Н. Приладова реєстрація явищ енергоінформаційного обміну. Массоенергоінформаціонний обмін в природі. // Нові медичні технології, нове медичне обладнання, 8, М .: Медіздат, з 5-8.

8. Дульнев Г.Н. Введення в синергетику. З-Петербург: Проспект, 1998, 253с.

9. Дульнев Г.Н., Крашенюк А.І. Від синергетики до інформаційної медицині. СПб: Інститут біосенсорной психології, 2010 168с.

10. Патент на винахід №2290058 «Спосіб визначення локального питомої потоку ентропії людини» автори Васильєв В.М., Дульнев Г.Н., Стражмейстер І.Б., Агєєв І.Л., Чащин А.В. Заявка №2004123071 винаходи 27.07.2004 зареєстровано 27.12.2006.

11. Бобров А.В. Модельне дослідження польової концепції механізму свідомості. Орел, ОГТУ, 260с.

12. Бобров А.В. Торсіонні методи в психофізиці, ч. II. Можливі структури механізму свідомості. Свідомість і фізичний світ, вип. 2. М .: Фолиум, 1997, с 24-45.

13. Дульнев Г.Н. Енергоінформаційний обмін у природі. З-Петербург: ИТМО, 2000., 136с.

14. Дульнев Г.Н., Чащин А.В., Меткина Н.П. Реєстрація енергоінформаційних потоків. // Нові медичні технології, нове медичне обладнання, 8, М .: Медіздат, 2007, с 54-57.

15. Чащин А.В. Апаратно-програмний комплекс для вимірювання питомих потоків ентропії. // Нові медичні технології, нові медичні прилади, 8. М .: Медіздат, 2007, с 9-11.

Ваші коментарі до цієї статті

№47 дата публікації: 03.09.2011