Главная > Математика > Теория информации
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

Глава 12. ТЕОРИЯ ИНФОРМАЦИИ И ВТОРОЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ

В этой главе обсуждается связь понятий количества информации и физической энтропии. Как известно, последнее понятие позволяет дать количественную формулировку второго закона термодинамики, который запрещает в изолированной системе процессы, сопровождающиеся увеличением энтропии. Если возможен приток информации о системе, т. е. если физическая система является изолированной лишь в тепловом, но не в информационном отношении, то указанный закон следует обобщить, заменив неравенство неравенством Следовательно, если имеется приток информации, то можно тепловую энергию системы (без помощи холодильника) превратить в механическую. Другими словами, возможен вечный двигатель второго рода, питающийся информацией.

В § 12.1 и 12.2 процесс превращения тепловой энергии в механическую за счет информации рассматривается количественно, причем описывается конкретный механизм, позволяющий его осуществить. Этот механизм заключается в установке и передвижении определенным образом непроницаемых стенок внутри физической системы. Тем самым известные относящиеся к этому вопросу полукачественные рассуждения, содержащиеся, например, в книге Бриллюэна [1], получают точное количественное подтверждение.

Обобщение второго закона термодинамики никоим образом не отменяет его первоначальной формулировки. Отсюда в § 12.3 делается заключение о необходимости энергетических затрат при фактическом измерении координат физической системы и записи этой информации. Если система находится при температуре Т, то для получения и записи количества информации о ней необходимо потратить как минимум энергии. В противном случае соединение автоматического измерителя и информационного преобразователя тепловой энергии в механическую дало бы вечный двигатель второго рода. Указанная общая закономерность подтверждается для конкретной модели измерителя, описанной в § 12.3.

Вывод о необходимости минимальных энергетических затрат распространяется также на физические каналы с шумом, соответствующим заданной температуре Т (§ 12.5). Таким образом, второй

закон термодинамики накладывает некоторые ограничения на возможности физической реализации инфомационных систем: автоматов-измерителей и каналов.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление