2015-09-05

Информация в неживой и живой природе (8кл)

п.1 Информация в неживой природе

Информация - это сведения, знания, которые мы получаем из книг, от людей, из телевидения и интернета и из других источников, а также данные, которые мы получаем в ходе экспериментов.

Неживой мир можно грубо поделить на 3 мира:

  • Микромир - молекулы и атомы
  • Макромир - объекты, соизмеримые с размером человека (книга, автомобиль, самолет, дом)
  • Мегамир - объекты планетарного масштаба (планеты, звезды, галактики)

 

Во этих мирах объеты, из которых эти миры состоят могут находиться упорядоченно (по линии, по сетке, по координатам) и неупорядоченно (хаотично).

Физики и математики поняли, что в любой системе объектов содержится информация об объектах этой системы (например какой цвет у объектов, их размер, расстояние между ними и много другой информации). Причем если взять две одинаковые системы, например закрытый сосуд  с одинаковым количеством молекул воды, то оказывается, что информации было бы больше в том сосуде, в котором молекулы располагались бы более упорядочено. Следовательно, информация может служить мерилом порядка в системе.

В левом сосуде порядка больше, следовательно и информации больше. А в правом сосуде молекулы воды летают хаотично (в сосуде хаос), поэтому и информации меньше. Почему так? Дело в том, что для описания правого сосуда достаточно двух слов: "В сосуде хаос", а для описания левого сосуда потребуется больше слов: "В сосуде пять молеул собрались в виде буквы Х в левой части сосуда". Теперь понятно почему упорядоченные системы содержат в себе больше информации.

В физике информация является мерой упорядоченности системы по шкале "хаос - порядок"

Важно понимать! Простейшая логика нам подсказывает, что как бы мы ни старались, нам никогда не удасться добиться того, что молекулы воды при комнатной температуре будут оставаться строго в одной стороне сосуда. Это было бы возможно при абсолютном нуле температур, но абсолютный ноль для человека недостижим, а поэтому молекулы всегда двигаются, что и заставит их сразу распределиться по всему сосуду.

Закрытая система - это система, изолированная от других систем и от человека

Размышляя над этим ученые 18 века сделали неправильный вывод - они решили, что всех нас ждет "тепловая смерть", т.к. все молекулы из которых состоят все объекты постепенно разлетаются и в конце концов все предметы превратятся в молекулярную кашу, а количество информации будет равно нулю. Другими словами они сказали, что информация в любой системе, которая предоставлена самой себе всегда стремится к нулю. Но их ошибка состояла в том, что информация стремится к нулю, а состояние системы к хаосу только в "закрытых" системах принадлежащих макромиру. Но в микромире и мегамире все обстоит иначе - в них порядок всегда возрастает, и количество информации растет.

Пример из макромира: если здание оставить на произвол природным силам, перестать за ним заботиться и ремонтировать, то со временем его стены разрушаются, штукатурка отваливается и здание может превратиться в груду камней. Этот пример доказывает, что в макромире системы стремятся к хаосу, а информация стремится к нулю.

Пример из микромира: элементарные частицы (электроны, протоны и нейтроны) предоставленные самим себе будут непременно соединяться друг с другом, образуя молекулы, а сами молекулы будут со временем увеличиваться за счет захвата других атомов, т.е. порядок в микромире растет, и информация увеличиваеся.

Пример из мегамира: осколки планет - астероиды, предоставленные сами себе в открытом космосе рано или поздно захватываются звездами и становятся их естественными спутниками, т.к. сложность звездных систем возрастает, и информация увеличивается.

 

Вопросы для проверки:

1. Приведите примеры перехода от хаоса к порядку (увеличение информации) в окружающем мире.

2. Приведите примеры перехода от порядка к хаосу (уменьшение информации) в окуржающем мире.

3. Попробуйте объяснить своими словами почему чем меньше порядка в системе, тем меньше в ней информации и наоборот.

 

п.2 Информация в живой природе

Ближе всего с живую природу изучают биологи, поэтому выясним как они понимают информацию в живой природе. К объектам живой природы относятнся растения, животный мир и человек.

Считается, что жизнь на земле возникла примерно 3,5 миллиарда лет назад и с тех пор идет саморазвитие жизни, т.е. эволюция, т.е. усложнение живых организмов (одноклеточные, многоклеточные, млекопетающие, человек).

В биологии информация - мера сложности живого организма или молекул, из которых организмы состоят.

Биологи под информацией понимают степень сложности живого организма. Чем более сложный живой организм, тем больше требуется слов для его описания, другими словами чем сложнее организм, тем больше информации он содержит.

Почему происходит увеличение информации в живом мире?

Все организмы живого мира являются открытыми системами.

Все организмы живого мира являются системами открытыми, т.е. они не изолированы друг от друга, но наоброт, активно обмениваются веществом и энергией. Поэтому более высокоразвитые организмы постоянно поедают менее развитые, например растения потребляют из почвы минеральные вещества, а из воздуха углерод и под воздействием солнечной энергии внутри растения эти вещества образуют более длинные и сложные органические молекулы,  а значит и информации в этих молекулах больше. В свою очередь сами растения поедаются жуками и червяками, внутри которых молекулы растений соединяются с другими молекулами и происходит дальнейшее их усложнение - опять же информация внутри молекулы возрастает. Черви поедаются животными, а животные поедаются человеком. 

Часть людей и животных умирает, но людей становится все больше, поэтому и общее количество информации в живой природе постоянно возрастает.

Биологи даже говорят, что живые организмы "питаются информацией", т.к. информация внутри них создается, накапливается, а затем передается другим, более сложным организмам.

Информационные сигналы и информационные процессы

Ни один живой организм не может существовать и развиваться без информационных сигналов, которые он получает из окружающего мира и которые ему подсказывают куда идти, что есть и от кого прятаться.  Такими сигналами для животных могут быть звук, свет, запах.

Живые организмы не могут существовать в одиночку, т.к. для размножения им необходимо встречаться, и многие виды животных, и даже человек обычно живут стадами или обществом, в которых постоянно происходит обмен информационными сигналами, которые позволяют отдельным членам этих групп между собой обмениваться информацией. Человек обменивается словами, прикосновениями, мимикой, жестами, а животные позами, запахами, вспышками света. Обмен информацией между живыми организмами есть иформационный процесс.

Генетическая информация

Важнейшим видом информации в живом мире является генетическая информация. Эта информация необходима для размножения живых существ. Потомки живых существ должны быть почти точной копией своих родителей. Иначе постоянно происходило бы возникновение новых форм жизни и живой мир превратился бы в хаос. Для сохранения видовых признаков от родительского организма к дочернему передается молекула ДНК, в которой содержится вся информация о родителе. Молекула ДНК видна только под мощным микроскопом, но если ее расплести в линию, то она может быть метровой длины и содержать в себе "тонны" информации.

Смотреть видеофрагмент о молекуле ДНК (Нажмите для просмотра)

 

Вопросы для контроля:

4. Приведите примеры увеличения информации в живой природе.

5. Приведите примеры получения, передачи и использования информации живыми организмами

6. Приведите пример информационного процесса в животном мире.

7. Для чего нужна генетическая информация.

 

Пройти онлайн тест по теме урока


article

Авторизация
Логин:
Пароль:

Добро пожаловать,
гость сайта!

Статистика по сайту:

Сегодня сайт уже посетили 88 чел.

Количество всех статей на сайте: 464.

Количество online-тестов: 210.