В тому, що стосується інформації, нам потрібно перевірити декілька систем і почерзі задати запитання: як така система може працювати?

1. Павутина павука 

На мал. 1 ми бачимо ділянку павутини павука, в даному випадку циртофори. Розмір сітки становить приблизно 0,8 х 1,2 мм. Коло в лівому зображенні вказує на частину, яка була сильно збільшена за допомогою електронного мікроскопа. Будова та структура цієї павутини геніальні, а павук використовує наявний матеріал дуже економічно. Необхідна жорсткість і міцність виходять при вкиористанні мінімальної кількості матеріалу. 

Спіральні нитки не просто перетинають радіальні, і два набори не прикріплюються тільки в точках перетину. Скоріше, вони йдуть паралельно на невеликій відстані, де вони зв’язуються або «спаюються» разом з дуже тонкими нитками.

Кожен павук — універсальний геній: він проектує свою павутину, як архітектор, а потім виконує цей план, як досвідчений ткач. Він також — хімік, який може синтезувати шовк, використовуючи комп'ютерний процес виробництва, а потім використовувати цей матеріа для прядіння. Більшість павуків також активно беруть участь у переробці відходів. Вони їдять свою павутину вранці, а потім матеріал хімічно обробляється та повторно використовується для нової павутини. 

Павук настільки досвідчений, що, здається, закінчив курси по структурній інженерії, хімії, архітектурі та інформатиці, але ми знаємо, що це не так. Так хто ж його проінструктував? Де він отримав спеціалізовані знання? Хто був його порадником?

Малюнок 1. Павутина павука Cyrtophora.

Відповідь на запитання, чому все працює саме так, однозначно полягає в тому, що інформація відіграє суттєву роль.

2. Прядильний орган павуків Uroctea. 

Малюнок 2. Прядильний орган павуків Uroctea.Рухливі парні вирости павуків Uroctea показані на мал. 2 (велике збільшення). Самка має 1500 прядильних апаратів, які складаються з ниток, що виходять з кожної пари. Шовк, який володіє необхідною міцністю розтягування, виробляється на «фабриках», що розташовані безпосередньо під прядильними органами. 

Усі ці складні процеси керуються комп'ютером, а все необхідне обладнання сильно мініатюризоване. Як це можливо, що такий складний і деталізований виробничий процес може виконуватись без збоїв? 

А все тому, що система містить програму, яка має всю необхідну інформацію для обробки і керує процесом.

3. Метелик Morpho rhetenor 

Південноамериканський метелик Morpho rhetenor зображений на мал. 3 при різному збільшенні так, що можна побачити детальну структуру лусочок його крил (Scientific American, vol. 245, Nov. 1981, p. 106). 

Крила мають чудові барвисті візерунки: металевий синій зверху й коричневий знизу. Був проведений аналіз крил на пігментацію, але нічого не було знайдено. Як же тоді пояснити цю барвисту красу?

Детальна структура крила стає очевидною, якщо розглянути його при збільшенні у з різним масштабом, а саме 50x,  350x та 20,000x. При меншому збільшенні будов крила нагадує черепицю, але коли збільшення становить 20,000 крат, секрет розкривається. 

Малюнок 3. Збільшене зображення поверхні крила південноамериканського метелика Morpho rhetenor.Структура досить незвичайна: регулярна сітка точно побудованих клиновидних гребенів, розташованих з інтервалами близько 0,00022 мм. Ця картина повторюється настільки точно, що максимальне відхилення становить 0,00002 мм. 

Жодна земна майстерня, яка спеціалізується на мініатюризації, не змогла б зробити масштаб крила з такою точністю. Яка мета цієї чудової споруди?

Тут дивним чином використовується певний фізичний ефект. Його можна пояснити на простому прикладі: коли два камені падають у басейн, концентричні хвилі поширюються від кожної точки удару. В одних точках ці хвилі нейтралізуються, а в інших — підсилюють одна одну. Цей ефект відомий як інтерференція, і саме він викликає кольори, які можна спостерігати. 

Коли сонячні промені падають на ступеневу сітку, деякі кольори нейтралізуються, а інші — посилюються. Відстань між гранями сітки й довжина хвилі падаючого світла налаштовані дуже точно стосовно одне одного.

Як виникла ця дивовижна структура, в якій все спрямоване на особливий фізичний ефект? Відповідь така ж — інформація!

4. Розвиток людських ембріонів 

Малюнок 4. Різні стадії розвитку людського ембріона.  Протягом дев'ятимісячного періоду вагітності жінки відбуваються дивовижні речі. Протягом перших чотирьох тижнів утворюються мільярди клітин, і вони шикуються у відповідності з дивним планом формування нової людини. 

Приблизно на 15-й день відбувається значний поворот у розвитку: з'являються перші кровоносні судини. 

Через кілька днів відбувається ще одна чудова подія: у крихітних грудях ембріона довжиною 1,7 мм з'єднуються дві кровоносні судини, утворюючи серце, яке починає перекачувати кров через крихітне тільце уже в кінці третього тижня. Крихітне серце забезпечує мозок, який розвивається, кров'ю та киснем. 

На четвертому місяці вагітності серце плоду¹ вже перекачує майже 30 літрів крові, а при народженні цей об’єм складе 350 літрів.

В ембріональній стадії розвиваються легені, очі й вуха, хоча вони ще не використовуються. Через два місяці ембріон досягає в довжину всього трьох-чотирьох сантиметрів. Він настільки малий, що міг би буквально поміститися усередині шкаралупи волоського горіха, але навіть на цій стадії всі органи вже присутні. 

Протягом наступних місяців вони збільшуються в розмірах і приймають свою остаточну форму. Різні стадії ембріонального й фетального розвитку людини показані на малюнку 4:

• Частина А: чотиритижневий ембріон завдовжки 4,2 мм: 1 — межа між спинкою й черевцем, 2 — зароджується плечова борозна, 3 — опуклість печінки, 4 — опуклість серця, 5 — очей, 6 — тонка й товста частина воронки пупка, 7 —паховий канал, 8 — пуповинне кільці, 9 — куприк. 
• Частина B: ембріон в чотири тижні, коли він має довжину 4,2 мм. 
• Частина С: нервова система двомісячного ембріона довжиною 17,7 мм: 1 — теленцефалон (передня частина першого мозкового міхура), 2 — оптичний нерв, 3 — мозочок, 4 — довгастий мозок, 5 — Lobus olfactorius (нюх), 6 — Nervus ulnaris (лікоть), 7 — Nervus obturatorius (область стегна), 8 — Nervus plantaris lateralis (зовнішня підошва стопи) і Nervus suralis (ікра). 
• Частина D: плід 75 мм всередині матки: 1— плацента, 2 — міометрій (м'язова стінка матки), 3 — навколоплідна оболонка.

Чому ембріональний розвиток не спричиняє хаотичний ріст клітин, а носить систематичний і цілеспрямований характер відповідно до встановленого графіка? Точний план, в якому всі етапи запрограмовані в найдрібніших деталях, лежить в основі всіх цих процесів. У цьому випадку інформація також є загальним керівним фактором.

5. Робот, який грає на органі

Малюнок 5. Цей органний робот був представлений на виставці EXPO' 85 в Японії. Він був розроблений професором Ітіро Като з Університету Васедо й побудований компанією Sumitomo Electronic Industries. Робот зараз виставляється в офіційній японській урядовій будівлі EXPO' 85 (Цукуба). Він ілюструє можливості робототехніки, але ця система не може робити нічого, що не було запрограмовано заздалегідь.Чи можливо, щоб робот грав на органі? На мал. 5 ми бачимо саме це. Японський робот на ім’я Васубот зачаровує навіть любителів музики. Він має дві руки й дві ноги, які можуть натискати на клавіші й педалями, а ноти він читає за допомогою відеокамери. 

Потім ноти перетворюються в необхідні рухи рук і ніг. Цей робот може прочитати й відтворити будь-яку музичну п'єсу відразу, йому не потрібно спочатку її вивчити. Причиною такої здатності є інформація, представлена в програмі, разом з усіма необхідними механізмами. 

Якщо забрати програму, робот нічого не зможе зробити. Знову ж таки, ми бачимо, що інформація є важливим компонентом.

Висновки

Розглянувши кілька дуже різноманітних систем, ми можемо зробити висновок, що вбудована інформація є загальним фактором. Жодна з цих систем не зможе працювати, якщо збережена інформація буде видалена. 

Для кращого розуміння процесів, що відбуваються як в живих, так і в неживих системах, ми повинні детально вивчити поняття інформації. Професор інформатики з Дортмунда коротко сформулював основну теорему, з якою ми могли б погодитися:

«Всякий, хто може визначити джерело інформації, має ключ до розуміння цього світу».²

Інше формулювання звучить так:

«Той, хто може дати звіт про походження інформації, тримає в своїх руках ключ до тлумачення цього світу».

Книга американського фізика Річарда П. Фейнмана «Характер фізичного закону» може вважатися класикою в галузі фізики. З її передмови цитується наступне: 

«Століття, в якому ми живемо — це час, в який ми відкриваємо основні закони природи, і цей день ніколи більше не настане». 

В області фізики більшість законів були відкриті й сформульовані з того часу. Проте що стосується фундаментальної кількісної інформації, ми все ще перебуваємо прямо в процесі відкриття. З метою оцінки обсягу та змісту розроблених теорем, деякі фундаментальні властивості законів природи розглядаються у наступній статті.