Роль охлаждения в сохранении информации в термодинамических системах

Холод, наряду с ископаемыми и биологическими ресурсами, – значимый и уникальный ресурс Арктики, особенно северо-восточной части Евразии – региона с наиболее низкотемпературной и устойчивой многолетней мерзлотой и наиболее низкими зимними температурами обитаемой части планеты Земля. В статье впервые предпринята попытка, введя в уравнение Гиббса–Гельмгольца информационную составляющую, связанную с энтропией, теоретически объяснить, как уменьшение температуры влияет на процессы, происходящие с информацией, особенно в биологических системах. Рассмотрены теоретические термодинамические и кине тические аспекты роли снижения температуры в уменьшении скорости рассеивания информации в изолированных, закрытых и открытых системах. Показано, что температуры, а также температурный диапазон реализации этой функции холода тем ниже, чем меньше энергия связи элементов в последовательности «кодовых сигналов» – материальных носителей информации в системах: на примерах от ядер атомов до биологических систем, водных кластеров, социума и технических систем, т. е. чем меньше энергии требуется затратить для рассеивания этой информации. В последнем разделе приводятся результаты сохранно стихроматина семян растений при их хранении в течение около 50 лет в условиях температур 265 ÷ 261 K, создаваемых только за счет природного холода многолетнемерзлых грунтов и зимней атмосферы в условиях Центральной Якутии.

1. Карно С., Клаузиус Р., Томсон У. (лорд Кельвин) и др. Второе начало термодинамики. 2-е изд. М.: URSS, ЛКИ; 2007. 310 с.

2. Кузнецова А.И., Медведева Г.А. Второй закон термодинамики – важнейший закон природы. Международный научно-исследовательский журнал. 2020;91(1):30–33. https://doi.org/10.23670/IRJ.2020.91.1.006. – EDN: MDLZRG

3. Wehrl A. General Properties of Entropy. Reviews of Modern Physics. 1978;50(2):221–260. https://doi.org/10.1103/RevModPhys.50.221

4. Глушков В.М. Введение в кибернетику. Киев: Академия наук Украинской ССР; 1964. 324 с.

5. Встовский Г.В. Элементы информационной физики. М.: МГИУ; 2002. 260 с. Vstovsky, G.V. Elements of Information Physics. Moscow: MGIU; 2002. 260 p. (In Russ.) 460

6. Калашников Ю.Я. Молекулярная информатика – новый уровень познания живой материи. 2008. Режим доступа: http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/9388.html (дата обращения: 21.12.2008).

7. Шеннон К.Э. Работы по теории информации и кибернетике. М.: Изд-во иностранной литературы; 1963. 829 с.

8. Коротаев С.М. Энтропия и информация – универсальные естественнонаучные понятия. 2015. Режим доступа: http://www.chronos.msu.ru/RREPORTS/korotaev_entropia/korotaev_entropia.htm (дата обращения: 12.09.2024)

9. Кадомцев Б.Б. Динамика и информация. М.: Изд-во Редакция журнала «Успехи физических наук»; 1999. 400 с.

10. Волькенштейн М.В. Энтропия и информация. М.: Наука; 2006. 190 с.

11. Егоров В.В. Информация как термодинамическая функция живых систем. В кн.: Воронин Е.С. (ред.) Вопросы физико-химической биологии в ветеринарии: Сборник научных трудов к 40-летию ВБФ и 110-летию С.И. Афонского. М.: ФГОУ ВПО МГАВМиБ им. К. И. Скрябина; 2006. С. 211–218. – EDN: VDUYIX

12. Vopson M.M., Lepadatu S. Second law of information dynamics. AIP Adv. 2022;12(7):075310. https://doi.org/10.1063/5.0100358. – EDN: CBQIOX

13. Vopson M.M. The second law of infodynamics and its implications for the simulated universe hypothesis. AIP Advanc es. 2023;13(10):105308. https://doi.org/10.1063/5.0173278. – EDN: YRALEH

14. Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах: от диссипативных структур к упорядоченности через флуктуации. М.: Мир; 1977. 512 с. – EDN: PCHHXZ

15. Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. Новый диалог человека с природой. М.: Едиториал УРСС; 2003. 288 с.

16. Чернавский Д.С. Синергетика и информация: Динамическая теория информации. 2-е изд., испр. и доп. М.: Едиториал УРСС; 2004. 288 с. – EDN: QMMVNF

17. Егоров В.В., Кершенгольц Б.М. Эволюция информационных систем с позиций теории самоорганизации. Нау ка и техника в Якутии. 2020;2(39):32–41. https://dooi.org/10.24412/1728-516Х-2020-2-32-41. – EDN: TPZSLK

18. Кершенгольц Б.М., Чернобровкина Т.В., Шеин А.А. и др. Нелинейная динамика (синергетика) в химических, биологических и биотехнологических системах: учебное пособие. Якутск: Изд-во ЯГУ; 2009. 208 с. – EDN: XUHDUT

19. Кершенгольц Б.М., Егоров В.В. Социум и самоорганизация систем. Новосибирск: Изд-во СО РАН; 2024. 267 с. https://doi.org/10.53954/9785604990193. – EDN: FBYEDM

20. Патент № 2391810 Российская Федерация, МПК A01F 25/00 (2006.01), С2. Способ многолетнего хранения семян растений с использованием естественного холода тол щи вечномерзлых горных пород: № 2008103456/12: заявл. 30.01.2008 : опубл. 20.06.2010 / Кершенгольц Б.М., Журавская А.Н., Иванов Б.И. и др. 9 с. – EDN: SFYSWX

21. Сотов А. Российские ученые оживили 30-тысячелет нее растение. 2012. Режим доступа: https://rg.ru/2012/02/21/rastenie-site-anons.html?ysclid=mtjgdrpfl8407187764&utm_referrer=https%3A%2F%2Fyandex.ru%2F (дата обращения: 21.02.2012)

22. Полянская А.В., Полянский А.М., Полянский В.А. Связь явлений переноса с характеристиками кластерной структуры воды. Журнал технической физики. 2019;89(6): 958–964. https://doi.org/10.21883/JTF.2019.06.47647.367-18. – EDN: YBUQDS

23. Кершенгольц Б.М., Чернобровкина Т.В. Вода и процессы самоорганизации систем. Новосибирск: Академическое изд-во ГЕО; 2019. 151 с. – EDN: IWIIEP

24. Воробьева Т.В., Мелькер А.И., Старовойтов С.А. Информация, энтропия, температура. Научно-технические ведомости СПбГПУ. Наука и образование. 2012;2-1:182 196. – EDN: PBSQIV

25. Cox A. Is SSD good for long term storage: Past vs now. 2020. Available at: https://www.partitionwizard.com/clone-disk/is-ssd-good-for-long-term-storage.html?ysclid=mtjr9m40g8814815990 (accessed: 28.03.2021)

26. Системы температурной стабилизации грунтов оснований в криолитозоне: актуальные вопросы исследований, расчетов, проектирования, производства, строительства, авторского надзора и мониторинга: труды ученых и специалистов ООО НПО «Фундаментстройаркос» (за 2010–2014 гг.). Долгих Г.М. (ред.) Новосибирск: Гео; 2014. 215 с.