ENERGIA INFORMACYJNA

Wszystkie zjawiska w przyrodzie przebiegają w jednym kierunku - nazywanym termodynamiczną strzałką czasu, dlatego uważamy je za nieodwracalne. Wynika to z drugiej zasady termodynamiki, określającej kierunek zmian termodynamicznych w przyrodzie - entropia (miara nieuporządkowania układu fizycznego i rozproszenia energii) w odizolowanym układzie ciągle wzrasta. Jest to jednak prawo statystyczne, a tak naprawdę nawet teoretycznie entropia może zmaleć, choć byłby to kuriozalny zbieg okoliczności. Energia Wszechświata jest talią kart podlegającą ciągłemu termodynamicznemu tasowaniu, ale w nieskończonym czasie - zgodnie z rachunkiem prawdopodobieństwa - prędzej czy później zostanie przypadkowo uporządkowana. Pytanie tylko czy czas jest nieskończony... 

Jeśli entropia ciągle rośnie w momencie Wielkiego Wybuchu jej poziom powinien mieć niską czy wręcz zerową wartość. Wielki Wybuch prawdopodobnie nie był jednak początkiem, tylko pierwszym zdarzeniem o którym wiemy. Część fizyków przypuszcza, że "pierwotna" zupa fotonów, kwarków i elektronów, jaka rozlała się po Wielkim Wybuchu, musiała mieć wręcz wysoką entropię w porównaniu do "zorganizowanego" Wszechświata który znamy (w którym jednak entropia ciągle rośnie). Zdaniem innych kosmos był wtedy jednolity, a oddziaływania fizyczne w znanym nam kształcie jeszcze nie istniały.  Swoją drogą to i tak zaskakujące, że z ciągle chaotyzującej się rzeczywistości wyłoniły się atomy, obiekty kosmiczne, a wreszcie biologiczne życie... 

Zasadnicza różnica pomiędzy żywymi organizmami a martwymi skupiskami atomów polega na tym, że te pierwsze dużo lepiej radzą sobie z przetwarzaniem energii. Materia żywa wymyka się dążeniu do termodynamicznego przeznaczenia. W zasadzie życie wydaje się sprzeczne z drugą zasadą termodynamiki. Oczywiście organizm nie jest układem fizycznym odizolowanym od środowiska - wymienia z nim przecież materię i energię. Entropia w układach żywych rośnie jednak wolniej niż można by się tego spodziewać.  Aby utrzymać swój uporządkowany stan żywe organizmy potrzebują nie tylko bezustannego transferu energii, ale też informacji. Nie tylko odtwarzają zakodowany w DNA (i poza nim) scenariusz oraz reagują na środowisko, ale też w swych procesach życiowych posiłkują się paliwem... informacyjnym.

O urządzeniach które mogą przekształcać informację w pracę spekulował już dziewiętnastowieczny szkocki fizyk i matematyk James Clerk Maxwell (ten od równań Maxwella czyli podstawowych praw elektrodynamiki klasycznej). Póki co tak zwany "demon Maxwella" był jednak tylko eksperymentem myślowym demaskującym paradoks drugiej zasady termodynamiki. W naczyniu pełnym powietrza cząstki poruszają się z różnymi prędkościami, ale średnia prędkość dużej losowej ich liczby pozostaje taka sama gdyż są przemieszane. Gdyby jednak podzielić naczynie na dwie komory przegrodą wyposażoną w zamykany i otwierany otwór, można by (przy "demonicznej" zdolności widzenia pojedyńczych cząstek) przepuszczać tylko wolniejsze cząstki do komory A i tylko szybsze do komory B.  Tym sposobem bez wydatkowania pracy można  doprowadzić do różnicy temperatur między komorami, co z kolei służyć by mogło do uruchomienia silnika mechanicznego. 

Takie przekształcenie niekontrolowanego ruchu cząstek w kontrolowany ruch mechaniczny stanowiłoby swego rodzaju perpetuum mobile, więc teoretycy szybko zaczęli szukać jakiejś furtki umożliwiającej wyjaśnienie konceptu. "Demon Maxwella" zaprzeczałby wszak nie tylko drugiej, lecz także pierwszej zasadzie termodynamiki, mówiącej o równoważności ciepła i pracy oraz stałości energii izolowanego układu termodynamicznego. W latach dwudziestych dwudziestego wieku do sprawy powrócił węgierski Żyd mieszkający w Berlinie Leo Szilard. Według Szilarda nie było tu sprzeczności, gdyż "demon" musiałby wydatkować energię na dokonywanie pomiarów i obserwacji, a będąc częścią układu zwiększałby jego entropię równoważąc skutki segregowania molekuł. Szilard rozwinął jednak pomysł Maxwella projektując (na potrzeby teoretyczne) tak zwany silnik Szilarda, również wykorzystujący informację jako osobliwe paliwo.

Całkiem niedawno fizykom w końcu udało się stworzyć urządzenie które możemy nazwać silnikiem informacyjnym. Zespół naukowców pod kierownictwem Hyuka Kyu Paka z Instytutu Nauk Podstawowych w Ulsan w Korei Południowej zweryfikował doświadczalnie drugą zasadę termodynamiki uwzględniając przetwarzanie informacji w formie "demonów". Koreańscy uczeni  skonstruowali nanosilnik w ktorym konwersja informacji na energię wynosi około 98,5% - tylko niewielka część zostaje utracona. To wspaniałe osiągnięcie, ale tak się dziwnie składa, że wzajemne oddziaływanie informacji i energii jest wykorzystywane przez organizmy żywe od miliardów lat. Żywe komórki wyposażone są w cały arsenał "silników informacyjnych" - wydajnych i perfekcyjnych nanomaszyn zbudowanych głównie z białek, których celem jest zarządzanie informacjami w najbardziej efektywny sposób. Gdyby nie ten system "silników życia", entropia ugotowałaby nas we własnym sosie. Być może czyni to kwestię siły witalnej ożywiającej materię nieco mniej ezoteryczną, ale w napędzanym informacją biologicznym świecie nawet bakteria musi być genialnym matematykiem, co wydaje się równie konsternujące. 

KONSUMENCI ŚWIATA

Pod koniec neolitu (ostatniej epoki kamienia) dokonała się tak zwana rewolucja neolityczna, czyli przejście ludów dotąd zbieracko-łowieckich na rolnictwo i pasterstwo, czemu towarzyszyło też zakładanie stałych osad i podział pracy. Rzemieślnicy zaczęli zaś tworzyć pierwsze "produkty". Powstanie cywilizacji pozwoliło następnie na wymianę handlową o szerszym zasięgu. Z czasem starożytne cywilizacje zmuszone były do wymiany towarowej pomiędzy sobą, ponieważ każda z nich borykała się z różnymi deficytami - brak drewna, surowców czy żywności zmuszał do ich importu. 

Na potrzeby uprzywilejowanej  klasy próżniaczej powstawały zaś produkty luksusowe takie jak jedwab. Na podstawie znalezisk archeologicznych możemy przypuszczać, że był znany w Egipcie już jakieś 1000 lat przed Chrystusem, choć wytworzony przez inną cywilizację musiał tu docierać przez wyspecjalizowanych pośredników. To właśnie w łączącym Wschód z Zachodem tak zwanym Jedwabnym Szlaku widzimy pierwsze zalążki globalnej sieci handlowej.

Nie był to oczywiście szlak ściśle sprecyzowany. W zasadzie możemy tu mówić o wielu różnych szlakach (także morskich) odgałęziających się na północ i południe, organizujących się etapowo, co sprawiało że przeciętny uczestnik tego międzynarodowego biznesu miał mgliste pojęcie o pochodzeniu i przeznaczeniu towaru (czyli prawie tak jak dziś). W połowie pierwszego tysiąclecia przed naszą erą pod panowaniem Scytów ukształtowała się Droga Stepowa od równin czarnomorskich po Mandżurię - swymi odnogami sięgała geograficznych Niemiec i Półwyspu Koreańskiego.

Z różnych niemożliwych już do ustalenia (a pewnie też i klimatycznych) przyczyn, euroazjatycki szlak handlowy przeniósł się bardziej na południe, a wojująca ze Scytami Persja objęła go na zachodnim odcinku instytucjonalną kuratelą. Po wtargnięciu Zachodu na Wschód i podbojach Aleksandra Wielkiego nastąpiło skokowe rozszerzenie systemu szlaków handlowych na zhellenizowane obszary Azji Środkowej, do której z drugiej strony napierali spragnieni koni Chińczycy - siłą zmuszali  koczowniczych sąsiadów do wymiany wierzchowców na własne produkty, co ubogich i mobilnych nomadów zmuszało do handlu.

Oczywiście do Europy importowano nie tylko jedwab, ale też przyprawy, pachnidła i tak dalej.  Elity europejskiego Imperium Rzymskiego tak bardzo rozlubowały się w orientalnych luksusach, że problemem stał się ogromny deficyt w handlu ze Wschodem. Swej pozycji pośrednika w relacjach Rzymu z Chinami strzegło jednak zazdrośnie u bram Azji irańskie (choć nieco zhellenizowane) Imperium Partów. Tym samym głodny luksusów Rzym skazany był na płacenie azjatyckim kupcom wygórowanych ilości złota i srebra. Chroniczny odpływ tych kruszców i nierównowaga w relacjach handlowych będą trapić Europę tak długo, aż zacznie poszukiwać alternatywnych szlaków do Azji, co ostatecznie doprowadzi do wielkich odkryć geograficznych i kolonizacji. 

Póki co jednak to Chińczycy i środkowoazjatyccy koczownicy przeżywali swój złoty wiek. Szlakami władali Turkuci i Mongołowie, a potem też Arabowie i Osmanowie. Bajeczne bogactwa umożliwiały z kolei hojny mecenat nauki i kultury, co zaowocowało swoistym "azjatyckim renesansem". Dzięki średniowiecznym tłumaczeniom starożytnych greckich tekstów filozoficznych na arabski udało się ocalić dla potomnych zapomnianą wówczas w Europie antyczną spuściznę. Rozpowszechniła się indyjska matematyka - systemem dziesiętny, pierwiastki, ułamki, liczby ujemne, arytmetyka. algebra, pi, obliczenia algorytmiczne... Obserwacjami i wyliczeniami arabskich astronomów podpierał się między innymi Kopernik. Rozwijała się medycyna. 

Niestety dzięki kontaktom handlowym rozpowszechniały się nie tylko idee i wynalazki takie jak papier i druk, ale też pasożyty i groźne drobnoustroje. Pandemie trądu czy dżumy przemieszczały się właśnie razem z kupcami, co doprowadziło do śmierci milionów ludzi. Ale nie to zatrzymało podążające przez pustynie, stepy i góry karawany. Nawet opanowanie przez Europejczyków produkcji mitycznego jedwabiu nie zmniejszyło ujemnego bilansu handlowego Europy, spragnionej teraz choćby porcelany zwanej "białym złotem". Rozpad imperium mongolskiego zaowocował erą zwalczających się chanatów, co doprowadziło nie tylko do wielkich strat demograficznych, ale też zniszczeń struktury irygacyjnej, których zredukowana populacja nie była już w stanie usunąć. Deficyt wody i zasobów napędzał z kolei zacieklejszą rywalizację skłóconych plemion.

Drenowana ze złota Europa w poszukiwaniu drogi do Indii natknęła się na Amerykę, co zalało ją nagle tym kruszcem i sfinansowało rozwój kapitalizmu. Hiszpańskie złoto trafiało do europejskich wytwórców, co zwiększało ich możliwości produkcyjne. W tym kapitalistycznym duchu organizowano już kolejne (angielskie, francuskie czy holenderskie) morskie wyprawy, finansowane i zabezpieczane przez mechanizmy giełdowe, co zapewniało im niespotykany wcześniej rozmach, z którym poganiacze wielbłądów nie mogli już konkurować. Nawet wyeliminowanie pośredników nie zapewniło jednak uprawnionej równowagi handlowej - Wielka Brytania kupowała w Chinach tyle herbaty, że handlu nie dawało się nijak zbilansować. Dlatego postanowiono uzależnić Chińczyków od opium, a zakazy obrotu narkotykiem zwalczać militarnie w imię "wolnego handlu". 

Wtedy zaczęła się na dobre epoka zachodniej (europejskiej i amerykańskiej) dominacji handlowej, gospodarczej i kulturowej. Dziś kiedy trendy w światowym handlu zaczynają się znowu odwracać, warto przypomnieć sobie jego historię. Czy nasz nienasycony apetyt na zbytki nie zepchnie nas z powrotem do roli światowych klientów?