Как энергия и информация управляют миром

В основе процессов, происходящих в окружающем мире, лежат  такие явления, как  энергия и информация. Без этих явлений невозможно представить существование жизни на нашей планете, во всём её многообразии и сложности.
Для начала было бы неплохо разобраться в том, что такое энергия и информация, как они взаимодействуют друг с другом,  какую роль играют в жизни каждого из нас?
Я не собираюсь перегружать ваш мозг сложными академическими определениями того, что такое энергия и информация. Желающие более подробно разобраться в этих вопросах, могут обратиться за более подробными сведениями к школьным и вузовским учебникам, а также к работам авторитетных учёных.
Я постараюсь объяснить эти понятия своими словами ,как можно проще и яснее.
Начну с энергии. Коротко говоря, это способность физического объекта совершать работу или вызывать изменения. У всех объектов, которые мы наблюдаем вокруг нас,  есть энергия, в той или иной форме. Даже элементарные частицы, вроде электрона или фотона ( если учитывать и поле), несут энергию. У мёртвого человека, после смерти, остаётся определённая химическая энергия, накопленная при жизни.
Среди наиболее распространённых форм энергии, которыми люди пользуются каждый день ,можно назвать тепловую ,химическую, электрическую и ядерную энергию.
В школе, на уроках физики, каждый из нас изучал такие виды механической энергии, как энергию покоя, потенциальную и кинетическую энергию.
Уже в античности люди задумывались о таинственных силах, приводящих природу в движение. У Аристотеля встречается понятие «энергия», но оно ,скорее, означает «активность», «реализацию потенциала», а не физическую энергию в современном смысле.
В XVII в., в рамках механики, Галилей, Ньютон и другие учёные описывали движение и силу, но не имели чёткого представления об энергии.
В XVIII в. вводится термин «живая сила»- прообраз кинетической энергии.
Тогда же Герман Гельмгольц и другие мыслители начинают формулировать законы сохранения энергии.
В XIX в. понятие энергии оформляется окончательно. Джоуль, Майер, Гельмгольц, Клазиус развивают идею о том, что энергия не исчезает ,а переходит из одной формы в другую. Возникает закон сохранения энергии, который служит фундаментом современного естествознания.
В большинстве случаев, виды энергии в природе можно измерить ,но степень точности и возможность прямого измерения зависят от типа энергии, условий наблюдения и доступных инструментов. Исключение составляют тёмная энергии и некоторые экзотические формы энергии, которые известны исследователям только по косвенным признакам.
Важно отметить, что энергия не может быть создана или уничтожена, она лишь переходит из одной формы в другую, или передаётся между системами. Таков закон сохранения энергии. Это ключевой закон физики, к которому мы будем неоднократно возвращаться ,в ходе наших рассуждений.
Все ли объекты материального мира порождают энергию? Нет, не все. Некоторые объекты могут хранить энергию(например, батарейка), а другие могут преобразовывать энергию( например, двигатель). Существуют объекты, которые не обладают собственной энергией, или неспособны её порождать.
Может ли человек порождать энергию? Строго говоря, нет. Человек не «порождает» энергию, а преобразует её. В частности, он преобразует химическую энергию пищи в электрическую ( нейронная активность), механическую (движение) в тепловую энергию.
Теперь перейдём к информации. В самом общем смысле, информация – это сведения, которые уменьшают неопределённость и передают смысл. Читая научные книги, мы стремимся восполнить свои знания об окружающем мире и, тем самым, уменьшить неопределённость относительно того, что происходит вокруг. Все объекты в этом мире содержат информацию, но далеко не все способны её активно производить ,получать и передавать, т.е. участвовать в информационном обмене. К числу такого рода объектов ,которые обладают всеми этими возможностями, относятся живые организмы, человек ,искусственные системы, кибернетические и биотехнические системы, некоторые физические системы с обратной связью.
Однако, к информационному обмену, явно неспособны пассивные физические объекты, без механизмов восприятия и отклика: камень, песчинка, изолированный атом. Они, хотя и содержат информацию, но не обмениваются ею.
Как видим, человек, в процессе создания информации, играет важную роль. Он не только сам производит информацию, но и создаёт, в свою очередь, системы, способные генерировать информацию. Это выдвигает человека на первый план среди всех объектов информационного мира.
Теперь затронем ещё один важный вопрос: как взаимодействует информация с энергией?  Может ли информация генерировать энергию? Ответ на последний вопрос будет отрицательным. Информация не является разновидностью энергии и не может напрямую её генерировать. Это нарушило бы законы сохранения энергии и термодинамики. Однако, информация может управлять распределением энергии, запускать энергетические процессы и быть необходимым условием для извлечения энергии. Так, информация управляет потоками энергии, направляет её и активирует.
Подобных примеров предостаточно. В биологии генетическая информация(ДНК) не создаёт энергию, но кодирует фрагменты, которые запускают метаболизм. Наш мозг обрабатывает информацию, вызывая нервные и гормональные сигналы, которые, в свою очередь, запускают мышечную активность, т.е. использует энергию. В технике программа в компьютере не является энергией, но управляет схемами, которые расходуют энергию и выполняют работу. То же самое можно сказать и о сигналах. Сам сигнал почти не несёт энергии, но инициирует большой энергетический процесс.
Таким образом, хотя на физическом уровне, энергия и информация –это разные сущности, любое получение, передача или удаление информации требует энергии. Это доказано в рамках теории информации( Шеннон), физики( принцип Ландауэра) и термодинамики ( энтропийные законы).
Можно сказать, что информация выступает в роли некоего энергетического ключа, который открывает доступ к энергетическим ресурсам. Это как чертёж двигателя – он сам не производит движение, но позволяет построить машину, которая его произведёт. Как тут не вспомнить идеи Платона, лежащие в основе всего сущего?!
Между информацией и энергией существует сложное диалектическое взаимодействие. Для передачи и обработки энергии требуется информация. А информация, в свою очередь, может быть инструментом управления энергией.
Энергия может генерировать информацию, но не автоматически, а при помощи структур, способных её «считывать» или преобразовывать.
Мы подходим к ещё одному важному понятию ,используемому в  рамках настоящей работы, - человеческому мозгу. Какую роль играет он во всех этих сложных процессах?
Мозг генерирует и обрабатывает информацию через нейронные сигналы, создавая мысли, коммуникацию и творческие продукты. Мозг способен создавать новые идеи ,концепции и решения, что в метафорическом смысле, можно назвать «порождением информации». С научной точки зрения, это результат сложных нейронных процессов, основанных на опыте ,памяти и обработке данных. Нейронные сети порождают сложные паттерны активности, которые можно интерпретировать, как информацию( например, воспоминания или решения). Наиболее очевидными результатами информационных процессов, происходящих в нашем мозге, являются продукты нашего творчества: книги ,программный код, музыка.
Мозг генерирует электрические сигналы, которые можно использовать, например, в интерфейсах «мозг- компьютер». Это демонстрирует способность мозга «порождать» сигналы, которые могут быть преобразованы в информацию для управления внешними устройствами.
Чтобы поддерживать свою жизнедеятельность, мозг употребляет глюкозу и кислород. Эти вещества являются источниками энергии для мозга, поставляемыми через кровоток.
Таким образом, мы можем сказать, что процессы, происходящие в нашем мозге, носят энерго-информационный характер. Энергетические и информационные процессы нерасторжимо взаимосвязаны друг с другом и ,по сути, представляют собой одно целое.