Was ist Information?

[Pluto]

Information ist "a difference that makes a difference", wir mal ein kluger Mensch sagte, dessen Name ich leider vergessen habe.

Tante Google weiß Bescheid:
Es war ein Anthropologe Namens Gregory Bateson (1904-1980).

[Pluto]

Und Entropie gehört zur Thermodynamik.

Deswegen schrieb ich ja "Infoerhaltungssatz". Irgendwie werde ich das Gefühl nicht los, dass Information mehr ist als Temperatur.

Nicht wirklich. Temperatur ist Bewegung und hat ja auch mit (kinetischer) Energie zu tun. Hohe Temperatur ist auch Unordnung. Wenn der Kosmos eines Tages (in vllt 500 Billionen Jahren?) den Kältetod stirbt, wird Entropie (fast) auf dem Maximum sein und Information nahe bei Null .

Ein Eisenatom hätte demnach eine geringere Entropie, weil es geordneter ist als ein Wasserstoffatom. Verstehe ich dich da richtig?

So sehe ich das, ja. Es hat mit Freiheitsgraden zu tun. Gebundene Protonen und Neutronen sind weniger frei als Wasserstoff Atome, also enthaltenen sie mehr Information weil sie geordneter sind.

Hm, dunkle Materie und dunkle Energie können wir nicht beobachten und doch scheinen sie der Wissenschaft nicht schnuppe zu sein. Wir vermuten sie, weil sonst unsere Beschreibung des Universums nicht aufgeht, oder habe ich da was falsch verstanden?

Nicht ganz.
Wir beobachten sonderbares Verhalten in der Rotation der Galaxien und schließen daraus auf fehlende (unsichtbare) Masse (= dunkle Materie).
Wir beobachten dass das Universum immer schneller auseinander fliegt, und fragen uns warum, und welche Energie das vorantreibt, und nennen sie (weil wie sie noch nicht kennen) "dunke Energie".
Da sind also schon Beobachtungen auf die wir uns da stützen.

[Andreas]

Kältetod = Unordnung = maximale Entropie = minimale Information
Hohe Temperatur = Unordnung = hohe Entropie = niedrige Information
Was ist in diesem Zusammenhang also unter Ordnung zu verstehen? Der goldene Mittelweg?
Ordnung hat was mit Freiheitsgraden der Materie zu tun? Was ist unter Freiheitsgraden zu verstehen? Mehr Kombinationsmöglichkeiten?
Was ist mit Energie? Was passiert mit der Ordnung wenn sich Materie in Energie umwandelt oder umgekehrt? Bleibt da die Entropie gleich?
Ordnung = Information? Ist das wirklich so einfach?
Ich komm mir grad wie ein Kind vor, dass seinem Papa ein Loch in den Bauch fragt. Aber ist insofern ein Fortschritt, dass ich jetzt die Theologen mit meinem Wissensdurst in Ruhe lasse.

[Pluto]

Kältetod = Unordnung = maximale Entropie = minimale Information
Hohe Temperatur = Unordnung = hohe Entropie = niedrige Information
Was ist in diesem Zusammenhang also unter Ordnung zu verstehen? Der goldene Mittelweg?

Nein, so ists richtig:
Kältetod = Unordnung = maximale Entropie = minimale Information = minimale Ordnung
Aber...
Am Anfag war die Singularität des Urknalls, also ==>
Max Temperatur aber auch max Ordnung (alles in einem einzigen Punkt) = niedrige Entropie = hohe Ordnung

Ordnung hat was mit Freiheitsgraden der Materie zu tun? Was ist unter Freiheitsgraden zu verstehen? Mehr Kombinationsmöglichkeiten?

Ja, ganz genau!

Was passiert mit der Ordnung wenn sich Materie in Energie umwandelt oder umgekehrt? Bleibt da die Entropie gleich?

Sinkende Energie bedeutet steigende Entropie. Eine Betrachtungsweise ist: durch die Expansion des Universums, wird die Energie über einen immer größeren Raum verteilt (verdünnt), bis alles praktisch auf den absoluten Nullpunkt gesunken ist.

Ordnung = Information? Ist das wirklich so einfach?

Im Grunde genommen, ja. Die Mathe ist zwar etwas komplexer.

Ich komm mir grad wie ein Kind vor, dass seinem Papa ein Loch in den Bauch fragt.

Du.... Wenns dir hilft, ist es doch Okay.

[Andreas]

Am Anfag war die Singularität des Urknalls, also ==>Max Temperatur aber auch max Ordnung (alles in einem einzigen Punkt) = niedrige Entropie = hohe Ordnung

Von der Information (Ordnung) her gesehen, begann unser Universum "weise" und verblödet mit der Zeit immer mehr. Daraus könnte man folgern, dass sich nicht nur die Wissenschaft der Wahrheit der Realität annähert, sondern die Wahrheit ihrerseits der Wissenschaft dadurch entgegenkommt, dass sie aus immer weniger Information besteht. Wie praktisch! Die Wissenschaft wird mir immer sympatischer. Bloß schade, dass sich die beiden am falschen Ende des Zeitpfeils treffen werden.

Aber kurz nach dem Urknall, nicht mehr in einem Punkt, war die Temperatur immernoch sehr, sehr hoch. Vorhin sagtest du

Temperatur ist Bewegung und hat ja auch mit (kinetischer) Energie zu tun. Hohe Temperatur ist auch Unordnung.

Das bring ich jetzt nicht in einen chronologischen Zusammenhang.

Information ist also irgendwie Ordnung. Meine Mutter und ich vertraten immer unterschiedliche Auffassungen darüber, was Ordnung in meinem Zimmer bedeutet. Dieses Problem haben die exakten Wissenschaften bestimmt nicht. Entropie hat was mit der Temperatur zu tun aber auch mit Ordnung. Wie misst man eigentlich die Ordnung (Freiheitsgrade, Kombinationsmöglichkeiten) der Entropie?

Was ist mit den Naturgesetzen? Die Informationen über die Naturgesetze, die vier bislang bekannten Grundkräfte der Physik, haben wir doch der Natur - ja was eigentlich - abgeschaut, entlockt, ausgerechnet? Diese Information muss in der Realität enthalten sein. Welche Rolle spielt die Zeit im Zusammenhang mit der Information? Ist Information ohne einen Zeitablauf möglich? Fragen über Fragen - das hängt doch alles miteinander zusammen, oder nicht? Diese vielen Begriffe müssten doch eigentlich alle in einer Definition von Information vorkommen. Was Information ist, ist mir noch nicht klar geworden.

[Pluto]

Am Anfag war die Singularität des Urknalls, also ==>Max Temperatur aber auch max Ordnung (alles in einem einzigen Punkt) = niedrige Entropie = hohe Ordnung

Von der Information (Ordnung) her gesehen, begann unser Universum "weise" und verblödet mit der Zeit immer mehr.

Nö. Weise nicht, es sei denn, man kann einen Punkt "weise" nennen.
Jedoch erkennt man dass die Freiheitsgrade in einem so kleinen Punkt doch sehr beschränkt sind.

Aber kurz nach dem Urknall, nicht mehr in einem Punkt, war die Temperatur immernoch sehr, sehr hoch. Vorhin sagtest du

Temperatur ist Bewegung und hat ja auch mit (kinetischer) Energie zu tun. Hohe Temperatur ist auch Unordnung.

Das bring ich jetzt nicht in einen chronologischen Zusammenhang.

Ja, ein Widerspruch. Aber zum Zeitpunkt wo es nur Strahlung gab, und diese sogar noch einheitlich war, ist der Grad der Ordnung halt noch sehr hoch.

Wie misst man eigentlich die Ordnung (Freiheitsgrade, Kombinationsmöglichkeiten) der Entropie?

Liest du bitte dazu das hier: http://www.physikdidaktik.uni-karlsruhe ... ast/16.pdf

Was ist mit den Naturgesetzen? Die Informationen über die Naturgesetze, die vier bislang bekannten Grundkräfte der Physik, haben wir doch der Natur - ja was eigentlich - abgeschaut, entlockt, ausgerechnet? Diese Information muss in der Realität enthalten sein.

Also sie wurden von Physikern "entdeckt", wär das richtige Wort. Und die Natrurgesetze sind ja nicht eigentlich Information, sondern... naja... ähm... Regeln, nach denen sich die Natur richtet.

Welche Rolle spielt die Zeit im Zusammenhang mit der Information? Ist Information ohne einen Zeitablauf möglich?

Zeit hat mit Information wenig zu tun. Zeit (so sah es Einstein zu mindest) ist einfach eine zusätzliche (vierte) Dimension, entlang der man nicht Entfernungen, sondern Zeitabschnitte misst. Das bdeutet, Zeit vergeht nicht von alleine, sondern es braucht immer Ereignisse (so wie es Meilensteien auf einem Weg braucht) damit dann die dazwischen zurückgelegte Zeit angeben kann. Veranschaulichen lässt sich das durch einen gemeinsamen Termin. Es genügt nicht den Ort der Zusammenkunft anzugben, man muss auch die Zeit angeben, damit der Termin genau definiert ist und Gewissheit besteht, dass man sich auch trifft.

Was Information ist, ist mir noch nicht klar geworden.

Sagte ich nicht, zu Beginn, Information ist ein sehr schwieriges Thema? Ist auch gar nicht einfach zu erklären...

Hier eine brauchbare Erklärung: Information ist "die Reduzierung von Ungewissheit".

[Andreas]

Liest du bitte dazu das hier: http://www.physikdidaktik.uni-karlsruhe ... ast/16.pdf

Ich habs gelesen und noch einiges mehr in diversen Lexika. Der Begriff der Entropie ist sehr abhängig davon, worauf er sich jeweils bezieht. Die Entropie ist eine quantitativ bestimmbare Zustandsgröße eines Systems. Sie sagt aber nichts aus über das Wesen der Parameter eines Systems (in unserem Fall die Information). Entropie pauschal mit "Ordnung" gleichzusetzen kann auch in die Irre führen.

Shannon selbst bezeichnet sein Werk als eine „mathematische Theorie der Kommunikation“. Er schließt semantische und pragmatische Aspekte der Information, also Aussagen über den „Inhalt“ übertragener Nachrichten sowie deren Bedeutung für den Empfänger ausdrücklich aus.

Was ist mit den Naturgesetzen? Die Informationen über die Naturgesetze, die vier bislang bekannten Grundkräfte der Physik, haben wir doch der Natur - ja was eigentlich - abgeschaut, entlockt, ausgerechnet? Diese Information muss in der Realität enthalten sein.

Also sie wurden von Physikern "entdeckt", wär das richtige Wort. Und die Natrurgesetze sind ja nicht eigentlich Information, sondern... naja... ähm... Regeln, nach denen sich die Natur richtet.

Die "Regel" eines Naturgesetzes beinhaltet die Information was zu geschehen hat. Danach richtet sich die Natur und bringt sich in die regelgerechte Form. Wenn sich zwei Massen beispielsweise anziehen, lautet der Inhalt der Information für die Wirkung eben "Anziehung" und nicht "Abstoßung". Durch unser Wissen, diese irgendwie analoge Information, wird die Natur für uns berechenbar, vorhersagbar.

Anschaulich wird das beim genetischen Code. Er formt mit seinen vier "Buchstaben" den vier Basen, aus denen sich seine Information zusammensetzt, ein individuelles lebendes Wesen. Das ist wohl ein "pragmatischer Aspekt" von formgebender Information in Reinkultur. Das alles funktioniert nur, weil die Naturgesetze sehr fein aufeinander abgestimmt sind, soll heißen: Die jeweiligen Informationen bieten die Möglichkeit eines funktionsfähigen, viel komplexeren (Sinn-?)Zusammenhangs, aus einer Vielzahl von ganz unterschiedlichen, einfacheren doch kombinierbaren, pragmatischen Aspekten verschiedener Informationen. Kann man das so sagen?

[Pluto]

Die "Regel" eines Naturgesetzes beinhaltet die Information was zu geschehen hat. Danach richtet sich die Natur und bringt sich in die regelgerechte Form. Wenn sich zwei Massen beispielsweise anziehen, lautet der Inhalt der Information für die Wirkung eben "Anziehung" und nicht "Abstoßung".

Anders herum.
Ich denke es ist eher so, dass die Naturgesetze in der Natur selbst bereits drin stecken. Zwei Massen ziehen sich an. (Punkt). Wir Menschen beobachten das, versuchen es zu verstehen, und nennen es Gravitation, und dann kmmt einer (Newton) und schreibt die ensprechende Formel auf, diedie Anziehung beschreibt.

Anschaulich wird das beim genetischen Code. Er formt mit seinen vier "Buchstaben" den vier Basen, aus denen sich seine Information zusammensetzt, ein individuelles lebendes Wesen. Das ist wohl ein "pragmatischer Aspekt" von formgebender Information in Reinkultur. Das alles funktioniert nur, weil die Naturgesetze sehr fein aufeinander abgestimmt sind, soll heißen: Die jeweiligen Informationen bieten die Möglichkeit eines funktionsfähigen, viel komplexeren (Sinn-?)Zusammenhangs, aus einer Vielzahl von ganz unterschiedlichen, einfacheren doch kombinierbaren, pragmatischen Aspekten verschiedener Informationen. Kann man das so sagen?

Auch hier denke ich, wird umgekehrt ein Schuh draus.

Ich glaube, die Naturgesetze und -konstanten sind so aufeinander abgestimmt, dass da Universum wie wir es kennen, erst dadurch möglich wurde, und Galaxien, Sterne Planeten sich bildeten, wo sich auf einigen von ihnen auch Leben entfalten konnte, woraus schließlich die Intelligenz hervorging um alles zu beobachten.

Das ist das Anthtropische Prinzip richtig herum betrachtet. Leider bestehen viel zu viele Leute darauf zu staunen, wie unwahrscheinlich das es ist dass zufällig die Werte alle so sind wie sie sind.

[Abischai]

@Andreas
Entropie ist nicht Ordnung, sondern Unordnung. Und was spricht dagegen, das gleichzusetzen?

Ordnung bedeutet, daß jemand geordnet hat. Wenn wir aber einfach den Bestand anschauen, ist es zunächst egal, ob und wer da eingegriffen hat, wir finden Sortierungen und bezeichnen das als Ordnung. Bei Engerieniveaus muß es Grenzen Geben, die ein unkontrolliertes Vermischen verhindern, das gilt für alles "Ordnungen". Die Globalisierung auf der Welt zeigt doch deutlich, daß das keine Ordnung, sondern tendentiell Unordnung darstellt. Hier kann man den Wegfall der Grenzen ja mit den Augen beobachten.

In der Bibel wird bezeugt, daß Gott die Spannungen in die Schöpfung hineinbringt, die Pole auseinander zieht und alles sortiert.
Wenn man die Dinge nun ihrem Selbstlauf überläßt, nähern sie sich unaufhörlich an, vermischen sich, es zielt auf den Wärmetod des Weltalls ab.

Wärme und Kälte sind keine Gegensätze, es gibt keine Kälte, es gibt nur Wärme die da ist oder fehlt. Kälte ist nur aus unserer Sicht eine relative Richtung, die immer weniger Wärme enthält, als unsere Referenz.
Und Wärme bedeutet nicht: hohe Temperatur, sondern hohe Energie! Das kann auch bei -270°C sein, was ja relativ "kalt" ist.

[Pluto]

@Andreas
Entropie ist nicht Ordnung, sondern Unordnung. Und was spricht dagegen, das gleichzusetzen?

Soweit kein Widerspruch. Je höher die Entropie, uso höher die Unordnung.

EWin anschauliches Beispiel:
Wen ein Tasse vom Tisch fällt zerbricht sie. Spontan wird sie sich nicht mehr in den Urzustand zurück versetzen. Schon mal überlet warum das so ist? Weil die zerbrochene Tasse eine höhere Entropie hat.

Ordnung bedeutet, daß jemand geordnet hat.

Nicht zwingend, nein. Es kann spontan und ohne Jemandens Zutun Ordnung entstehen.
Dazu bedarf es lediglich der Zufuhr von Energie von einer äußeren Quelle.

Die Globalisierung auf der Welt zeigt doch deutlich, daß das keine Ordnung, sondern tendentiell Unordnung darstellt.

Worauf willst du damit eigentlich hinaus? Globalisierung ist ein politisches System was ein denkbar schlechtes Beispiel ist, um Begriffe aus der Physik zu erklären.

In der Bibel wird bezeugt, daß Gott die Spannungen in die Schöpfung hineinbringt, die Pole auseinander zieht und alles sortiert.

Auch die Bibel liefert uns meist falsche Erkenntnisse in wissenschaftlichen Fragen.

Wärme und Kälte sind keine Gegensätze, es gibt keine Kälte, es gibt nur Wärme die da ist oder fehlt.

Sehe ich genauso.

Und Wärme bedeutet nicht: hohe Temperatur, sondern hohe Energie! Das kann auch bei -270°C sein.

Doch. Temperatur ist ein direktes Maß für den Wärmeinhalt eines Systems.