проект ПЕРПЕТУУМ галактика
  • Электроника, информатика, эволюционная информатика
  • Технические решения с использованием эволюционных процессов
  • Машинное моделирование элементов разумного поведения
планета

Книга "Закономерная случайность"

Хаос и организация: дружба вопреки

[Предыдущая глава] | [Оглавление] | [Следующая глава]

Хаотические процессы производят необратимые изменения в системе и влияют на её энтропию. При этом энтропия замкнутой системы увеличивается, а энтропия открытой системы может не только увеличиваться, но в некоторых случаях и уменьшаться. Хаотические процессы также ответственны за эволюцию, продуктом которой являются организованные системы.

Организованные системы обладают противоположными свойствами. Они не способны меняться необратимо, а значит, не способны развиваться и эволюционировать. Процессы в таких системах обратимы.

В реальном мире мы можем наблюдать совместное существование хаоса и организации. Реальный мир не является ни абсолютно хаотическим, ни идеально организованным - серединка на половинку. Рассматривая ту или иную реальную систему, мы можем заметить, что элементы, из которых она состоит, взаимодействуя между собой, образуют структуры трёх типов: стабильные, хаотические и организованные.

Стабильные структуры примечательны тем, что в масштабах выбранного периода наблюдения не подвергаются никаким изменениям. Хаотические структуры в этом же периоде разрушаются (изменяются необратимо), а организованные перестраиваются, но сохраняют способность вернуться в исходное состояние. Стабильные структуры представляют интерес в основном как строительный материал, из которого состоят хаотические и организованные. Из-за отсутствия в них каких-либо процессов они ничем особо не привлекательны, кроме, быть может, того, что касается изучения причин их стабильности. Впрочем, нет, даже такие "неподвижные" структуры бывают очень интересны, когда они, входя в состав хаотической системы, обеспечивают в ней отбор необратимых процессов, и тем самым направляют её развитие. Пример такой структуры - ДНК в биологической клетке. Также нужно выделить условно-стабильные структуры. Они ведут себя как и стабильные, но обладают потенциальной энергией, поэтому при некоторых условиях могут превращаться в хаотические или организованные. Примерами условно-стабильных структур могут быть взрывчатое вещество, баллон со сжатым газом, подвешенный груз.

Выбор периода наблюдения очень важен. Если период слишком мал, все структуры в системе могут оказаться стабильными - изменения в них просто не успеют произойти. Если же период чрезмерно велик, то все структуры могут оказаться хаотическими - времени окажется достаточно, чтобы разрушились даже самые стабильные структуры. Кроме того, полезно пренебречь процессами, не имеющими принципиального значения. Например, рассматривая обычный камень, как стабильную структуру, чаще всего нет смысла учитывать тепловое колебание атомов в его кристаллической решётке. Иначе практически стабильная структура может формально оказаться хаотической или организованной. Следовательно, результат изучения той или иной системы зависит ещё и от условий, заданных наблюдателем. Условия выбираются с учётом целесообразности.

Оценивая обратимость процессов в системе, можно судить о её хаотичности или организованности. Идеально организованной является любая система, в которой происходят только обратимые процессы. Для замкнутых систем этого условия достаточно. Но что, если система обменивается энергией и (или) материей с внешним миром и в ней происходят необратимые процессы? Такая система тоже может быть организованной, но при условии, что необратимые процессы касаются только продуктов обмена. Всем знакомый пример такой системы - автомобиль. Он необратимо преобразовывает топливо и воздух в выхлопные газы, извлекает из этого процесса энергию и возвращает её во внешнюю среду. Идеальный автомобиль ничего себе не оставляет и сам не подвергается изменениям - не изнашивается.

Реальные системы не бывают идеально организованными. Они могут лишь в той или иной степени приближаться к идеалу. Иногда настолько близко, что хаотической составляющей в них можно пренебречь. Но всё равно в каждой системе присутствует некоторая доля хаоса. В примере с автомобилем это приводит к износу деталей и к поломкам.

Обратимые процессы не оказывают влияния на энтропию, поэтому организованные системы способны длительное время сохранять запас энергии практически без потерь. Такая особенность превращает их в энергетические "ловушки", из которых, образно говоря, и состоит "большой вселенский аккумулятор". Эта "батарейка" постепенно отдаёт энергию необратимым процессам, работающим одновременно как на энтропию, так и на эволюцию. Всем хорошо известны примеры простейших организованных систем - это маятник, планета и её спутник, а также им подобные. Колебание и вращение - самые распространенные обратимые процессы во Вселенной. Им в той или иной степени подвержено практически всё - от микро- до макромира. Вполне возможно, что и Время существует благодаря обратимым процессам, потому что они сдерживают течение необратимых. Несмотря на "соперничество" хаоса и организации, в появлении обратимых процессов "виноваты" необратимые - строители всего организованного во Вселенной. Но почему именно хаос выполняет созидательную функцию? Это несложно понять, если представить себе, что одновременно и в хаотической, и в организованной системах возникла новая структура. В первом случае такая структура будет сохранена в силу необратимости процесса, её создавшего. Во втором - новая структура будет разрушена, потому что организованная система не терпит реорганизаций, легко возвращаясь в одно из своих предыдущих состояний. Отсюда следует вывод, что иногда организованная система больше склонна к разрушению, чем хаотическая, хотя это и может показаться странным. Мы иногда видим, как в человеческом обществе система стремится пресекать любые изменения. Это, в частности, может проявляться, как борьба с инакомыслием. Причём сопротивление системы зачастую касается не только деструктивных изменений, но и вполне позитивных. Новая структура, возникшая в хаотической системе, конечно, тоже рано или поздно будет разрушена, но по другим причинам и не так бесследно, как в организованной системе. Чем хаотичнее система, тем значительнее последствия происходящих в ней событий.

Часто в одной системе обратимые и необратимые процессы взаимно обеспечивают необходимые условия существования друг друга. Это может вызвать затруднения при изучении системы. Можно ли, например, считать компьютер организованной системой, учитывая, что его электропитание - это процесс необратимого преобразования электрической энергии в тепловую? Оказывается, можно, и вот почему.

В реальных системах обратимые процессы протекают с некоторыми потерями энергии. Виной тому - трение, электрическое сопротивление, всевозможные паразитные взаимодействия элементов системы. Из-за этого возможность продолжительного существования обратимых процессов часто бывает обусловлена компенсирующими необратимыми процессами, необходимыми для восполнения потерь. Действие этих "полезных" процессов противоположно действию "вредных", хотя и те и другие необратимы. В результате взаимной компенсации двух процессов возникает эффект обратимости. Организованная система оказывается в некотором смысле под защитой. По этой причине, например, электронные устройства, функционирование которых основано на обратимых переключениях транзисторов в кристалле кремния, все же требуют для своей работы непрерывного перевода электрической энергии в тепловую. Не ради тепла, конечно. При этом микросхемы не испытывают необратимых изменений, их строение не меняется, что является признаком организованности. Поступающую в них извне энергию они возвращают во внешнюю среду в виде тепла. Исключением является случай перегрева. При перегреве кристалл плавится, его строение необратимо (хаотически) меняется - происходит поломка, дезорганизация системы.

Выходит, что в одних случаях обратимые процессы служат источником энергии для необратимых (потери на трение и т.п.), а в других наоборот - необратимые для обратимых (электропитание аппаратуры). Такая, вот, получается "пищевая цепочка".

Теперь можно легко объяснить, почему цифровая информация может многократно копироваться, передаваться на большие расстояния и сохраняться практически вечно без потерь и искажений. Здесь используется тот же принцип компенсации разрушительного действия одних необратимых процессов восстанавливающим действием других. При каждом считывании и записи, приёме и передаче информации её носитель (материальный или энергетический) подвергается восстановлению. Но восстановление происходит не постоянно. Во время хранения или передачи информации на её носитель оказывают влияние только разрушающие процессы. В связи с этим при записи или передаче в носитель информации закладывается некоторый "запас прочности", допускающий значительные искажения и повреждения носителя, при которых всё ещё сохраняется возможность правильного приёма или считывания информации. Конечно, и с такими мерами носитель может быть безнадежно повреждён, если до очередного считывания пройдет достаточно времени, или в канале связи сигнал преодолеет слишком большое расстояние.

Ещё раз отметим, что хаос кажется беспорядком лишь по причине своей бесконечной сложности. Но только лишь оттого, что мы не понимаем этот порядок, он не становится беспорядком. Ошибкой является использование субъективного признака: что понятно, то - порядок, а что непонятно - хаос. Правильнее использовать объективный признак - обратимость процессов. Также следует заметить, что традиционное противопоставление хаосу порядка вовсе не означает, что организация и упорядоченность - одно и то же.

Организованные системы образуют своего рода каркас нашего мира. Они сдерживают течение необратимых процессов, как разрушительных, так, впрочем, и созидательных. При этом все без исключения организованные системы возникают из хаоса, у которого "на службе" состоят необратимые процессы.

Существует мнение, что, по крайней мере, часть организованных систем обязаны своим происхождением уж точно не хаосу, а сознательному творчеству людей. Но не будем обольщаться - мы сами подчиняемся законам этого мира, мы вплетены в бесконечную цепь его процессов, как организованных, так и хаотических. Независимость и величие нашего разума - это только субъективное восприятие нас самих себя. Нам лишь кажется, что все наши действия - следствие неограниченной свободы воли, не имеющей ничего общего с хаосом - закономерным хаосом, хаосом-строителем. Возможно, разум - всего лишь наша любимая "игрушка" и способ повышения самооценки. А для мира в целом мы такие же его строители, как, например, муравьи. Впрочем, прочитав этот абзац, его рекомендуется сразу же забыть - не все могут правильно понять и принять подобный взгляд. Конечно, не следует постоянно носить в себе мысль о "ничтожности" разума. Кроме того, существует опасность неверного толкования подобного взгляда. В том мире, к которому мы привыкли, разум очень ценится. На том и остановимся, но всё же где-то в глубине памяти "закопаем" и объективную реальность.

Чтобы лучше понять, как из хаоса могут самопроизвольно возникать организованные системы, задействуем воображение и логику. Представим систему, состоящую из множества элементов. Допустим, изначально в такой системе нет организованных структур, но есть закон взаимодействия её элементов, который строго соблюдается. Система обладает достаточной сложностью и достаточным запасом энергии, способной к преобразованию. Что происходит в такой системе? Случайное взаимодействие элементов создаёт множество комбинаций, вызывая появление структур с разными свойствами. Среди этих структур встречаются как стабильные, так и нестабильные (хаотические). Вторые сравнительно быстро разрушаются, освобождая элементы для нового комбинирования. Чем стабильнее структура, образовавшаяся в результате случайного взаимодействия, тем больше время её существования. Далее уже не только отдельные элементы, но и целые структуры начинают образовывать случайные комбинации. В их числе также присутствует некоторая доля стабильных. Нестабильные же снова распадаются на составные элементы. Постепенно происходит укрупнение стабильных объектов - в системе выпадает примитивный эволюционный осадок.

Немного забегая наперёд, надо сказать следующее. Если рассматривать типичный случай развития системы от полного хаоса к организации, то кроме укрупнения стабильных структур необходимо также отметить появление петель обратимых состояний. Чтобы их обнаружить, слегка идеализируем систему, и представим в виде графа её переходы из одного состояния в другое. Тогда абсолютному хаосу будет соответствовать граф состояний в виде цепочки, в которой отсутствуют циклы - только вход в начале наблюдения, и выход - в конце. Идеальной организации будет соответствовать граф в виде замкнутой сетки, полностью состоящей из циклов, и не имеющей ни входа, ни выхода. Естественная эволюция предполагает постепенный переход от цепочки к замкнутой сетке. В начале этого пути на цепочке состояний появляются маленькие петельки. Система лишь ненадолго в них "проваливается". Затем петли становятся больше и сложнее. В завершающей фазе каждая петля представляет собой сложную сетку с множеством циклов. Попадая в петлю, система теперь надолго задерживается в ней и становится почти идеально организованной. Между этими петлями по-прежнему располагаются цепочки - участки необратимых изменений, соответствующие точкам бифуркации. Петли обратимых состояний сдерживают рост энтропии в системе. Они же являются необходимым условием для возникновения любых форм жизни.

Заметим, что появление эволюционного осадка объясняется тривиальной закономерностью: естественным отбором устойчивых комбинаций из общей массы случайных. Кстати, всем знакомые атмосферные осадки в данном случае - не игра слов. В атмосфере действуют те же принципы. Конечно, осадки выпадают не всегда: в зависимости от температуры, давления и влажности в атмосфере стабильными могут оказаться разные агрегатные состояния воды. Но в том, что эта "кухня" работает, убеждать никого не нужно - многие имели удовольствие любоваться красотой снежинок. Эта красота возникла также из хаоса и по тому же принципу.

В нашей воображаемой системе нетрудно обнаружить типичные для эволюционного процесса признаки: случайное комбинирование и отбор. Фактор отбора определяется условиями среды, которые и "решают", каким структурам быть стабильными, а каким - нет.

Итак, мы получили стабильные структуры, но всё ещё не имеем организованных. Продолжив наблюдение за системой, мы заметим, что некоторые структуры ведут себя неоднозначно, частично совмещая в себе свойства стабильных и нестабильных. При этом они принципиально отличаются от тех и других. В них происходят изменения, но, несмотря на это, такие структуры сохраняют способность вернуться в исходное состояние, а значит, изменения не приводят к их разрушению. Как и стабильные, они устойчивы к внешним воздействиям, а время их существования велико. Но, в отличие от стабильных, эти новые структуры способны перестраиваться, менять свои свойства. Признать же их хаотическими нельзя, ведь изменения в данном случае не приводят к разрушению. Вот эти-то необычные структуры и являются организованными. Можно также сказать, что организованные структуры отличаются от стабильных лишь тем, что могут находиться более чем в одном возможном состоянии, не подвергаясь разрушению. Это удивительное и в то же время очень распространённое качество. Но почему они возникают? Причина, очевидно, та же, что и у стабильных: можешь - существуй, не можешь - разрушайся, отдавай материал другим. В общем-то, с этой простенькой формулы всякая жизнь начинается и ею же заканчивается.

Теперь мы получили организованные структуры в нашей воображаемой системе. Но, по-хорошему, нужны доказательства. Действительно ли в реальных системах нашего физического мира самопроизвольно из хаоса возникают организованные структуры? Проверить это можно при помощи хорошо всем известных и давно признанных фактов. Оказывается, в качестве примера подойдёт даже атом: уже в микромире обнаруживаются явные признаки организации. Так получилось, что элементарным частицам оказалось "комфортно" сосуществовать в виде атомного ядра и электронной оболочки к нему в придачу. Мало того, что данная структура получилась устойчивой, так ещё и электроны оказались способны на разные "спецэффекты": то они энергетические уровни меняют, то совсем покидают свой атом. Причём атом от этого не разрушается, ведь данные процессы обратимы. А вот свойства его меняются. Это проявляется во взаимодействиях с другими атомами и элементарными частицами. Так, например, в металлах благодаря подвижности электронов электрический потенциал легко распространяется по всему кристаллу. Стоит ли удивляться тому, что атомы с их свойствами организованных структур, когда имеют возможность взаимодействовать друг с другом в случайном порядке, создают более сложные структуры, среди которых возникают не только стабильные и хаотические, но и организованные. Скорее, было бы удивительно обратное.

Судя по всему, таким вот путём где-то когда-то зародилась эволюция биологических организмов. Но было бы ошибкой полагать, что эволюция возможна только в биологической среде. Ей подвержено всё: химические преобразования, газопылевые облака межзвёздного пространства, человеческое общество. Но особый случай представляет эволюция твёрдого тела. Это связано с тем, что частицы твёрдого тела недостаточно подвижны для случайного комбинирования и образования новых структур. Действительно, трудно себе представить эволюцию в камне. Тем не менее, такое не только возможно, но и с невероятной скоростью происходит буквально на наших глазах. Чтобы это увидеть, достаточно на минуту отказаться от мысли, что люди имеют во Вселенной некий "особый статус". Тогда получается, что наша цивилизация является частью той благоприятной среды, в которой становится возможным полноценное эволюционирование твёрдотельных систем. Результаты этой эволюции, протекающей, кстати, по общим правилам, мы можем видеть в машинах, в том числе в электронике и механике. Любая микросхема - это результат эволюции твёрдого тела, которая стала возможной в благоприятной среде. Причём среда эта (то есть люди со своими технологиями) и сама - результат эволюции. В общем-то, для людей нет ничего унизительного в том, чтобы быть частью благоприятной среды для какой-то другой эволюции. Это своеобразный "симбиоз": мы помогаем развиваться машинам, а они помогают нам. Но исторически сложилось так, что происхождение искусственных объектов рассматривается отдельно от происхождения естественных. А в этом аспекте, конечно, твёрдое тело практически не эволюционирует, и потому не может быть основным строительным материалом для сложно организованных систем естественного происхождения. Но всё сразу встаёт на свои места и вписывается в единую концепцию, если отбросить тот самый "особый статус" и допустить, что всё искусственное - это лишь частный случай естественного.

Эволюция твёрдого тела началась с изобретения колеса. В то время, конечно, никто и не думал, что это начало какой-то новой эволюции. Просто людям нужно было перемещать грузы. Первое подобие колеса представляло собой ролик. Перемещая, например, каменную глыбу, люди подкладывали под неё брёвна, что позволяло катить груз, а не тащить его. По мере продвижения груза брёвна выкатывались сзади. Их переносили в начало, и круговорот брёвен-роликов замыкался. Хотя ролик - это ещё не колесо, но уже можно в данной технологии разглядеть признаки организованной системы: использование каждого ролика происходило многократно в замкнутом цикле, что является признаком обратимого процесса. Но этот цикл работал только при непосредственном участии людей, что, конечно, было не очень удобно.

Позднее люди догадались насадить колесо на ось. Тут-то всё и "завертелось" по-настоящему. Полный оборот колеса вокруг оси - это отличный образец обратимого процесса. Колесо вращается, но механизм не разрушается! Далее стали появляться способы передачи крутящего момента от одного колеса к другому. В механизмах увеличилось количество колёс. Они связывались зубчатой, ременной, червячной передачами. Появились детали, использующие упругую деформацию (пружины) и детали, движущиеся иначе, чем колёса. Эти детали стали совершать возвратно-поступательное и иные, более замысловатые, движения. Механизмы невероятно усложнялись, но при всей их сложности неизменным оставалось одно правило: любые движения деталей, все возможные изменения в состоянии механизма должны быть обратимы. Таково требование высокоорганизованной системы, чем и является механизм. Как только это правило нарушалось, механизм ломался. Ведь если в нём происходило что-то необратимое, то это означало невозможность перехода в другие состояния, характерные для исправного механизма.

Конечно, в те давние времена никто не задумывался ни об эволюции твёрдого тела, ни об организованных системах. Первые механики действовали по большей части умозрительно, опираясь на воображение и интуицию. Но в итоге мы получили самую настоящую эволюцию механических систем. Сейчас, если мы посмотрим, из чего состоят современные механизмы, то увидим всё те же организованные структуры. К ним относятся все подвижные соединения: детали меняют своё взаимное положение, но легко возвращаются в исходное состояние. Даже те детали, которые не принимают непосредственного участия в работе механизма, обрели свойства организованных структур. Для сборки механизма широко применяются разборные соединения, как, например, резьбовое. Разборные соединения деталей позволяют разбирать и снова собирать механизм много раз, не разрушая его, что также является признаком организации. Но это уже организация обслуживания механизма, которую не следует путать с организацией его устройства. Так что, в определённых условиях твёрдое тело может эволюционировать и служить основой для организованных систем.

Но и без участия человека хаос способен "конструировать" из атомов организованные структуры. Один из простейших примеров - упруго деформируемое тело. Упругая деформация - обратимый процесс, а значит, такое тело можно считать организованной структурой.

Гораздо больше возможностей к самопроизвольному усложнению организованных структур возникает в полужидкой среде, частицы которой достаточно подвижны, чтобы образовывать новые случайные комбинации, но недостаточно подвижны, чтобы достигнутый эволюционный результат постоянно разрушался.

В общем случае организованная система не обязана обладать собственной энергией. Имеется в виду та энергия, которая должна участвовать в обратимых процессах, характерных для данной системы. Отсутствие собственной энергии означает и отсутствие каких-либо процессов в системе. В связи с этим наибольший интерес для изучения представляют системы с собственной энергией. Кроме того, многие из них не могут существовать без собственной энергии, как, например, два тела, связанные гравитацией и вращающиеся вокруг общего центра масс. Поэтому интересно посмотреть, как и чем "питаются" организованные системы, откуда в них появляется энергия.

Данный вопрос важен еще и потому, что реальные системы не бывают идеально организованными. Из-за этого в них происходит утечка энергии (потери на собственный хаос), которую многие системы научились компенсировать. Способов для этого не так уж много. Самый первый сводится к тому, что система "подхватывает" поток энергии, льющейся от какого-нибудь необратимого процесса, происходящего в окружающем мире. Наиболее известный пример - растения. Они ловят своими листьями энергию солнечного света и усваивают её посредством фотосинтеза. Это тот "бесплатный" случай, когда источником энергии является уже готовый необратимый процесс. Но так как организованные системы часто являются носителями собственной энергии, они и сами могут становиться источником энергии для других организованных систем. При этом система-агрессор вызывает необратимые процессы в системе-жертве. На данном принципе основаны такие явления как паразитизм и хищничество. Разница между ними в том, что в одном случае жертва справляется с потерями и сохраняет себя, а в другом - разрушается. Не случайно слова "хищник" и "хищение" имеют общий корень. В данном случае похищается энергия.

Аналогичные принципы работают не только в случае с энергией, но и при обмене материей. Это можно увидеть на примере биологических систем. Растения способны использовать минеральные вещества, извлекаемые из окружающей среды. Но животным это не дано, поэтому они используют вещество растений и других животных. На этом построена известная пищевая цепочка.

Иногда высказываются сомнения о возможности применения второго начала термодинамики в некоторых случаях, как, например, в том, что касается жизнедеятельности биологических организмов и их эволюции. Причина таких сомнений в следующем. Из второго начала термодинамики можно заключить, что развитие систем может происходить только в направлении их разрушения, деградации энергии, роста энтропии. В то же время биологические системы действуют как будто наперекор, "игнорируя" второе начало термодинамики: они, как и вся биосфера Земли, развиваются, совершенствуются, накапливают энергию. На самом деле нет необходимости вводить ограничение на применение данного закона в биологических системах. Прежде всего, биологические системы не являются замкнутыми, что уже даёт им право понижать свою энтропию. Но вот как они это делают? Как такое возможно? Похоже, именно этот вопрос является истинной причиной недоразумения. Ведь насчёт открытости данных систем, вроде бы, никто и не спорит. Что же касается "секрета фокуса", то и тут всё достаточно просто объясняется. Многие знают, что такое домкрат. Это такое устройство для поднятия грузов. Его часто используют, например, чтобы поменять колесо автомобиля. Принцип работы домкрата прост. Никто не удивляется тому факту, что это устройство легко поднимает многотонные грузы. Но дело в том, что секрет его работы в точности соответствует тому секрету, который используют биологические организмы для своего роста, развития, накопления энергии и снижения энтропии. Остановимся на этом чуть подробнее.

Когда домкрат поднимает груз, каждая новая порция энергии, поступающая в него из внешней среды, должна найти какой-то выход, претерпеть какое-то преобразование. Для самой энергии абсолютно безразлично, что это будет за выход. Она всегда стремиться осуществить преобразование всеми доступными способами. Но устройство домкрата таково, что из всех возможных способов доступным он оставляет лишь один. Этот единственный путь преобразования энергии заставляет груз подниматься. В это время многие детали домкрата испытывают значительную нагрузку. Накопленная энергия "пробует" их на прочность, стремясь найти ещё какой-нибудь выход. Но исправный домкрат не позволяет энергии преобразовываться иными путями. Так, шаг за шагом, в данной системе энергия накапливается, энтропия понижается, а груз поднимается. Это всем понятно, и ни о каком противоречии второму началу термодинамики никто в данном случае не говорит. Если же какая-то из деталей домкрата не выдержит нагрузки и сломается, то энергия тут же воспользуется открывшейся возможностью и преобразуется непредусмотренным способом. При этом груз упадёт, а энтропия подскочит - осуществится тот самый сценарий, который предусмотрен вторым началом термодинамики для замкнутых систем.

Ещё раз отметим, в чём тут главный секрет: энергия, поступающая в систему из окружающей среды, хотя и пытается преобразоваться всеми возможными путями (чтобы лишний раз подтвердить второе начало термодинамики), не может этого сделать. Строение системы навязывает ей строго определённый путь преобразования. В биологических организмах происходит в точности то же самое, что и создаёт иллюзию нарушения закона. Путаницу создаёт тот факт, что необратимый (а значит, хаотический) процесс бывает направленным, и направление это, зависящее от строения системы, вовсе не обязательно должно совпадать с направлением роста энтропии. В некоторых случаях, вроде тех, что описаны здесь, система развивается в направлении понижения энтропии.

Так в биологических системах накапливается энергия. Она используется для компенсации последствий разрушительных процессов, стремящихся увеличить энтропию (их ведь тоже никто не отменял), и для дальнейшего роста и развития системы. Накопление энергии ведёт к снижению энтропии, но такое снижение является локальным и не противоречит второму началу термодинамики.

Может показаться странным, что энергия "обслуживает" столь неэффективные её преобразователи, как биологические организмы. Ведь существуют способы превращения энергии куда более мощные, вроде того же извержения вулкана. Почему энергия довольствуется малым? Всё дело в том, что сама она ничего не выбирает. Энергия стремится осуществить все возможные пути преобразования, а попав в какую-либо систему, она вынуждена подчиняться её правилам.

Энтропия - продукт разрушения. Эволюция - процесс созидания. Связь между эволюцией и энтропией чем-то напоминает принцип реактивного двигателя. Чтобы иметь ускорение, ракета обязана с чем-то расставаться - вынуждена оставлять после себя реактивную струю. Так и энтропия, подобно реактивной струе, является платой за эволюцию. Они обе - результат необратимых (хаотических) процессов, следствие необратимого преобразования энергии и материи. Но есть и другая энергия - та, что уже принадлежит обратимым процессам. Она просто ждёт своего часа, не принимая участия, ни в изменении энтропии, ни в эволюции.

[Предыдущая глава] | [Оглавление] | [Следующая глава]



Использование материалов данного сайта в публикациях допустимо только при условии сопровождения этих материалов ссылками на источник - сайт projectveka.ru с указанием автора: Е.А.Котов.   Авторские права защищены законами РФ. Евгений Котов. 2017г.
Яндекс.Метрика