Пять мифов о развитии и энтропии. Миф второй.
Средь сорных трав есть одолень-трава,
Алмазы, золото среди пустой породы.
Земля пустые нам даёт слова,
И главные слова для славной оды.
Рудольф Клаузиус в середине XIX века определил энтропию как функцию состояния системы, задающую меру необратимого рассеивания энергии. В развитой им науке - термодинамике она вычисляется как отношение теплоты к абсолютной температуре тела. Проще понять смысл этой величины стало, когда Людвиг Больцман, создатель статистической физики, связал энтропию со статистическим весом макросостояния системы. Макросостояние – это множество неразличимых состояний тела. Например, перестановка одинаковых частиц состояния тела не изменит. Чем больше похожих частиц (чем состояние равновеснее), тем больше перестановок. Число перестановок – это статистический вес макросостояния, а энтропия Больцмана пропорциональна его логарифму. Это не другая величина, Больцман показал, что оба представления эквивалентны. Но статистическое наглядно покахывает: энтропия растёт вместе с равновесностью.
Интерес к термодинамике возник в XIX веке не случайно. Теория требовалась для разработки тепловых двигателей. И она указала, в частности, на значение разности температур нагревателя и холодильника. Нагревая окружение (холодильник), двигатель уменьшает эту разность и начинает работать хуже: производимая им энтропия загрязняет среду.
В 1944 г. Эрвин Шрёдингер, ярчайший представитель великой плеяды, заложившей основы квантовой механики, опубликовал книгу «Что такое жизнь? Физический аспект живой клетки», в которой дал простой ответ на сложный вопрос: как жизнь, в нарушение второго начала термодинамики, избегает роста энтропии внутри себя? Он объяснил, что жизнь поглощает организованную энергию из окружающей среды и выбрасывает в неё неупорядоченную, "загрязнённую" энтропией. Это простое объяснение приводит, казалось бы, к выводу: выбрасываемый организмами мусор, неупорядоченность и энтропия – это, по сути, одно и то же.
Но постойте, если всё, что производит живая клетка (кроме самой себя) – это отходы, мусор, откуда берётся сложность мира? Солнечный свет – это отходы работы солнечного реактора. Все растения потребляют его и производит отходы, в том числе в виде кислорода и других энергетически насыщенных веществ. Фауна потребляет эти вещества и производит отходы, в том числе, в виде навоза, повышающего плодородие почвы.
Эти тривиальности маскируются словами "энтропия" и "неупорядоченность". Но энтропия – это равновесность, нарушаемая солнечными лучами, кислородом и даже навозом. А обыденное и научное понимание упорядоченности сильно разнятся (о чём пойдёт речь в четвёртом мифе). Понимая неупорядоченность в обыденном смысле, и относя все отходы к энтропии, мы никогда не поймём, почему мир усложняется.
Поэтому мысль Шрёдингера надо уточнить: Жизнь поглощает организованную энергию окружающей среды, но возвращает в неё как неупорядоченную, деградировавшую, так и более упорядоченную, обогащённую энергию. Закон роста энтропии никто не отменял, и на бочку неупорядоченности приходится одна горошинка сложности, но без неё мир давно бы рассыпался в прах.
Читайте также:
Миф 1. Творец или случай
Логикой существование (или отсутствие) Творца доказать нельзя. В Него можно верить или не верить, но, независимо от этого, совершенствование и усложнение Вселенной не может являться делом случая. (http://www.proza.ru/2018/09/30/1965)
Миф 3.Энтропия растёт в изолированных системах?
В формулировке второго начала термодинамики фигурируют термины «изолированная» и «система». Насколько они необходимы? ( http://www.proza.ru/2018/09/30/1977)
Миф 4.Энтропия – мера беспорядка?
Не споря с Больцманом, называвшим энтропию мерой беспорядка, разберёмся, что следует считать порядком, а что – хаосом? (http://www.proza.ru/2018/09/30/1982).
Миф 5. Самоорганизация ускоряет рост энтропии?
Явление самоорганизации связано с диссипацией (рассеянием) энергии, т.е. энтропией. Часто полагают, что с ростом самоорганизации энтропия производится быстрее. Так ли это, и почему всё же Вселенная развивается? (http://www.proza.ru/2018/09/30/1984)
Изображение из интернета