Святой Дух как антипод энтропии

Что такое Святой Дух? В христианстве это третья ипостась Святой Троицы. Символ — голубь.

Этот же Святой Дух является по совместительству и животворящим. Он порождает жизнь:

                «Дух животворит; плоть не пользует нимало» (Ин. 6:63).

                «Не знаете ли, что тела ваши суть храм живущего в вас Святаго Духа, Которого имеете вы от Бога, и вы не свои?»  (1 Кор. 6:19).

Этот Дух дарует человеку многочисленный дары, харизму:

                «Дары различны, но Дух один и тот же; <...>
                Но каждому даётся проявление духа на пользу:
                Одному даётся Духом слово мудрости, другому слово знания, тем же Духом;
                Иному вера, тем же Духом; иному дары исцелений, тем же Духом;
                Иному чудотворения, иному пророчество, иному различение духов, иному разные языки, иному истолкование языков.
                Всё же сие производит один и тот же Дух, разделяя каждому особо, как Ему угодно» (1 Кор. 12:4, 7–11).

В отличие от «праха земного», Дух Святой бессмертен:

                «И возвратится прах в землю, чем он и был; а дух возвратился к Богу, Который дал его» (Еккл. 12:7). 

Этот же бессмертный Дух, который к тому же отождествляется с «водой живой», воскрешает умерших в день оный:

                «Кто верует в Меня, у того, как сказано в Писании, из чрева потекут реки воды живой.
                Сие сказал Он о Духе, которого имели принять верующие в Него» (Ин. 7:38–39). 

Дух животворящий — внутренняя бессмертная суть и скрытая энергия жизни, которая и наделяет человека харизмой и многочисленными талантами. Крещение Святым Духом — путь к спасению и воскресению. Однако все эти аксиомы Священного писания, принимаемые на веру, без доказательств, существуют только в религии, но не в науке.

Ни в физике (науке о природе), ни в биологии (науке о жизни) ничего подобного на сей день нет. Физика зациклилась на материальных, а не духовных объектах. Да и биологии ближе молекулярный и тленный «прах земной», чем животворящий и бессмертный Дух Святой.

Извечная борьба добра и зла, света и тьмы, жизни и смерти сводится в физике к понятиям «энергия» и «энтропия»:

«Над всем, что совершается в беспредельном пространстве, в потоке преходящего времени властвует энергия, как богиня, как царица, — здесь даря, там отнимая, а в общем, не даря и не отнимая. Она властвует со строгой справедливостью, беспрестанно озаряя своим спокойствием, вечно ровным светом одинаково былинку и гениального человека.

Но где свет, там и тень, которую бросает властительница мира — энергия, глубока и темна, многообразна и подвижна… Глядя на эту тень, нельзя подавить в себе смутного страха: она — злой демон, стремящийся умалить, если не совсем уничтожить, всё то великое, прекрасное, доброе, что создаёт светлый демон. Этому злому демону мы даём название энтропии; как оказывается, он постоянно растет — и медленно, но уверенно раскрывает свои злые наклонности… Энергия остаётся постоянной, энтропия растёт. Солнце светит, но тени становятся всё длиннее. Всюду рассеяние, выравнивание, обесценивание…» [1].

Такой вот «злой демон»! Такая вот энтропийная тень на энергетический плетень. Такой вот зловредный «князь тьмы», борющийся с «царицей света» и несущий рассеяние, выравнивание, обесценивание, хаос, разрушение, смерть.   

Если первый закон термодинамики формулирует, по сути дела, закон сохранения энергии для термодинамических систем, то второй закон термодинамики говорит о неизбежном снижении качества энергии, выхолащивании полезной энергии. Это выхолащивание энергии, её неспособность совершать полезную работу, и есть термодинамическая энтропия. Степень полезности энергии в термодинамике зависит от разности температур тел: чем она больше — тем больше полезная энергия и наоборот.

Рудольф Клаузиус, который и ввёл впервые в 1865 году понятие «энтропия» (от греч. «обращение», «превращение»), сформулировал второй закон термодинамики следующим образом:

              «Теплота не может переходить сама собой от более холодного тела к более тёплому».

Спустя 12 лет американец Джозайя Гиббс переформулировал второе начало термодинамики в закон неубывания энтропии:

             «в изолированной системе энтропия увеличивается или остаётся постоянной».

Согласно этому закону, целью эволюции термодинамических систем является рост (или, как минимум, неубывание) энтропии, а средством — изолированность системы от внешнего окружения, то есть отсутствие обмена веществом и энергией с окружающей средой. Цель оправдывается средством.

В своё время в СССР целью эволюции советского общества был объявлен коммунизм, то есть общество, девизом которого является: «От каждого — по способности, каждому — по потребности».  Короче говоря, ни в чём себе не отказывайте, товарищ!

А средством оказалась «революционная диктатура пролетариата как власть, завоёванная и поддерживаемая насилием пролетариата над буржуазией, не связанная никакими законами» (В.И. Ленин). Мысль «доброго дедушки» Ленина о полном беззаконии государства «диктатуры пролетариата» претворил в жизнь и творчески развил товарищ Сталин, учинив «особые тройки» и Большой террор.

Однако приходу «светлого будущего» коммунизма как цели Советского общества это не помогло. Очень скоро в историческом масштабе коммунизм как теоретическая и идеологическая цель эволюции «самого передового в мире общества» рабочих и крестьян превратился в анекдот про лозунг на крыше артиллерийского училища: «Наша цель — коммунизм».

Бородатые классики и их безбородые потомки обещали коммунизм то в мировом масштабе, то в отдельно взятой стране.  Мол, объективные донельзя законы исторического материализма не оставляют «звериному оскалу капитализма» ни единого шанса! «Верной дорогой идёте, товарищи!» «Нынешнее поколение советских людей будет жить при коммунизме!»

Однако обещаниями сыт не будешь! В результате нет ни советских людей, ни коммунизма, ни «верной дороги». При «коммунизме», когда «каждому — по потребности», живут лишь избранные, у которых в руках много власти, много собственности и много денег.

В термодинамике же всё обходится без лишних слов и пустопорожних обещаний бородатых классиков, а также гладковыбритых членов партии и правительства. Всё происходит само собой, без лишних слов. Энтропия делает своё дело: в изолированной системе она нарастает — и точка. 

Вот он — второй закон термодинамики! Закон законов! Это вам не высосанные из пальца законы диамата и истмата, якобы ведущие к коммунизму! Как заявил в своё время во всеуслышание безбородый (но усатый) Альберт Эйнштейн,

            «Термодинамика — единственная теория, о которой я могу уверенно заявить: “Она никогда не будет низвергнута”».

В отличие от законов истмата, в «мировом масштабе» второй закон термодинамики нацелился вместо «светлого будущего» коммунизма на очень тёмное будущее под названием «тепловая смерть Вселенной». Вместо власти света, энергии и жизни он утверждает власть тьмы, энтропии и смерти.

Если, конечно, считать нашу Вселенную изолированной, а не открытой системой и не учитывать антиэнтропийные силы, своеобразную «контру» энтропии. Например, гравитация конденсирует атомы водорода и гелия в разреженном космическом пространстве, зажигая из них звёзды и производя полезную энергию. То есть гравитация может работать против роста энтропии. (Только ли она одна?) В любом случае судьбы Вселенной становятся поводом для высоконаучной дискуссии.

В масштабе же не необъятной Вселенной, а некой локальной, отдельно взятой ИЗОЛИРОВАННОЙ системы, то есть системы, которая не обменивается с окружающей средой ни веществом, ни энергией, никакой научной дискуссии не требуется. В масштабах отдельно взятой ИЗОЛИРОВАННОЙ системы второй закон термодинамики НЕИЗБЕЖНО приводит к состоянию теплового равновесия. Вот вам прекрасный пример на тему: меньше слов и больше дела. Состояние теплового равновесия, которое соответствует максимуму энтропии, означает, что энергия тепла больше не способна производить полезную работу. Именно об этом и говорил Больцман:

«Энергия остаётся постоянной, энтропия растёт. Солнце светит, но тени становятся всё длиннее. Всюду рассеяние, выравнивание, обесценивание…»

Как ни целился СССР в коммунизм, всё равно в него не попал. Дорога товарищей оказалось неверной, путь к коммунизму — тупиковым, а цель — сказочной, навроде древних сказок про молочные реки и кисельные берега, и недосягаемой.

Зато в термодинамике цель в виде роста энтропии и достижения изолированной системой теплового равновесия достигается всегда. Таково политическое кредо второго закона термодинамики: ВСЕГДА! Единственное условие — термодинамическая система должна быть закрытой, а не открытой. В результате к власти в изолированных, закрытых системах приходит «злой демон, стремящийся умалить, если не совсем уничтожить, всё то великое, прекрасное, доброе, что создаёт светлый демон» [1]. (Да будет свет!)

Этот многоликий и лукавый «злой демон» — энтропия — всюду суёт свой нос. Так, в статистической механике тот же самый «злой демон» являет себя миру вообще и физикам в частности уже не в терминах полезной энергии и разницы температур, а в терминах вероятности микросостояний системы и информации. 

Здесь заслуга принадлежит всё тому же Людвигу Больцману. Сей «гений энтропии», как его порой заслуженно называют, связал макросостояние некоего объекта (например, газа) с совокупностью микросостояний её отдельных молекул, которых насчитывается многие миллионы и миллиарды. В случае с газом макросостояние — это такие его усреднённые характеристики, как давление, плотность, температура, а микросостояния — значения координаты и импульса каждой из миллиардов и триллионов молекул.

Что такое макросостояние и как оно соотносится с микросостояниями лучше всего передаёт известный советский анекдот про некоего работягу, который вкалывал на заводе по производству детских колясок. Сей пролетарий, помнивший заповедь про общенародную собственность: «неси с завода каждый гвоздь, ты здесь хозяин, а не гость», так и поступал. Так как жена его была на сносях, то простодушный гегемон надеялся собрать из вынесенных потихоньку деталей заветную дефицитную детскую коляску. Но тут накладочка вышла: из украденных деталей почему-то упорно получался автомат Калашникова, а не детская коляска.

В этом анекдоте АК — это макросостояние, а детали, из которых он состоит — микросостояния. С одной стороны, из этих микросостояний выходит только одно макросостояние: из деталей АК — ствол, возвратный механизм, затвор, затворная рама и т.д. — детскую коляску никак не построишь. Это вам не кубики Лего!

С другой стороны, все эти микросостояния можно сложить в макросостояние АК только одним способом. В переводе на язык статистической механики последнее утверждение как раз и означает, что энтропия АК равна нулю.

Нечто подобное касается строительства и архитектуры. Здесь макросостоянием выступит уже чертёж любого здания, а микросостояние описывает каждый кирпич. Как правило, все кирпичи (микросостояния) идентичны, их можно легко поменять местами. Главное, чтобы они укладывались строго по чертежу. На языке статистической механики это означает, что энтропия здания очень велика.

Теперь, вслед за Ли Смолиным, рассмотрим Музей им. Гуггенхайма, построенный в Бильбао по проекту Фрэнка Гери.

Да, это вам не дом 25 в Москве на 3 улице строителей, где в квартире 12 полвека назад жил небезызвестный Женя Лукашин. Это вам не строительные клоны этого культового советского дома в Москве, Ленинграде и других городах Советского Союза. В этот музей не отведёт вас сестра, чтобы показать «жизнь великого вождя» (того самого... донельзя «доброго», но не связанного никакими законами). 

Эту причудливую строительную конструкцию Музея, где нет ни одного прямого угла, ни одной прямоугольной детали, ни одного параллелепипеда-кирпича, ни одного стандартного строительного блока, не спутаешь ни с чем! Его энтропия равна нулю:   

«Внешняя поверхность здания состоит из металлических листов. Чтобы сделать криволинейные поверхности для этой конструкции, каждый лист должен быть индивидуален, и важно, куда его установят. Здание примет форму, соответствующую замыслу архитектора, лишь если каждый лист окажется на своём месте. В данном случае чертёж также представляет собой макросостояние, а набор инструкций для каждого листа — микросостояние. Но, в отличие от большинства кирпичных зданий, здесь нет свободы изменять микросостояния. Существует лишь одно микросостояние, которое соответствует своему макросостоянию.

Концепция, объясняющая, сколько микросостояний могут соответствовать одному макросостоянию, позволяет нам оценить, почему Гери является революционером. Эта концепция называется энтропией. Энтропия здания — это мера количества способов сложить части так, чтобы воплотить чертёж. Здание из обычного кирпича характеризуется очень высокой энтропией. Здания по проекту Гери могут иметь энтропию, равную нулю.

Энтропия является величиной, обратной по отношению к информации. Чтобы описать здание Гери, требуется много информации, потому что вы должны точно указать, как изготовить каждый элемент, и точно определить его место. Гораздо меньше информации нужно, чтобы определить дизайн кирпичного здания: все, что вам нужно знать — это параметры стен» [2].

Ещё раз: «Энтропия здания — это мера количества способов сложить части так, чтобы воплотить чертёж».

А энтропия любого высокоорганизованного макрообъекта (Целого) — это мера количества способов сложить различные части (микросостояния) так, чтобы воплотить некий чертёж Целого (макросостояния). Если существует только один способ сложить различные части в это упорядоченное, а не хаотическое Целое, то энтропия Целого (макросостояния) равна нулю. Зато требуемая для этого информация, которая является величиной обратной энтропии, очень велика. Эта информация заключается в некоем чертеже, проекте макросостояния. (Да здравствуют информационные технологии!)

Ещё пара примеров на понимание. Берём две монеты, имеющие два микросостояния: орёл и решка. Подбрасываем их и получаем 4 возможных макросостояния: орёл + орёл, решка + решка, орёл + решка, решка + орёл. Если два последних макросостояния равны между собой по принципу «от перемены мест слагаемых сумма не меняется», то количество способов сложить объединённую комбинацию «орёл и решка» в два раза выше, чем «все орлы» и «все решки».  Иными словами, вероятность получить в результате случайного подбрасывания макросостояние «орёл и решка» равна 1/2, а вероятность макросостояний из только орлов и только решек — 1/ 2^2, то есть 1/4. Вот эта вероятность и есть энтропия.

Теперь возьмём уже не две, а три монеты и получим 2^3 = 8 возможных макросостояний.  В этом случае вероятность выпадения макросостояний «все орлы» или «все решки» составит уже 1/2^3, то есть 1/8, а двух решек и одного орла или двух орлов и одной решки — по 3/8.

Десять монет означает 2^10 возможных макросостояний (комбинаций), или 1024. Соответственно вероятность получить комбинацию «все орлы» или «все решки» будет составлять уже всего-навсего 1/1024. При двух монетах вероятность данного макросостояния составляет всего-навсего 1/4, а при десяти — 1/1024. Чем больше монет (микросостояний) — тем многократно меньше вероятность выпадения «красивых номеров», то есть макросостояний «все орлы» или «все решки». Тем меньше вероятность выигрыша в орлянку. Тем выше энтропия, «великий комбинатор».

(Помните Остапа Сулеймана Берта Мария Бендер бея? Заветным макросостоянием сего Великого комбинатора был один миллион рублей, для достижения коего у него имелось «400 сравнительно честных способов отъёма денег у населения». Хоть энтропия и велика, но по сравнению с нынешними комбинаторами это состояние — не макро-, а микро-, просто сущие гроши...)

Другой пример: берём два кубика для игры в кости, на каждой грани которых выгравировано от одной до шести точек. В отличие от одной монеты количество микросостояний каждой игральной кости выросло с двух (орёл и решка) до шести (по количеству точек).  Подбрасываем их и видим, что резко увеличилось количество макросостояний в виде суммы двух костей: от 2 до 12. 

При этом вероятность получить макросостояния, то есть сумму точек, равную 2 или 12, минимальна. Существует всего по одному способу получить эти макросостояния. Макросостояния 5 и 9 можно поучить уже четырьмя различными способами. Макросостояние 7 можно получить шестью различными способами (см. иллюстрацию). Чем больше число микросостояний, тем больше энтропия. Энтропия же макросостояний 2 и 12 равна нулю. Чем больше игральных костей мы берём — тем меньше вероятность каждого отдельного макросостояния и тем выше энтропия.

А теперь попробуем вместо строительных кирпичей и игральных костей взять набор из миллионов, миллиардов и триллионов живых клеток, из которых и состоят тела всех многоклеточных живых организмов, включая человека. Чему равна его энтропия?

Подсказка зала: если организм здоров как бык, то его энтропия равна нулю. Это означает, что каждая из 100 триллионов клеток человеческого тела находится строго на своём месте и выполняет строго по плану все возложенные на неё природой функции. Причём в эти планы входит и отмирание клеток в нужный день и нужный час.  Если часть клеток даёт сбои, то это означает болезнь и рост энтропии. Если клетка не гибнет по предписанному ей плану и графику, а переходит к бурному размножению, то это означает раковую опухоль. Энтропия потирает руки.

Гибель живого организма означает, что «злой демон» энтропии вступает в свои права. А смерть любого живого организма неизбежна. Как поётся в куплетах Мефистофеля, «Сатана там правит бал».

Таким образом, энтропия имеет самое непосредственное отношение не только к термодинамике неживых объектов, но и к жизни и здоровью человека разумного, не говоря уж о неразумных, но не менее живых собратьях наших меньших на лестнице эволюции.

На языке термодинамики и статистической механики каждая из клеток тела будет микросостоянием, а весь живой организм — макросостоянием.  Если уподобить тело живого организма зданию Музея им. Гуггенхайма, то, говоря словами Ли Смолина, «Здание [тело] примет форму, соответствующую замыслу архитектора, лишь если каждый лист [клетка] окажется на своём месте. В данном случае чертёж также представляет собой макросостояние, а набор инструкций для каждого листа [клетки] — микросостояние» [2]. 

Если же уподобить человеческое тело не Музея им. Гуггенхайма, а храму Святого Духа, как это делает Библия, то Святой Дух и есть тот антиэнтропийный чертёж из битов информации, по которому и осуществляется проект возведения храма человеческого тела.

Где же этот информационный чертёж хранится и кем или чем воплощается в жизнь?


           Продолжение следует:

           Примечания:


1. Людвиг Больцман «Царица мира и её тень», 1905 год).   
2. Ли Смолин «Возвращение времени.  От античной космогонии к космологии будущего». Глава 16

            
          13 июня 2024 года


Иллюстрация взята из видеоролика Юрия Ткачёва «Что такое энтропия и почему она так важна для физики?»