Обеспорядке вприроде
Эта статья — скорее попытка обсудить занимательную для меня тему, исходя из этого прошу не делать выводы строго. Буду признателен, в случае если кто-нибудь внесет в эту тему громадную ясность, чем это удалось мне, и расставит точки над всеми i, каковые я пропустил.
Вот мне неизменно думается необычным, в то время, когда из второго закона термодинамики пробуют вывести какой-то философский принцип, в соответствии с которому по большому счету все совокупности в природе склонны к повышению собственного беспорядка. Другими словами, наряду с этим само собой разумеется додают «замкнутые совокупности», по причине того, что второй закон говорит лишь о них, но неизменно как-то стараются сделать вид, что все совокупности на свете именно такие.
Многие пробуют использовать второй закон термодинамики к самым различным видам совокупностей и делать из этого какие-то «фундаментальные» выводы.
К примеру, сообщить что-нибудь в этом роде: «Жизнь – это процесс увеличения порядка, другими словами, он противоречит второму закону термодинамики. Но в действительности, потому, что на Земле имеется приток энергии извне, то не противоречит.
Но вообще-то, в долговременном замысле, всё движется к хаосу».
А мне думается, что второй закон термодинамики отлично подходит для объяснения особенностей таких совокупностей, как, скажем, газы либо жидкости, но совсем не уместен для другого типа совокупностей, таких, как биосфера почвы либо человеческое общество. Другими словами, само собой разумеется, и биосфера почвы, и человеческое общество, ясно, складываются из молекул и атомов, движущихся хаотично – следовательно, второй закон термодинамики верен и для этих совокупностей.
Но то, что он для них верен, никак не имеет возможности оказать помощь изучению этих совокупностей, не разрешает сделать о них никаких выводов – попросту, данный закон для них не имеет никакого смысла.
Имеется и еще одна неприятность со вторым законом. Как именно вычислять энтропию? В случае если мы говорим об совершенном газе – то всё ясно.
А вдруг мы говорим о живых существах? Возможно ли подсчитать энтропию слона?
К примеру, возможно ли доказать, что энтропия живого слона ниже энтропии мертвого, другими словами, что мертвый слон более хаотичен, чем живой? И без того ли это, кстати?
Довольно часто приходится слышать, что потому, что энтропия «склонна» возрастать, жизнь – это некое неестественное явление.
Разглядим, например, процесс созревания организма. Положим в герметически закрытый и теплоизолированный сосуд теплый песочек, а в него свежеснесенное крокодилье яйцо.
Через определенное количество дней из яйца вылупится крокодил. Возможно ли как-то осознать, повысилась либо понизилась энтропия содержимого яйца? Сначала это была одна клетка, в конце – многоклеточный живой крокодил.
По логике вещей энтропия понизилась. Но возможно ли посчитать как? И по большому счету доказать, что она понизилась? Был ли приток энергии к яйцу?
По всей видимости да, по причине того, что температура песочка около яйца очевидно уменьшилась.
Что такое энтропия совершенного газа – ясно. Логарифм числа всевозможных состояний всех атомов. Потому, что из-за симметрии для совершенного газа все состояния равновероятны – подсчет несложен.
Но для совокупностей, хороших от совершенного газа, скажем, крокодилов либо слонов, разные состояния каждого из атомов не равновероятны. Более того, выяснить либо подсчитать возможность разных состояний атомов крокодила – не представляется вероятным.
Физики «переносят» второй закон термодинамики с совершенного газа на каждые другие системы, но данный перенос не очевиден. Да, молекулы и атомы движутся хаотично.
Но существуют процессы, в то время, когда молекулы и атомы движутся весьма упорядочено, кроме того на микроскопическом уровне: к примеру, при копировании ДНК либо при производстве белков в клетки. Ясно, что в этих процессах неизменно имеется приток энергии извне.
А что по большому счету свидетельствует это «извне»? А вдруг на протяжении некоего процесса производства белка в клетке энергия приходит не «извне», а появляется благодаря химической реакции изнутри?
Возможно представить себе упорядоченные процессы на молекулярном уровне, применяющие ядерную энергию. Быть может, что когда-нибудь люди создадут неестественные «клетки», применяющие энергию радиоактивных изотопов.
Возможно ли по большому счету строго доказать, что энергия, которую, скажем, растения приобретают от солнца, идет на уменьшение энтропии этих растений? Возможно, потребляя солнечную энергию, растения время от времени понижают, время от времени повышают энтропию? Имеет ли по большому счету энтропия значение?
Как повышает энтропию отечественной планеты тот факт, что на ней существуют сложные структуры из разных атомов, в виде живых существ?
Разглядим еще один вид совокупностей: компьютеры. Посчитать энтропию содержания компьютерной памяти несложнее, чем энтропию живых существ, по причине того, что состояния цифровых элементов легко проследить, пронумеровать и для каждого выяснить возможность.
Предположим, на неком компьютере бежит лишь одна программа, которая считывает данные из памяти, создаёт над ней некие действия и записывает ее обратно в память. Не забудем: КОМПЬТЕР ПРИОБРЕТАЕТ ЭНЕРГИЮ ИЗВНЕ.
Итак, попытаемся как-нибудь применять второй закон термодинамики. Для этого нужно отключить компьютеру электричество (дабы он стал замкнутой совокупностью). Тогда программа прекратит трудиться, и содержимое памяти не будет изменяться. Наподобие, энтропия не понижается.
До тех пор пока всё правильно. Но в случае если мы опять запустим компьютер, и программа опять начнет трудиться, энтропия памяти компьютера может начать как понижаться, так и увеличиваться – зависит от того, что делает программа.
К примеру, программа может заполнять всю память одними нулями – низкая энтропия. Либо эта программа может заполнять память числом Пи, вычисленным до символа, равного числу байт в памяти – наподобие, энтропия повыше?
Либо программа может бродить по интернету и переписывать в память содержимое веб сайтов. Ну, по большому счету высокая энтропия!
Но чем тут может оказать помощь второй закон термодинамики? Несет ли он в себе какую-нибудь философскую идею?
Так как энтропия компьютерной памяти и по большому счету всего интернета может понижаться либо увеличиваться, но ничего разумного либо нужного из этого вывести запрещено.
