Космос - «мир, вселенная и мироздание» (др. греческий), первоначальное значение - «порядок, гармония, красота».
Впервые термин Космос для обозначения Вселенной был применён Пифагором...








Интересные сайты:




Феномен человека на фоне универсальной эволюции

Глава III Энтропия и беспорядок

Попытки решения

3.2.3. Третье направление: закон возрастания энтропии

Более распространен вариант разрешения противоречия между законом возрастания энтропии и эволюцией за счет их обоих. Говорят, что эволюция в сторону усложнения происходит не всегда и что когда она таки происходит, мы уже не можем быть уверены в незыблемости закона возрастания энтропии [Shinbrot, 1987; Шаповалов, 1994, 1996]. Озабоченный проблемой собственного выживания, человек склонен сосредоточивать внимание на феномене жизни, представителем коей является. Поэтому чаще всего говорят в этой связи о неприменимости закона возрастания энтропии к живому.

В разд. 3.1 указывалось, что уже Лельмгольц высказывал сомнения относительно возможности распространения закона возрастания энтропии на живые системы. Разной степени выраженности сомнения в применимости этого закона к живому звучат во многих работах. В этом ряду выделяется книга К. С. Пинчера, попытавшегося обосновать обсуждаемую концепцию экспериментально. Его книга вызвала резкую и, представляется, заслуженную критику. Тринчер опирается на факты, говорящие, по его мнению, о несправедливости теоремы Пригожина о минимуме производства энтропии применительно к процессам онтогенеза. Ему правильно, на наш взгляд, было указано, что если даже указанная теорема и неприменима к онтогенезу, то это еще не говорит о неприменимости к живым системам всей физической термодинамики, поскольку организм, по всей видимости, не описывается линейной термодинамикой Л. Онсагера, в рамках которой доказывается указанная теорема. Не говоря уже о том, справедливо пишут критики, что калориметрические экспериментальные данные, на которые опирается Тринчер, здесь недостаточны, так как свой вклад в производство энтропии вносят и неучитываемые калориметрическими средствами структурные изменения в организме (этот пункт критики согласуется с тем, что говорилось в гл. 1: полная энтропия реальной системы не сводится к тепловой энтропии, об изменении которой только и говорят калориметрические данные).

Что же касается критики собственно закона возрастания энтропии в его отношении к живому, то наибольшие возражения вызвал центральный тезис Тринчера, согласно которому производство «энтропии в окружающей живую систему среде равно в количественном отношении производству негэнтропии внутри живой системы» [Тринчер, 1965. С. 41]. Производство энтропии, как уже не раз говорилось, всюду положительно. «Тринчер постулирует нарушение второго начала в живой системе, а не доказывает это ответственное утверждение» [Волькенштейн, Сырников, 1966. С. 380].

Дискуссия, вызванная книгой Тринчера, позволяет сделать вывод, что экспериментальных доказательств неприменимости закона возрастания энтропии к живым системам не существует. Но это само по себе еще не зачеркивает рассматриваемую концепцию. И. А. Аршавский, например, согласен с критикой в адрес книги Тринчера. Тем не менее он также полагает, что закон возрастания энтропии не действует в живом. «Неподчинение второму принципу термодинамики осуществляется самим организмом, — говорит он, — благодаря присущей ему специфичности живого. Она выражается в противопоставлении диссипации (через активность) восстановительных процессов» [Аршавский, 1982. С. 37]. «Только во взаимодействии со средой, — добавляет он, — живая система подчиняется второму принципу термодинамики» [Там же. С. 38].

Аршавский, таким образом, полагает, что сам по себе живой организм не подчиняется закону возрастания энтропии и что только его открытость исправляет ситуацию в этом отношении. Апелляция к открытости живых систем в еще большей степени характерна для его более новой работы [Аршавский, 1996]. У. Байер [Beier, 1962], напротив, утверждает, что именно открытость живой системы и делает неприменимым к ней второе начало.

Проведение дихотомии система/среда более характерно для анализируемой в следующих разделах концепции Шрёдингера и др. Что же касается концепции Тринчера и др., то ее логическое развитие необходимо приводит к выводу о сосуществовании в природе двух форм эволюции. «Одна связана со вторым началом классической термодинамики и характеризует эволюцию неорганической материи в изолированной системе, что выражается в необратимом приближении ее к наиболее вероятному состоянию. Это состояние характеризуется максимальной неупорядоченностью, т.е. максимальной энтропией и минимумом свободной энергии. Другая связана с биологической эволюцией. В отличие от первой вторая форма эволюции характеризуется необратимым возрастанием структурной организации развивающихся организмов» [Аршавский, 1982. С. 19].

Последовательное проведение этой концепции приводит к признанию невозможности возникновения живой материи из неживой и к выводу о параллельном их существовании практически с момента зарождения Вселенной. «Возникновение живой материи, — пишет Тринчер, — представляется... как одномоментное возникновение всей совокупности первичных живых существ... Мир живой материи и мир неживой материи в таком виде, как он известен в настоящее время, имеют, следовательно приближенно одинаковый возраст — 2-4 млрд лет. Отсюда можно заключить, что из некой протоматерии (Л) более 4 млрд лет назад, когда Вселенная начинала свою нынешнюю фазу развития — фазу расширения, возникли (приблизительно в одно и то же время) две материальные сущности (В) и (С) — живая и неживая материи... и они развиваются каждая по своим физическим законам» [Тринчер, 1965. С. 99].

Концепция Тринчера и др. ошибочна в главном — в проводимом ею противопоставлении живой и неживой материи по характеру эволюции. Неверно, будто структурная самоорганизация свойственна только живому, в неживом мире наблюдаются такие же процессы усложнения, будь то, скажем, процессы усложнения Земли (см. разд. 7.4) или формирования звезд и галактик в нашей Метагалактике (см. разд. 6.11). Целый мир самоорганизующихся неживых систем открыла нам синергетика (см. разд. 3.2.5).

Г.П. Йокей [Yockey, 1977] ограничивает действие закона возрастания энтропии более тонким образом. «Насколько это касается происхождения жизни, — пишет он, — термодинамика и „тепловая смерть" Вселенной к делу не относятся. Мы должны рассматривать генетическую энтропию, а не термодинамическую».

Живое, полагает Йокей, подчиняется второму началу как закону термодинамики. Но термодинамическая энтропия и структурная энтропия, о которой может идти речь при описании живых систем , — это несопоставимые величины.

Йокей, конечно же, прав в том, что второе начало как закон термодинамики, т. е. науки о потоках тепла, распространяется только на тепловые потоки и потому не в состоянии описать развитие живых систем, рассматриваем ли мы биологическую эволюцию в целом или же ограничиваемся онтогенезом.

В этом пункте Йокей пересекается с авторами работ [Бауэр, 1935; Elsasser, 1958; Шамбадаль, 1967]. Э. С. Бауэр, например, говорит, что в живом организме источником выполняемой им работы является отнюдь не тепловая энергия. Более того, уже в XIX в. специалисты по физиологии питания заметили, что организм характеризуется чересчур высоким для тепловой машины КПД, который отвечает ненаблюдаемому в действительности перепаду температур в несколько сот градусов [Лазарев, 1945; Брода, 1978. С. 16-17].

Йокей вместе с тем, как нам представляется, неверно фиксирует область применимости второго начала термодинамики. Второе начало, полагает он, выполняется в живых системах, характеризуя их, однако, только как термодинамические системы, т. е. неполно. Так ранее полагал и автор этих строк [Хайтун, 1996 а. С. 311]. Однако сегодня я занимаю в отношении второго начала более радикальную позицию: как говорилось в гл. 1-2 (см. также разд. 8.4.3), тепловая энтропия не обязана расти там, где кроме тепловых необратимых процессов происходят иные, протекающие с участием нетепловых форм энергии. Именно таковы живые системы, применительно к которым, стало быть, второе начало термодинамики не работает (тогда как закон возрастания энтропии для полной энтропии, действующий всегда и везде, соблюдается здесь в полной мере).

Заключая раздел, следует сказать, что попытки как-то ограничить действие закона возрастания энтропии сегодня становятся все более редкими.





Назад     Содержание     Далее















Друзья сайта: