shkolageo.ru   1 2 3 ... 15 16


НЕЗВАННЫЕ СЕСТРИЦЫ

Как известно, желанные личности приходят в гости без приглашения. Такими добровольными и незваными помощницами в строительстве нового мира оказались две сестрицы: старшая Энтропия и младшая Негэнтропия — как знаменитые Шахразада и Дунезада из сказки «Тысяча и одна ночь». Они и раскрыли свою неведомую деятельность во благо творения. Сестрицы оказались деловыми и явились весьма кстати в новый мир, в котором многие процессы шли бесконтрольно. Особенно плохо обстояло дело с энергией, которая будучи выпущенной на волю после Большого Взрыва, как из ящика Пандоры, стала разбегаться и рассеиваться по всей Вселенной и при этом изрядно обесценивалась, так как рассеянная энергия никому не была нужна. Сестрицам было решено поручить контроль за всеми процессами Вселенной и строго следить за порядком и беспорядком в мироздании. В честь сестриц одни процессы решили назвать энтропийными, а другие — негэнтропийными. К первым были отнесены все разрушительные (деструктивные, диссипативные), а ко вторым все созидательные, упорядочивающие процессы. Ни Творец, ни братья-сподвижники даже не предполагали, к каким грандиозным превратностям приведут деяния сестриц в пределах мироздания! Ведь сестрица Энтропия приступила к делу на первый взгляд с совсем безобидного начала — со второго начала термодинамики, как скажут потом. Согласно ему тепловая энергия переходила «от более нагретого к менее нагретому» — так просто и понятно! Затем ею было установлено более общее правило: все процессы во вселенной должны идти так, чтобы она (Вселенная) переходила при этом из менее вероятного состояния в более вероятное. Казалось даже, что это хорошо — увеличивать вероятность состояния, это вроде повышения надежности Творения. Поэтому Высший Совет творческого содружества утвердил это правило в ранге закона — закона Мировой Асимметрии, так назвали его позже. И то, что после этого началось, не смог охватить взором даже сам Творец — светопреставление и только! Вся драматичность создавшегося положения заключалась в том, что самое вероятное состояние Вселенной, как оказалось, — хаотическое состояние. Следовательно, повышение вероятности состояния стало равносильно повышению беспорядка, иными словами, понижению уровня организованности любого творения Вселенной. С тех пор Энтропия стала мерой и признаком Беспорядка, а Негэнтропия — мерой Порядка, так как Негэнтропия была зеркальной противоположностью сестрицы Энтропии. Видимо, уже наш мир уже был невозможен без борьбы и взаимодействия противоположностей, взаимно дополняющих друг друга.


НЕсправедливый дележ

Сестрицы были энергичны, но прямо противоположны друг другу не только по внешности, но и по характеру и деловым качествам, почему и младшую назвали Негэнтропия (Негативная Энтропия). Старшая была очень властолюбива и безоговорочно захватила всю Вселенную и постоянно заботилась о росте своего влияния. Для выполнения цели она не брезговала ничем и считала, что все средства хороши. Младшая сестрица была скромной, трудолюбивой и терпеливой, любила во всем порядок, но из-за своей непритязательности осталась почти без владений и подконтрольными ей оказались лишь островки во Вселенной – галактики, туманности, звезды, планеты. При том старшая сестрица оставила младшей весьма скромные права — повышать и сохранять Порядок на островах Вселенной взамен еще большего понижения Порядка в окружающей их среде. Положение в мире было совсем удручающим — складывалась какая-то несуразица — Творец и сподвижники трудились в поте лица, а госпожа Энтропия, эта «темная царица» все постепенно разрушала — сизифов труд какой-то! Но спасла положение младшая сестрица, благодаря которой наше мироздание было спасено от тотального разрушения. Позже за этот подвиг Негэнтропия получила титул «светлой царицы» мира. В результате деятельности её асимметричность мировых процессов стала уменьшаться. Рассеивание энергии стала сочетаться ее накоплением в звездных структурах, продукты взрыва протозвезд стали использоваться для создания второго поколения звезд и планетных образований. Кроме того, наряду уже имеющимся водородом был создан целое семейство биогенных элементов - углерода, кислорода, азота, железа. магния, кальция, фосфора и других, послуживших основой для создания органических молекул в космической среде. Всё это позже было использовано для создания великого чуда – жизни.


МУДРОСТЬ СЕСТРИЦЫ НЕГЭНТРОПИИ

Сестрица Негэнтропия нашла выход из безвыходного положения, так как старшая сестрица почти не оставила ей шансов на успех. Мудрость Негэнтропии заключалась в том, что она, подстать своему скромному характеру, поступила по принципу «лучше меньше да лучше» и направила свою многотрудную деятельность на ограниченные (локальные) уча­­с­тки Вселенной, где можно было рассчитывать на успех. Основная ее заслуга заключалась в том, что она нашла компромиссное решение противоречивой задачи создания порядка из хаоса — беспорядочного состояния материи. Она отыскала выгодный способ оплаты дани старшей сестре «мелкой монетой» за полученный порядок. Суть его заключалась в том, что за превращение хаоса в структурный порядок высокоорганизованной материи — квантов, элементарных частиц, атомов, вещества, звезд, галактик, планет, жизни можно было платить уменьшением упорядоченности тепловой энергии, то есть ростом термодинамической энтропии. При этом прирост термодинамической составляющей должен был перекрывать уменьшение структурной энтропии материальных образований. Таким образом, стараниями Негэнтропии общая энтропия мира была разделена на две разновидности — на термодинамическую и структурную, весьма отличающимся по качеству. При этом для закона мировой асимметрии было безразлично, за счет которой составляющей он соблюдается — лишь бы количественно суммарная энтропия возрастала. Для создания материальных образований это «безразличие» создавало шанс превращать Хаос в Порядок и продолжать успешное строительство мироздания. С тех пор все процессы творения материальных структур Вселенной шли с интенсивным рассеиванием (диссипацией) тепловой энергии в окружающую среду, а оттуда — в Космос, закон роста энтропии Вселенной не нарушался.


Негэнтропия «подсказала» Творцу также важную идею создания Открытых Систем, способных черпать порядок и энергию из окружающей среды, тем самым повышая собственный структурный и термодинамический порядок. При этом порядок среды неуклонно понижался. Эти системы, «паразитирующие» на внешней среде, оказались весьма живучими, положив начало самоорганизующимся системам, очень стойким к энтропийным воздействиям и способным постоять за себя. В последствии эти системы создали целый оазис жизни на земле, что было весьма редким явлением во Вселенной и крупным успехом Творца. Но победа была частично омрачена тем, что эти системы косвенно участвовали и в разрушительных процессах, повышая энтропию среды, но, как известно, за все надо платить — за повышение порядка в одном месте понижением его в другом.

Таким образом, в мире было установлено некоторое равновесие с учетом интересов всех сторон — обе сестрицы получили «по серьгам» и первоначально жили в мире. К сожалению, примирение продолжалось недолго, причиной всему были непомерные притязания старшей сестры Энтропии, желавшей царствовать единовластно и не признавшей достижения младшей.

Коварства госпожи Энтропии

Не так проста была сестрица Энтропия — успехи младшей сестрицы ей явно не нравились, хотя прямого обвинения в непослушании она высказать не могла. Получалось так, что она вроде теряла власть в некоторых обособленных частях Вселенной, занятых негэнтропийными процессами. Для восполнения этого упущения она придумала бесчисленное количество коварных приемов, направленных против деяний младшей сестрицы.

Во-первых, она распространила свой закон на все владения Негэнтропии и снабдила все ее создания свойством старения, амортизации, разрушения, распада, деградации, деструкции, т.е. вышла за рамки термодинамики и перешла на структурные образования материи — начиная от атомов и кончая галактиками.

Во-вторых, во всех творениях Вселенной она поместила «мины замедленного действия» в виде дефектов структуры, чужеродных элементов, очагов неустойчивости, вирусов-провокаторов, чтобы ускорить процесс структурного разрушения, старения.


В-третьих, она ввела «ошибку поведения», отклонение от нормы во все негэнтропийные процессы, кроме того ею были придуманы вышеуказанные парадоксы остаточной неопределенности и неуправляемости.

В-четвертых, она установила «плату за открытые ворота» — увеличила подверженность открытых систем со стороны внешней среды путем внедрения «троянских коней», в виде многочисленных дестабилизирующих факторов.

В-пятых, она придумала самое коварное — организовала конфликты между самоорганизующимися системами, «запустив» цепную реакцию их взаимоуничтожения. В слаженном мире появились невиданные энтропийные изобретения (дефицит, конкуренция, конфликт, драма, трагедия, каннибализм, междуусобицы, войны и многое другое).

Энтропия начала всемирную войну против Порядка и Организованности на всех уровнях материальных структур используя все приемы — вплоть до провокаций и мимикрии под порядок, провоцируя даже саму Негэнтропию…

Черный список неблаговидных свершений Энтропии велик. Есть подозрение, что он начат с Большого Взрыва, если считать его следствием потери устойчивости в одной из точек физического вакуума, как предполагает современная физика. А дальше пошло в том же духе — с рассеивания громадной энергии, освободившейся после Взрыва, рассеивания энергии первых протозвезд, а затем их распад и превращение в космическую «золу». Сколько было сотворено Творцом с участием Негэнтропии разных систем и сколько их было потом разрушено «темной царицей» Энтропией, известно разве самому Творцу да хранителю разрушенного — Хаосу. А что она творила на планете Земля — не описать никакими историческими науками, включая историческую геологию.

В социальном плане энтропийный список также неисчерпаем, это разрушенные государства и империи Древнего мира, мировые войны и нескончаемые малые войны, это стихийные бедствия, эпидемии, смерть, это катастрофы («Титаник», «Челенджер», «Колумбия», Чернобыль, грандиозные теракты в США 11-го сентября, жертвы цунами в Индонезии). Список черных дел этой госпожи нескончаем и ежесекундно творит она свои роковые деяния.


В целом ее антитворчество порождает дисгармонию Вселенной, природы и общества, оно напоминает деятельность мифического дьявола. Возникает законный вопрос — нет ли между ними родственной связи? Ведь слово «Дьявол» (diabolo) означает «двойственный, двуличный», а Энтропия двойственна по своей природе — разрушая одни структуры, она создает основу для создания других, часто более совершенных, чем предыдущие, а конкурентная борьба также содействует структурному и биологическому совершенству. Вообще эволюция мира была бы невозможной без борьбы противоположностей, разрушения старых порядков. Следовательно, госпожа Энтропия многолика и не представляет абсолютное зло и, как Негэнтропия, она есть неотъемлемое свойство бесконечно разнообразного материального мира, проявляясь в виде фундаментального закона Мировой Асимметрии. Многие глубинные свойства этого мира нам ещё далеко не известны, свидетельством тому – недавно обнаруженное «темное вещество» Вселенной, проявляющее себя пока только через мощное гравитационное поле, создаваемое им.


СОВРЕМЕННЫЕ ЛИЦА ЭНТРОПИИ И НЕГЭНТРОПИИ

Мировая экспансия

Вышеописанная аллегорическая модель мира с «оживлением» основных его свойств достаточно наглядно отображает многообразие и противоречивость процессов, происходящих в нем. Для понимания глубинных и далеко не раскрытых свойств материи большое значение имеют такие фундаментальные понятия как масса, время, пространство, энергия, энтропия, и информация. Со времени установления основных законов термодинамики и формирования первоначального понятия энтропии в рамках этих законов удалось выявить ряд новых универсальных закономерностей и свойств энтропии и негэнтропии, проявляемых в любой точке нашего мира.

Наиболее общим свойством энтропии является ее вездесущий характер. Она проявляется как некоторое всепроникающее поле, наподобие гравитационного поля, охватывая все уровни организации материи и структурные этажи — от квантов до галактик, от живой клетки до человеческого общества. Совокупность этих свойств энтропии можно сформулировать в виде закона мировой экспансии в следующем виде: «Все процессы, происходящие во Вселенной, сопровождаются ростом ее энтропии». Этот закон общеизвестен, но в существующей формулировке речь идет только о самопроизвольных процессах. Более глубокий анализ показывает, что указанное ограничение можно снять, так как процессы не самопроизвольные тоже принимают косвенное участие в повышении энтропии Вселенной через окружающую среду, «перекачивая» из нее порядок и энергию. Когда речь идет об энтропии Вселенной или какой либо системы, общее понятие энтропии целесообразно толковать в расширенном смысле как степень дезорганизации и неупорядоченности этой системы независимо от ее физической или социальной природы. В ещё более широком смысле под энтропией стали понимать и факторы, вызывающие рост энтропии. Когда говорят «энтропия разрушает» или «негэнтропия созидает», то надо понимать именно эти факторы и силы, участвующие в этих процессах.

Закон неуклонного роста энтропии долгое время отвергался человечеством, так как из него вытекали следствия в виде «тепловой смерти Вселенной», либо возникали «принципиальные противоречия» с реальной действительностью вроде невозможности появления жизни с точки зрения закона роста энтропии. К настоящему времени все недоразумения отпали и закон признан всей научной общественностью, но частные вопросы остались, они связаны с внутренним механизмом действия закона. Один из них — почему многие системы и Вселенная в целом неуклонно переходят из менее вероятного в более вероятное состояние, а не наоборот? Какие силы обуславливают этот односторонний процесс? Механизм такого перехода оказался достаточно простым по сущности и бесконечно сложным по форме. С точки зрения науки самым «любимым» состоянием природы является равновесное состояние, когда все силы уравновешены между собой, а внутренняя энергия минимальна. В основе механизма стремления к равновесию лежит закон выравнивания контраста — независимо от физической природы среды — термодинамической, химической, электрической. Например, закон выравнивания концентрации вещества описывается так называемым законом Фика, согласно которому скорость переноса вещества прямо пропорциональна градиенту концентрации, при этом перенос происходит в сторону уменьшения градиента до полного его выравнивания до нуля. Подобным же законом описываются процессы переноса тепла, электрических зарядов, механического движения. Всюду источником движущих сил является наличие градиента распределения материи или параметров ее состояния, т.е. существование некоторой асимметрии в материальной среде. Эта асимметрия вызывает некоторый процесс, ликвидирующий саму асимметрию. Можно сделать вывод о том, что возмущенная равновесная материальная среда после снятия возмущения стремится в силу своих внутренних свойств к стабилизации своего равновесного состояния. Это напоминает автоматическую систему стабилизации с контуром отрицательной обратной связи. Видимо, во всех стабильных природных системах заложена данная связь как внутреннее свойство материальной структуры определенного уровня организации. Из вышесказанного следует, что тенденция перехода Вселенной в более вероятное состояние — следствие стремления ее к статическому или динамическому равновесию.


Более сложным является следующий частный вопрос — почему максимальная вероятность соответствует хаотическому состоянию и с ростом вероятности состояния растет энтропия? Какими физическими законами это обусловлено? Ответ на эти вопросы, очевидно, надо искать в стремлении к равновесию всех самопроизвольных процессов в природе. Хаотическое состояние предполагает равномерное и беспорядочное расположение составных частей материальной среды. Степень упорядоченности в такой среде близка к нулю, следовательно, хаотическое состояние есть равновесное состояние с максимальной вероятностью и наибольшей энтропией.

В термодинамических системах процессы теплообмена происходят на микроуровне организации материи. Наиболее вероятным состоянием таких систем является состояние с минимальным количеством движения составных элементов (атомов, молекул). При этом взаимное воздействие элементов минимально, среда «более спокойная», а это соответствует минимальной ее температуре. Следовательно, понятие упорядоченности для термодинамической системы в первую очередь связано с ее температурой, т.е. с некоторой статистически усре­д­ненной характеристикой интенсивности движения элементов среды. Это отличает термодинамические системы от других систем с процессами, происходящими на макроуровне. Поэтому для определения упорядоченности других систем вводится понятие структурной энтропии, отличающейся от термодинами­ческой энтропии лишь способом определения. Термодинамические процессы, как правило, сопровождают любой процесс структурных изменений в реальных системах и в них часто происходит одновременное изменение указанных видов энтропии. Характерным примером является кристалл, например, лед. Если нагревать лед, то с ростом температуры его термодинамическая энтропия уменьшается, а, начиная с 0°С, лед начинает таять и кристаллическая структура разрушается, следовательно, начинает возрастать структурная энтропия. Отсюда можно сделать вывод — физическая сущность энтропийных процессов зависит от уровня организации материи, на которых эти процессы происходят, при этом в одной физической среде возможны разнонаправленные энтропийные процессы на различных уровнях.


Известный английский писатель, популяризатор науки П. Эткинс в своей замечательной книге «Порядок и беспорядок в природе» приводит другой интересный пример с кристаллами. Любая кристаллическая структура обладает высокой степенью упорядоченности, следовательно, низкой структурной энтропией и малой вероятностью своего состояния. Но это не означает малую вероятность возникновения кристаллов, так как кристаллизация идет с рассеиванием энергии, т.е. одновременным ростом термодинамической энтропии среды, преобладающей над уменьшением структурной энтропии. Но тут возникает каверзный вопрос — что происходит при распаде кристаллической структуры под действием физико-химических факторов, может идет обратный процесс поглощения тепла? Нет, так как процессы распада кристаллов идут при других условиях и опять характеризуются выделением тепла, т.е. сопровождаются ростом энтропии за счет рассеивания энергии в окружающую среду. При этом происходят как рост структурной, так и термодинамической энтропии, так как выделяемая энергия рассеивается в окружающей среде.

Приведенные примеры подтверждают незыблемость закона мировой экспансии энтропийных процессов, обойти этот закон так же невозможно как и закон сохранения энергии, но использовать можно, что и делается во всех двигателях внутреннего и внешнего сгорания, в живых системах и во многих других, принадлежащих к классу открытых систем. Все они существуют за счет понижения порядка в окружающей среде и рассеивания энергии, т.е. очень активно участвуют в процессе повышения энтропии Вселенной. Все виды вырабатываемой человечеством на Земле энергии в конечном счете в виде тепла через атмосферу рассеиваются в космос, энергия при этом обесценивается, а энтропия Вселенной и нашей планеты возрастают.



<< предыдущая страница   следующая страница >>