Пять мифов о развитии и энтропии. Миф пятый.
Где больше энтропии: в джунглях смутных, за солнца луч идёт там вечный бой?
Нет, в солнцем залитых краях верблюдных, сверкающих от счастья быть собой.
Прохлада лесов, сохраняясь в любую жару, свидетельствует о полноте переработки солнечной энергии в зёрнах хлорофилла – лишь часть её деградирует до теплового уровня, тогда как в пустыне на нагрев уходит почти всё. Михаил Никитин пишет: «Биосфера в целом эксплуатирует энергию Солнца, т. е. градиент температуры между Солнцем и холодным космосом; этот градиент используется путем поглощения солнечного света в ходе фотосинтеза и излучения тепла в космос с поверхности планеты. На космических снимках хорошо видно, что богатые жизнью области планеты – леса и прибрежные воды – темнее, чем остальная суша или океан». (М. Никитин. Происхождение жизни. От туманности до клетки. // М. 2018 // ours-nature.ru/lib/b/book/2929307426/45). То есть при равном притоке энергии излучение тепла в космос жизнью меньше, чем безжизненными областями. Это следует и из мысли Владимира Ивановича Вернадского: «В особой земной оболочке, которой является биосфера, характеризуемая необратимыми процессами, жизнь будет увеличивать, а не уменьшать с ходом времени свободную энергию этой оболочки». Ведь увеличить энергию жизнь может, лишь замедляя её возврат в космос. В основном – путём фиксации энергии в различных химических соединениях.
Однако Акоп Погосович Назаретян пишет: «…платой за поддержание неравновесных процессов служит ускоренный рост энтропии среды. Монотонное наращивание антиэнтропийной активности (агрессии) со временем оборачивается своей противоположностью - опасностью катастрофического роста энтропии среды, а с ней и самой системы-агента. Такое превращение продуктивных механизмов сохранения неравновесной системы в контрпродуктивные столь регулярно обнаруживается на различных стадиях биологической и социальной эволюции, что обобщение эмпирических свидетельств позволяет выделить универсальный закон эволюционной дисфункционализации» «Антропология насилия и культура самоорганизации» М. (2012).
Но что такое "антиэнтропийная активность"? Если просто выбрасывать мусор из окна, то да, его гора раньше или позже погребёт любой небоскрёб. Но дисфункционализация, о которой пишет Назаретян, происходит не потому, что производится много мусора, а потому, что он не утилизируется средой. Так, кислород, не усваивавшийся анаэробной жизнью, привёл 2 млрд. лет назад к её катастрофе. Позже кислорода стало намного больше, но между производством и утилизацией установился баланс. Аэробная жизнь превратила кислород из проблемы в возможность. Пластик, которым мы заваливаем Землю сегодня, на наших глазах превращается в угрозу современной жизни. Станет ли он возможностью? Как знать.
Лес диссипирует (рассеивает) энергию не только в виде тепла. Она выбрасывается в окружающую среду также с парами воды, кислородом, увядшими листьями, отмершей древесиной и т.д. Но это не деградировавшая энергия! Хотя для леса всё это – отходы, их структура (придающая прочность древесине), активность (химические возможности кислорода), ценность органических соединений (листвы и плодов), используются другими формами жизни, как ценный стройматериал, высокоорганизованный источник энергии или иным образом. Почти вся энергия, используемая биосферой и человечеством, рождается в зёрнах хлорофилла и постепенно деградирует в организмах простейших, травоядных, хищников, на каждом этапе частично превращаясь в тепло, но частично – обогащаясь и усложняясь! Неутилизированные отходы накапливались сотни миллионов лет в виде угля, нефти и газов и сжигаются сегодня людьми. То есть самоорганизация, достигшая высокого уровня сложности – жизнь, существовала и развивалась до появления деятельного человечества, производя меньше энтропии, чем безжизненная планета. Не возвращённая в космос энергия накапливалась в виде мела, известняка, иных окаменелостей, уже упомянутых углеводородов, регулярно заменяемых атмосферных газов и находящейся в постоянном движении биомассы.
Утверждение Назаретяна и множества его единомышленников об ускорении производства энтропии самоорганизациями якобы следует из теории диссипативных структур Ильи Романовича Пригожина. Однако, согласно теореме Пригожина, в стационарном состоянии энергия входящего в систему упорядоченного потока должна быть равна энергии исходящего неупорядоченного (энтропийного). Возмущения нарушают условие стационарности, но увеличивают входящий поток энергии. Поэтому самоорганизация, стремясь восстановить стационарность, должна увеличивать производство энтропии. Но, без дополнительной энергии это возможно только при наличии в системе нет аккумуляторов. Наличие ранее запасённой энергии и возможность сохранять её избыток, например, в химических связях лишают тезис Назаретяна категоричности. Достаточно сложная самоорганизация может УСКОРЯТЬ производство энтропии, извлекая энергию из запасов (как мы делаем сегодня), но может и ЗАМЕДЛЯТЬ, сохраняя её тем или иным способом (как это делает биосфера). Ускорение характерно для бурно развивающихся систем. Плавный рост биосферы до появления человека позволял ей находить способы расходовать энергию экономно.
Ни ускорение, ни замедлениее не противоречит второму началу термодинамики. Хотя он запрещает самопроизвольное убывание энтропии, скорость её роста определяется только другим законом Пригожина, утверждающим, что она быстро достигает некоторого предела, после чего, в зависимости от условий, либо перестаёт расти, либо растёт медленно. Река может образовать водопад, срывающийся с обрыва, быстро превращая потенциальную энергию в тепловую форму. А может спускаться плавно, орошая землю и поддерживая жизнь на ней. Или вырабатывать электрическую энергию в турбинах ГЭС. В этих случаях этап быстрого роста сокращён, а медленного – увеличен. Такое экономное расходование энергии, как правило, выгоднее системам, часто неспособным быстро её переварить.
Следует различать описываемые теорией Пригожина самоорганизации, поглощающие и диссипирующие энергию, и самоорганизации, способные к её фиксации. Первые можно назвать динамическими, т.к. они существуют в потоке энергии. Вторые, фиксирующие, сохраняют всю поступающую энергию или её часть. Именно фиксация состояния вещества обеспечивает сохранение энергии в сложных системах и средах. Подробнее об этом в заметках: "Самоорганизация во всей красе Проба классификации" (http://proza.ru/2026/03/11/1541) и "Самоорганизация во всей красе От частиц до ИИ" (http://proza.ru/2026/03/12/751)
Возникающая при самоорганизации система, то есть некоторое единство связанных между собой элементов, уменьшает число доступных для этих элементов состояний, и это ограничивает рост энтропии. Часть энергии сохраняется в самих связях или аккумулируется для использования по мере необходимости. Можно говорить об инфраструктуре развития, включающей стабильные элементы, соединяющие их связи, а также границы, отделяющие системы от среды и друг от друга. (О них в заметке "Пассивные связи: скелет, границы, сети..." (http://proza.ru/2020/06/17/58). Инфраструктура не только замедляет рост энтропии, но и ускоряет эволюцию систем.
Особенно явно замедляется рост энтропии при возникновении границ. Если демон Максвелла, сортирующий частицы, производит энтропии больше, чем уничтожает, то простая перегородка после постройки почти не требует никаких затрат, то есть не увеличивает энтропию. Однако, сокращая количество возможных состояний для каждого элемента, она фиксирует число микросостояний всей системы, т.е. снижает предел роста энтропии. "Обмануть" второе начало термодинамики нельзя, но дальнейший рост энтропии будет уменьшен: границы "сдвигают влево" точку окончания быстрого роста энтропии. Небольшая система, отгородившись от большой, слабо влияет на общую энтропию, но предел роста своей внутренней может снизить на порядки.
В неживой среде перегородок немного. Элементарные частицы отделяются от среды энергетическим барьером, охраняющим их как от экспорта, так и от импорта энергии. Космические тела гравитация защищает лишь от экспорта. Некоторые вещества, например, вода, образуют поверхностные плёнки, также снижающие переток энергии, а следовательно и рост энтропии. Но в большинстве случаев энергия сравнительно свободно растекается по среде.
Там же, где появляется жизнь, перегородки видны повсеместно: не только организмы защищены кожей, панцирями, корой, но и клетки, и органеллы в них окружены защитными мембранами. Всё живое при этом старается использовать внешнюю защиту: дупла, норы, пещеры и т.п. А те, кто умеет, и человек больше всех, строят сами. Стены и заборы разделяют хозяйства, пограничные сооружения защищают государства.
В сознании границы образуются понятиями. Объекты внешнего мира, порой даже особо не разделённые между собой (как, например, цвета радуги), человек разделяет, классифицирует и изучает, строя в личном и общественном сознании более или менее адекватные модели. Переход от образов к понятиям обедняет, "сушит" мышление, но снижает расход энергии на него и позволяет достигать большей глубины понимания.
Вывод: самоорганизация может вовлекать в процесс своего развития дополнительный объём энергии, однако, благодаря меньшей скорости её деградации производство энтропии может не только не ускоряться, но даже замедляться. Человечество существенно нарушает сложившийся в биосфере баланс. Особенно после начала индустриальной эры производство энтропии недопустимо увеличивается. Остаётся надеяться, что уже в ближайшее время эта тенденция будет сломлена, но усилия для этого должны приложить все.
Ред.09.04.2026
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 2. Рост энтропии всё стирает в прах?
Мусор, отходы действия живых и неживых систем часто отождествляют с энтропией. Так ли это? (http://proza.ru/2026/04/12/603)
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).