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.
Ред. 31.01.2022
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. М. 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». (Михаил 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 прямо противоречит часто звучащему утверждению, якобы следующему из теории диссипативных структур И. Пригожина, что возникшая в некоторой среде самоорганизация увеличивает производство в ней энтропии. В действительности лишь на этапе своего образования самоорганизация неизбежно выбрасывает в среду большой объём энтропии. Но если при этом возникает система, то есть некоторое единство связанных между собой элементов, то число доступных для этих элементов состояний не растёт, а уменьшается, то есть энтропия снижается или замедляет свой рост.
Можно поэтому говорить об инфраструктуре развития, включающей стабильные элементы, соединяющие их связи, а также границы, отделяющие системы от среды и друг от друга. (В заметках об общей теории эволюции систем http://proza.ru/2020/06/17/58 и др. границы я отношу к пассивным связям в отличие от активных – взаимодействий элементов). В инфраструктуре накапливается информация, что не только замедляет рост энтропии, но и ускоряет восходящее развитие.
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 может существенно уменьшать число микросостояний всей системы, т.е. её энтропию. Небольшая система, отгородившись от большой, слабо влияет на общую энтропию, но свою внутреннюю может снизить на порядки.
Для неживой среды перегородки не характерны. 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 энтропии. Но в большинстве случаев энтропия 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. Многие виды, и человек более других, создают искусственную защиту. 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 образного к понятийному мышлению снижает энтропию моделей и позволяет достаточно легко оперировать ими, достигая приемлемой точности прогнозирования реальных процессов без значительных затрат.
Энтропия Луны, на которой отсутствует жизнь, претерпевает лишь небольшие периодические колебания в соответствии с изменением потока солнечной энергии и гравитационного воздействия Солнца, Земли и других тел. Нагрев поверхности Луны под действием внешних источников энергии приводит к росту энтропии, но позже она выбрасывается с тепловым излучением обратно в космическое пространство. Незначительный рост энтропии может быть вызван только оседанием космической пыли да, возможно, разрушением поверхностных пород от упомянутых колебаний.
На Земле всё несколько сложнее. Зелёные растения, как уже было сказано, связывают часть солнечной энергии и накапливают её в виде сложных органических веществ. Далее энергия распространяется по всем живым организмам, при каждом преобразовании частично превращается в тепло и, в конечном счёте, выбрасывается в космос. Невостребованные остатки, в течение миллионов лет скапливаясь под землёй, образуют органическое топливо. Некоторая часть энергии циркулирует в биомассе, сохраняясь в органеллах живых клеток и устойчивых химических структурах после их смерти.
Поэтому по мере развития биосферы поток тепловой энергии, излучаемый в космическое пространство с Земли, должен был постепенно снижаться. Человечество, расходуя накопленные запасы органического топлива, напротив, усилило выбросы энтропии. Но эти колебания весьма незначительны и никак не отражают рост инфраструктуры развития, который всё более ускоряется. Вместе с ним ускоряется и само восходящее развитие. Уже понятно, почему: чем больше стабильных элементов, связей, границ, тем легче строить новые. Но каковы законы этого роста и сколько он может продолжаться, надо ещё разбираться.
Назад - http://www.proza.ru/2018/09/30/1982
Начало (Пять мифов о развитии и энтропии. Введение) -http://www.proza.ru/2018/09/30/1948