Жизнь – это вихрь в потоке энтропии или у всего есть конец.

Гармония здоровья

Жизнь – это вихрь в потоке энтропии или у всего есть конец.

Энтропия и энергия – для большинства из нас забытые понятия школьного курса физики. А может ли понимание этих терминов принести нам какую-то пользу в жизни?

Можно ли влияя на уровень энтропии повысить уровень энергии человека? Ни смотря на пугающие термины, школьного курса физики, эта статья будет для Вас очень полезна. А сейчас освежим память.

Второй закон термодинамики и «тепловая смерть вселенной»

Теорию о тепловой смерти вселенной выдвинул ещё в 1865 году физик Р. Клаузиус. Исходя из второго закона термодинамики, энтропия системы стремиться к максимуму.  Вселенная, как и человек, государство, организация, машина, даже компьютер, возле которого Вы сейчас находитесь – это система.

Необратимые процессы в любой замкнутой системе нарастают. Если нет обмена между системами, то максимальная энтропия – прекращает все процессы в этой системе, вызывая прекращение существования системы.

Что же такое энтропия и как мы можем её увидеть? Давайте снизим количество умных слов с академическими определениями терминов.

Для того, чтобы увидеть энтропию и её нарастание, давайте сделаем простой научный эксперимент, прямо не выходя из квартиры. Готовы?

А теперь, в чисто научных целях, прекращаем мыть посуду, выносить мусор, подметать пол, стирать грязное бельё. Через какое время, в Вашей доме, будет невозможно жить? Почему? Потому что уровень энтропии в системе «квартира» начнёт резко повышаться.

В конце концов, начнёт работать «закон Вернадского», гласящий, что ни одно живое существо не может жить в отходах своей жизнедеятельности. Согласны?

Поэтому, для сохранения жизни любой системы, например организма, семьи, общества, государства, экосистемы, Вселенной необходимо понижать уровень энтропии.

Жизнь – это борьба с уровнем энтропии

Для поддержания жизни в живом существе или для сохранения работоспособности механизмы, необходимо постоянно проводить мероприятия по снижению уровня энтропии в системах.

В двигателях внутреннего сгорания, обязательно есть система охлаждения, которая отдаёт лишнее тепло в окружающую среду. Иначе двигатель перестанет работать быстро. Для уменьшения уровня энтропии в двигателе из-за трения металлических частей в машине, мы используем машинное масло.

Для того, чтобы уменьшить нарастание энтропии из-за коррозии металлов, из которых сделан двигатель, мы используем вещества, защищающие поверхность металла от контакта с воздухом. И так далее.

Одни процессы могут быстро прекратить существование системы, другие – ведут к медленному нарастанию энтропии.

Нарастание энтропии в организме человека ведёт к отказу тех или иных органов или к заболеваниям. Для того, чтобы не болеть, человек своей свободной волей может принимать меры по снижению уровня энтропии в своём теле.

Например, ежедневная зарядка и здоровая пища, существенно уменьшают вероятность возникновения заболеваний. Причём, гораздо легче самому заниматься восстановлением обратимых процессов в организме, чем доводить энтропию до уровня, когда начнутся необратимые изменения в тканях.

Органы, где необратимые изменения взяли верх лечат, как правило, хирурги. Эти органы просто удаляют.

Универсальное Средство сдерживания роста энтропии в системе – ЛЮБОВЬ!

Вы можете верить, а можете – нет.

Однако, согласитесь, что влюблённый человек более вынослив, более работоспособен, более смел и более здоров, чем человек у кого это чувство, по какой-то причине, не востребовано.

Зафиксированы в истории случаи, когда хрупкая женщина легко поднимала автобус полный людей, чтобы спасти своего ребёнка. От куда взялась такая сила у хрупкой женщины? Только от ЛЮБВИ!

Военные историки могут подтвердить тот факт, что солдаты, участвующие в военных конфликтах и войнах, сражающиеся за жизнь своей семьи, свой дом, свою Родину, в бою более смелы, жертвенны и результативны, чем профессиональные солдаты, нанятые воевать за деньги или за добычу, отнятую у побежденных. Почему? Потому, что ЛЮБОВЬ сильнее денег!

ЛЮБОВЬ может остановить необратимые процессы в организме, существенно уменьшив уровень энтропии.

История знает немало фактов, когда за неизлечимым больным ухаживала ЛЮБЯЩАЯ его женщина, больной поправлялся, не смотря на пессимистические прогнозы врачей.

Эту историю рассказал профессор, д.м.н.Сегельман (США). Он работал в одной африканской стране в составе  международной миссии. Младенческая смертность в этой стране была высокой. 98% новорожденных умирали. В местной больнице – жара, нехватка мест, насекомые.

Врачи просто не знали, что делать? Одна француженка, женщина врач, предложила нестандартное и простое решение. Она предложила, в нарушение всех медицинских правил, новорожденных не уносить, а сразу оставлять с роженицами.

И, что Вы думаете? Смертность младенцев на следующий день, после такого решения снизилась на 90%! ЛЮБОВЬ сделала то, что не смогли сделать врачи со всего мира и фармакологические препараты!

С огромным количеством учтённых и неучтённых, в условиях Африки, факторов, вызывающих стремительный рост энтропии, приводивших к высокой смертности новорожденных, быстро и эффективно справилась ЛЮБОВЬ!

И после всего Вы продолжаете скептически относиться к ЛЮБВИ?

ЛЮБОВЬ повышает энергию, и уменьшает, до приемлемого значения, уровень энтропии в системах

Итак, наша задача состоит в том, что бы долго и счастливо жить – повышать уровень энергии и понизить уровень энтропии в организме человека. Чтобы мы ни делали для этого, эффект повышается многократно, при подключении к решению этих задач – ЛЮБВИ.

У человечества накоплено множество методов выполнения этой задачи. Здесь и различные методы духовного развития, целительные практики, философские течения, посты, молитвы, медитации, аффирмации различные религиозные ритуалы. Применение их приносит несомненную пользу.

Иначе люди бы о них забыли. Согласны?

Приход на Землю более интенсивных потоков Энергии из Солнца и окружающего пространства, ставят современного человека совершенно в другие условия, чем сто или даже пятьдесят лет назад.

Применение Биокорректора «Ключи ЛЮБВИ»(БККЛ) поможет человеку адаптироваться к новым условиям и повысить эффективность методов, которые Вы применяете для повышения уровня энергии и понижения уровня энтропии.

У Вас ещё нет БККЛ? Дело поправимое! Прямо сейчас зайдите на страницу КОНТАКТЫ и сделайте заказ! Здоровья и Успехов!

Источник: http://biocorektor.ru/2013/04/03/e-ntropiya-i-e-nergiya-cheloveka/

Вездесущая энтропия: от смерти Вселенной до груды грязной посуды

Жизнь – это вихрь в потоке энтропии или у всего есть конец.

Впервые термин «энтропия» в 1865 году ввел немецкий физик Рудольф Клаузиус.

Тогда он имел узкое значение и использовался в качестве одной из величин для описания состояния термодинамических систем — то есть, физических систем, состоящих из большого количества частиц и способных обмениваться энергией и веществом с окружающей средой.

Проблема заключалась в том, что до конца сформулировать, что именно характеризует энтропия, ученый не смог. К тому же, по предложенной им формуле можно было определить только изменение энтропии, а не ее абсолютное значение.

Упрощенно эту формулу можно записать как dS = dQ/T. Это означает, что разница в энтропии двух состояний термодинамической системы (dS) равна отношению количества тепла, затраченного на то, чтобы изменить первоначальное состояние (dQ), к температуре, при которой проходит изменение состояния (T).

Например, чтобы растопить лед, нам требуется отдать ему некоторое количество тепла. Чтобы узнать, как изменилась энтропия в процессе таяния, нам нужно будет поделить это количество тепла (оно будет зависеть от массы льда) на температуру плавления (0 градусов по Цельсию = 273, 15 градусов по Кельвину.

Отсчет идет от абсолютного нуля по Кельвину ( — 273° С ), поскольку при этой температуре энтропия любого вещества равна нулю). Так как обе величины положительны, при подсчете мы увидим, что энтропии стало больше.

А если провести обратную операцию — заморозить воду (то есть, забрать у нее тепло), величина dQ будет отрицательной, а значит, и энтропии станет меньше.

https://www.youtube.com/watch?v=QYSUr00uV6o

Примерно в одно время с этой формулой появилась и формулировка второго закона термодинамики: «Энтропия изолированной системы не может уменьшаться». Выглядит похоже на популярную фразу, упомянутую в начале текста, но с двумя важными отличиями.

Во-первых, вместо абстрактного «мира» используется понятие «изолированная система». Изолированной считается та система, которая не обменивается с окружающей средой ни веществом, ни энергией.

Во-вторых, категорическое «увеличение» меняется на осторожное «не убывает» (для обратимых процессов в изолированной системе энтропия сохраняется неизменной, а для необратимых — возрастает).

За этими скучноватыми нюансами скрывается главное: второй закон термодинамики нельзя без оглядки применять ко всем явлениям и процессам нашего мира.

Хороший тому пример привел сам Клаузиус: он считал, что энтропия Вселенной постоянно растет, а потому когда-нибудь неизбежно достигнет своего максимума — «тепловой смерти». Этакой физической нирваны, в которой не протекают уже никакие процессы.

Клаузиус придерживался этой пессимистической гипотезы до самой смерти в 1888 году — на тот момент научные данные не позволяли ее опровергнуть. Но в 1920-х гг. американский астроном Эдвин Хаббл доказал, что Вселенная расширяется, а значит, ее

сложно назвать изолированной термодинамической системой. Поэтому современные физики к мрачным прогнозам Клаузиуса относятся вполне спокойно.

Энтропия как мера хаоса

Поскольку Клаузиус так и не смог сформулировать физический смысл энтропии, она оставалась абстрактным понятием до 1872 года — пока австрийский физик Людвиг Больцман не вывел новую формулу, позволяющий рассчитывать ее абсолютное значение. Она выглядит как S = k * ln W (где, S — энтропия, k — константа Больцмана, имеющая неизменное значение, W — статистический вес состояния). Благодаря этой формуле энтропия стала пониматься как мера упорядоченности системы.

Как это получилось? Статистический вес состояния — это число способов, которыми можно его реализовать. Представьте рабочий стол своего компьютера.

Сколькими способами на нем можно навести относительный порядок? А полный беспорядок? Получается, что статистический вес «хаотичных» состояний гораздо больше, а, значит больше и их энтропия.

Посмотреть подробный пример и рассчитать энтропию собственного рабочего стола можно здесь.

В этом контексте новый смысл приобретает второй закон термодинамики: теперь процессы не могут самопроизвольно протекать в сторону увеличения порядка. Но и тут не стоит забывать про ограничения закона.

Иначе человечество уже давно было бы в рабстве у одноразовой посуды. Ведь каждый раз, когда мы моем тарелку или кружку, нам на помощь приходит простейшая самоорганизация. В составе всех моющих средств есть поверхно-активные вещества (ПАВ). Их молекулы составлены из двух частей: первая по своей природе стремится к контакту с водой, а другая его избегает.

При попадании в воду молекулы «Фэйри» самопроизвольно собираются в «шарики», которые обволакивают частички жира или грязи (внешняя поверхность шарика это те самые склонные к контакту с водой части ПАВ, а внутренняя, наросшая вокруг ядра из частички грязи — это части, которые контакта с водой избегают).

Казалось бы, этот простой пример противоречит второму закону термодинамики. Бульон из разнообразных молекул самопроизвольно перешел в некое более упорядоченное состояние с меньшей энтропией.

Разгадка снова проста: систему «Вода-грязная посуда после вечеринки», в которую посторонняя рука капнула моющего средства, сложно считать изолированной.

Черные дыры и живые существа

Со времен появления формулы Больцмана термин «энтропия» проник практически во

все области науки и оброс новыми парадоксами. Возьмем, к примеру астрофизику и пару «черная дыра — падающее в нее тело». Ее вполне можно считать изолированной системой, а значит, ее энтропия такой системы должна сохраняться. Но она бесследно исчезает в черной дыре — ведь оттуда не вырваться ни материи, ни излучению. Что же происходит с ней внутри черной дыры?

Некоторые специалисты теории струн утверждают, что эта энтропия превращается в энтропию черной дыры, которая представляет собой единую структуру, связанную из многих квантовых струн (это гипотетические физические объекты, крошечные многомерные структуры, колебания которых порождают все элементарные частицы, поля и прочую привычную физику). Впрочем, другие ученые предлагают менее экстравагантный ответ: пропавшая информация, все-таки возвращается в мир вместе с излучением, исходящим от черных дыр.

Еще один парадокс, идущий вразрез со вторым началом термодинамики — это существование и функционирование живых существ. Ведь даже живая клетка со всеми ее биослоями мембран, молекулами ДНК и уникальными белками — это высокоупорядоченная структура, не говоря уже о целом организме. За счет чего существует система с такой низкой энтропией?

Этим вопросом в своей книге «Что такое жизнь с точки зрения физики» задался знаменитый Эрвин Шредингер, создатель того самого мысленного эксперимента с котом: «Живой организм непрерывно увеличивает свою энтропию, или, иначе, производит положительную энтропию и, таким образом, приближается к опасному состоянию максимальной энтропии, представляющему собой смерть. Он может избежать этого состояния, то есть оставаться живым, только постоянно извлекая из окружающей его среды отрицательную энтропию. Отрицательная энтропия — это то, чем организм питается».

Точнее организм питается углеводами, белками и жирами. Высокоупорядоченными, часто длинными молекулами со сравнительно низкой энтропией. А взамен выделяет в окружающую среду уже гораздо более простые вещества с большей энтропией. Вот такое вечное противостояние с хаосом мира.

Источник: https://theoryandpractice.ru/posts/8366-entropiya

#чтиво | Энтропия растет с течением времени или создает его?

Жизнь – это вихрь в потоке энтропии или у всего есть конец.

Сегодня мы вернемся к термодинамике. Попробуем понять, почему хаос так важен и может ли он объяснить загадку, как работает время.

Обычно мы говорим о космологии, теории относительности, квантовой механике, физике частиц и другом, но что плохого в том, чтобы на миг нырнуть в 19 век в объятья старомодной термодинамики? Термодинамика не так уж плоха: она помогла осуществить промышленную революцию и в конечном итоге будет ответственна за смерть вселенной. Она заслуживает вашего уважения.

Вопрос будет следующим:

«Допустим, энтропия — это мера беспорядка объектов. Но что в ней такого важного, что она должна быть законом?».

Если вы посмотрите почти на все законы физики, время будет течь почти с опозданием.

Сделайте фильм из столкновения двух электронов, а потом запустите фильм в обратном порядке, и вторая версия будет выглядеть так же нормально и физически достоверно, как и первый вариант.

На микроскопическом уровне время кажется практически симметричным. Потому что, как мы писали, на этом уровне не работает привычная нам термодинамика.

На макроскопическом уровне все совершенно иначе. Вы не помните будущее, например, не можете склеить яйцо или разделить коктейль на составляющие. И говоря о возможности путешествий во времени, мы подразумеваем только одну стрелу времени, один вектор, одно направление: вперед.

Есть один общий знаменатель, отличающий будущее от прошлого: все запутывается. Вы знаете это как «второй закон термодинамики». Или не знаете. Мне все равно.

Второй закон гласит, буквально, что все разваливается, или что вещи становятся все более и более хаотичными и беспорядочными со временем, но это не совсем так. Правильно так: полная энтропия замкнутой системы возрастает со временем. Энтропия является мерой числа способов, которыми вы можете переворачивать вещи с ног на голову и сохранять все макроскопические величины неизменными.

Весьма школьный пример

На примере все станет понятным. Допустим, у вас было три молекулы воздуха и вы поместили их в левой части коробки. Это очень аккуратный способ организовать вещи. Позвольте природе сделать свое дело — и молекулы разлетятся в разные стороны, и каждая из них проведет половину своего времени в правой части коробки, и другую половину — в левой части.

В любой момент времени вы будете видеть случайный снимок трех молекул.

Есть восемь разных путей организовать молекулы, но только два из них (ЛЛЛ, ППП) разместят все три молекулы в одной части контейнера. Это всего лишь 25 % вероятности.

В остальное время атомы, скорее всего, будут распределены равномерно. И равномерное распределение — это более высокое состояние энтропии, чем концентрированное.

Вы можете играть в эту же игру, набрав полную ладонь монет и подбрасывая их в воздух. Орел и решка — это правая и левая часть коробки, и наоборот. Проделайте этот жест несколько раз и увидите, что молекулы почти всегда равномерно распределяются.

Большие числа превращают вероятность в закон

Если вы увеличите число молекул воздуха, к примеру, до 1026 или выше, вероятность подсказывает, что случайные движения в итоге распределят молекулы «равномерно».

Благодаря квантовой механике, случайность становится принципиальной составляющей всего этого.

То есть, поскольку есть техническая вероятность того, что все молекулы воздуха внезапно покинут вашу спальню, пока вы спите, за несколько минут, это явно не то, чего стоит бояться ночью.

Растущая энтропия — на самом деле закон, поскольку во Вселенной так много частиц, что вероятность того, что все они спонтанно выстроятся в состояние низкой энтропии, ошеломляюще мала. Этот же тип случайно работает в отношении азартных игр и прогнозирования погоды.

Ну или еще пример. Вам выпадает решка два раза подряд, и вы совсем не удивляетесь этому. Но если кому-то решка выпадает сто раз кряду, это становится подозрительным.

Чтобы оценить масштаб такого события, представьте себе: если вы будете подбрасывать монетку 10 раз в секунду, у вас уйдет времени в триллион раз больше нынешнего возраста вселенной, прежде чем вы дождетесь результата.

Грубо говоря, в определенный момент система становится настолько большой, что шанс на то, что энтропия будет уменьшаться, не просто мал, но крайне близок к нулю. Поэтому мы называем это «вторым законом».

Креационисты среди вас могут использовать это как доказательство, что сложные вещи (вроде людей или динозавров) никогда не смогли бы сформироваться. В конце концов, вы ведь высоко упорядоченный человек, стоит полагать. Если вы облако газа, примите мои извинения. Но если предположить, что вы человек, нет ничего странного в том, что вы существуете как маленький шанс высокого порядка.

Суть правила в том, что энтропия растет во всей вселенной. Например, если вы сделаете хорошенький холодильник, полный холодного воздуха, вы сделаете это за счет высокой энтропии горячего воздуха. Вот почему кондиционер нуждается в выхлопе, а обогреватель — нет. По этой же причине вы не можете построить вечный двигатель. Часть энергии всегда будет преобразовываться в тепло.

Энтропия непрерывно увеличивается со временем. Вы сидите в горячей ванне в прохладной комнате, чувствуете себя тепло и уютно, но потом события начинают принимать угрожающий поворот: вода в номере по температуре приближается к воздуху, вам становится холодно, вас атакуют мурашки.

То же самое касается будущего Вселенной. С течением времени тепло равномерно распределится во Вселенной. Звезды выгорят, черные дыры испарятся, станет темно и холодно. Бум.

Время и второй закон

Физики постоянно спорят на тему того, работает ли второй закон термодинамики наоборот.

Другими словами, определяется ли течение времени увеличением энтропии во Вселенной? Шон Кэрролл написал очень интересную книгу на эту тему.

Стивен Хокинг лихо связывал «психологическое время», способ нашего запоминания вещей, с «энтропийным временем». Другими словами, если поток энтропии обратить вспять, время будет течь в обратном направлении.

Одной из причин, почему вообще эти идеи набирают обороты, является загадка наблюдателя. Юная вселенная, судя по всему, находилась в состоянии высокого порядка, но нет никаких фундаментальных причин, почему это должно быть так.

Вселенная, созданная сразу после Большого Взрыва, должна была бы находиться в состоянии полного хаоса, но вместо этого она была невероятно упорядоченной.

Гравитационная система высокой энтропии свернулась в комки (произведя звезды, галактики и черные дыры), но вселенная была гладкой. Почему?

Другие заходят еще дальше. Эрик Верлинде, например, утверждает, что такие явления, как гравитация, вытекают из второго закона термодинамики (и теории струн). Стоит отметить, что интересных идей много. Многие говорят, что время заставляет энтропию расти, но не энтропия порождает время. Для кого-то энтропия это просто то, что происходит.

Или должно произойти с высокой вероятностью.

Источник: https://hi-news.ru/science/chtivo-entropiya-rastet-s-techeniem-vremeni-ili-sozdaet-ego.html

Эволюция и энтропия

Жизнь – это вихрь в потоке энтропии или у всего есть конец.

Обычно аргументы креационистов опровергаются относительно легко. Как правило, они проистекают из весьма поверхностного знакомства с современной наукой. Собеседник говорит о «паре черепов сомнительного происхождения»? Достаточно просто показать ему весь список находок, который за годы существования палеоантропологии достиг уже довольно внушительных размеров.

Однако некоторые вопросы могут поставить неподготовленного биолога в тупик. Например:

— А как ваша хваленая теория эволюции соотносится со вторым началом термодинамики? Согласно ему, в этом мире все должно со временем разрушаться и приходить в беспорядок. А это значит, что жизнь просто невозможна без разумного вмешательства извне. Ну что, шах и мат?

Хотя креационисты сами порою не понимают, о чем идет речь (многие просто цитируют изданные на Западе брошюрки), но вопрос действительно интересный. В этой статье мы попробуем разобраться, противоречит ли эволюция второму началу термодинамики и какую ошибку здесь допускают креационисты.


Немного физики

Для начала небольшое пояснение для тех, кто физикой никогда особо не интересовался. Я не буду использовать формулы и сложные термины, а всю теорию буду безбожно упрощать. Если же вы хорошо знаете термодинамику, то лучше пропустите этот раздел во избежание приступов праведного гнева. Итак, начнем.

Как вы помните, XIX век стал веком пара. По рельсам бегали паровозы, по морям плавали пароходы, а на заводах массово устанавливали различные паровые машины. Естественно, что перед инженерами и учеными была поставлена задача — выжать максимум из всей этой техники. И для решения этой задачи появился новый раздел физики — термодинамика.

Первоначально она в основном изучала превращение энергии пара в механическую работу. Но со временем термодинамика вышла за пределы паровых котлов и стала заниматься вообще всеми системами, которые состоят из большого числа каких-нибудь частиц (например, молекул).

А к таким системам относится почти все, что мы с вами видим вокруг себя. Это и накачанный воздухом мяч, и бутылка с водой, и письменный стол, и наша планета, и даже вся вселенная.

У термодинамики есть несколько законов, которые обычно называют началами. Первое начало — это, по сути, всем знакомый закон сохранения энергии, но с поправкой на особенности термодинамических систем.

А вот второе начало более необычное. Оно было открыто еще в XIX веке, когда в центре внимания термодинамики в основном находились так называемые тепловые машины. К таковым относятся все механизмы, которые умеют превращать тепло в механическую энергию: паровая машина, современный двигатель внутреннего сгорания и даже реактивный двигатель.

Выяснилось, что заставить тепловую машину работать можно лишь тогда, когда в ней есть хоть какая-нибудь разница температур. То есть в любой из таких машин должны присутствовать источник тепла с высокой температурой и источник с низкой температурой. Если же у нас есть только один источник тепла, то как бы сильно мы его ни нагревали, мы ничего от нашей машины не добьемся.

Из этого наблюдения ученые и вывели второе начало термодинамики. В настоящее время у него существуют десятки формулировок. Вот, например, одна из них:

Никакое устройство не может извлечь работу из системы, которая вся целиком находится на одном потенциальном уровне.

Если же у нас есть два разных энергетических уровня, то система придет в движение. Например, тепло потечет от горячего тела к холодному, а электрический ток побежит от анода к катоду. И чем больше эта разница между потенциалами, тем больше полезной работы может совершить система.

Поэтому второе начало можно сформулировать еще вот так:

Поток энергии в системе всегда направлен от высокого потенциала к низкому.

Теперь представим, что мы каким-то образом изолировали систему от внешнего мира, и в нее больше не проникают ни вещество, ни энергия. Что произойдет в этом случае?

А в этом случае разность между потенциалами будет постепенно уменьшаться. Горячее тело со временем остынет, а холодное — нагреется. И это значит, что будет уменьшаться и количество энергии, которую мы могли бы превратить в полезную работу.

Чтобы измерить эту безвозвратно потерянную полезную энергию, ученые придумали специальную величину — энтропию. Чем больше энергии было безвозвратно потеряно, тем выше в системе энтропия. Из этого следует еще одна формулировка второго начала:

В любой изолированной системе полная энергия остается постоянной, а полная энтропия с течением времени возрастает.

Или более строго:

В изолированной системе энтропия остается либо неизменной, либо возрастает в неравновесных процессах.

А теперь обратите внимание: в самом начале в нашей системе наблюдался какой-то элементарный порядок, например, деление на горячую и холодную часть. Но после увеличения энтропии, система стала приходить в беспорядочное, хаотичное состояние. И как доказал австрийский физик Больцман, энтропия — это и есть мера неупорядоченности системы.

На самом деле энтропия понятие сложное, поэтому для его объяснения часто прибегают ко всяким метафорам. Например:

К сожалению, метафоры не совсем точно отражают реальность. Например, осколки льда выглядят более хаотично, чем графин с водой. Но в действительности у жидкой воды энтропия значительно выше.

Итак, надеюсь, что со вторым началом термодинамики мы разобрались. Еще раз: в любой изолированной системе энтропия со временем возрастает или, в идеальном случае, остается неизменной.

Креационизм и второе начало

Второе начало термодинамики оказало огромное влияние не только на физику, но и на философию. Именно из него выросли такие понятия, как «демон Максвелла», «вечный двигатель второго рода» и «тепловая смерть вселенной».

Как ни странно, но популярно второе начало и у креационистов. Они регулярно поминают его в своих проповедях и посвящают ему обширные статьи. А все потому, что в нем креационисты видят один из главных доводов против теории эволюции.

Вот как выглядят типичные их рассуждения:

Ваша эволюция — это самопроизвольное упорядочивание материи. Во время эволюционных процессов неживые молекулы (нуклеотиды и аминокислоты) якобы сами собой образуют живые и упорядоченные системы. И эти системы не просто существуют: они порождают себе подобных и даже развиваются в сторону большего порядка.

Но согласно второму закону термодинамики, все системы стремятся к увеличению энтропии и возрастанию хаоса, а не к порядку! Если мы, например, оставим без присмотра свою «Ладу Калину», то со временем она заржавеет и развалится, а не превратиться в сверкающий лимузин.

И это значит, что второй закон термодинамики фактически запрещает любую самоорганизацию материи. Более того, без вмешательства извне вообще невозможна никакая жизнь! Ведь энтропия (от которой за версту несет чем-то инфернальным) рано или поздно ее уничтожит.

Эволюционисты не знают, как объяснить это противоречие. А потому вся теория эволюции существует исключительно в их фантазии.

Что из этого следует? Правильно: приходите к нам на собрание в следующее воскресенье.

А как на самом деле?

Оставим за скобками вопрос, насколько применимо понятие энтропии к эволюции. И не будем обращать внимание на весьма вольную трактовку креационистами второго начала. Перейдем непосредственно к их главной претензии.

Как вы помните, сперва термодинамика занималась изучением тепловых машин. А поэтому давайте и мы для начала внимательно посмотрим на эти машины.

На чем основана их работа? Если отбросить технические детали, то она сводится к преобразованию хаотично движущихся частиц в упорядоченное движение колес или рычагов. Нарушает ли это второе начало термодинамики?

Нет, не нарушает. Машины работают за счет разрушения химических связей топлива, а это приводит материю в состояние еще более высокой энтропии. Тем более что машина превращает в механическую работу только часть энергии топлива, а остальная рассеивается в виде бесполезного тепла.

Тут кто-нибудь может возразить:

— Но ведь это механизмы, созданные человеком!

Но тепловые машины, которые преобразуют хаос в упорядоченное движение, есть и в природе. К ним относятся морские течения, циклоны, муссоны, пассаты, тайфуны и многое другое. А одним из самых впечатляющих примеров природных тепловых машин считаются ячейки Бенара. Вот, например, результат их работы:

Точно такими же тепловыми машинами являются и все живые организмы. Это и отдельные органеллы (например, рибосомы и митохондрии), и целые клетки, и многоклеточные организмы, и даже экосистемы.

Им всем, как и обычным машинам, для работы необходимо свое топливо. Растениям для нормального роста нужна солнечная энергия и минеральные вещества из почвы. Корова, чтобы совершать свою «полезную работу», должна есть траву, а волку для этого нужно есть зайцев.

Более того: такой тепловой машиной является вся биосфера Земли. Она потребляет солнечную энергию и утилизирует излишки тепла в космическое пространство.

Ошибка креационистов в том, что второе начало термодинамики применимо только к изолированным системам, которые не обмениваются с внешней средой ни веществом, ни энергией.

Однако ни Земля, ни биосфера, и ни одно живое существо не изолированы от окружающей среды. Они не существуют сами по себе: они постоянно потребляют внешнюю энергию, а потому являются открытыми системами.

Что же касается энтропии, то все «живые тепловые машины» уменьшают ее лишь в одной точке пространства и лишь на короткое время. При этом уменьшается она всегда за счет внешней среды, где энтропия из-за этого возрастает.

Заключение

На самом деле описание жизни и эволюции в категориях термодинамики — тема действительно очень интересная.

Однако она гораздо сложнее, чем это пытаются представить креационисты и отнюдь не сводится к поверхностным суждениям.

Сегодня термодинамика биологических процессов является одним из перспективных направлений биофизики, которая изучает физические аспекты жизни во всех ее проявлениях.

Сама же неравновесная термодинамика, в сферу которой как раз попадают жизнь и эволюционные процессы, сформировалась только в XX веке. В наше время она активно развивается, и вполне возможно, что впереди нас ждут новые открытия в области эволюционной теории.

Источник: https://xren.su/evolution-and-entropy/

Глава 15. Энтропия и информация – FIZI4KA

Жизнь – это вихрь в потоке энтропии или у всего есть конец.

Физика без формул ›

– А вот у нас дома есть кондиционер, – скажет мне особо сметливый читатель, – и он очень даже запросто передает тепло от холодного тела к нагретому. Он не дает уравниваться температурам на улице и в доме, делая прохладу в квартире, тогда как на улице жара. Кондиционер забирает квартирное тепло и выкидывает его на жаркую улицу.

Сметливый читатель мог припомнить и более обыденную вещь – холодильник. Тот тоже работает против усреднения, искусственно создавая разницу температур в комнате и внутри себя. Но на создание этой разницы температурных потенциалов мы тратим энергию из сети.

Конечно, можно локально препятствовать природе в ее стремлении к усреднению и тепловой смерти, но для этого нужно затрачивать энергию. То есть где-то ее брать, прикладывать к нужному месту и в этом месте творить созидательную работу по противодействию слепым омертвляющим силам природы. По противодействию энтропии.

Вы когда-нибудь слышали это слово – «энтропия»? Это термин из области термодинамики – раздела физики, который, как видно из названия, изучает процессы передачи тепла и превращения в тепло других видов энергии.

Энтропия – это мера хаоса.

Мера статистического усреднения. Чем более усреднена система, чем меньше она способна совершить работу, тем больше в этой системе энтропии. Один из законов физики гласит: энтропия в любой закрытой системе может только расти или по крайней мере не убывать. Причем не убывать она может только в одном случае – если уже достигла максимума. Если система умерла.

Рост энтропии – это рост хаоса, это усреднение, умирание, деградация, разрушение. Стрела времени – это стрела энтропии.

В рисунках с газовыми баллонами, приведенными ранее, сверху система, обладающая минимальной энтропией, а снизу, после усреднения – максимальной.

Но почему физика уточняет, что энтропия растет только в закрытых системах? И что такое закрытая система?

Закрытой является система, которая не обменивается с окружающей средой массой и энергией. А если обменивается, то уже становится открытой.

Когда физиками были осознаны законы термодинамики, – а их естественным следствием стала будущая тепловая смерть вселенной, – физики немного огорчились. Им жалко стало нашего мира. А церковь, наоборот, обрадовалась. В термодинамике они увидели свой шанс.

Дело в том, что бурное развитие наук в XVI–XIX веках очень сильно потеснило разного рода мифологические доктрины. Наука стала объяснять то, что раньше объяснялось только наличием богов и ангелов, и конструировать такие вещи, которые с помощью религии сделать было нельзя.

Люди стали все больше смеяться над прошлыми наивными представлениями о мире, которые им продавала церковь, и авторитет церкви начал стремительно падать.

В конце концов на рубеже XVIII–XIX веков на волне социальных революций люди стали в массовом порядке отказываться от религиозных сказок.

И тут наука преподнесла религии неожиданный подарок. Из законов термодинамики вытекало два неопровержимых следствия и один неприятный для науки вопрос.

Первое следствие. Раз все в этом мире по естественному течению событий может только портиться и разрушаться, раз вся энергия в конце концов переходит в тепло и рассеивается в пространстве, значит, мир имел начало и был создан богом с запасами энергии. Которые мы теперь и тратим в свое удовольствие. А ведь именно о сотворении мира и говорили всегда попы!

Второе следствие. Раз мир ждет неизбежная тепловая смерть, значит, настанет конец света. Как и учит церковь!

А неприятный вопрос состоял вот в чем… Если все может только усредняться и портиться, упрощаться и деградировать, почему же мы вокруг наблюдаем столь прекрасный мир? Из маленького зерна произрастают огромные деревья. Растут люди, усложняются общества, строятся дома. Мир развивается, а вовсе не деградирует! Как это соотносится с законом о нарастании энтропии? Нет ли в этом промысла божьего?

Ответ на первое следствие наука дала в ХХ веке. Мир действительно имел начало, он произошел в результате так называемого Большого взрыва, причиной которого послужила банальная квантовая флуктуация. Правда, устройству вселенной и ее возникновению нужно посвятить отдельную книгу…

Что же касаемо конца света, то каков он будет, пока еще не вполне понятно и зависит от многих факторов, которые еще предстоит изучить – является вселенная открытой системой или закрытой, ждет ли ее бесконечное раздувание или схлопывание и т. д.

Но самое замечательное, что в том же ХХ веке был дан ответ на главный вопрос: отчего же вокруг нас происходит развитие, если законы термодинамики требуют неизбежной деградации?

Ответ этот довольно прост: наша планета не является закрытой системой.

Напротив! На нее буквально потоком льется солнечная энергия, благодаря которой и происходит мощнейшая работа эволюции по противодействию энтропийному давлению.

Приток свободной энергии и является причиной эволюции, то есть постоянного усложнения систем, которые с помощью этого усложнения конкурируют между собой за свободную энергию. Кто сложнее – тот и обыгрывает конкурентов.

Даже совсем простые системы, если их накачивать энергией извне, склонны создавать некие упорядоченные структуры. Например, вихри конвекции, как в кипящей кастрюле.

А что такое человек, биосфера, цивилизация? Это сложные устойчивые неравновесные системы. Поясню.

Бывают системы устойчивые и неустойчивые.

Бывают равновесные и неравновесные.

Если воду не подогревать, она спокойна и находится в равновесии со средой. Но если ее начать накачивать энергией путем разогрева на газу, в воде тут же образуются устойчивые вихри конвекции – горячая вода от дна поднимается кверху, а охлажденная валится вниз. Внимательно почитайте далее текст об устойчивости и равновесии!

Устойчивая система – шарик в рюмке или в ямке.

Он вниз закатился и сам оттуда наверх не выкатится нипочем, если ему не помочь. Все системы стремятся к энтропии, к равновесию, к нижайшему уровню энергии. Человеческая лень – пример такого стремления на уровне организма. Ну, а раз так, шарик в самом низу и лежит. Любое случайное воздействие, стронувшее шарик, приведет к тому, что он снова скатится на самое дно рюмки.

Устойчивое положение!

Неустойчивая система – это карандаш, стоящий на острие или шарик на пригорке. Зафиксировать эту систему практически не удастся, любое случайное дуновение, любое дрожание молекул эту системы валит – карандаш падает, шарик скатывается с пригорка вниз.

Равновесная система – это система, находящаяся в равновесии. Нет в ней никаких пиков, все усреднено и мертво. Шарик в ямке – система равновесная.

Устойчивая равновесная система.

Неравновесная система – та, что находится в неравновесии. В ней присутствует разница потенциалов, за счет чего система может двигаться. Шарик на пригорке – неравновесная система, которая стремится к равновесию. Это неустойчивая неравновесная система.

– А зачем тогда разделять системы на устойчивые и равновесные? – спросите вы. – Разве неустойчивость не всегда совпадает с неравновесием, а устойчивость с равновесием?

Не всегда.

Человек – устойчивая неравновесная система. Он очень сложно организован, степень его внутренней организации запредельна! Такая система немедленно должна начать обваливаться, как карандаш, стоящий на острие.

Но она не обваливается, потому что сделана так, что каждую секунду активно борется за свое неравновесие, за свою выделенность из среды, тратя на это бездну энергии.

Это характеристика всех живых систем – борьба за жизнь против энтропии.

Наконец, бывают еще неустойчивые равновесные системы. Пример? Представьте пригорок, а на нем шарик. И вот мы, чтобы шарик тут зафиксировать, делаем крохотную ямку на вершине пригорка. И аккуратно ставим туда шарик.

Стоит! Уравновесился, собака!

Но стоит только чуть-чуть колебнуть этот шарик, как он неудержимо скатывается с пригорка вниз. Равновесие?

Да, но очень неустойчивое. Потому что пассивное. За свою устойчивость шарик не борется. Он ведь неживой.

Жизнь – это устойчивое неравновесие. И очень большое неравновесие. Очень удаленное от энтропийности. Очень организованное.

Равновесие и устойчивость

А что такое организация?

Хороший вопрос!..

Организация – великий противник энтропии. Разницу между организованной материей и хаотичной видно на рисунке ниже.

Более естественным, то есть статистически более вероятным состоянием материи является энтропийное. Не зря существует поговорка, отражающая этот фундаментальный физический принцип: «Ломать – не строить». Можно даже не ломать, а просто предоставить все времени, и оно в конце концов расправится со всем, что нам дорого и мило. Чтобы противостоять разрушающему влиянию энтропии, нужно бороться.

Внимательно посмотрите на рисунки далее. Чем отличается состояние системы слева и справа, если материал, из которого система создана, одинаков? Количество чайников и игральных костей одинаково, их химические и физические свойства одинаковы. Но первый же взгляд на рисунок выявляет существенную разницу.

В чем разница систем, если количество и качество предметов в них одинаково?

Разница – в организации! Справа организация есть, а слева ее нет.

Мы затратили труд и энергию на то, чтобы из естественного хаотичного состояния перевести систему в состояние порядка.

Мы просто взяли и расставили предметы в нужном нам порядке, потратив на это силы и время. Можно сказать, что мы вложили в систему энергию.

Как правило, высокоорганизованные системы содержат больше энергии, чем низкоорганизованные. И организуя системы, мы (или эволюция) запасаем в них энергию.

Жизнь – это очень сложно организованная материя.

По сравнению с хаотическим расположением атомов и молекул частицы, выстроенные в сложную структуру живого существа, представляют собой вершину эволюционной организации!

Поэтому хищники кушают травоядных зверюшек. Они просто нагло пользуются чужой организацией! Если есть что-то уже организованное, то есть некий объем энергии, запасенный организацией, его можно сожрать и путем развала этой организации энергию высвободить и присвоить. Так рассуждал бы хищник, если бы знал физику.

Вот растет дерево. Постепенно, долго. Оно питается микроэлементами почвы через корни и солнечным светом через листья. Каждый зеленый лист – это радар для приема солнечного излучения. С помощью солнечной энергии дерево организуется, то есть строит себя из хаотической грязи почвы.

Таким образом оно запасает энергию. А потом приходит мужик, рубит дерево на дрова и высвобождает эту накопленную энергию в виде тепла – путем разрушения древесины огнем в печке. И остается хаотический вещественный мусор в виде улетевших в трубу газов и золы, которая уже не горит.

Кстати, внутри человека происходит то же самое, что и в печке – окисление топлива (еды) кислородом. Человек вдыхает через специальное приспособление окислитель. И использует его для сжигания топлива. Только внутри нас горение происходит очень медленно.

И вот что я вам еще скажу! Человек питается вовсе не едой! Потому что любой организм выделяет ровно столько массы, сколько он закидывает себе в рот.

Разумеется, это не касается детей и прочих растущих организмов, которые увеличиваются в размерах.

А вот взрослый организм, который уже не растет и не хочет толстеть, выбрасывает вместе с выделениями (кал, моча, пот, сопли, водяной пар изо рта) ровно столько, сколько поглощает. Зачем же он тогда ест?

Да затем, что ему нужна энергия для жизни! А энергию он получает путем деструкции еды, то есть разрушения высокоорганизованных молекул и превращения их в низкоорганизованные.

Человек питается чистой организацией материи! Строго говоря, человеку для жизни нужна не только энергия, но и некоторые микроэлементы, витамины и пр. Но и они вовсе не накапливаются у нас в туловище, а просто приходят на смену потерянным, которые ушли в выделениях.

И вот теперь давайте зададимся хулиганским вопросом. Если бы существовал бог, мог бы он в нашем мире сделать идеальное существо, то есть такое, которое кушает и не какает?

Конечно, нет! Ведь ежесекундно борясь с энтропией и поддерживая свою выделенность из среды, свою организацию, мы разрушаем чужую организацию – организацию растений и животных, которых поедаем и сжигаем в своей утробе.

А куда девать «золу»? Куда девать то, что осталось от высокоорганизованного вещества после его разрушения – обломки? Ведь нам не вещество нужно, а только его разрушение! Не накапливать же «мусор» в организме! Приходится выбрасывать.

Таким образом, сходив в туалет, человек сбрасывает овеществленную энтропию.

И это касается не только человека и прочих живых существ, но и других сложных систем, например, цивилизации. Вопреки крикам защитников природы, человечество не может жить, не производя мусор и не загрязняя так или иначе окружающую среду… Поняли эту великую мысль? Теперь вам есть, что ответить маме, когда она станет ругать вас за бардак и мусор в вашей комнате.

– Невозможно жить и не мусорить! Овеществленная в мусоре энтропия – неизбежный спутник всех живых систем!

Услышав такое, мама пойдет, конечно, посоветоваться к папе, чтобы решить, не стоит ли вызвать ребенку врача, видимо, он переутомился. И, возможно, принесет с семейного совета следующую мудрую мысль:

– Сынок, сбрасывай свою энтропию в мусорное ведро, а в комнате немедленно наведи организованный порядок! Не позволяй наступать хаосу на цивилизацию!

Иначе останешься не только без мороженого, но и без новых игрушек.

Против столь убедительных научных аргументов спорить вам, конечно, будет трудно. Придется подчиниться грубой силе…

А мы в заключение этой главы и основного текста книги сделаем главный вывод: организация, то есть усложнение материи в одном месте, всегда оплачивается ее разрушением в другом месте. Невозможно созидать, не разрушая чего-либо. Поэтому мы всегда обречены что-то брать у природы и портить. И так ведет себя все живое. Поскольку такова физика нашего мира.

Ну, а чем оплачивается эволюция в целом на нашей планете? Ведь когда-то жизни на ней не было, а потом она возникла буквально из грязи и, постепенно-постепенно усложняясь, доросла до высшей ступени эволюции – человека. Разрушением чего оплачивается этот пир духа?

Разрушением Солнца.

Именно оно, сгорая и безвозвратно тратя свои запасы термоядерного топлива (попросту говоря водорода), обеспечивает усложнение материи на нашей планете.

Источник: https://fizi4ka.ru/fizika-bez-formul/glava-15-jentropija-i-informacija.html

Психодоктор
Добавить комментарий