Главная > Разное > Динамика и информация
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

17. Необратимость нашего окружения

Не только жизнь на Земле, но и многие другие неравновесные процессы на нашей планете в существенной мере определяются потоком излучения от Солнца. Солнечная постоянная, т.е. поток энергии на среднем расстоянии Земли от Солнца, составляет величину . Если не учитывать альбедо, то вся эта энергия в конце концов превратится в тепловую энергию при температуре Т около 300 К. Нетрудно оценить соответствующий темп рождения энтропии, приходящийся на в секунду: Если учесть, что температура Солнца составляет около т.е. в двадцать раз превышает температуру поверхности Земли, и тот факт, что солнечная радиация заключена в очень малом телесном угле, то легко оценить, что доля солнечной энтропии в величине составляет не более одного процента. Другими словами, солнечная энергия имеет очень высокую степень упорядоченности и до превращения в тепло она несет с собой поток информации того же порядка величины, что и Поток информации составляет гигантскую величину масштаба бит Она не сопоставима ни с одним из искусственных потоков информации, созданных человеком.

Разумеется, если этот поток информации отнести к тому числу молекул, которым этот поток передается, то в расчете на одну молекулу получаются гораздо более скромные числа. Например, если разделить поток на число молекул атмосферы Земли, отнесенное к поверхности, то поток информации, приходящийся на одну молекулу, не превысит одного бита в неделю. Но все же и это число не так уж мало. Следует еще учесть, что не вся энергия переходит в тепло. А именно, часть солнечной энергии перехватывается атмосферой и служит источником формирования воздушных потоков, ветров, облаков, осадков и т.д. Другая часть энергии идет на фотосинтез белков растительным миром, которые в свою очередь служат питанием и поддерживают жизнь животного мира. Таким образом, наряду с деградацией упорядоченной солнечной энергии и превращением ее в тепло, идет одновременный процесс самоорганизации и усложнения структур окружающей нас Природы. Все процессы развития только потому и происходят, что они сопровождаются мощным процессом роста энтропии за счет уменьшения степени порядка энергии, поступающей от Солнца.

В целом атмосфера и биосфера Земли представляют собой сложную открытую систему. Стационарный баланс потоков энергии устанавливается за счет теплового излучения Земли в космическое пространство: на Землю приходит энергия с малой энтропией, а уходит с энтропией намного большей. Но нельзя сказать, что необратимый процесс возрастания энтропии идет совершенно монотонно во всех составных частях сложной системы. Напротив, общий рост энтропии сопровождается процессом создания упорядоченных структур с уменьшением локальных величин энтропии. Именно за счет глобального роста энтропии и возникает возможность противоположного процесса локальной организации и развития порядка. Ситуация здесь сходна с ирригационной системой, использующей механизмы для перекачки воды с нижнего уровня на более высокий: сама падающая вниз вода приводит в действие водяное колесо, перекачивающее часть воды вверх. Большой поток вниз создает малый поток вверх.

Крупный физик нашего времени профессор Хокинг использовал следующий лекторский прием для демонстрации необратимости. Он показал небольшой эпизод из кинофильма, когда чашечка с кофе соскальзывала со столика, падала на пол и разбивалась, а кофе разливался по полу. "Всем нам хорошо знаком такой сценарий", — комментировал он этот эпизод. "Обратный процесс просто невозможен", — добавлял он и показывал кино в обратную сторону: лужица кофе собиралась в складывающуюся из осколков чашечку, затем

чашечка с кофе подпрыгивала и успокаивалась на поверхности столика. Естественно, что и каждый из нас не поверит в возможность такого чуда, хотя, может быть, и не каждый будет размышлять о том, что происходит при этом с энтропией.

Но ведь данный эпизод начался с того, что чашечка с кофе стояла на столе. А миллион лет тому назад ничто не свидетельствовало в пользу того, что такая чашечка появится в результате чисто необратимого процесса с непрерывной деградацией глобального порядка и монотонного роста полной энтропии при термализации потока энергии, приходящего от Солнца. Именно за счет этой общей деградации энергии и стал возможен процесс, опять-таки необратимый, встречного развития с уменьшением локальной энтропии и созданием сложно организованной материи. Именно он-то и привел, в конце концов, к появлению чашечки с кофе на столике.

Можно сказать, что не только в общей открытой системе, через которую протекает упорядоченная энергия с рождением энтропии, но и в отдельных открытых частях такой системы идут сразу два процесса: деградация по пути к хаотическому тепловому движению молекул и самоорганизация с усложнением структур и роста относящейся к ним доли информации (т.е. уменьшение энтропии).

Для полного понимания необратимости следует учитывать сразу оба процесса: самоорганизацию с небольшим уменьшением энтропии и деградацию порядка с термализацией энергии и рождением энтропии в гораздо более мощном темпе. Полное понимание необратимости невозможно без понимания как разрушения, так и упорядочения.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление