Ирина Царева - Формула удачи Страница 41

Действительно, любой объект, кроме живого, будучи предоставлен самому себе; постепенно деградирует, то есть энтропия его состояния увеличивается. Так, например, разрушаются со временем под действием внешних факторов брошенные здания: ржавеют металлические детали, гниют деревянные и т. д. Живое же, соприкасаясь с внешним миром (инстинктивно или сознательно), поддерживает определенный стационарный уровень своих внутренних систем (то, что в медицине называется гомеостазом). Сложные биологические системы (например, человек) способны, кроме того, преобразовывать окружающую действительность таким образом, чтобы сделать свое существование более комфортным. Ясно, что такое преобразование должно носить упорядочивающий характер: строительство различных сооружений, добыча полезных ископаемых, их обогащение и т. д.

При этом не следует думать, что биообъекты нарушают фундаментальный второй закон термодинамики, согласно которому энтропия любой изолированной системы должна увеличиваться. Дело в том, что живые биосистемы, являются, существенно, неравновесными, так как обмениваются с окружающей средой веществом и энергией. Термодинамика таких систем (их еще называют открытыми) разработана в основном усилиями лауреата Нобелевской премии И. Пригожиным [З].

Чтобы пояснить ситуацию, воспользуемся примером из книги М.В. Волькенштейна [4]. Рассмотрим изолированную систему, состоящую из организма и некоторой внешней среды. Организм получает из среды необходимые ему продукты питания и кислород; в свою очередь, в среду поступают продукты жизнедеятельности организма. В таких условиях находится, например, космонавт. Он является открытой системой по отношению к космическому кораблю, но сам корабль в целом можно считать достаточно хорошо изолированным от внешнего мира. Изменение энтропии системы корабль — космонавт определяется равенством:

dS = dS1 + dS2,

где dS1 - изменение энтропии космонавта;

dS2 — окружающей его в корабле среды.

Согласно второму началу термодинамики dS > 0, так как система неравновесна вследствие протекания процессов жизнедеятельности космонавта. Однако, согласно приведенным выше соображениям, вклад космонавта dS1 < 0 (если, конечно, он здоров и его состояние не ухудшается).

Это значит, что dS1 > 0 и |dS| > |dS1|, то есть возрастание упорядоченности в организме космонавта в результате потребления продуктов питания перекрывается ее уменьшением вследствие разупорядочения этих продуктов организмом и выделения образующихся при этом более простых веществ в окружающую среду. Следовательно, энтропия выделяемых веществ значительно больше, чем энтропия продуктов питания. Такие же соображения можно отнести и к биосфере Земли, если посчитать (конечно, достаточно условно), что Солнечная система является изолированной. В этом случае гигантское производство энтропии за счет излучения Солнца значительно перекрывает ее уменьшение в живых организмах и растениях на Земле, и энтропия всей системы в целом растет.

Особый интерес представляют стационарные состояния открытых неравновесных систем. Стационарное состояние достигается тогда, когда производство энтропии системой точно компенсируется уходом энтропии во внешнюю среду. Возвращаясь к примеру с космонавтом, можно считать, что в стационарном состоянии, должно, иметь место следующее соотношение для производных по времени:

dS/dt = dS1/dt + dS2/dt

то есть

dS1/dt < 0, dS2/dt > 0, причем

dS/dt = — dS2/dt.

Очень важно, что стационарное состояние не является равновесным. В последнем случае имело бы место равенство:

dS/dt = dS1/dt = — dS2/dt = 0,

то есть энтропия достигала бы максимума.

Стационарные состояния могут существовать только в открытых системах. Эти состояния являются, существенно, неравновесными, так как достигаются вдали от равновесия. Живой организм является одной из таких систем, которые обладают способностью поддерживать свои параметры более или менее постоянными за счет взаимодействия с окружающей средой.

Помимо уменьшения энтропии, то есть производства порядка в рамках собственного организма, биологическая система способна увеличивать упорядоченность и в окружающей среде. Человек в этом смысле — наиболее показательный пример. Все виды промышленного и сельскохозяйственного производства приводят к созданию порядка из беспорядка (примеры здесь бесчисленны и очевидны). То же самое относится и к творческой деятельности. Так, ученые из разрозненных (беспорядочных) фактов создают строгие и последовательные (упорядоченные) теории; музыкальные фразы и тексты книг представляют собой составленные определенным образом чередования соответственно семи нот и букв алфавита. Конечно, следует помнить, что и в этих случаях производство энтропии за счет "отходов" (в прямом и переносном смысле) не дает нарушить второе начало.

Обычно говорят, что жизнь- это способ существования биологических объектов. Это слишком общее определение, никак не характеризующее данное явление. Теперь мы можем его уточнить, сказав, что отличительной чертой этого способа существования является производство негэнтропии (отрицательной энтропии) или информации. Именно это отличает живое от неживого. Именно это позволяет живому оставаться живым, а в определенных случаях, кроме того, и улучшать условия жизни.

Природа не дала нам познания предела вещей.

Цицерон

Понимание того, что основной чертой живой материи является уменьшение энтропии, позволяет более точно истолковать, что такое Фортуна.

Фортуна определялась нами как случайное стечение обстоятельств, приводящее некое событие к благоприятному для данного объекта результату. И поскольку благоприятность означает улучшение качества жизни и большую ее предсказуемость, то совершенно ясно, что Фортуна представляет собой локальное (в пространстве и во времени) явление, носящее характер флуктуации, с уменьшением энтропии данной биосистемы или соответственно увеличением информативности ее состояния. При этом, конечно, следует иметь в виду, что Фортуна состоит не в простом количественном увеличении информации, а в поступлении информации определенного качества. Например, вы испытываете нужду в деньгах, и где-то недалеко от вас в данный момент кто-то (чтобы все было в порядке с моралью, пусть это будет жулик) потерял туго набитый бумажник. Если, в это время, ваши ноги, сами собой не пойдут в это место, а понесут вас в соседний магазин, где, как, подсказывает вам интуиция появилась вещь, которая вам крайне, нужна, и которой, там долгое время не было, то такое увеличение информации (тоже флуктуационное) не приведет ни к какому благоприятному исходу (денег-то нет!) и, следовательно, не будет Фортуны. Но, если бы деньги у вас были, то информационная флуктуация (интуитивное ощущение) о вещи в магазине уже была бы Фортуной. Таким образом, для Фортуны особую значимость имеет ценность, которую представляет для данной биосистемы информация, поступающая в нее в данное время и в данном месте.

Возникает закономерный вопрос. Откуда поступает информация при действии Фортуны? Что является ее источником? Если мы говорим о флуктуациях негэнтропии или информации, имеющих место при феноменах Фортуны, следовательно, должна существовать и какая-то реальность глобального характера, взаимосвязанная с биосистемами и являющаяся носителем этой информации (негэнтропии). Так, во всяком случае, обстоит дело с любой физической системой.

Рассмотрим, например, тело, имеющее некоторую температуру. Ее носителем являются молекулы самого тела, которые движутся со средней кинетической энергией, пропорциональной температуре. Данное состояние тела характеризуется также и определенным запасом энтропии, который является функцией температуры. Пусть теперь это тело приводится в контакт, с другим, имеющим гораздо более высокую температуру (следовательно, и энтропию). При этом, согласно, второму началу термодинамики, часть тепла и энтропии от второго тела через движение его молекул и контакт на границе перейдет к первому. В результате температура и энтропия второго тела уменьшатся. Если в этом примере второе тело было жидким и уменьшение температуры — достаточно большим, то жидкость может перейти в состояние твердого тела, характеризующееся большей информативностью о положении молекул тела. Таким образом, в этом примере носителями температуры и энтропии являются молекулы обоих тел. И хотя речь шла о средних значениях температуры и энтропии, то же самое относится и к флуктуациям этих величин — их носителями также являются молекулы рассматриваемых тел.