Всемирный беспорядок

Согласно 2-му началу термодинамики в изолированных системах с наибольшей вероятностью происходит рассеивание энергии. Она переходит в примитивную тепловую форму. Мерой этого процесса является энтропия.

Следовательно, во Вселенной должны преобладать процессы, направленные в сторону повышения энтропии. Так проявляется, как полагают теоретики, стихийное стремление природы к равновесию. Сложные системы должны в этом случае переходить в более простые, а появление кристалла или, тем более, организма должно вроде бы расцениваться как нечто невероятное, граничащее с чудом.

Однако подобные чудеса происходят постоянно: из расплавленной магмы или растворов рождаются кристаллы, живые существа создают себе подобных. Биосфера до появления цивилизации, глобального техногенеза не деградировала, а развивалась, создавая все более сложные системы.

Закрадывается сомнение: может быть, все дело в том, что теория деградации энергии выведена при изучении механических процессов? Возможно, природа живет как-то иначе, не подчиняясь законам техновещества или даже им наперекор?

Для такого вывода есть веские основания.

2-е начало термодинамики утвердилось в начале XIX века, когда Сади Карно продолжил и обобщил исследования теории тепловых машин, которые вел его отец Лазар. Затем теорию идеальных тепловых машин завершил Р. Клаузиус. И в середине века, когда перешли от идеальных машин к реальным, выяснилось, что механическая работа непременно сопровождается потерей тепла.

У. Томсон распространил этот закон на небесные тела, из которых одни излучают энергию, другие ее поглощают, а затем тоже отдают в виде тепла в окружающее космическое пространство. Со временем во Вселенной должно наступить тепловое равновесие. Это означает прекращение всякого движения, кроме хаотичных тепловых перемещений атомов и молекул. Такова — схематично — теория тепловой смерти Вселенной.

Правда, в XX веке ученые пришли к мысли, что Вселенная расширяется, а через некоторое время, когда иссякнет энергия Большого взрыва, она вновь начнет сжиматься гравитационными силами, пока не станет очередным сгустком первоматерии. В таком случае можно порадоваться, что до тепловой смерти дело не дойдет, хотя бы только по причине опережающего гравитационного коллапса. Тем, кто уверовал в бессмертие своей души, это обстоятельство не прибавит оптимизма.

В общем, первое и второе начала термодинамики в 1865 году Клаузиус сформулировал так:

Энергия мира постоянна.

Энтропия мира стремится к максимуму.

В дальнейшем Л. Больцман толковал 2-е начало как неизбежность перехода систем в более вероятное состояние и выразил такое соотношение в виде формулы. Когда достигнуто наиболее вероятное состояние стабильности, равновесия, симметрии, то система может испытывать некоторые колебания, отклоняясь от «идеала», но будет обязательно тяготеть к нему. Чем больше такое отклонение, тем оно менее вероятно.

Предельно устойчивыми могут быть два противоположных состояния. Первое — при минимальной температуре по абсолютной шкале Кельвина, соответствующей 273°С. Эта температура и принята из тех соображений, что при ней не происходит броуновского движения атомов, они замирают в полном покое. У них максимальна потенциальная энергия и минимальна кинетическая. При высоких температурах ситуация противоположна: атомы и молекулы разрывают свои связи и стремятся к хаосу, который мы отождествляем с состоянием газа или плазмы.

Упорядоченность структур при температуре абсолютного нуля сопоставима со смертью. Считать, что это и есть «полный порядок», можно лишь с иронией. Живой организм, придя в полное равновесие с окружающей средой, становится покойником. Существует выражение: жизнь человека — медленный, но верный путь к смерти.

Однако в действительности жизнь противостоит как полной упорядоченности твердого кристалла или тела при температуре абсолютного нуля, так и полному хаосу броуновского движения, полной свободе составных элементов.

Можно сделать вывод: господство предельно продуманных упорядоченных мертвых технических систем — переход к максимальной упорядоченности. Опасность термоядерной войны, деградация — другая крайность, также отвечающая полному равновесию, но уже с максимальной энтропией, отсутствием всякого порядка. Все это, вроде бы, вполне соответствует тому направлению процессов, которое определяется 2-м началом термодинамики.

Но то, что мы видим вокруг, не подтверждает этого. Мы созданы биосферой и существуем в ней, где в гармоничном динамическом взаимодействии находятся три сферы (твердая, жидкая, газовая) с лучистой энергией, идущей от плазменного тела. Приближается к абсолютному нулю температур космическое пространство. Но наряду с ним существует космический энергонасыщенный вакуум.

Теоретически в мире должен устанавливаться беспорядок или полный покой. Практически ничего подобного в мире нет. Все живые существа (за исключением техногенного человека) противостоят тепловой смерти Вселенной. Почему так происходит? Какие силы, процессы, явления способствуют этому?

Религиозное мировоззрение давно нашло ответ: в мире присутствует Сверхсущество, определяющее всеобщий порядок. Без Его воли и разума воцарился бы хаос. Однако доказать или опровергнуть такую идею нельзя. Она остается вне научной мысли, в области умозрений.

Большинство ученых не желает мириться с постулатом о тепловой смерти Вселенной. Если ее признать без оговорок, то коренные проблемы естествознания и философии — эволюции, создания все более сложных систем, появления человека и развития цивилизации — останутся вне науки.

...В упомянутой книге И. Пригожина и И. Стенгерс сказано: «Ни один из вкладов в сокровищницу науки, внесенных термодинамикой, не может сравниться по новизне со знаменитым вторым началом термодинамики, с появлением которого в физику впервые вошла «стрела времени». Введение односторонне направленного времени было составной частью более широкого движения западноевропейской мысли... Понятие энтропии для того и было введено, чтобы отличать обратимые процессы от необратимых: энтропия возрастает только а результате необратимых процессов».

Надо заметить, что существование необратимых процессов было известно людям с незапамятных времен. Оно очевидно и легко доказуемо на обыденном уровне здравого смысла и простейших наблюдений. Для физики теоретической, в виде формулы, это стало откровением. Невольно задумаешься о странностях научной мысли, замкнутой в узких пределах специализации.

Законы механики Галилея—Ньютона предполагают обратимость времени. Если представить себе процесс сборки какого-то агрегата, то он будет зеркальным отражением во времени процесса его разборки. Правда, в том и другом случае действует живое разумное существо (или существа), без которого ничего подобного не произойдет. И это вполне отвечает мировоззрению Ньютона, для которого помимо механических законов во Вселенной присутствует Бог.

Чтобы избавиться от воли и разума Всевышнего, пришлось внести в механику некоторые существенные дополнения. Как мы уже знаем, они были основаны на изучении технических систем, тепловых машин, потребляющих и вырабатывающих энергию. Можно сказать, что в таких теориях неявно присутствовали воля и разум, но уже не Всевышнего, а человека. Хотя ученые предпочитают придавать своим выводам вид полной объективности.

«Искусственное может быть детерминированным и обратимым, — утверждают Пригожин и Стенгерс. — Естественное же непременно содержит элементы случайности и необратимости. Это замечание приводит нас к новому взгляду на роль материи во Вселенной. Материя — более не пассивная субстанция, описываемая в рамках механистической картины мира, ей также свойственна спонтанная активность. Отличие нового взгляда на мир от традиционного столь глубоко, что... мы можем с полным основанием говорить о новом диалоге человека с природой».

Сильно сказано! Но только удивительным образом тут физик со своей своеобразной картиной мира выступает в образе человека вообще, как олицетворение разума человечества. Любой античный мыслитель пришел бы в изумление оттого, что столь простая, даже примитивная идея выдается за нечто новое и замечательное.

О принципе необратимости и говорить нечего. Абсолютно обратимые процессы выдумали физики, после чего началось их медленное приближение к реальности. Случайность и необратимость — такие же механистичные категории, как детерминированность и обратимость. Тем более что не совсем ясно, что следует понимать под случайностью. Если — хаотичные изменения, то непонятно, как из этого хаоса может возникнуть окружающий нас мир природы, исполненный красоты и гармонии.

Идея «стрелы времени» в космическом масштабе выражается главным образом и недвусмысленно как процесс неуклонного возрастания энтропии в физико-механической модели мира. Часы мира отсчитывают ход деградации материи. Хотя концепции Дарвина и Бергсона предполагают и обратное направление. И. Пригожин и И. Стенгерс пишут:

«Известно, что Больцман с восхищением воспринял идеи Дарвина. По теории Дарвина, сначала происходят спонтанные флуктуации видов, после чего вступает в силу отбор и начинается необратимая биологическая эволюция. Как и у Больцмана, случайность приводит к необратимости. Однако результат эволюции у Дарвина оказывается иным, чем у Больцмана. Интерпретация Больцмана влечет за собой забывание начальных условий, «разрушение» начальных структур, тогда как дарвиновская эволюция ассоциируется с самоорганизацией, с неуклонно возрастающей сложностью».

Склонность физиков рассматривать мир как совокупность научных законов ясно проявляется в этих суждениях. Теория Дарвина представлена в виде неопровержимо доказанной догмы. Хотя она не объясняет даже в самом общем виде неизбежность усложнения организмов, цефализации, что признавал сам Дарвин. Но все это не смущает физиков.

Например, американский ученый Карл Саган писал: «Мутации, случайным образом оказавшиеся полезными, представляют собой рабочий материал для биологической эволюции». Более того: «Умные организмы в большинстве своем лучше выживали и оставляли больше потомства, чем глупые... Общая тенденция представляется совершенно очевидной».

Где же это видано в природе, чтобы наиболее «умные» виды оставляли много потомства и лучше выживали? Наоборот! Как мы уже говорили, естественный отбор на основе случайных изменений благоволит именно к наиболее простым организмам. Скажем, динозавры были для своего времени вершиной цефализации, так же как позже питекантропы, синантропы, неандертальцы. Все эти виды вымерли, тогда как простейшие: черви, насекомые, рыбы продолжают благополучно существовать и размножаться (если в их судьбы не вмешивается техногенез).

В геологии «стрела времени» указывает направление распада радиоактивных элементов. Графически это — нисходящая экспонента, кривая с постоянным замедлением, приближающаяся к нулю. В биологии сходная кривая, но с обратным знаком, показывает скорость размножения организмов в благоприятных условиях среды. По восходящей экспоненте проходила цефализация в геологической истории живого вещества.

В живом организме поражает прежде всего удивительная гармония частей, составляющая единое целое. При чем тут термодинамика и стрела времени? Сам факт размножения организмов (античасы по отношению к распаду радиоактивных элементов) есть изначальное свойство живого. Не так ли обстоит дело и с цефализацией?

«Дарвинизм предполагает случайные изменения, разнонаправленные, — писал в XIX веке биолог, эколог и социолог Н.Я. Данилевский, — а факты говорят о соответственной изменчивости, отражающей некую внутреннюю гармонию организма». Особенно удручал его переход от одной из биологических теорий к попытке (как это делают физики в особенности) объяснить на ее основе все многообразие живой природы: «Каким жалким, мизерным представляется мир и мы сами, в коих вся стройность, вся гармония, весь порядок, вся разумность являются лишь частным случаем бессмысленного и нелепого; всякая красота — случайной частью безобразия; всякое добро — прямою непоследовательностью во всеобщей борьбе, и космос — только случайным частным исключением из бродящего Хаоса».

Впрочем, не будем сопоставлять формальные физико-математические модели с живой и непостижимо сложной, многообразной Природой. Согласимся с тем, что они ведут интеллектуальную игру по своим правилам с целью создать непротиворечивую модель того, что они считают Мирозданием. Однако некоторые правила этой игры, тем не менее, вызывают немалое недоумение.

Начнем с того, что «стрела времени» подозрительно напоминает абсолютное время Ньютона, которое физики с ликованием изгнали вон во имя торжества теории относительности. В геохронологии признана шкала абсолютного времени, составленная по скорости распада радиоактивных элементов и соотношения изотопов. Астрофизическая космохронология, подсчитывающая время существования Вселенной, безусловно абсолютная.