Энтропия и жизнь

Вы когда-нибудь задумывались о том, откуда на земле произошла жизнь? Допускали возможность того, что это произошло не тем способом, который описан в Ветхом Завете (Пятикнижии):

1. В начале сотворил Бог небо и землю. (Книга Бытие 1:1)

11. И сказал Бог: да произрастит земля зелень, траву, сеющую семя дерево плодовитое, приносящее по роду своему плод, в котором семя его на земле. И стало так. (Книга Бытие 1:11)

Без умысла

«Non sunt entia multiplicanda praeter necessitatem», «Не нужно множить сущности без необходимости» (Бритва Оккама)

Попробуем предположить, что между хаосом и жизнью есть прямая связь, не являющаяся чьим-то добрым или злым умыслом.

Но прежде, чем говорить об этом, сделаем несколько важных отвлечений и поговорим о вселенной, полях, хаосе и жизни.

Конечность вселенной

Я уже говорил раньше, что вселенная, скорее всего, конечна. Что есть ряд косвенных факторов, свидетельствующих о ее конечности:

А) Расширение вселенной (как может расширяться то, что и так бесконечно).

Б) Не нулевая температура вселенной (как может быть нагретым до 3-4-х градусов бесконечный объем космоса)?

В) Что бесконечность, придуманная людьми, на практике чаще всего оказывается замкнутостью по кругу. И что понять ограниченность того или иного объема или плоскости нам чаще всего мешает только собственная ограниченность.

Представьте вселенную, как некий шарик, внутри которого происходят все события, и тогда вам будет легче понять дальнейшее изложение.

Поля и волны в пространстве

Человечество знакомо со многими полями и волнами в пространстве.

Мы слышали о полях, существующих внутри атомных ядер, притягивающих друг к другу протоны и нейтроны. Это поля, действующие на очень маленьком расстоянии.

Мы слышали о полях, действующих между атомными ядрами и вращающимися вокруг них электронами. Эти поля действуют на большие расстояния, чем размеры ядер, но для расстояний между атомами они уже становятся пренебрежимо малыми.

Мы знаем, что по сути своей, такие элементы атома, как протоны, нейтроны и электроны являются с одной стороны, частицами, с другой стороны – волнами.

С точки зрения корпускулярной теории, любой атом состоит из ядра и вращающихся вокруг него электронов. Но надо не забывать, что между ними находится только поле. И огромные расстояния заполнены только полем.

Пропорция такова, что если ядро атома твердого вещества представить в виде баскетбольного мяча, лежащего в Москве, то электроны будут иметь размеры теннисного мяча, и будут вращаться от ядра на отдалении, соответствующем расстоянию от Москвы до Санкт-Петербурга.

То, что представление о веществе вселенной только как о частицах (корпускулярная теория) или только как о волне является односторонним, может быть проиллюстрировано на примере дифракции и давления света.

Если мы пропустим свет через дифракционную решетку, то на экране после решетки будет заметно чередование светлых и темных участков.

Если основываться на корпускулярной теории света (фотон – только движущаяся частица), то нам придется признать, что такое неравномерное распределение фотонов по экрану является результатом того, что или одни фотоны, «знают», куда полетели другие, и летят в строго определенные места скоординированно, или что между всеми фотонами существует определенная информационная связь (некоторое информационное поле), позволяющая им лететь скоординировано.

Если же предположить, что все фотоны – это волны, то тогда не получится объяснить давление, которое оказывает свет, попадая на объект.

Ощутимые поля

Посмотрим на другие более сильные поля, которые мы можем ощущать физически.

Если мы рассмотрим гравитационное поле, то в первом приближении можно считать, что это поле между двумя элементами вселенной, обладающими массой. Поле, простирающееся равномерно во все стороны пространства, без ограничений (экранов), поле, распространяющееся, предположительно, с бесконечной скоростью (по крайней мере, пока скорость распространения гравитационного поля нам не известна), поле, убывающее в определенной функции расстояния от объекта.

Если мы возьмем два предмета, отличающиеся зарядами (положительный от недостатка электронов или избытка протонов) и отрицательный (от избытка электронов или недостатка протонов), то два этих предмета будет притягиваться. Между ними мы почувствует электрическое (электростатическое) поле.

Это поле распространяется во все стороны. Скорость распространения этого поля равна скорости света. Это поле может экранироваться и искажаться, например, металлами. Это поле убывает в определенной функции расстояния от источника.

Если смотреть глубже, то окажется, что все элементы, имеющие массу, по сути своей оказываются квантовыми волнами, и гравитационное поле является порождением другого поля.

Если же мы вспомним, что электроны являются частично полем, то можно сказать, что электрическое поле является продуктом существования другого поля.

Если мы возьмем два магнита (или электромагнита, полученных в результате прохождения электрических зарядов по круговым траекториям), то они будут притягиваться или отталкиваться. Перед нами будет магнитное поле.

Это поле также распространяется со скоростью света, может экранироваться или искажаться. Вообще говоря, это поле распространяется в разные стороны неравномерно. Сила поля убывает в определенной функции расстояния от источника и в зависимости от ориентации источника.

Связь между электрическим и магнитным полем установлена. Связь между гравитационным и другими полями пока установить не удалось.

Есть работы, посвященные нейтринному, мюонному, пионному, позитронному, торсионному, витальному, информационному и другим полям вселенной.

Коротко можно обобщить, что вселенная, в которой мы живем, пронизана огромным количеством волн и полей, только некоторую часть из которых мы можем ощущать или осознавать.

Поля имеют различные свойства по дальности действия, скорости распространения и направлению распространения.
Нас в данной статье интересуют две вещи – развитие хаоса и жизнь. И возможность связи между этими процессами во вселенной.

Хаос

«Хаос будет в конце-концов». - Одно из следствий второго закона термодинамики.

Ученые, изучающие процессы в неживой природе заметили, что в случае отсутствия внешнего вмешательства и при наличии возможности взаимодействия (через свет, поле, касание и т.д.) замкнутая система двигается в направлении увеличения хаоса:

- температура в соприкасающихся веществах выравнивается,

- твердые вещества рассыпаются и разлагаются,

- жидкости испаряются,

- газы и жидкости перемешиваются и т.д.

Система становится более хаотичной.

Мера хаоса (неравномерности/упорядоченности) в замкнутой системе получила название энтропии, получила собственное измерение и была подробно изучена. Учеными был рассчитан закон для перераспределения тепла в системе при увеличении хаоса, получивший название «второго начала термодинамики».

Приведу для иллюстрации отрывок из статьи Игоря Гладкова «Что такое энтропия и как с ней бороться»:

«Возьмите собранный кубик Рубика и начните произвольно поворачивать его грани. Через несколько поворотов он будет абсолютно разобран. Теперь продолжайте случайным образом поворачивать грани кубика до тех пор, пока он не соберется обратно.

Довольно быстро вы поймете, что ничего у вас не получится, но не расстраивайтесь: вы не собрали кубик Рубика, зато проиллюстрировали второе начало термодинамики:

Энтропия изолированной системы не может уменьшаться…

Энтропия — это мера беспорядка, хаоса. Вы пригласили друзей на новогоднюю вечеринку, прибрались, помыли пол, разложили на столе закуску, расставили напитки. Одним словом, все упорядочили и устранили столько хаоса, сколько смогли. Это система с маленькой энтропией.

Вы все, наверное, представляете, что происходит с квартирой, если вечеринка удалась: полный хаос. Зато у вас утром есть в распоряжении система с большой энтропией.

Для того, чтобы привести квартиру в порядок, надо прибраться, то есть потратить на это много энергии. Энтропия системы уменьшилась, но никакого противоречия со вторым началом термодинамики нет — вы же добавили энергию извне, и эта система уже не изолированная».

Ученые, которые изучают процессы жизнедеятельности, видят обратное: жизнь – это процесс построения упорядоченных систем, и по сути своей является полной противоположностью процессу увеличения хаоса во вселенной (увеличению энтропии).

Жизнь

В процессе жизнедеятельности происходит процесс упорядочивания. И это было замечено многими учеными в 19-ом веке.

Вот как описывает отличие жизни от не жизни профессор В.И. Вернадский:

«Итак, что такое живое и чем оно отличается от неживого? К числу свойств живого обычно относят следующее:

- живые организмы характеризуются сложной упорядоченной структурой. Уровень их организации значительно выше, чем в неживых системах;

- живые организмы получают энергию из окружающей среды, используя ее на поддержание своей высокой упорядоченности. Большая часть организмов прямо или косвенно использует солнечную энергию;

- живые организмы активно реагируют на окружающую среду. Способность реагировать на внешнее раздражение - универсальное свойство всех живых существ, как растений, так и животных;

- живые организмы не только изменяются, но и усложняются;

- все живое размножается. Способность к самовоспроизведению - один из самых главных признаков жизни, так как в этом проявляется действие механизма наследственности и изменчивости, определяющих эволюцию всех видов живой природы;

- живые организмы передают потомкам заложенную в них информацию, необходимую для жизни, развития и размножения. Эта информация содержится в генах - единицах наследственности, мельчайших внутриклеточных структурах. Генетический материал определяет направление развития организма. Вот почему потомки похожи на родителей. Однако эта информация в процессе передачи несколько изменяется, искажается. В связи с этим потомки не только похожи на родителей, но и отличаются от них;

- живые организмы хорошо приспособлены к среде обитания и соответствуют своему образу жизни.

В обобщенном и упрощенном варианте все отмеченное можно выразить в выводе, что все живые организмы питаются, дышат, растут, размножаются и распространяются в природе, а неживые тела не питаются, не дышат, не растут и не размножаются.»

Как мы видим, здесь четко сформулировано, как жизнь противостоит хаосу и разрушению (увеличению энтропии).

Противоположность жизни и хаоса

Ученые, которые занимаются изучением жизненных процессов, заметили, что процессы жизнедеятельности противоречат второму началу термодинамики. И то, во что свято верят физики-термодинамики (увеличение энтропии), не действует в живых системах.

Живыми называются такие системы, которые способны самостоятельно поддерживать и увеличивать свою очень высокую степень упорядоченности в среде с меньшей степенью упорядоченности. Такие процессы являются процессами с отрицательной энтропией (негэнтропийными процессами). Э. Либберт

Очень хорошо об этом сказал профессор В.И. Вернадский:

«…можно предложить следующее определение: жизнь - высшая из природных форм движения материи, она характеризуется самообновлением, саморегуляцией и самовоспроизведением разноуровневых открытых систем, вещественную основу которых составляют белки, нуклеиновые кислоты и фосфороорганические соединения. Признаками жизни являются: противостояние энтропийным процессам, обмен веществ с окружающей средой, воспроизводство на основе генетического кода и молекулярная хиральность.»

В приведенной цитате В.И.Вернадского видно, что великий ученый видел противоположность этих двух процессов (развитие хаоса и развитие жизни). До целостной системы ему не хватило одного: он не предположил, что между этими процессами во вселенной (хаосом и жизнью) есть прямая связь.

Связь между хаосом и жизнью. Гипотеза об энтропийном поле

«Если в одном месте убыло то в другом прибыло», Народная поговорка

Чуть выше я уже ссылался на свою статью, в которой говорю про ограниченность вселенной.

Попробуем предположить, что энтропия во вселенной является некоторой относительно фиксированной величиной, контролируемой определенным полем. Назовем это поле энтропийным.

Что это значит?

Что энтропия вселенной ограничена так же, как ограничена ее масса, температура, размеры.

Что образование хаоса и развитие жизни – это части одного взаимосвязанного процесса.

Что если в одном месте взрываются звезды, смешиваются различные вещества и газы, то в другом месте увеличивается длина ДНК, делится клетка, происходит рождение живого существа, или в этносфере происходит всплеск пассионарности.

Проблема лишь в том, что ученые, изучающие физику, хаос и энтропию, видят одну сторону процесса, и не видят другую. А ученые, изучающие жизнь, видят другую сторону процесса, и не задумываются о хаосе, который происходит тогда, когда жизни еще нет, или когда она в организме прекратилась.

Проиллюстрируем эти два независимых научных процесса на примере бросания мячика.

Вы бросаете мячик и изучаете этот процесс. Мячик улетает, хаос увеличивается, энтропия возрастает. Этот процесс увеличения энтропии. Его изучают физики. Они могут прийти к выводу, что мячики могут только улетать, но никогда сами ниоткуда не появляются.

С другой стороны, ученые изучают жизнь, процесс очень интересный, загадочный и не понятно чем подпитываемый.

Ситуация аналогична двум ученым изучающим два независимых процесса – один бросает мяч в стену и изучает как он улетает.

Другой – приходит после него и изучает процесс прилета мяча. Он изучает процесс прилета мяча и ничего не может сказать о его бросании. Проблема в том, что оба на знают или не задумываются о возможности существования стенки, от которой отскакивает мяч.

Аналогичная ситуация и с энтропийным полем.

Пока мы считаем, что вселенная бесконечна, нам не понять, как может существовать связь между хаосом и жизнью.
Связь между хаосом и жизнью не изучается.

Но стоит представить, что вселенная конечна, и тогда гораздо проще понять связь между хаосом и жизнью.
Взаимосвязь между двумя процессами (увеличением и уменьшением энтропии) изучить сложно, поскольку они отделены огромными расстояниями, разорваны во времени, и на первый взгляд никак не связаны.

Что можно сказать об энтропийном поле?

Мы живем в огромном количестве полей, предпочитая не замечать их, и рассуждать в рамках корпускулярной теории. Так нам проще и понятнее. Корпускулярные элементы мы видим и можем потрогать. Поля мы не видим и не ощущаем, за исключением гравитационного, да и то, не само поле, а только падение предметов под его действием.

Но это не значит, что полей нет.

Если гипотеза о наличии энтропийного поля верна, то объясняется ряд процессов, происходящих во вселенной, в частности, можно понять, откуда берется витальное поле - силы, соединяющие атомы в цепочки, закручивающие эти цепочки сначала в одну спираль, потом в следующую - параллельную, и так до того момента, когда спирали начнут разделяться и тем самым давать начало жизни.

Но эта гипотеза (о существовании энтропийного поля, связи энтропийного и витального поля или существовании единого энтропийно-витального поля) требует дополнительного изучения.

Про это поле можно сказать, что:

А) Оно настолько сильно, объемно и масштабно, что ему мало рамок вселенной.

Б) Это поле является в некоторой мере информационным, поскольку оно содержит в себе информацию о степени хаоса и порядка во всей вселенной.

В) Это поле похоже на океан – если в одном месте поля взрывается вулкан, то цунами от этого поля мгновенно или с некоторым замедлением достигает всех материков.

Но это только общие представления. Энтропийно-витальное поле требует изучения.

Неопределенности энтропийно-витального поля

Если гипотеза о существовании энтропийно-витального поля верна, то есть две интересных загадки этого поля, которые предстоит разгадать:

- Какова скорость распространения поля?

- Насколько упруго это поле?

Что это значит на практике?

Если энтропийное поле жесткое и мгновенно распространяющееся во вселенной (количество энтропии во вселенной конкретно и не может меняться), то процесс возникновения жизни произошел одновременно с моментом возникновения вселенной. В этом случае, скорее всего, жизнь возникла сразу в нескольких местах вселенной (центрах концентрации энтропийного поля).

В этом случае, чем сильнее напряжение энтропийного поля в таком центре - тем быстрее там идет развитие жизни.

Тогда ученым в будущем предстоит изучать и строить модели энтропийного поля в различных частях вселенной для изучения вероятности нахождения жизни в различных частях вселенной.

К такой теории возникновения жизни (зарождение жизни вместе со вселенной) склоняются некоторые ученые:

«Жизнь и материя неразрывны, взаимосвязаны и между ними нет временной последовательности».В.И. Вернадский

«Мы все такие материалисты, что нас всех безумно волнует, как возникла жизнь. При этом нас почти не волнует, как возникла материя. Тут все просто. Материя вечна, она ведь всегда была, и ненужно никаких вопросов. Всегда была. А вот жизнь, видите ли, обязательно должна возникнуть. А может быть, она тоже была всегда. И не надо вопросов, просто всегда была, и все». Н.М. Тимофеев-Ресовский

В этом случае понятны причины тех пассионарных толчков, которые не мог определить в своих трудах Л.Н.Гумилев. Как только во вселенной происходит взрыв звезды, энтропия скачкообразно возрастает – напряжение энтропийно-витального поля выплескивается в пассионарный толчок в истории развития человечества.

Но это один из вариантов существования (свойств) энтропийно-витального поля. Он примитивно простой.

Теоретически возможен и другой вариант, когда между моментом скачкообразного увеличения энтропии во вселенной и моментом развития жизни существует временной промежуток, в течение которого поле увеличивает свое напряжение - идет нарастание уровня энтропии (движется волна энтропийного поля).

В этом случае первоочередной прорыв вселенной с появлением всплеска витального поля (образование жизни) происходит не сразу после первичного взрыва, а с некоторым опозданием, с образованием дыры в поле в виде очага жизни.

В таком случае наиболее вероятными будут следующие факты:

А) Жизнь во вселенной образовалась не сразу.

Б) Жизнь зародилась лавинообразно.

В) Очаг зарождения жизни – один во вселенной (полагаю, это наша планета).

Г) С развитием жизни во вселенной когда-нибудь наступит такой момент, когда хаоса во вселенной человечеству уже будет не хватать и для поддержания развития жизни придется создавать «искусственный хаос». Но до этого вселенной еще очень далеко.

В этом случае ученым в будущем предстоит изучать отдельно энтропийное поле, витальное поле и связь между ними для определения перспектив развития жизни и потенциал жизни во вселенной.

Заключение

Мной выдвинуты две гипотезы:

а) об ограниченности вселенной,

б) о существовании энтропийного (энтропийно-витального) поля.

Эти две гипотезы позволяют связать воедино теорию хаоса и жизни и ответить на ряд философских вопросов, например, о происхождении и об источнике существования и развития жизни.

Александр Фирсов
23.11.2014

Статья опубликована в Живом Журнале
Постоянный URL статьи http://al-firsov.livejournal.com/17429.html