Книга In to the cool: Energy Flow, Thermodynamics and Life

источник
A new book by: Eric D. Schneider and Dorion Sagan

Большинство религий охватывают и продвигают определенные понятия о смысле жизни, предлагая достоверные причины для объяснения того, почему существуем мы и все другие организмы. В самом деле, возможно, фундаментальное определение религиозной веры — это убеждение в том, что жизнь служит (божественной) цели. Наука, однако, всегда давала оглушительный ответ «нет» на вопрос: «Имеет ли жизнь высокий смысл?»

По крайней мере, до сих пор.

В ряде своих лекций и книге, которая скоро будет издана, научные писатели Эрик Шнайдер и Дорион Сэган утверждают, что даже с научной точки зрения жизнь, действительно, служит цели, и таким образом, имеет смысл, который выходит за пределы собственного «я». Они пришли к такому заключения, когда пытались уладить противоречие, которое на протяжении долгого времени приводило в недоумение тех, кто изучает и биологию, и физику.

Живые организмы, очевидно, воплощают организации материи в сложные структуры. Они преобразовывают химические продукты и организованным образом транспортируют и преднамеренно накапливают их. Над уровнем отдельных организмов они формируют общества и экосистемы. Все мы знакомы с этими фундаментальными биологическими понятиями, и все мы — часть этих процессов. Порядок, кажется, является названием биологической игры, а эволюция ведет к более сложным организмам и более организованным структурам.

Это, конечно, расходится с одним из фундаментальных принципов физики: второй закон термодинамики, который гласит, что энтропия — деградация всей материи и энергии во вселенной до окончательного состояния инертного единообразия — возрастает в результате любого и каждого процесса. Чем больше развивается мир, тем больше будет беспорядок. Физика даже принимает идею о том, что энтропия определяет направление времени. В конечном итоге, все рухнет и будет беспорядочно распределено.

Как же Шнайдер и Сэган улаживают противоречие между тем, что кажется верным о жизни — то, что она организовывает материю в более и более сложные существа и структуры — и понятием о том, что беспорядок увеличится, а порядок будет потерян? Одинаково важно то, как наука может увидеть какой-либо смысл жизни в улаживании такого очевидного противоречия?

Суть состоит в том, что второй закон термодинамики управляет энтропией, и что существование жизни помогает увеличить ее. Другими словами, жизнь способствует беспорядку. Некоторые могут подумать, что это может быть верным, только если логическим концом эволюции и интеллектуальной жизни был бы ядерный взрыв, который бы уничтожил Землю. Но это не то, что имеют в виду Шнайдер и Сэган. Вместо этого они делают различие между материей и энергией и говорят, что материя, организованная в структуры, распространяет градиенты энергии быстрее, чем беспорядочно распределенная материя.

В качестве одного примера они рассматривают феномен, о котором давно знают те, кто пьет пиво. Если Вы хотите вылить из бутылки воду (или пиво) и перевернете ее вверх дном, вода выльется неравномерными толчками. Если Вы будете вращать бутылку и создадите внутри нее воронку, вода вытечет намного быстрее и ровным потоком. Воронка в бутылке — это структура в воде. Бегущая вниз вода — это материя, теряющая свою потенциальную энергию. Структура ускоряет распространение градиента энергии.

Подобным образом, в жаркий день воздух в лесу прохладнее, чем над смежной голой землей благодаря испарению на деревьях. Градиент энергии, в данном случае жары, более эффективно распространяется структурой леса и жизнью внутри него.

Чем сложнее структура, тем эффективнее распространение энергии. Население в этом отношении лучше, чем отдельные люди; экосистемы даже еще лучше, а эффективнее всего — пока еще — человеческие высокотехнические общества.

Таким образом, говорит аргумент, второй закон термодинамики не противоречит существованию жизни; скорее он — причина жизни. Этот закон продвигает эволюцию на более высокие уровни сложности и к более сложным обществам и технологиям с единственной целью распространить градиенты энергии.

Так что, жизнь, в конце концов, имеет высокий смысл в глазах науки — даже если служение второму закону термодинамики — не совсем то, что имели в виду те, кто предан религии.