Раздел 3.Информация и энтропия. Три начала мира
предыдущая оглавление следующая

В.Сокирко Жизнь и поражения советского инакомыслящего

Глава IV. Далёкие и молодые наши годы в Коломне(1962-1964гг.)

Раздел 3.Информация и энтропия. Три начала мира

Но почему все же энтропия и информация? Почему в моем реферате были сопоставлены основные категории двух разных направлений технического знания. - старой термодинамики и новой кибернетики? Конечно, эту связь придумал не я, я лишь ее усвоил из тогдашней книги французского ученого Л. Бриллюэна «Наука и теория информации», 1961г. Она стала как бы затравкой моего реферата.

Кстати этот реферат так и не был принят, и я не стал аспирантом кафедры философии. Но сейчас я вновь вернусь к темам того реферата, чтобы описать развившееся в дальнейшей жизни и спорах главное кредо своего атеизма, а правильней сказать, кредо термодинамической веры в бесконечное человечество, даже переходя на общепринятые религиозные понятия.

Если верующий христианин прежде всего говорит, что он верует в вездесущую Троицу - Бога-Отца, Бога-Сына и Бога-Святого духа., так и я верую в три основных закона сущего мира, как в аксиомы. Они называются тремя началами термодинамики и изначально были сформулированы в моем сознании необычайно чеканно и красиво:

«Перпетуум мобиле (вечный двигатель) 1-ого рода невозможен.»

«Перпетуум мобиле 2-го рода невозможен.»

«Перпетуум мобиле З-го рода невозможен.»

Я услышал эти формулы на лекции профессора Н.Н.Прохорова по теоретическим основам сварки, сразу полюбил их и, как оказалось, на всю жизнь. Их глубинный смысл на уровне своего понимания попытаюсь раскрыть ниже.

Совсем не случайно всеобщие законы мира были впервые осознаны и сформулированы именно в термодинамике - первой технической науке, возникшей в начале Х1Х века. Только с созданием тепловых вездесущих машин реально началась европейская промышленная революция, эра всемирного технического прогресса. Основами термодинамики стали не только догадки ученых, а огромный промышленный опыт функционирования тепловых машин. В переводе же на общепонятный язык в положительном звучании три невозможности вечных двигателей выявляют главные законы существования мира, а именно:

Первое начало термодинамики про невозможность вечных двигателей, если к ним не будет обеспечен подвод материи и энергии (топлива) извне, в положительной формулировке равносилен утверждению о вечном и бесконечном существовании потоков материи и энергии (и любых двигателей на них). Да, материя и энергия не могут быть созданы из ничего, но они все время приходят к нам с помощью Разума для нашей пользы из неизвестного мира и уходят после использования в космическую пустоту  бесконечного Ничто. Весь наблюдаемый нами мир есть вечные потоки материи и связанных с нею энергии и информации из Нечто в Ничто, что как раз и доказывает открытость, незамкнутость, неисчерпаемую бесконечность внешнего мира .

Действительно, если бы в наш мир не поступала откуда-то извне новая материя, энергия, информация, он уже давно смешался, потерял бы всякую структуру, превратился бы в однообразную свалку обломков бывшего разнообразия или еще круче, в единый межгалактический газ. Но этого, слава Богу, нет и не предвидится, что убедительно доказывает полную открытость мира и то, что в нем всегда есть и будет звездная бездна, откуда приходят потоки материи и энергии, позволяющие нам устраиваться в мире. Поэтому правильней закон сохранения материи и энергии формулировать следующим образом: «Материя и энергия не могут произойти из Ничего, но их можно взять из внешнего Нечто и после использовать. Только надо знать, каким образом этими потоками следует управлять». До возникновения термодинамики, мануфактурная Европа, крайне нуждавшаяся в постоянно работающих двигателях (водяных и ветряных мельниц явно не хватало) была заполнена многочисленными изобретателями вечного двигателя, способного, мол,  производить энергию из «ничего». Сплошные провалы таких проектов заставили утомленную Французскую Академию наук принять решение о нерассмотрении их в дальнейшем, ввиду невозможности их функционирования.

Наверное, это решение и было первым признанием физического закона о невозможности сотворения материи и энергии из ничего. Изобретение же паровой машины решило проблему вечного двигателя, обеспечив вечный подвод постоянного количества тепла к двигателю сначала из горящего угля, потом из иных внешних источников накопленной внешней энергии.

Мне всегда казалось странным, что естественное представление о бесконечном мире, не принималось многими замечательными умами. Потом я догадался, что так происходит по их изначальной религиозной вере в начало и конец мира по воле Бога. В течение жизни мне пришлось убедиться в том, что эта вера широко распространена и что скорее мое атеистическое видение бесконечного мира является исключением. Религиозные же люди всю непознаваемую глубину мира обозначают словом Бог, что позволяет им о реальном мире вокруг говорить, как о довольно простом и известном им устройстве, внутренне замкнутом и действующим по инерции. С одной стороны, такая уверенность позволяла верующим людям решительно действовать и добиваться успехов, а с другой стороны, приводила к мировоззренческой безнадежности, вроде вывода о неизбежности «тепловой смерти» нашего мира, как к прямому следствию

2-ое начало термодинамики утверждает невозможность работы двигателя без холодильника (или без выхлопной трубы в окружающую двигатель холодную атмосферу). Для постоянной работы машины в ней самой должен быть организован постоянный и регулируемый поток энергии, что возможно только в виде самопроизвольно происходящих процессов.

Второе начало термодинамики утверждает этим, что в мире самостоятельно (сами по себе) происходят только процессы смешения и рассеяния материи и энергии, но не строительство систем и приведение их в порядок. Двигатель с нагретым паром в комнате может остывать, т.е. терять энергию, производя при этом какую-то полезную работу, но лишь до тех пор, пока его температура не выровняется с температурой комнаты и в связи с этим не прекратятся всякие потоки тепла или иной энергии. Ни при каких обстоятельствах двигатель не может работать, понижая температуру в комнате ниже ее среднего уровня и тем самым самопроизвольно творя различия в уже достигнутом однообразии, ибо это противоречит общему закону усреднения и сглаживания различий в любой материальной системе, т.е. к тому же самому 2-му началу термодинамики.

3-ье начало термодинамики (или правило Нернста) толкует примерно о том же, утверждая лишь, что абсолютный нуль температуры материальной системы недостижим, и потому нельзя построить вечный двигатель на потоке энергии от окружающей «теплой» среды к абсолютному нулю. Все физические эксперименты подтверждают справедливость этого утверждения: даже приближение к абсолютному нулю требует очень высоких энергетических и информационных затрат. Но как в случае с первым и вторым началами термодинамики, применительно ко всему миру 3-е начало термодинамики лишь обозначает часть истины о нем, как о вечном двигателе на практически вечном потоке энергии от горячих Солнц к рассеянию в холодном и бесконечном Космосе, возможно наполненном полным порядком близ абсолютного нуля. Вера в мир как в вечный двигатель вызывает веру и в то, что человечество сможет оседлать все космические потоки и построить свою бесконечную цивилизацию на коммунистических и рыночных началах. А иной картины мира и веры мне не нужно.

Я понимаю, что, глядя на Солнце, очень хочется узнать, откуда у него берутся такие чудовищные, практически неисчерпаемые источники энергии. И вопрос этот законен, если понимать, что ответы на него могут быть только частичными и относительными. Как и любые ответы на иные вопросы о Бесконечности, например, о глубинном устройстве материи. Мы уже сейчас знаем, что вещество состоит из атомов, а те из различных микрочастиц и поэтому законен вопрос о том, из чего состоят сами микрочастицы, особенно в связи с их вероятностной природой. Но незаконно утверждение, что мир состоит из пустоты, поскольку в пределе деления все материальные частицы становятся бесконечно малыми. Приравнивание бесконечно малого к пустоте - есть просто методическая ошибка. Такой же ошибкой является вывод о том, что раз Солнце и иные звезды источают энергию, то они в конце-концов ее обязательно истратят, и мир погаснет. Я же верю, что если одни звезды погаснут, то другие возникнут, а весь мир в своем движении и разнообразии вечен и не исчерпаем.

Выше я сравнил свою веру в три начала термодинамики с верой христианина в Божественную и Единосущную Троицу. Если это сравнение можно наполнить соответствующим содержанием, то получится объяснение обоснованности этой догадки.

1-е начало термодинамики о потоках энергии, материи и информации из Бесконечного Космоса вполне сопоставимо с понятием Бог-Отец (в солнечно желтом одеянии) - Творцом всего сущего. Ещё Гераклитом ввёл понятие вездесущего Огня ( или потоков света Солнца), от которых исходит вся энергия.

3-е начало термодинамики о недостижимости абсолютного холода и порядка в бесконечном Космосе координирует с понятием непостижимости и бесконечной глубины замыслов Бога Духа Святого (в синем одеянии). После того, как появилась очень правдоподобная гипотеза, что только в Космосе возможно возникновение и сохранение сложных органоподобных молекул, способных дать зародышам жизнь и на Земле, и на всех планетах с благоприятными условиями, стало понятно, что бесконечно глубокий и холодный Космос может быть местом пребывания и глубочайшего разума, хотя никакого проявления его влияния на наш мир мы не знаем.

И наконец, наиболее близкий и человечный Бог-Сын (в зеленом одеянии), указующий путь людям к Жизни Вечной, координирует с положительной трактовкой 2-го начала термодинамики, которое определяет путь к овладению знанием и природой в целях построения с их помощью разумного мира. Это же начало термодинамики в своём отрицательной трактовке утверждает стремление косной материи к покою и к смерти всякого внешнего импульса, к хаосу.

Обе стороны второго начала не следует отделять друг от друга, как не следует слова о неизбежности смерти всего живого отделять от твердых надежд на Жизнь Вечную. Напротив, утверждая вечность и бесконечность потоков энергии и материи, нельзя забывать, что сами по себе материя и энергия стремятся к рассеянию в космосе или к равномерному распределению в ограниченном пространстве просто потому, что такие процессы повышают степень вероятности, т.е. устойчивости существования этих систем. Справиться с этим стремлением можно только с помощью информации об этих потоках.

Такое вероятностное толкование 2-го начала было дано в Х!Х веке замечательным австрийским ученым Л.Больцманом. Он сказал примерно так: «Любые самостоятельные изменения в замкнутой системе могут происходить только с повышением степени ее вероятности или меры ее энтропии - до максимума последней». Его формула удивительно проста и понятна: все, что происходит с миром, ведет в сторону большей вероятности, большей устойчивости его существования. Истина эта почти банальна: существует лишь то, что стремится к своему существованию. И как раз существование нашего разнообразного мира доказывает, что внешние источники этого разнообразия не менее вечны.

В последующие десятилетия физики выявили вероятностную природу материи уже на самом фундаментальном уровне микрочастиц, а теорема Геделя уже математически обосновала неформализуемость, т.е. содержательную незамкнутость мира. Немудрено, что в годы жизни Больцмана под обаяние его вероятностного объяснения второго начала попало множество ученых и мыслителей.

Так, версию неизбежной тепловой смерти мира безоговорочно принял такой замечательный исторический оптимист, недогматик и борец за светлое коммунистическое будущее - Ф. Энгельс. Тем самым он как бы зачеркнул все основные цели своей жизни. Почему это произошло? - Думаю, потому что он не принял мысль о бесконечности мира. В глубине его души таилось убеждения о сотворении мира и полученном им при этом творческом импульсе. Но если у религиозных людей такое убеждение совсем не равно мысли о всеобщей смерти, ибо дополняется верой в загробную жизнь, то для атеиста Энгельса оно равносильно признанию бессмысленности любого существования. В этом смысле я должен принять высказывание отца Сергия Желудкова в переписке с ученым Кронидом Любарским atheismru.narod.cu/gel-lub1/02.htm , что материалистический атеизм кошмарен и способен только отчаивать людей бессмысленностью существования (конечно, если мир конечен - В.С).

В отличие от людей Х1Х века я не получал в детстве религиозного воспитания и, наверное, потому, мысль о вечном и бесконечно разнообразном существовании мира вошла в меня очень естественно, как будто была в нем всегда. А вот версия тепловой смерти мира до сих пор представляется какой-то чудовищной нелепостью. И действительно, если мир уравновесится и распадется, то почему он не распался раньше? И вообще, с какой стати вдруг наш многокрасочный мир возник? Без ссылки на совсем непонятного вездесущего Творца тогда не обойтись, что для меня равнозначно тому, чтобы перестать думать.

Трактовка Больцмана второго начала термодинамики не для оптимистов, она не выявляет причин развития жизни, начиная хотя бы от ее зарождения на Земле до современных планов освоения и переустройства Космоса, коим не будет конца. Именно в разрыве между 2-м началом о неизбежном всеобщем угасании и смерти-покое и нашим историческим оптимизмом и верой во всесилие человеческого знания бьется мировоззренческая мысль.

Ниже я упомяну лишь две неравноценные попытки преодолеть этот разрыв. Уже в Х!Х веке английский физик Д.К.Максвелл предложил теоретический эксперимент по преодоления второго начала термодинамики с помощью придуманного им существа - «демона». Суть его заключается в следующем. Изолированный объем воздуха (модель нашего мира) перегораживается стенкой с отверстиями и заслонками на них. Если открывать и закрывать эти заслонки будут придуманные демоны, пропуская в одну сторону быстрые частицы воздуха, в обратную сторону - медленные, то со временем будет создана существенная разность температур в разных частях перегороженного объема, что позволит начать работу обычной тепловой машины и докажет этим возможность преодоления второго начала термодинамики. Однако обсуждение этого эксперимента привело ученых к выводу, что управление заслонками связано с получением информации о скоростях и координатах частиц, а это невозможно без энергетических затрат, превышающих возможную выгоду от создания температурного перепада в системе. И всё же рассуждения Максвелла показали, что рост беспорядка может ограничиваться при условии привлечения энергии и информации извне.

Тема возможного понижения энтропии любой системы с помощью работы информационных устройств осталась в списке популярных ученых дискуссий, примером которых стала упомянутая книга Л.Бриллюэна, в которой рост информации выступает как противовес росту энтропии и создания средств упорядочения, Но впрочем, все рассуждения автора оказались лишь утешительными утверждениями и ничего не могут поделать с фактом, что рост энтропии в любой замкнутой системе остается неуклонным законом и что любая система без постоянной работы поддержания порядка сама по себе способна лишь портиться. Уместно вспомнить знаменитые «законы Чизхолма», среди которых есть такое утверждение, что «любая система портится, а что не может портиться - портится тоже». Это - очень удачное литературное выражение все того второго начала термодинамики в формулировке Больцмана.

Принять полностью вывод Больцмана о том, что весь действующий мир придет к состоянию тепловой смерти, очень непросто, потому что он не согласовывается зримым образом с существованием физического высокоорганизованного мира. Наверное, потому в начале XX века термодинамика обогатилась разделом «неравновесные процессы», обратившись к более широкому классу незамкнутых явлений. Да, мир ограниченных замкнутых систем сам по себе может только продвигаться к хаосу и беспорядку, и тем самым идти к смерти, но, находясь в составе великого, незамкнутого, открытого мира, он может воспринять извне и стремление к порядку, например, к жизни.

Разрабатывая в сороковых годах химическую термодинамику неравновесных процессов, бельгийский учёный И.Р.Пригожиным выявил, что в сложных химических системах на границах фазовых превращений могут стихийно развиваться процессы с накоплением и удержанием информации о способах выживания материальных (зримых) объектов, конечно, без нарушения начал термодинамики. Основная теорема Пригожина звучит так: «При внешних условиях, препятствующих достижению системой равновесного состояния, стационарное состояние системы соответствует минимальному производству энтропии». Следовательно, если система находится под постоянным внешним воздействием, она будет стремиться не к максимуму, а к минимуму своей энтропии, (т.е. к сохранению живучести своей внутренней структуры), пользуясь внешними воздействиями и информацией о них. Именно это свойство неравновесных систем дает базу существования живой материи, способной копить информацию о способах самозащиты своего состояния. Как если бы переохлажденная вода начинала сама вырабатывать структуру для сохранения своего жидкого состояния.

Или говоря христианским языком, эта теорема указывает материи ее Путь к Жизни вечной. Можно сказать, что Пригожин наконец-то вскрыл физическую суть слов Христа: «Я есть Истина и Путь».

Тут уместно вспомнить вывод знаменитого физика Э. Шредингера о том, что живой организм есть вид апериодического кристалла, а жизнь есть особая разновидность кристаллизации органического вещества (тема песчаных дюн, волн, ледников, гор, облаков, пламени и иных форм существования как форм неорганической жизни звучит в наших диафильмах достаточно часто). И не случайно кристаллы льда в воде или на окне так схожи с веточками цветов или иглами елей. Но только если существование ледяных или каменных кристаллов практически во всем зависит от температурных и иных условий на границах фазовых превращений жидкость-кристалл, то органические образования наращивают свою возможность использовать информацию о мире для начала естественного отбора, в процессе которого в мире остаются не только саморазрушающиеся системы, но и те, кто могут жить, т.е. себя организационно поддерживать и развивать.

И еще одно пояснение о природе информации, дозволяющей предугадывать будущее и на этом строить жизнь. Классик кибернетики, У.Эшби определял информацию, как сведения о разнообразии мира. Только на основе информации можно принимать решения о поддержании или даже о развитии этого разнообразия. Но сведения о разнообразии в мире есть совокупность каких-то отпечатков, отражений этих событий на ином материале, поставляемом к приемнику и анализатору этой информации, например, буквами на бумаге или цветовыми пятнами на слайде. Реальный мир состоит не только из бесчисленных физических и иных систем, но бесконечного числа их информационных отражений или отпечатков, что создает возможность познания мира в пространстве и времени. Вся трудность только в систематизации всех этих отражений и нахождения путей их использования.

Конечно, от процессов поддержания устойчивости своего состояния еще очень далеко до возникновения генного механизма живой материи, но путь к пониманию возникновения живого на Земле под сиянием Солнца и падающих из Космоса с метеоритами остатков аминокислот и иных осколков прародителей живого вещества становится в свете термодинамики Пригожина все яснее. Это опровергает не только версию невозможности саморазвития мира в условиях непреложности второго начала термодинамики, но также укрепляет нашу веру в бесконечность незамкнутого по Геделю мира, а главное,- обосновывает твердость веры в то, что у человечества есть шанс стать вечным и бесконечным, конечно, если оно будет слушать божественный глас внешнего мира., если будет опасаться нарушать законы природы и спешить в умничаньи,. не боясь общей гибели. Библия и иные предсказания уже не раз предупреждали человечество о ждущих его опасностей. Уже не раз человечество оказывалось на грани ядерных взрывов или иных катастроф, а феномен космического молчания зловеще предупреждает нас о возможной катастрофе взрывов, если мы необдуманно решимся на какой-либо опасный эксперимент, типа ремонта чернобыльской АЭС. Спасти от такой глобальной катастофы нас может только глобальное расселение в космосе и в роботах. Сейчас это кажется дикой фантастикой, но развитие человечества идет почти лавинообразно и, не дай Бог, может уподобиться взрыву.

предыдущая оглавление следующая
Лицензия Creative Commons
Все материалы сайта sokirko.info доступны по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.