Читать онлайн «Эволюционизм. Том первый: История природы и общая теория эволюции». Страница 109

Постоянство скорости света было установлено в знаменитом опыте А. Майкельсона и У. Морли. Независимость скорости света от движения источника или наблюдателя была теоретически доказана А. Эйнштейном и получила название принципа относительности. Этот принцип явился исходным в специальной теории относительности, сформулированной А. Эйнштейном в 1905 г.

Постоянство скорости света в нашей Вселенной является одним из её наиболее фундаментальных свойств, обусловливающих в ней космический миропорядок и отграничивающих субсветовым барьером её эволюцию от эволюции других возможных Вселенных. Всю свою жизнь человек и в прямом, и в переносном смысле стремится к свету, к преодолению тьмы, которая обусловлена тенью его родной планеты и всех привычных ему природных тел и искусственных сооружений.

6.4. Самоорганизация Космоса и теплота Вселенной

Изучение тепловых процессов в классической и современной термодинамике привело к открытию не менее удивительных подробностей о превращениях тепла, нежели изучение света в других областях современной физики. Для поддержания своей жизни человек нуждается в тепле. Одним из важных стимулов продвижения человека по пути цивилизации явилось сопротивление холоду в зонах умеренного и холодного климата. Огромную роль в выделении человека из животного мира сыграло пользование огнём, а затем и добывание огня. Но реально изучать глубинную сущность тепловых явлений люди начали лишь с середины XVIII века. Долгое время для объяснения этих явлений учёными использовалась гипотеза о теплороде – невесомой жидкости, которая якобы поступает в любое тело по мере его нагревания. В свою очередь для объяснения возникновения огня учёные придумали особый газ, который называли флогистоном. В конечном счёте теплород, как и флогистон, оказались таким же научными мифом, как эфир в качестве среды для возникновения и распространения световых волн.

Кинетическая теория теплоты, рассматриваемая в качестве причины тепла колебания молекул, в конечном счёте победила и вытеснила субстанциональную теорию, объяснявшую тепло посредством проникновения теплорода. Лишь тогда, когда учёные занялись изучением процессов изготовления тепловых (паровых) машин и их усовершенствованием, они стали постоянно интересоваться превращением теплоты в механическую работу и обратно. После изобретения паровой машины Д. Уатта, создателя парового парохода Фултона и первой железной дороги Стефенсона возникла настоятельная потребность в создании теоретических моделей эффективного использования теплоты для её превращения в механическую работу.

Основателем термодинамики стал французский инженер Сади Карно, который провёл мысленный эксперимент с идеальной (идеализированной) тепловой машиной. Он пришёл к выводу о том, что коэффициент полезного действия идеальной тепловой машины зависит только от температур нагревателя и холодильника, а КПД любой реальной машины будет всегда меньше КПД идеальной. Отсюда следовало знаменитое второе начало термодинамики, определившее невозможность передачи тепла от более холодного тела более горячему и достижения стопроцентного КПД тепловой машиной.

В 1865 году Р. Клаузиус, основываясь на работах Карно, ввёл понятие «энтропии» (от греч. слова, означающего поворот, превращение). Энтропия – хаотическое рассеяние тепла в окружающее пространство, неизбежно возникающее при его передаче от нагретого тела более холодному.

Австрийский физик Людвиг Больцман придал понятию энтропии космическое значение, интерпретировав энтропию как нарушение порядка движения молекул в системе. Больцман показал, что энтропия в системе, достаточно надёжно изолированной от внешнего окружения таким образом, что она не обменивается с окружением ни энергией, ни веществом, будет постоянно возрастать. Такие системы будут неизбежно эволюционировать в сторону увеличения в них беспорядка, хаоса, пока не достигнут точки термодинамического равновесия, то есть такого состояния системы, при котором производство какой-либо механической работы становится невозможным.

Трагическое мироощущение Больцмана в совокупности со скептическим отношением учёного мира к его работам привели к тому, что он в 1906 г. покончил жизнь самоубийством. Больцман мечтал стать Дарвином эволюции неживой материи, объединив термодинамику с динамикой. Называя XIX век веком Дарвина, Больцман стремился преодолеть такое положение, при котором в противоположность дарвиновскому учению в биологии об эволюции живых систем в сторону возвышения организации и возрастания сложности, второе начало термодинамики в физике приводит к противоположным выводам о неизбежности разрушения всякого порядка и мёртвого равновесия всякой материальной системы.

Чтобы найти выход из такой ситуации, Больцман предложил теорию флуктуаций, согласно которой случайные отклонения от равновесия в различных ограниченных областях Вселенной могут препятствовать необратимости её эволюции к хаосу и создавать предпосылки для возникновения прогрессивно эволюционирующих систем. Нетрудно заметить, что шанс для прогрессивной эволюции у Больцмана появлялся в результате локального противостояния хаоса хаосу, на основе которого только и могла обеспечиваться временная прогрессивная эволюция космических систем, мог возникать противостоящий вселенскому хаосу локальный порядок.

Подобное обоснование возможностей эволюции только кажется неэволюционным, на самом же деле оно верно схватывает практическую сторону всякой эволюции. Но есть и другая, оптимизационная сторона эволюции, которая связана с открытостью и возрастанием уровня свободы космических систем, их способностью закономерно использовать хаос для порождения космической упорядоченности. Но во времена Больцмана не сложилось ещё достаточных предпосылок для изучения этой второй, оптимизационной стороны эволюции. Поэтому автор понятия энтропии Р. Клаузиус был совершенно прав, когда, основываясь на ряде положений Больцмана, распространил законы термодинамики в область космологии и выдвинул трагическую концепцию неизбежности тепловой смерти Вселенной.

Эта концепция базировалась на двух постулатах Р. Клаузиуса: 1) энергия Вселенной всегда постоянна и 2) энтропия Вселенной всегда возрастает. Сразу же с момента выдвижения этой концепции начались попытки опровержения содержащихся в ней мрачных прогнозов и обоснования более оптимистических взглядов на будущее Вселенной. Придумывались самые различные схемы спасения Вселенной. В частности, советская официальная философия диамата десятилетиями клеймила концепцию тепловой смерти Вселенной за её антиэволюционный характер, упрекая сторонников концепции в «буржуазном пессимизме», в том, что они неизбежность катастрофы буржуазного общества переносят на Вселенную в целом. Видимо, философы диамата были очень слабы в области прогностики и не чувствовали неизбежности катастрофы как раз советского общества, бывшего и до своего развала сплошной катастрофой.

Побудительным мотивом для спасения диаматчиками гибнущей от тепловой смерти Вселенной была необходимость сохранения материи этой Вселенной для сплошного коммунистического строительства. Опровергая концепцию тепловой смерти Вселенной, диаматериалисты обычно указывали на бесконечность материи во Вселенной, а стало быть, наличие в ней неисчерпаемых ресурсов тепла. Говорилось и о качественной неисчерпаемости материи, о переходе в тепло других видов энергии. Но советский эволюционизм потому и потерпел крах, что он добивался эволюции на основе организованного и систематического насилия, требовал осуществления моделей эволюции без прогресса открытости и свободы.

Истинное преодоление односторонности энтропийного видения мира и дальнейшее развитие эволюционной составляющей термодинамики было связано как раз с исследованием открытых систем, то есть таких, которые не только способны обмениваться с окружающей средой энергией, веществом и информацией, но и использовать хаос для самопреобразования и переупорядочивания с повышением в самом порядке уровня самостоятельности, самоопределения и свободы.

В 60-е годы прошлого века на основе анализа таких систем создаётся так называемая неравновесная (и нелинейная) термодинамика. Основателем этого направления выступил бельгийский учёный (русский по происхождению) Илья Пригожин, научные интересы которого концентрировались на математическом описании получения упорядоченности из хаоса. Для такого описания Пригожин применил нелинейные математические уравнения, то есть такие уравнения, в которые входят переменные в степени выше первой (так называемой линейной степени). Сложная и многоуровневая взаимосвязь переменных, возвышающаяся над линейной, чётко связанной организацией, позволяет неравновесным система извлекать порядок из хаоса посредством самоорганизации.