Энтропия — это дьявол? Или что такое наша жизнь с точки зрения физики?

Print Friendly, PDF & Email

Энтропия — это дьявол? Или что такое наша жизнь с точки зрения физики?

Что есть наша повседневность, рутина, нудная работа с точки зрения физики? Существует ли единый закон, которым можно всё это описать?

Когда я был ещё маленький и учился в университете, преподаватель по философии на одной из лекций произнесла такие слова: «Энтропия — это дьявол!» Помню, как одна из моих сокурсниц, выйдя из аудитории, заявила примерно следующее:

— Энтропия — это действительно дьявол. Сколько я ни учу физику, никак не могу понять, что это такое, зачем оно нужно и как может пригодиться в жизни?

Не помню, что я ей тогда ответил, но, опасаясь быть посланным в известном направлении, ответил я точно не то, о чём хочу рассказать в данной статье.

Итак, ближе к делу: существует огромная масса высказываний мудрейших мира сего о том, что же такое наша жизнь и каков её смысл. Наиболее близким к научной трактовке определением тут является известное высказывание Фридриха Энгельса:

«Жизнь — есть способ существования белковых тел…».

Полная версия данного определения жизни (рекомендую ознакомиться на досуге и прошу ПРОЩЕНИЯ за отсутствие НЕПРОСТИТЕЛЬНО большой цитаты)) гласит: для поддержания жизни необходим обмен веществ с окружающей средой; для всего живого этот самый обмен полезен, а неживое, наоборот, разрушает. Высказывание простое и абсолютно понятное. На тот период оно было исчерпывающим. Только здесь присутствуют два интересных момента.

Во-первых, живые организмы, как известно, состоят не только из белков. В них, по меньшей мере, присутствуют ещё углеводы, липиды и нуклеиновые кислоты (пресловутая ДНК). Думаю, с этим спорить никто не будет.

Молекула ДНК
Молекула ДНК

Во-вторых, только ли веществом организм обменивается со средой? Если нет, то каким единым законом можно описать обмен веществом, энергией и информацией с окружающим нас миром? С хаосом, царящим вокруг?

Вот тут-то мы и подбираемся к не менее известному в узких кругах определению жизни, данного Шрёдингером в книге «What is the life?», где автор утверждает, что жизнь — это не что иное, как борьба с энтропией. Кстати, в СССР эта книга была издана под названием «Что такое жизнь с точки зрения физики» в 1947 году.

Так что же такое энтропия и как с ней бороться?

Наверное, многим из школьного курса физики известна формула:

Второй закон термодинамики.
Второй закон термодинамики.

Формула эта иллюстрирует второй закон термодинамики. S здесь — это энтропия, Q — количество теплоты, а T — температура. Однако трактовка этой простой формулы у некоторых людей вызывает затруднения. И правда, что может значить отношение изменения энергии к температуре? Смысл данного математического выражения кажется тонким, неоднозначным, и постоянно ускользает.

Поэтому я предлагаю абстрагироваться от формул и представить ваше любимое блюдо. Его можно разогреть двумя способами: на огне и в микроволновке. Очевидно, что на открытом огне блюдо будет нагреваться значительно медленнее и с большими затратами, поскольку энергия, выдаваемая конфоркой, разлетается на все четыре стороны (диссипатирует в пространство). В случае же с микроволновкой всё иначе. Микроволны — это колебания, у них есть период и частота. То есть, энергия, передаваемая микроволновкой, более УПОРЯДОЧЕНА. Таким образом, используя микроволновку, нам надо потратить меньше этого пресловутого Q, чтобы Т блюда сместилась на градус ( ну или на Кельвин)). Следовательно, энтропия «микроволноки» будет много меньше, чем в случае с огнем. Да, связь тут обратная, поэтому энтропию ещё называют мерой хаоса.

Вот ещё наглядный пример: энергия — это валюта, энтропия — её курс!

Ещё раз: чем более УПОРЯДОЧЕНА, то есть, «качественна», энергия, тем меньше нужно Q, чтобы «подвинуть» Т, следовательно, тем НИЖЕ энтропия. Если же энтропия высокая, качество энергии низкое и мы ей ничего не нагреем. Энтропия — есть хаос.

Вот, наконец, мы и подобрались к главному. Живым системам (и Вам, если Вы человек) постоянно нужна энергия для поддержания гомеостаза и энергия эта должна быть очень высокого «качества». Только вот где её взять? На столе же мы видим не аминокислоты, протеины, протеиды, липиды и прочее, а настоящий хаос из множества продуктов. Таким образом, в Вашем желудке прямо сейчас идёт самая настоящая борьба. Борьба с энтропией.

Вы скажете: ну хорошо, постоянная борьба с внешней энтропией (биофизики выделяют ещё и внутреннюю, но об этом как-нибудь потом с Вашего позволения) необходима для поддержания гомеостаза, для постоянства внутренней среды, другими словами — для жалкого и ничтожного существования. А причём тут наша повседневная жизнь?

Но только вдумайтесь: какова суть любой работы? От повара до слесаря. Слесарь берёт хаотичную заготовку и превращает её в деталь, убирая лишнее резцом станка. Преподаватель нормирует и частями преподносит информацию, чтобы её можно было легко понять. Или вот эта цитата:

«Слиток железа стоит 300 рублей. Переплавленное в подковы оно стоит уже 800 рублей. Железо в виде иголок будет стоить уже 250 000 рублей. А если делать из него пружинки для часов, то этот же кусок будет стоить уже все два миллиона… «

Что это, как не борьба с хаосом, борьба с энтропией, пусть, и в несколько аллегоричном смысле?

Процесс борьбы с энтропией
Процесс борьбы с энтропией

Вы справедливо заметите, что всё это — лишь предположение, нуждающееся в подтверждении. Кто вообще сказал, что внутри организма изменяется именно энтропия? Быть может, законы термодинамики вообще не приложимы к живым организмам? Если приложимы, то где «пруфы»?

Источник

Related posts