Второй закон термодинамики утверждает, что в закрытой системе энтропия (или беспорядок) всегда будет возрастать. Это означает, что если одна часть системы теплее другой, тепловая энергия будет переходить от более горячих частей к более холодным, и в результате процесс становится необратимым. Классическим примером является разряжение газа из баллона: если вы откроете клапан, газ не вернется обратно в баллон, так как для этого потребуется приложить усилие, нарушив закон сохранения энергии.
Часто утверждают, что второй закон термодинамики опровергает теорию эволюции. Суть этого аргумента в том, что эволюция якобы нарушает принцип увеличения беспорядка, так как предполагается, что более сложные и упорядоченные системы возникают из простых и неупорядоченных. Однако такое понимание закона не совсем верно.
Закрытые системы в природе
Закрытые системы, в которых действует второй закон термодинамики, на самом деле крайне редки в природе. Почти все природные системы находятся в открытом состоянии, что позволяет им обмениваться энергией с внешней средой. Примером такой системы может служить Земля, которая получает энергию от Солнца. Это делает её не замкнутой системой, а открытой, и именно этот фактор играет ключевую роль в поддержании жизни и организации на нашей планете.
Биологические системы и энергия
Живые организмы — это не закрытые системы, а открытые. Они получают энергию из внешних источников и используют её для поддержания упорядоченности внутри себя. Растения поглощают солнечную энергию, травоядные поедают растения, а хищники — травоядных. Весь этот процесс поддерживает сложную структуру живых существ и способствует их развитию. Важно понять, что получение энергии извне — это нормальный процесс, который не нарушает законы термодинамики.
Если бы Земля была полностью замкнутой системой, то со временем вся энергия перешла бы в более беспорядочное состояние, и жизнь на планете была бы невозможна. Но так как энергия поступает извне, живые системы могут поддерживать высокий уровень порядка и даже усложняться с течением времени.
Как энергия используется живыми существами
Живые существа можно рассматривать как «энергетические машины», которые преобразуют высококачественную энергию в более низкоэнергетические продукты. Например, растения используют солнечную энергию для фотосинтеза, а животные преобразуют пищу в энергию, необходимую для жизни. В результате этого процесса происходит увеличение порядка внутри организма, однако по мере преобразования энергии возникает энтропия, которая увеличивает беспорядок в окружающей среде. Этот процесс соответствует второму закону термодинамики, потому что общий беспорядок системы (включая организм и окружающую среду) всё равно возрастает.
Почему эволюция не нарушает второй закон
Суть эволюции заключается в том, что организмам удается выжить и адаптироваться к изменениям в окружающей среде за счет накопления полезных изменений в их генах. Этот процесс, с точки зрения термодинамики, можно рассматривать как результат использования внешней энергии (например, солнечного света) для поддержания и увеличения сложности и порядка внутри организма.
Сложность и упорядоченность, которые мы наблюдаем в живых организмах, не противоречат второму закону термодинамики, поскольку вся эта энергия поступает из внешних источников. Энергия, поглощаемая растениями, животными и другими организмами, позволяет поддерживать их структуру и способствует развитию. Напротив, если бы биологические системы не получали энергию извне, они быстро пришли бы в состояние беспорядка, и жизнь на Земле была бы невозможна.
Заключение
Второй закон термодинамики не опровергает теорию эволюции, потому что живые системы получают энергию извне и используют её для поддержания порядка внутри себя. Эволюция происходит благодаря накоплению изменений, которые помогают организмам выжить и адаптироваться.