Идея из области физики, положенная в основу этой статьи, родилась в процессе моей работы над скорее философским текстом, в котором я надеялся рассмотреть феномен жизни не как способ существования сложных объектов, но как некий термодинамически внятный процесс, удерживающий во взаимодействии части своего субстрата благодаря своим свойствам, но фактически не завися от конкретики связываемой им материи.
Если точнее, то это случилось в тот самый предсказуемый момент, когда, волей-неволей оттолкнувшись от труда Шредингера, и выплыв из Брюллюэна, Шеннона, Хазена, Пригожина, Шамбдаля, Берталанфи и многих других, более современных авторов, и я понял, что убедился преимущественно только в одном: что существующая в научном багаже смесь термодинамических, статистических и информационных аспектов понятий необратимости\обратимости, с которой к тому же весьма вольно обращаются, относя ее то к динамике, то обнаруживая в статике, то прикладывая Больцмана к уникальному элементу налично существующего объекта, категорически непригодна для стоящих передо мной целей.
Трудность, с которой мне пришлось столкнуться, была весьма ожидаемой, и заключалась в том, что пресловутой негэнтропии, несмотря на очевидную естественность и правомерность этого понятия в модельном описании функционирования самоорганизующихся систем, и, собственно говоря, категорически необходимого для их описания – этой негэнтропии, с точки зрения математически обоснуемой термодинамики, попросту неоткуда взяться; она бесфундаментна физически.
Возник некоторый парадокс.
Живой организм, как и любая иная самоорганизующаяся система, репарирует свой естественный энтропический ущерб, увеличивая энтропию окружающей среды, с которой он находится в состоянии обмена.
Можно определить его как своеобразный энтропический насос, транспортирующий наружу избыточное количество энтропии, составленное образующейся в ходе происходящих в нем процессов функционирования, но, в отличие от неживой системы, вместе с некоей дополнительной дельтой, компенсирующей убыль его упорядоченности.
С одной стороны, он способен поглощать из окружающей среды как излучение (в случае растения в полностью замкнутой микросреде), так и вещество (животное), извлекая из него и строительные элементы, и энергию – и, казалось бы, за исключением эквивалентного (в случае не растущего организма) обмена химических элементов на другие, такие же, затрачивает на себя только энергию, и при этом вещества выступают лишь как рециркулирующие элементы биохимического паззла.
С этой точки зрения он напоминает использующую физически прозаическую энергию классическую тепловую машину, нуждающуюся для полноценного функционирования в «холодильнике», и, действительно, в случае отсутствия охлаждающей внешней среды, уносящей избыток классической термодинамической энтропии, организм обречен.
Назовем этот аспект «энергетическим».
Однако, с другой стороны, живой организм предъявляет требования не только к энергетическому, но и к качественному составу своего питания – так, растение поглощает в определенном спектре, а животное чувствительно к балансу потребляемых веществ, и его жизнедеятельность нарушается при несбалансированном питании, пусть даже в нем присутствуют все необходимые вещества и каждое из них в превышающем потребности количестве.
Эта особенность заставляет признать, что энергетический аспект сам по себе недостаточен для описания функционирования открытой живой системы, так как, кроме него, нужно учитывать еще и специфический для данной системы некоторый «энтропийный порог», причем поступающее из внешней среды питание, имеющее уровень энтропии выше этого порога, оказывается бесполезным.
Потенциальная значимость данного «энтропийного порога» подчеркивается тем, что сам организм поддерживает в себе именно подобный же «порог», сохраняя не столько энергетический уровень, сколько собственную упорядоченность, и является крайне требовательным к ней. Уровень энергетического обмена может быть вариабельным, упорядоченность – вариабельна в подавляюще меньшей степени.
Назовем этот аспект «негэнтропийным».
Очевидно, что при описании живого организма – отвечая на вопрос «как, с точки зрения физики, организм репарирует энтропийную убыль самого себя» - необходимо учитывать одновременно оба аспекта.
В этом месте начинаются трудности.
Не существует убедительного описания процесса, благодаря которому термодинамический процесс мог бы приводить не к общему снижению энтропии системы, но к избирательному, как это происходит в живом организме.
Звучащий очевидный довод в том, что в процессе энтропийной репарации организма расходуется энергия, не смотря на всю свою очевидность и справедливость, не улучшает положения дел, так как требует для объяснения этого механизма привлечения сложных логических конструкций из области «негэнтропийного» аспекта.
Использующееся иногда обобщение (вновь в общем вполне справедливое) что «свободная энергия внешней среды понижает уровень энтропии» вводит дополнительную неразбериху, так как без объяснения и учета всех специфических условий, при которых это может быть осуществлено, равносильно утверждению «деньги превращаются в яхты и виллы» без объяснения механизма превращения - так как свободная энергия, будучи просто направлена в систему, фактически лишь приведет к повышению ее энтропии.
Более того, 1) отрицательной энтропии не существует, 2) в любом процессе она больше нуля, 3) возникает с неизбежностью, 4) и наконец аддитивна, соответственно ее низкий уровень в одном процессе никак не может понизить высокий в другом процессе внутри той же системы, так как для понижения требуется отсутствующая у энтропии отрицательная компонента.
Таковы в общих чертах сложности «энергетического» аспекта. Сложности «негэнтропийного» аспекта оказываются не меньшими.
Проблема «энтропийного порога» в самых различных терминах и с самыми различными подходами широко обсуждается многочисленными учеными, среди которых такие известные авторы, как Пригожин, Хазен, Берталанфи.
В этих работах четко определяется суть вопроса – предполагается, что в системах с немаксимальным уровнем энтропии, в части, «неосвоенной» энтропией, содержится свойство, соответствующее по логическому смыслу негэнтропии (экстропии, синтропии etc.), собственно и использующееся самоорганизующейся системой для удержания своего энтропийного уровня от роста.
Однако предлагаемые авторами варианты определения этого свойства, а именно «упорядоченность», «неравновесность», «информация», «энтальпия», «свободная энергия», «сложность», «действие» - вполне философски отражающие некоторую суть рассматриваемого явления – являются в то же время 1) не отражающими в полной мере подразумеваемого свойства; 2) действительными только для определенных условий и внутри определенных подходов; 3) разнородными, невзаимопереходящими; 4) не все они могут быть определены физическими величинами.
Так, фразы «упорядоченность переходит в энергию» или «информация переходит в действие» или «свободная энергия уменьшает энтропию» могут быть понятны только в философском, но не физическом смысле.
Предлагаемые понятия не отвечают физической сути явления, которое они призваны отобразить.
Эти особенности, впрочем блекнут перед очевидным и значительно большим своим недостатком – несоответствию требованиям, которые должны быть предъявлены к физической величине, долженствующей участвовать как минимум в термодинамике наравне с фундаментальным понятием «Энтропия», а значит быть описанной в соответственных ей величинах.
Разумеется, справедливости ради стоит отметить, что уже само понятие негэнтропия, при всей его интуитивной понятности, как «отрицательная энтропия», не может корректно относиться ни к какому реально существующему в природе свойству систем.
«Отрицательная энтропия» при появлении аннигилировала бы с энтропией положительной, тем самым впрямую нарушая бы второй закон термодинамики, который на сегодняшний день остается поистине несокрушим.
И это самый серьезный довод в пользу физической ущербности понятия «негэнтропия».
Подобное положение дел в рассматриваемой мной области о способе функционирования живой системы приводит к очень неприятной ситуации, когда очевидно существующее явление оказывается не выводимым напрямую из классических физических величин.
Как следствие, исследования в этом направлении оказываются либо крайне громоздким сведением явления «негэнтропии» к одной из вышеописанных переменных, либо привлечением системных концепций, все равно не дающих ясного физического ответа на вопрос «как», либо отчаянным введением мистических религиозных постулатов (после чего все, конечно, сходится, кроме здравого смысла).
Несомненно, рассматриваемый мной вопрос крайне узок по сравнению с широчайшим спектром физических проблем, однако его затрудненная решаемость оказывается напрямую связана с обозначенной неизвестностью взаимоотношений диады энтропия-«негэнтропия» (неразнесение ни в пространственно-временном отношении, ни в понимании сути «события», ни в понимании «вероятности») и, как более масштабного и глубокого следствия этой неизвестности – недоописанности взаимоотношений триады энтропия\негэнтропия – энергия – информация.
Дополнительным препятствием для решения описанной проблемы является неопределимость понятия «энергия», хотя она и является фундаментальной физической величиной. «Не материя, а энергия является основополагающей в физике. Мы не определяем энергию, мы только открываем законы, касающиеся изменений в процессе ее распределения (Б.Рассел)»
Между тем, хотя существует явное сродство между понятиями энтропия и информация, прекрасно иллюстрирующееся совпадениями формул Больцмана и Шеннона, факт того, что «Соотношение между понятиями энтропии и количества информации для непрерывного источника информации подобно соотношению между потенциалом, определенным с привлечением понятия бесконечности, и напряжением, определенным как разность потенциалов (В.И.Дмитриев)» предполагают достаточно глубокую связь между понятиями «информация в смысле «негэнтропия»» и «энергия».
В этой связи, в рамках решения стоявшей передо мной задачи, я попытался определить допустимый физический смысл условного понятия «негэнтропия».
Прежде всего, это величина, необходимо подобная термодинамической либо статистической энтропии: то есть определяющаяся в соотносимых в классической физике величинах.
Далее, она должна вычисляться с той же возможной точностью, как и энтропия, и, так же, как и она быть ограниченной – однако вследствие ее обратного смысла для нее должно быть запрещено не нулевое, а бесконечное значение.
И, наконец, она должна описывать свойство системы, не реализующееся «как оно есть» в реальных процессах – то есть являться либо мнимой величиной, либо свойством статической компоненты системы, проявляющимся в динамике в виде освобождающегося конечного потенциала и не запрещенным вторым законом термодинамики способом.
Вполне естественным в этих обстоятельствах явилось предположить за «негэнтропией» физический смысл потенциальной энтропии.
Действительно, несмотря на то что любая реальная (а не идеальная) закрытая система на бесконечном отрезке времени стремится к максимальной для нее энтропии, в любой средний момент времени часть системы находится на удалении от этого максимума, следовательно, часть энтропии в ней пребывает в скрытом состоянии.
Кроме того, описывается она точно в тех же величинах, что и сама энтропия, и является количественно конечной.
И наконец, она, с одной стороны, не проявляется как «отрицательная энтропия», но с другой стороны, по своему смыслу является «негэнтропийной», и при частичном перенесении ее при обмене с внешней средой «как она есть фактически» на элементы другой системы (хотя бы и при встраивании этих элементов в нее) способна не «обратить» энтропию, но включиться в состав системы в своем собственном качестве, компенсировав спонтанное повышение уровня энтропии системы способом, не запрещенным вторым законом термодинамики.
После анализа физического смысла этого параметра, к моему великому изумлению, я пришел к подозрению того, что обозначенная величина по своему масштабу несколько шире и глубже стоящей передо мной задачи (для которой явилась крайне полезна и внятно решающая вышеуказанные противоречия), так как может иметь общефизический смысл.
1. Попытка определения потенциальной энтропии.
* Чтобы различать исследуемую потенциальную энтропию (Эп) от энтропии в классическом смысле этого понятия, здесь и далее для энтропии в классическом понятии вводится обозначение актуальная энтропия (Эа).
* В основном для упрощения будут использоваться модели в закрытых системах, в которую не проникает ни энергия ни материя ни информация, впрочем это будет специально обозначаться; к сожалению, я пока далек от того, чтобы мыслить идеальными системами, поэтому к удобству введения в них ограничений буду привыкать по ходу дела.
№1. Полная потенциальная энтропия (Эпп) закрытой системы равна количеству энтропии, которое может быть освобождено элементами данной системы за бесконечный промежуток времени, начинающийся с момента, когда ее энтропия равна нулю.
№2. Текущая потенциальная энтропия (Эпт) системы равна полной потенциальной энтропии системы минус актуальная (Эа) (классическая) энтропия системы.
Примечания: то есть в N2 входит все, кроме энтропии, несомой излучением и молекулами в свободном взаимодействии.
Тепло, накапливаемое в связанном виде и затрачиваемое в данный момент на структурную трансформацию системы, к примеру, на работу по изменению молекулярного состояния, химических связей, или на инициацию горения, а равно механическое упорядоченное движение элементов системы в №2 также входят.
№3 Общая энтропия системы (Эо) равна сумме ее Эпт и Эа и, по-видимому, равна Эпп, хотя это соблюдается при условии, что в бесконечном периоде времени не возникают новые факторы, приводящие к появлению новых объемов потенциальной энтропии.
Для попытки первичного анализа вводимого понятия предлагается воспользоваться моделью: закрытая система конечного объема V, в которой при Т=0 находится некое кристаллическое вещество в количестве N атомов, ядра которых радиоактивно нестабильны и распадаются с выделением энергии Е, причем освобождающиеся элементарные частицы также нестабильны и распадаются с освобождением излучения Е1.
При распаде атомов происходят следующие события:
а) атомы газа распадаются, повышая температуру;
б) разрушается упорядоченность кристалла за счет выбытия атомов из решетки;
в) в пространстве системы начинают присутствовать элементарные частицы;
г) выделяющася теплота расплавляет кристалл, связываясь дQ1;
д) жидкость переходит в газ, связывая дQ2;
е) процесс распада атомов и элементарных частиц продолжается;
ж) в системе устанавливается термодинамическое равновесие.
Пример сложный, и приведен для гиперболической иллюстрации
В любой момент времени состояние системы описывается как фаза спонтанного перехода Эп в Эа, уменьшения Эп и возрастания Эа
и может быть охарактеризовано
А) При помощи формулы Клаузиуса, которая приобретает различный вид в зависимости от объема системы и, соответственно, от установившейся температуры.
Как и следовало ожидать, при V стремящейся к бесконечности (открытая система) формула приобретает бессмысленные очертания, характеризующие, по-видимому, общую невозможность прироста температуры в открытой системе.
Однако хотелось бы обратить внимание, что при Т=1 S=Q, что по условиям эксперимента соответствует эйнштейновскому переходу массы в энергию, S=Q=E, что ожидаемо выравнивает смыслы полной потенциальной энтропии и меры полной энергии системы; предположительно, при непревышении некоторого критического объема системы, она будет стремиться к нему.
При этом, опять же предположительно, дальнейшее относительное превышение объема каким-то образом делает бессмысленным само понятие термодинамической энтропии (штучные кванты в равномерном прямолинейном движении?).
Полная же Эп -> Е, хотя со всей очевидностью в ней будет наблюдаться некоторое количество «спектров поглощения».
Б) При помощи формулы Больцмана, увы частное решение которой также зависит от объема системы и вида установившегося равновесия.
Хотелось бы отметить, что в данном эксперименте наблюдается известный эффект поглощения теплоты при расплавлении и испарении, однако согласно логике угла зрения они имеют иную, более интересную трактовку: обратный переход Эа->Эп (поскольку в данном случае невозвратимо связанная теплота раскристаллизации или испарения может рассматриваться именно как Эп, которая в ходе накопления пребывает с явным предпочтением в нераспространенном по объему виде, способна обратно перейти в Эа при обратном процессе и во всяком случае возвращается в Эа при распаде атома) и этот переход приводит к скачкообразному повышению Эа, что особенно выражено при испарении и распределении атомов по объему, то есть (Эа->Эп) провоцирующая испарение < (Эп->Эа) в результате распределения паров.
Аналогичные переходы будут наблюдаться при очень большой концентрации плотности излучения – переходы лучистых квантов Эа в вещество Эп и наоборот(так как скорость частицы меньше скорости кванта при эквивалентной энергии) – но тут, честно говоря, уже начинается релятивистика и прочая квантовая эпархия, что не является предметом нашего разговора.
Однако невзирая на квантовые эффекты важно, что граница термодинамического равновесия в системе при условии ее не полной аннигиляции будет обозначена как Эа<->Эп.
Полная Эп будет равна, по-видимому 1\Н (из-за смыслового обращения К и L), где Н вычислена из максимально возможной (эйнштейновской) энергии системы, распределенной в ее объеме.
В случае деградации системы под влиянием внешнего притока энергии, то в формуле определения энтропии необходимо (опять же по-видимому) считать ее, вычтя введенное количество теплоты.
На основании данного мысленного эксперимента и легко выводимых из него можно сделать несколько предварительных выводов:
1.1. Наблюдается эффект прямого перетекания Эп в Эа за счет термодинамической деградации системы, где питающим процесс параметром является Эп, имеющая энергетический аспект (потенциал, причем неоднородный, переменного знака), а регулирующим (информационным) параметром является Эа.
1.2 При этом термодинамическое равновесие внутри системы устанавливается (в зависимости от температур соответствующих процессов текущей фазы деградации Эп, вверх по шкале Кельвина) в момент, когда Эп=Эа и термодинамическое давление “потенциала” (“изнутри”) (проявляющееся стохастикой переходов) уравновешивается таким же “состояния”“снаружи”.
Пример – химическая “необратимая” экзотермическая реакция, производящая температуру +Х градусов, при температуре среды +Х градусов, будет существовать по-броуновски стохастически и в обратимом виде (за исключением, пардон, процесса бифуркационной многоступенчатой деградации, но это совсем другая песня).
1.3. Полный Эп закрытой системы состоит из различимых “термодинамических слоев”, в общем модельном случае можно выделить механический (напряжения), структурный (компактность структур, организация, конформация, водородные связи), химический (мол.связи), фазовый (газ-жидкость-тело), электронный (возбуждение-сброс), ядерный (стабильность-нестабильность), “нуклонный” (скорости свободных частиц), (а возможно, и Планковский с той самой волновой функцией).
1.4. Благодаря существованию этих слоев возможно рассчитать частные Эп (Эп для стандартных соотношений массы, объема и внесенной энергии), действительные до той или иной температурной высоты, соответственно пригодные для решения узких задач – и остаточные Эп, характеризующий Эп в промежуточном состоянии.
1.5. Т.О. любую систему можно представить себе как условную сферу, состоящую из расположенных на разной термодинамической высоте (для сферы это будет “глубина“) слоев Эп, обладающих каждый своими энергосодержанием и “объемом” (нв глубине А градусов “слой” кристалла нитроглицерина с его теплотой кристаллообразования –Х и толщиной 2 моля и тот же слой на глубине Б в детонации с теплотой +Y), что весьма удобно при моделировании поведения систем, в том числе во взаимодействии.
1.6. При этом, в процессе инфляции системы и перехода Эп в Эа, на границе слоев Эп может наблюдаться феномен, когда избыточная Эа, временно переходя в Эп (накапливаясь в структуре до момента совершения работы по ее перестройке), вызывает последующее массивное и скачкообразное освобождение системой Эп (пример – кипение воды по объему; взрыв динамита; разжигающие уголь дрова. В этом усматривается, кстати, бледная аналогия с коллапсом волновой функции, когда так или иначе скрытое направленное “от источника” движение вследствие “перегрузки” Эп слоя Эа обретает определенность в нескрытых координатах; а если подумать, то как раз при детекции частицы ее энтропия возрастает чуть ли не вдвое, вот функция вероятностная и коллапсирует).
1.7. В каждый момент систему можно термодинамически довольно полно описать исходя из анализа текущих соотношений Эп и Эа (Эп-Эа, (Эп+Эа)-(Эп-Эа) – причем помимо обычно рассчитываемых потенциалов (энтальпия, свободные энергии Гиббса, Гельмгольца) учитывается баланс и дальнейшее поведение системы как целого в большем диапозоне, чем иными методами (она может быть в том числе фазово неоднородной, к примеру).
1.8. При изменении объема системы соотношение Эп и Эа в классических условиях (монофазная система, газ) не изменяется, так как деконцентрируются оба параметра системы, а элементы, несущие Эп, являются естественно и носителями Эа.
1.9. По-видимому, должно наблюдаться удобное соотношение к*(Эа-Эп)=G (где к – все объемно-массовые и молярные коэффициенты, приводящие их в единую размерность).
1.10. Эп идеально отвечает общим требованиям к негэнтропийной величине – несмотря на то, что при условии одинаковых объема, массы системы и количества введенных в них энергии, различия в Эп приводят их к относительно в состояние большей или меньшей энтропии, причем хотя второе начало термодинамики не нарушается, введение элементов одной системы в другую изменяет ее «негэнтропийность» в большую сторону.
При этом зафиксированные в структуре «энергетическая» и «информационная» составляющие «негэнтропии» сдвигают результирующий уровень энтропии в разные стороны, что отвечает их математическому смыслу и показывает вроде как долгожданную несправедливость инверсии знака для формулы Шэннона.
1.11. По-видимому, Эп для закрытой системы на бесконечном отрезке времени является калькулируемым и предельно равен эйнштейновской Е (что соответствует гипотетическим требованиям к “энергетичности” негэнтропийной величины)
2. Попытка подхода к расчету Эп системы.
По-видимому, для расчетов модельных систем расчет Эп, по крайней мере частной, не представляет значительных затруднений.
Наконец, к примеру, вещества всегда можно проверить экспериментальным путем – взяв равные количества (а вот молярные или массовые, затрудняюсь), поместив их в закрытые равные объемы при одинаковой температуре и введя равное количество энергии (теплоты), померив температуру и воспользовавшись формулой Клаузиуса.
Единственное, что требует оформления в виде (вполне доказуемых) теорем, это реципрокная связанность Эп и Эа в закрытой системе.
№ 4. При уменьшении Эп неизбежно возрастает Эа. При уменьшении Эа неизбежно возрастает Эп.
Достаточно отметить, что парадокс Гиббса в случае применения статистического варианта расчета диады Эп-Эа логически решается достаточно просто: по удвоенному объему разошлись молекулы обоих газов, каждая из которых несет с собой как Эа, так и Эп.
У различных газов с неизбежностью различные Эпп.
Поскольку каждая Эпп распределена по большему объему, то часть потенциальной энтропии реализовалась и не может быть освобождена в будущем.
Следовательно, Эп уменьшилась. Следовательно, Эа возросла.
В случае с одним и тем же газом его молекулы имеют одинаковую Эп. Следовательно, при диффузии без перемены концентрации ничего не меняется.
3. Случаи обратного перетекания Эа в Эп.
*Применение диады Эп и Эа в виде их суммы Эо устраняет парадоксальность поведения классических термодинамической и статистической энтропий при самопроизвольных кристаллизации или выпадении осадка из раствора.
Собственно говоря, ни в том, ни в другом случае общая энтропия не меняется – но происходит обратимое перетекание Эа в Эп, что не должно являться термодинамически запрещенным.
Равным же образом известная разница между статистической и термодинамической энтропией Вселенной (2000 и 4 К, соответственно), по-видимому, также может быть сведена к единому значению.
*Более того, применение Эа и Эп может позволить некоторым образом расширить тезисы Пригожина о самоорганизации систем под влиянием направленного воздействия, распространив эту закономерность и на закрытые системы, меняющие свою структурность не по причине энергетической недостаточности, которая со всей очевидностью присутствовала в предыдущих примерах.
В идеально закрытой системе относительно небольшого объема в невесомости находится многотонный шар термита (смесь оксида железа и аллюминиевой пудры) в молярном отношении 2 к 3.
Шар поджигается, происходит экзотермическая реакция, в которой происходит расплавная реакция замещения в оксиде железа аллюминием. Температура в системе остается достаточно высока, чтобы поддержать состояние расплава.
Через некоторое время в системе будет находиться двуслойный шар с ядром из расплавленного железа и оболочкой из оксида аллюминия.
Произошло возникновение упорядоченности вокруг самосозданного системой гравитационного аттрактора, то есть относительное в сравнении с состоянием после сгорания уменьшение энтропии. Причем произошло не по причине энергетической обедненности.
Однако и в этом случае Эо с момента сгорания не изменяется, доказывая кажущуюся сущность обратимости процесса возрастания энтропии в закрытой системе, что было бы затруднительно сделать при использовании только Эа в статистической ее форме.
*Таким образом, применение Эо способно полностью исключить кажущиеся нарушения 2 закона термодинамики для закрытых систем и одновременно предоставить таковым значительную свободу перехода Эа в Эп и наоборот, при этом полностью сохранив требование необратимости процессов во вселенской «стреле времени».
В этой связи, по моему мнению, начинает представлять особо значительный интерес отмеченный в главе 1 процесс перехода Эа в Эп в случае инициации структурной перестройки «слоя» системы.
Так как он радикально, по моему предварительному мнению, меняет динамику фазового перехода со стохастической на инициированную и способен объяснить переход не как «самопроизвольный», а как «вынужденно вызванный» с точки зрения коллапса ее функции и переходе из потенциальности в актуальность.
4. Взаимодействие 2 систем, решение задачи о “негэнтропийном” влиянии.
* Использование величин Эа и Эп обладает особыми перспективами при описании поведения сложной системы (где содержимое систем находится в нескольких разнородных состояниях)
Задача с окруженном вакуумом цилиндром, при комнатной температуре, в котором находится поршень, отграничивающий от вакуума водяные пары и стакан с водой и льдом, при использовании величин Эп и Эо получает более легкое решение, чем иными способами.
* Также сильно изменяется наблюдаемое содержание процесса взаимодействия двух систем.
Если представить себе две системы с разным содержанием разных веществ и энтропии, разделенные перегородкой с малым отверстием, через который возможен обмен веществом и энергией, то в классическом варианте описания мы будем наблюдать процесс выравнивания энтропии и давления между ними, с параллельной взаимной диффузией вещества.
При этом статистическая энтропия обеих систем увеличится.
Тогда как при учете Эа и Эп на деле процесс выравнивания выглядит несколько сложнее, в виде обратимых переходов этих свойств между компонентами объединенной системы, и естественным образом показывает возникновение пригожинских эффектов;
(Эа и Эп, Эп и Эп’, Эа и Эа’, Эа’ и Эп’), причем Эп одной из систем может уменьшиться, что окажет долговременный эффект на поведение систем в бесконечном пределе, и еще более значительный – если она через небольшое время Т окажутся разъединены.
Во втором случае длительная динамика обеих систем окажется невыводима из классических параметров Эа и остальных оцениваемых для такой ситуации.
В частности, можно вероятно (здесь подойдет модель с саморазлагающимися молекулами двух видов) представить себе эксперимент, при котором поведение такой системы продемонстрирует значительные отличия от контрольной, точно такой же в момент стартовых параметров – за счет того, что Эп полученного ей вещества второй системы, пусть даже в нее попадут неразложившиеся молекулы, окажется частично исчерпанным.
В случае же с тем самым вопросом, ответ на который я искал, ответ оказался невероятно прост: в случае энтропийной убыли сложной структуры биохимической машины ее Эп уменьшается, стохастически прорываясь в Эа – тогда как для репарации его достаточно своевременно добавлять всего лишь элемент или элементы, чья Эп больше, например обеспечивать контакт с бОльшей репарирующей структурой, либо не может быть изменена на данном энергетическом уровне; например простые молекулы.
Для последнего достаточно даже диффузии, но, конечно клетка использует активный транспорт, и энергия играет роль только ускорителя процессов.
Так возникает в основе своей «негэнтропийный» эффект живого, так сложно объясняемый в литературе и поныне.
Однако, как оказалось, для его возникновения совершенно не нужны экзотические или переусложненные механизмы перенаправления энергии.
Вполне достаточно того, что существует сепарация элементов в диссипативных системах – и того, что существенные биохимические каскады клетки имеют некоторый запас структурности, уменьшение которого (то есть понижение потенциальной энтропии) не уничтожает каскад, а лишь приводит к ухудшению его работы и повышению рисков сбоев. В этом случае достаточно простой замены элементов.
То есть организм самовосстанавливается не методом ре-креации, а методом рекомбинации. Что и требовалось доказать.
Такой вот секрет.
5. Вместо заключения.
Естественно, в этом поверхностном очерке за кадром остались многочисленные согласования, обоснования, описания и увязки, и создание полного описания процесса есть дело будущего для заинтересованных исследователей.
Однако, по крайней мере в отношении рассматриваемой мной проблемы, величина Эп уже оказалась совершенно фундаментальной, позволяющей по-новому взглянуть на эволюцию живого, как на термодинамическое чудо.
7.12.2009
Титов К. В. Основатель ООО "Центр Возможности человека", автор книг и семинаров по системе навыков ДЭИР,
врач-онколог, Президент Международной Академии Информатики и Развития Высоких Технологий (МАИР ВТ), академик,
ректор ЧОУ ДПО «Высшей школы психосоциальных технологий управления».
#удивительное_рядом