четверг, 16 апреля 2015 г.

2-й закон термодинамики и Бог!

Термодинамика – это раздел физики, изучающий соотношения и превращения теплоты и других форм энергии, базируется на следующих законах:
  • Общий закон гласит, что изолированная система постепенно приходит к состоянию термодинамического равновесия, исключающему передачу тепла от одной части системы к другой, и самостоятельно выйти из него не может. 
  • 1-й закон - закон сохранения и превращения энергии 
  • 2-й закон (второе начало термодинамики - ВНТ) - запрещает самопроизвольную передачу тепла от менее нагретых тел к более нагретым и возможность 100%-го преобразования теплоты в работу из-за потерь в окружающую среду, что исключает возможность создания вечного двигателя. ВНТ вводит понятие энтропии (Э), как показателя хаотичности, системы. 
  • 3-й закон утверждает, что абсолютный ноль недостижим, т.е. невозможно довести температуру физического тела до абсолютного нуля за конечное время.   
Следствия:
  • В изолированной системе Э не может убывать, а беспорядок не может самопроизвольно уменьшаться: он может только возрастать или оставаться на прежнем уровне.
  • Всем процессам в изолированной системе свойственна направленность и необратимость. Однако в открытых системах Э может как возрастать, так и убывать.
  • Для того чтобы ВНТ перестало действовать как непреложный закон, в общем случае важно не направление передачи энергии, а наличие самого факта такой передачи между системой и окружающим миром.
     Примеры убывания энтропии в неживой природе, без участия разума:
  • Снежинки. При их образовании хаотично движущиеся молекулы водяного пара соединяются в упорядоченный кристалл. При этом происходит охлаждение, то есть отдача энергии в окружающую среду, а атомы занимают положение, которое для них более выгодно энергетически. Кристаллическая решётка снежинки соответствует большему порядку, чем хаотически движущиеся молекулы пара.
  • Фульгуриты. Фульгурит – фигура, образовавшаяся из песка при ударе молнии в землю. В этом процессе происходит поглощение энергии (электрического тока молнии), приводящее к плавлению песка, который впоследствии застывает в твёрдую фигуру, что соответствует большему порядку, чем хаотично рассыпанный песок.
  • Ряска на пруду. Обычно ряска, растущая на поверхности пруда, если её достаточно много, стремится занять всю площадь пруда. Попробуйте раздвинуть ряску руками, и она через минуту вернётся на своё место. Однако когда дует ветер (порой едва ощутимый), ряска скапливается в одной части пруда и находится там в «сжатом» состоянии. Энтропия при этом уменьшается за счёт поглощения энергии ветра.
  • Образование азотистых соединений. Ежегодно в атмосфере земного шара происходит около 16 миллионов гроз. Во время вспышек молний из простых составляющих атмосферы – азота, кислорода и влаги – образуются более сложные азотистые соединения, необходимые для роста растений. Уменьшение энтропии в данном случае происходит за счёт поглощения энергии электрических разрядов молний.
  • Реакция Бутлерова - автокаталитический синтез. В нём сложные структурированные молекулы сахаров в определённой среде растут сами собой, порождая себе подобные в геометрической прогрессии. Упорядочение химической структуры, а, значит, и уменьшение хаоса, в реакции Бутлерова происходит за счёт энергетического обмена со средой.
  • Вулканы. Хаотично движущиеся молекулы магмы, вырываясь на поверхность, застывают в кристаллическую решётку и образуют вулканические горы и породы сложной формы. Если рассматривать магму как термодинамическую систему, её энтропия понижается за счёт отдачи тепловой энергии в окружающую среду.
  • Образование озона. Наиболее энергетически выгодным состоянием для молекул кислорода является O2, однако под действием жёсткого космического излучения огромное количество молекул преобразуется в озон (O3) и может находиться в нём достаточно долгое время. Этот процесс непрерывно продолжается, пока в атмосфере присутствует свободный кислород.
  • Лужа иллюстрирует, что энтропия может уменьшаться самопроизвольно! Согласно ВНТ, тепло не может самопроизвольно переходить от тел менее нагретых к более нагретым, однако температура воды в луже стабильно удерживается на несколько градусов ниже, чем температура почвы и окружающего воздуха, потому что лужа испаряется, при этом более быстрые молекулы отрываются от её поверхности и улетучиваются, а более медленные остаются. Т.е. лужа постоянно самоохлаждается по отношению к более тёплой окружающей среде и является открытой системой, поскольку обменивается с окружающей средой не только энергией, но и веществом, и процессы в ней идут в направлении, противоположном тому, которое указывает ВНТ.
Во многих случаях уменьшение энтропии является закономерным – склонность к нему заложена в самом построении таких систем. В открытых системах энтропия не обязательно уменьшается, а скорее наоборот – самопроизвольно чаще происходит именно увеличение энтропии, то есть возрастание хаоса.
    Получается, что в мире наблюдается некое фундаментальное свойство – стремление к самопроизвольной деградации и возрастанию энтропии. Но в открытых системах возрастание энтропии зависит от свойств системы и условий, в которых она находится.
   Можно ли доказать, что раз Вселенная не пришла в хаос в соответствии с ВНТ, то это доказывает, что ей управляет Бог?
    Во-первых, пока не доказано, что Вселенная является изолированной системой, хотя не доказано и обратного.
      Во-вторых, ВНТ просто говорит, что в изолированной системе хаос будет увеличиваться. Если говорить о Вселенной в целом, то в ней возрастает хаос (равно как и энтропия) - звёзды выгорают и постоянно испускают материю в межзвёздное пространство, во Вселенной происходит непрерывный процесс преобразования структурированной материи звёзд и галактик в хаотично рассеянную энергию и газ, т.е. увеличение энтропии.
      Астрофизик Алан Лайтман: «То, что Вселенная была создана настолько высокоорганизованной, – загадка [для учёных.  Любой космологической теории придётся объяснить эту загадку энтропии»: почему Вселенная не пришла в хаос.
     ВНТ действует только в изолированных системах, но Земля не является изолированной системой, так как постоянно получает энергию от Солнца и, наоборот, отдаёт её в космос.
     Общая тенденция к возрастанию энтропии не является законом, поэтому тенденцию к возрастанию энтропии нельзя применять к возникновению жизни как некое абсолютное правило.
     Сказанное не означает, что раз ВНТ не запрещает самозарождение жизни, то жизнь могла зародиться сама собой. Если соединять аминокислоты в случайном порядке, то вероятность создания белка будет настолько мала, что это событие никогда не произойдёт. Допускать их случайное возникновение – это примерно то же самое, что, найдя в горах несколько похожих на кирпичи камней, утверждать, что каменный дом, стоящий неподалёку, образовался из таких же камней случайным образом под действием естественных процессов.
     Для существования жизни одних белков тоже недостаточно: требуются не менее сложные молекулы ДНК и РНК, случайное возникновение которых также невероятно. ДНК, по сути, представляет собой гигантское хранилище структурированной информации, которая требуется для производства протеинов. Её обслуживает целый комплекс протеинов и РНК, копирующий и корректирующий эту информацию и использующий её «в производственных целях».  Всё это – единая система, компоненты которой по отдельности не имеют никакого смысла, и ни один из которых из неё нельзя удалить. 
     Вера во ВНТ полностью совместима с верой в Творца, поскольку в изолированной системе энтропия не может убывать,  но только пока в её работу никто не вмешивается, например, Творец, после чего система перестанет быть изолированной, и ВНТ прекратит своё действие в ней.
     То же можно сказать и о возрастании энтропии. Очевидно, что практически всё существующее вокруг нас имеет склонность к разрушению и деградации со временем, но Творец способен остановить любые процессы деградации и даже обратить их вспять.
     ВНТ не может использоваться в качестве доказательства существования Бога, так же как и существование или не существование Бога не доказывает и не опровергает ВНТ.

1 комментарий:

  1. в тот то и суть что изолированных систем в природе нет поэтому закон сохранения не работает

    ОтветитьУдалить