Концепция биологической эволюции

Статистическое описание равновесных систем. Концепции порядка и хаоса в естествознании

Важнейшим успехом термодинамики классического периода явилась формулировка так называемого второго начала термодинамики, согласно которому тепло самопроизвольно может передаваться только от тел с большей температурой к телам с меньшей температурой и никогда наоборот. Для характеристики направленности процессов теплопередачи была введена величина S = dQ/T, названная энтропией (дословно «способность к превращениям»). В конце прошлого века Больцман убедительно показал, что энтропия является мерой хаоса, мерой неопределенности, непредсказуемости состояния системы (S = k.lnW, где k - постоянная Больцмана, W – статистический вес состояния системы). Таким образом, впервые в законы естествознания был внесен элемент вероятности, после чего математические методы теории вероятностей твердо обосновались в «точных» естественных науках.

С точки зрения второго начала термодинамики, который, как выяснилось, имеет статус всеобъемлющего закона, справедливого для всех явлений природы, любой относительно изолированный процесс может протекать только в направлении нарастания энтропии, то есть хаоса и неопределенности в состоянии системы (все старится и разрушается). Даже Вселенную в целом, по мнению Больцмана, однажды ожидает «тепловая смерть», когда ее энтропия достигнет максимума.

Принцип роста энтропии входил в прямой конфликт с достижениями другой естественно-научной дисциплины – биологии, где примерно в то же самое время был сформулирован принцип биологической эволюции, движущей силой которой, по мнению Дарвина, является естественный отбор. В процессе эволюции происходит формирование новых видов живых организмов, которые, подчиняясь требованиям окружающей среды, оказываются все более сложными и совершенными, по сравнению со своими предшественниками. Таким образом, естествознание впервые вышло на уровень формулировки фундаментальных законов, описывающих живой мир. И сразу же возникает парадокс несогласия с данными физики, где уже твердо обосновался принцип роста энтропии. Не случайно Больцман считал, что жизнь является следствием глобальной случайности, имеющей крайне малую вероятность возникновения. С точки зрения физики XIX века, возникнув однажды, любая упорядоченная система (например живой организм или жизнь вообще) может только разрушаться, деградировать. В то же время мы воочию можем наблюдать, например, как формирует сам себя организм ребенка, упорядочивая рассеянные в окружающей среде элементы.

Парадоксы подобного рода вообще типичны для механистической картины мира. Их причина стала понятной только в XX веке.

Дата добавления: 2014-01-07