Навигация
2.3 Термодинамический подход.
В классической науке (XIX в.) господствовало убеждение, что материи изначально присуща тенденция к разрушению всякой упорядоченности, стремление к исходному равновесию, что энергетическом смысле и означало неупорядоченность, т.е. хаос. Такой взгляд на вещи сформировался под воздействием равновесной термодинамики.
Эта наука занимается процессами взаимопревращения различных видов энергии. Ею установлено, что взаимные превращения тепла и работы неравнозначны. Работа может полностью превратиться в тепло трением или другими способами, а вот тепло полностью превратить в работу принципиально не возможно. Это означает, что во взаимных переходах одних видов энергии в другие существует выделенная самой природой направленность. Знаменитое второе начало термодинамики в формулировке немецкого физика Р. Клаузиуса звучит так «Теплота не переходит самопроизвольно от холодного тела к более горячему». Закон сохранения и превращения энергии в принципе не запрещает такого перехода, лишь бы количество энергии сохранялось в прежнем объеме. Но в реальности такого никогда не происходит. Вот эту-то односторонность, однонаправленность перераспределения энергии в замкнутых системах и подчеркивает второе начало.
Для отражения этого процесса в термодинамику было введено новое понятие — энтропия. Под энтропией стали понимать меру беспорядка системы. Более точная формулировка второго начала термодинамики приняла такой вид: «При самопроизвольных процессах в системах, имеющих постоянную энергию, энтропия всегда возрастает». Физический смысл возрастания энтропии сводится к тому, что состоящая из некоторого множества частиц изолированная (с постоянной энергией) система стремится перейти в состояние с наименьшей упорядоченностью движения частиц. Это — наиболее простое состояние системы, или состояние термодинамического равновесия, при котором движение частиц хаотично. Максимальная энтропия означает полное термодинамическое равновесие, что эквивалентно полному хаосу [6].
Общий итог достаточно печален: необратимая направленность процессов преобразования энергии в изолированных системах рано или поздно приведет к превращению всех видов энергии в тепловую, которая рассеется, т.е. в среднем равномерно распределится между всеми элементами системы, что и будет означать термодинамическое равновесие, или полный хаос. Если наша Вселенная — замкнута, то ее ждет именно такая незавидная участь. Из хаоса, как утверждали древние греки, она родилась, в хаос же, как предполагает классическая термодинамика, и возвратится.
Возникает, правда, любопытный вопрос: если Вселенная эволюционирует только к хаосу, то, как же она могла возникнуть и сорганизоваться до нынешнего упорядоченного состояния? Однако этим вопросом классическая термодинамика не задавалась, ибо формировалась в эпоху, когда нестационарный характер Вселенной даже не обсуждался. В это время единственным немым укором термодинамике служила дарвиновская теория эволюции. Ведь предполагаемый этой теорией процесс развития растительного и животного мира характеризовался его непрерывным усложнением, нарастанием высоты организации и порядка. Живая природа почему-то стремилась прочь от термодинамического равновесия и хаоса, Такая явная «нестыковка» законов развития неживой и живой природы, по меньшей мере, удивляла.
Удивление это многократно возросло после замены модели стационарной Вселенной на модель развивающейся Вселенной, в которой ясно просматривалось нарастающее усложнение организации материальных объектов — от элементарных и субэлементарных частиц в первые мгновения после Большого взрыва до наблюдаемых ныне звездных и галактических систем. Ведь если принцип возрастания энтропии столь универсален, как же могли возникнуть такие сложные структуры? Случайным «возмущением» в целом равновесной Вселенной их уже не объяснить. Стало ясно, что для сохранения непротиворечивости общей картины мира необходимо постулировать наличие у материи в целом не только разрушительной, но и созидательной тенденции.
Эти противоречия привели к формированию синергетики [6].
Глава 3. Обоснование универсального эволюционизма.
3.1 Теория нестационарной Вселенной.
Определяющее значение в утверждении универсального эволюционизма как принципа построения современной общенаучной картины мира сыграли три важнейших концептуальных направлений: во-первых, теория нестационарной Вселенной; во-вторых, синергетика; в-третьих, концепция биосферы и ноосферы [10].
Теория нестационарной Вселенной ввела следующие представления о космической эволюции: примерно 15-20 млрд. лет назад из точки сингулярности в результате Большого взрыва началось расширение Вселенной, которая вначале была горячей и очень плотной, но по мере расширения охлаждалась, а вещество во Вселенной по мере остывания конденсировалось в галактики. Последние, в свою очередь, разбивались на звезды, собирались вместе, образуя большие скопления. В процессе рождения и умирания первых поколений звезд происходил синтез тяжелых элементов. После превращения звезд в красные гиганты, они выбрасывали вещество, конденсирующееся в пылевых структурах. Из газово-пылевых облаков образовывались новые звезды, и возникало многообразие космических тел[2]. Теория Большого взрыва рисовала картину эволюции Вселенной в целом. В ее истоках лежало открытие А.А.Фридмана. Анализируя «мировые уравнения» Эйнштейна, описывающие метрику четырехмерного искривленного пространства-времени, А.А.Фридман нашел нестационарные решения мировых уравнений и предложил три возможных модели Вселенной. В двух из них радиус кривизны пространства должен был расти и Вселенная, соответственно, расширяться; третья модель предлагала картину пульсирующей Вселенной с периодически меняющимся радиусом кривизны[3,10].
Модель расширяющейся Вселенной вела к трем важным предсказаниям, которые впоследствии оказалось возможным проверить путем эмпирических наблюдений. Речь идет, во-первых, о том, что по мере расширения Вселенной галактики удаляются друг от друга со скоростью, пропорциональной расстоянию между ними; во-вторых, эта модель предсказывала существование микроволнового фонового излучения, пронизывающего всю Вселенную и являющуюся реликтовым остатком его горячего состояния в начале расширения, в-третьих, данная модель предсказывала образование легких химических элементов из протонов и нейтронов в первую минуту после начала расширения.
В середине двадцатого столетия идеям эволюции Вселенной был дан новый импульс. Теория расширяющейся Вселенной испытывала значительные трудности при попытках охарактеризовать наиболее загадочные этапы эволюции от большого взрыва до мировой секунды после него. Ответы на эти вопросы во многом были даны в рамках теории раздувающейся Вселенной.
Ключевым элементом раздувающейся Вселенной была так называемая «инфляционная фаза» - стадия ускоренного расширения. Она продолжалась 10-32 сек., и в течение этого времени диаметр Вселенной увеличился в 1050 раз. После колоссального расширения окончательно установилась фаза с нарушенной симметрией, что привело к изменению состояния вакуума и рождению огромного числа частиц[2].
Новая теория позволяет рассматривать наблюдаемую Вселенную лишь в качестве малой части Вселенной как целого, а это значит, что вполне правомерно предположить существование достаточно большого числа эволюционирующих Вселенных. Причем большинство из них в процессе эволюции не способны породить того богатства форм организации, которые свойственны нашей Вселенной (Метагалактике).
Новые данные, полученные в космологии, позволяют предположить, что объективные свойства Вселенной как целого создают возможность возникновения жизни, разума на определенных этапах ее эволюции. Причем потенциальные возможности этих процессов были заложены уже в начальных стадиях развития Метагалактики.
Все эти научные результаты дают основания рассмотреть их как один из факторов утверждения идеи глобального эволюционизма в современной научной картине мира [10].
Похожие работы
... в частности, из термодинамики. Но ее идеи носят междисциплинарный характер. Они подводят базу под совершающийся в естествознании глобальный эволюционный синтез. Поэтому в синергетике видят одну из важнейших составляющих современной научной картины мира. 2. Общие контуры и основные принципы построения современной естественно-научной картины мира. Мир в котором мы живем, состоит из разномасштабных ...
... ноосфере — сфере взаимодействия природы и общества, в пределах которой разумная человеческая деятельность становится определяющим фактором эволюции. Большой вклад в такое понимание естественно-научной картины мира и места человека в истории Земли внес П. Тейяр де Шардев. Согласно ему, в ходе развития Вселенной на Земле естественным "скачкообразным образом" совершился переход от неживого ...
... Вернадского и которое называют учением об эволюции биосферы и ноосферы. Его, несомненно, следует рассматривать как один из существенных факторов естественнонаучного обоснования идеи универсального эволюционизма. Биосфера, по Вернадскому, представляет собой целостную систему, обладающую высочайшей степенью самоорганизации и способностью к эволюции. Она является результатом «достаточно длительной ...
... потребовало уже не фотографии, а киноленты, каждый кадр которой соответствовал бы определенному этапу ее развития. В этом и заключается главная принципиальная особенность современной естественно-научной картины мира — принцип глобального эволюционизма. 2. Глобальный эволюционизм Появление принципа глобального эволюционизма означает, что в современном естествознании утвердилось убеждение в ...
0 комментариев