№ 6. Порядок и хаос в природе.

В начале 19 века в промышленности (на фабриках и заводах) и на транспорте (на паровозах и пароходах) активно начала использоваться изобретенная в 18 веке паровая машина. Для усовершенствования тепловых машин, появилась необходимость подробно разобраться в процессе превращения теплоты в работу. Данной проблемой занялся французский ученый Сади Карно. Продолжил исследования в данном направлении немецкий физик Рудольф Клаузиус (1822-1888). В своих работах он впервые сформулировал 1-ое и 2-ое начало (законы) термодинамики. Клаузиус утверждал, что стремление теплоты переходить от более теплых тел к более холодным, выравнивая, таким образом, разницу температур, является естественным. Только в этом случае возможно данный поток тепловой энергии превратить в энергию механическую, т.е. получить работу. В свою очередь, переход теплоты от более холодного тела к более теплому не может происходить сам собой, т.е. без компенсации. Почему тепло, обусловленное движением молекул, самопроизвольно переходит только в одну сторону (от теплого к холодному), стремясь к равновесию? Именно для объяснения этой природной закономерности Клаузиус ввел понятие энтропии. При тепловом обмене молекулы теплого и холодного тела беспорядочно взаимодействуют друг с другом, поэтому достижение равновесия в данном случае может быть осуществлено бесконечным количеством способов, и вероятность (а значит и энтропия) равномерного обмена, в данном случае, будет расти и стремиться к бесконечности. Для противоположной ситуации, когда взаимодействие молекул будет упорядоченным (например, в случае перехода тепла, наоборот, от холодного к горячему), вероятность такого теплового обмена будет стремиться к нулю. Таким образом, направление перехода от порядка к беспорядку (своего рода равновесию) в природе является естественным, или, по-другому, наиболее вероятным. Вот почему механическое движение, которое упорядочено, легко превратить в тепловое, которое беспорядочно, а взаимодействующие друг с другом тела, предоставленные сами себе, стремятся к равновесию. Другими словами, вероятность к беспорядку (в некотором смысле, равновесию) возрастает, механическая энергия превращается в тепловую, а само тепло равномерно распределяется между телами и окружающей средой.

Если рассматривать жизнь, как некое временно устойчивое состояние, которое, согласно всеобщим законам природы, стремится к состоянию равновесному, то человек в конечном итоге все равно превращается в беспорядочное соединение атомов и молекул, а значит, стремится от организованной структуры, или, в некотором смысле, порядка к хаосу, к беспорядку, к неорганизованному мертвому телу. Человек, осознавая всеобщий закон возрастания энтропии, может и должен разумно и целенаправленно оказывать влияние в своих интересах на естественное и необратимое увеличение беспорядка и хаоса в природе. Все стремится к хаосу и беспорядку, так как это намного легче и естественней.

Роль энтропии как меры хаоса

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 и есть наиболее простое состояние системы, или термодинамическое равновесие, при котором движение частиц хаотично. Максимальная энтропия означает полное термодинамическое равновесие, что эквивалентно хаосу. Однако, исходя из теории изменений Пригожина, энтропия - не просто безостановочное соскальзывание системы к состоянию, лишенному какой бы то ни было организации. При определенных условиях энтропия становится прародительницей порядка.