Верхом на бомбе. Судьба планеты Земля и ее обитателей
Шрифт:
Не верите? Что ж, начинаю раскидывать пальцы веером…
Все наверняка слышали про энтропию и про злую науку термодинамику, предсказавшую тепловую смерть Вселенной. Второй закон термодинамики гласит, что в замкнутых системах энтропия не может падать, она может либо расти, либо оставаться неизменной.
Что такое энтропия? И что такое замкнутая система?
Если система не обменивается веществом и энергией с окружающей средой, она называется замкнутой. (Соответственно, система, которая обменивается с внешней средой чем-либо, называется открытой системой.)
А энтропия – второе имя хаоса, беспорядка. Если мы разложим костяшки домино в правильном, игровом порядке – «двоечка» к «двоечке», «пустышка к пустышке», то у нас получится упорядоченное расположение. А если мы теперь костяшки перемешаем, получится расположение хаотическое, беспорядочное.
Превратить порядок в хаос всегда проще, чем наоборот. Достаточно несколькими движениями рук перемешать костяшки домино, чтобы порядок был разрушен. Но столь же простыми движениями восстановить прежнее расположение у нас не получится, тут повозиться придется. Чтобы что-нибудь построить и упорядочить, всегда нужно повозиться, приложить усилия, энергию, деньги. А чтобы разрушить, ничего делать не надо, оно само. Даже горы когда-нибудь разрушатся до основания. Этот процесс называется эрозией и занимает всего ничего – какой-нибудь миллион-другой лет.
Почему так несправедливо?
Так уж устроен мир, друзья! Надо корячиться. Именно об этом и говорит закон неубывания энтропии. Этот закон – любимое дитя общефизических законов сохранения и статистической физики. В нашем, социальном мире этот закон имеет всем известное следствие: за все надо платить. Любое созидание в одном месте оплачивается разрушением в другом.
Вы созидаете разницу температур между домом и улицей, бросая в печку дрова и разрушая их.
Вы осуществляете перемещение в пространстве, оплачивая это разрушением бензина в моторе вашего автомобиля.
Вы строите в песочнице куличик, растрачивая энергию своего тела, проглоченную ранее в виде еды.
Вы приобретаете еду в магазине, расплачиваясь за это конкретным баблом.
После того как появилась наука термодинамика, церковь слегка воспряла духом, а наука пережила немного неприятный период. «Если без внешнего влияния все имеет склонность только к разрушению, деградации и хаосу, то почему на Земле мы видим процессы совершенно обратные? Растут цветы, вздымаются горы, рождаются дети. Нет ли в этом прямого указания на перст Господень?» – восклицала церковь. Наука в ответ задумчиво чесала репу. И чесала до тех пор, пока в середине ХХ века не появилась неравновесная термодинамика, которая дала наконец вразумительные ответы без привлечения потусторонних сил.
Что же ответила новая наука попам? Наука сказала, что Земля – система открытая, энергия к ней поступает от Солнца, и эволюция на ее поверхности оплачивается разрушением (выгоранием) нашего светила. В открытых системах вполне могут идти самопроизвольные процессы усложнения. Любой из нас такие процессы может наблюдать дома на кухне. Налейте в кастрюлю воды и закройте крышку. У вас в первом приближении получится закрытая система, которая не обменивается с окружающей кухней ни веществом, ни энергией. Соответственно, ничего интересного с водой в закрытой системе-кастрюле происходить не будет. Как было в ней хаотическое броуновское движение молекул, так и будет.
А вот в кастрюле, поставленной на огонь, через некоторое время возникают упорядоченные структуры – конвекционные ячейки: этакие конвейеры, в которых горячая вода поднимается вверх, а охлажденная опускается вниз. Таких ячеек в кастрюле может быть несколько. В них молекулы мобилизованы для участия в групповом организованном движении.
Если спросить нормального человека, который имеет представление о термодинамике, является Земля открытой системой или закрытой, он, оглянувшись вокруг и увидев буйство красок и прочих насекомых, скажет, что, конечно же, открытой! И будет прав. Но если спросить о том же ненормального человека, например, геолога, ответ будет противоположным. Потому что человек обычный под словом «Земля» понимает то, что происходит на поверхности планеты – климат, океаны, атмосферу, бурлящую жизнь, летающие самолеты, цивилизацию. А для мрачного геолога, привыкшего ворочать масштабами миллиардов лет и мегатоннами породы, жизнь на поверхности планеты – пустая и пренебрежимо малая суета. Геолог под словом «Земля» понимает весь шар по всей его глубине. И этот шар – система закрытая. Потому что солнечный свет проникает в него на считаные сантиметры. ну, пускай, метры. Тонюсенькая пленка, в которой кипит жизнь, не оказывает практически никакого влияния на процессы, происходящие в глубинах планеты.
А процессы внутри творятся интересные. За 4,5 миллиарда лет Земля прошла тяжелый путь «от капли спермы до маршала» – от первобытного хаоса протопланетной глобулы, в которой все вещество было разобрано на атомы и равномерно перемешано, до твердого сегодняшнего шара, в котором прошла геологическая эволюция, оказались выделенными рудные жилы, возникла литосфера, встречается самородное золото, молекулы которого почему-то вдруг собрались вместе, чтобы порадовать героев Джека Лондона. Появились горы и моря, алмазы, рубины. И все это – из кучи космической пыли.
Кто организатор процесса? За чей счет гуляем? И чем расплачиваемся?
Расплачиваемся расходованием невозобновимых радиоактивных элементов и гидридов. Они, в конечном счете, дают энергию для расширения планеты и всей тектонике, на ней происходящей.
Мы знаем, что в закрытых системах эволюция не происходит.
Мы знаем, что в Земле она произошла. Значит, вывод может быть только один: Земля – открытая система. То есть она должна чем-то обмениваться с космосом. Иными словами, энтропия должна чем-то выноситься из системы, чтобы не накапливаться в ней.
Поясню…
Высокоорганизованная система – это система, содержащая много информации. А низкоорганизованная система, соответственно, содержит мало информации. Уменьшение энтропии в результате эволюционного развития есть не что иное, как накопление информации в системе. А энтропия жестко связана с информацией и является величиной обратной ей: чем больше информации, тем меньше энтропии. Но информация – это просто организованная, упорядоченная материя: цепочка ДНК, буквы в книге, радиоволна. Не бывает информации вне материи, информация всегда базируется на каком-то материальном носителе. И поскольку энтропия является величиной, зеркальной информации, и жестко с ней связана, значит, энтропия точно так же жестко связана с материей, и энтропии без материи не бывает. Значит, если энтропия убывает, она выносится из системы чем-то материальным.
Человеческий организм сбрасывает энтропию в виде фекалий и мочи – они более просто организованы, чем изначальная пища. А Земля чем сбрасывает энтропию? Излучением? Электромагнитной энергии Земля излучает не больше, чем поглощает от Солнца. Значит, энтропию должно уносить что-то другое… Это должно быть нечто чрезвычайно летучее, чтобы проникнуть через всю земную толщу от самого ядра. Это должно быть нечто очень легкое, потому что массу Земля практически не теряет.
Даже чисто теоретически на эту роль подходит только один кандидат. И мы знаем, как его зовут…