Законы термодинамики

Но если система сильно неравновесна, то есть обладает значительным избытком свободной энергии, то в  ней может возникать хаос особого  рода, называемый динамическим; реакция такой системы на возмущающие воздействия нелинейна и может быть сколь угодно большой при сколь угодно малом первичном возмущении. Так, если скорость движения жидкости по трубе превышает некоторую критическую величину, то малейшая неоднородность потока немедленно приведет к катастрофическому превращению ламинарного потока в неупорядоченный, турбулентный.

Однако, динамический хаос замечателен  тем, что за внешне совершенно непредсказуемым  поведением системы кроется строгий  детерминизм - все происходящие в  ней процессы можно математически  рассчитать с любой требуемой  точностью. Еще одна особенность  такого хаоса заключается в том, что он может служить источником самозарождения строго упорядоченных  структур. Например, в турбулентном потоке могут возникать устойчивые вихри - подобные вихри (так называемую "дорожку Кармана") можно наблюдать  за быстро плывущей лодкой.

Ревизии пришлось подвергнуть  и смысл понятия "система". Когда  система в целом находится  в состоянии, далеком от истинного  термодинамического равновесия, а это  относится ко всем реально существующим системам, то в ее отдельных частях могут самопроизвольно происходить  процессы самоорганизации, сопровождающиеся понижением энтропии. Если не учитывать  того, что подсистемы, в которых  из динамического хаоса самозарождаются  диссипативные структуры, питаются свободной энергией внешней среды, то возникает видимость нарушения  второго начала термодинамики. Но все  становится на свои места, если принять  во внимание то обстоятельство, что  процессы самоорганизации, происходящие в локальных областях, сопровождаются неуклонным ростом энтропии всей системы  в целом.

Так, жизнь на Земле зародилась в сильно неравновесной среде, а  возникшие организмы стали жить и эволюционировать, потребляя свободную  энергию, поступающую к ним извне, - то есть, в конечном счете, энергию  Солнца. Но само Солнце не вечно (если, конечно, верна термоядерная гипотеза происхождения его энергии) и  должно погаснуть после того, как  весь водород превратится в гелий. Так же должны, видимо, рано или поздно погаснуть и все прочие звезды, в результате чего вся Вселенная погрузится во мрак "тепловой смерти", наступление которой пророчил в прошлом веке Р. Клаузиус.

Но в какой мере Солнце и звезды можно считать изолированными системами? Может быть, в действительности они связаны друг с другом какими-то особыми энергетическими потоками (возможность существования которых, кстати, допустил Н.А.Козырев)? Тогда, все  далее и далее расширяя пределы  рассматриваемой системы, мы будем  отодвигать в бесконечность момент наступления "тепловой смерти" и  придем к утешительному выводу о  том, что она никогда не наступит. Именно путем таких рассуждений  принято опровергать пессимистический прогноз Клаузиуса.

Увы, за легкомысленное обращение  с бесконечностью приходится платить. В вечно существующей бесконечно большой нелокальной Вселенной  уже не будет привычных нам  пространства, времени и движения - а следовательно, в ней не будет  ни энергии, ни вещества как таковых. Все известные нам законы природы  могут иметь только локальный, местный  характер.

Это значит, что неосторожное использование понятия "бесконечность" (а оно неявно содержится в таких  часто употребляемых словах, как "мгновенное", "всегда", "никогда" и некоторых других) может приводить  к парадоксальным умозаключениям и  поэтому его смысл (как и смысл  понятий "система", "хаос", проанализированных Пригожиным) тоже нуждается в уточнении.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Тезис о развитии как атрибуте материи до недавнего времени  трудно было согласовать с данными  естествознания, где единственный закон, включающий направленность происходящих изменений, - это второе начало термодинамики, говорящее скорее о тенденции  к деградации. Второе начало является одним из естественнонаучных выражений  принципа развития, определяющим эволюцию материи. Поскольку принцип увеличения энтропии отражает необратимость всех реальных процессов и тем самым  означает необратимое изменение  всех известных форм материи, т.е. их переход в какие-то иные формы, для  которых уже будут недействительны существующие законы, то его можно считать естественнонаучным выражением философского принципа развития.

Второе начало имеет тот  же статус, что и первое начало (закон  сохранения энергии), и его действие не противоречит развитию Вселенной. Напротив, сам принцип развития находит  свое естественнонаучное обоснование  во втором начале термодинамики. Принцип  возрастания энтропии рассматривается  как одна из естественнонаучных конкретизаций  принципа развития, отражающая образование  новых материальных форм и структурных  уровней в неорганической природе.

Одной из фундаментальных  черт современного естествознания и  вместе с тем направлений его  диалектизации является все более  глубокое и органичное проникновение  в систему наук о природе эволюционных идей, которые неразрывно связаны  с концепцией иерархии качественно  своеобразных структурных уровней  материальной организации, выступающих  как ступени, этапы эволюции природных  объектов. Если всего лишь несколько  десятилетий назад исследования эволюционных процессов в различных  областях естествознания были довольно слабо связаны между собой, то сейчас положение изменилось радикальным  образом: выявляются контуры единого (в многообразии своих конкретных проявлений) процесса эволюции охваченных исследованиями областей природы.