Содержание: Термодинамика
В обсуждении о MEPP (принцип максимума производства энтропии) termometr дал ссылку на обзор ‘Принцип максимума производства энтропии: история возникновения и современное состояние‘, опубликованный в Успехах физических наук и посвященный этому принципу. С моей точки зрения этот обзор является хорошей иллюстрацией того, что настоящий ученый не останавливается на достигнутом, а стремиться распространить свои идеи на весь мир, включая в том числе самого ученого. Ниже несколько цитат, в которых принцип распространяется на биологию, изменение климата, на вопрос, что такое жизнь, и на само мышление (то есть, на работу мозга).
‘Приведём сложившиеся на сегодня представления относительно эволюции с точки зрения MEPP. Согласно обобщённой формулировке принципа: при любой возможности на каждом иерархическом уровне неравновесная система в ходе самоорганизации будет выбирать состояние, максимизирующее плотность производства энтропии, или, если совсем кратко: природа в своём развитии предпочитает системы, которые удельно производят всё больше энтропии. Очевидным следствием этого являются возникновение жизни на Земле, усложнение живых существ в ходе эволюции, появление человека и весь ход развития нашей цивилизации (от человека, научившегося использовать огонь, до человека, широко использующего нефть и атомную энергию). В результате MEPP оказывается важнейшим принципом, объясняющим направленность (прогрессивность) биологической и технологической эволюции. Согласно этому принципу усложнение в процессе эволюции обусловлено тем, что при заданных ограничениях окружающего мира (в общем случае далёкого от равновесия) возникают системы (клетки, органы, организмы, сообщества и т.п.) с максимальным производством энтропии. Стремление к увеличению производства энтропии является основой как для возникновения «биологического материала», так и во многих случаях для естественного отбора. MEPP позволяет соединить в себе достаточно оригинальным образом как идею Ж. Ламарка о «стремлении к совершенству», так и противопоставленную ей в своё время Ч. Дарвином идею о естественном отборе. Следуя и «отбираясь» согласно MEPP, организмы естественным образом усложняются, так как бOльшие организация и сложность требуют потребления большей свободной энергии, что при переработке выделяет бOльшую энтропию.’
‘MEPP позволяет взглянуть на вопросы, связанные с прогрессом и будущим человечества, с новой, несколько неожиданной стороны. Так, в настоящее время из-за потепления климата планируются или уже принимаются меры, связанные с тем или иным ограничением тепловыделения и выброса парниковых газов. При этом планировании в настоящее время MEPP не принимают во внимание. Вместе с тем без должного учёта этого принципа принимаемые меры по борьбе с изменением климата могут быть недостаточными или даже опасными для будущего человечества. Действительно, природа руководствуется лежащими в её основе принципами, в том числе MEPP. Логика человека, заботящегося о сохранении своей среды обитания, очевидно, другая. Если мы будем ограничивать себя в переработке доступной энергии, то не вступим ли мы в конфликт с природой, которая нас создала? Не выберет ли природа в этом случае системы, более эволюционно прогрессивные с её точки зрения, сместив нас с вершины, на которую сама же поместила? Эти новые системы будут производить больше тепла, используя всю доступную энергию. Мы привыкли смотреть на мир, ставя себя и свои потребности в его центр, но если взглянуть с точки зрения природы, Вселенной… В результате, заботясь о своей среде обитания, «сохраняя» её для будущих поколений, не попадаем ли мы в западню, ведущую к гибели человечества?’
‘С точки зрения MEPP, опираясь на результаты работ, можно предложить следующее определение (возможно, потребующее в дальнейшем уточнений): жизнь это область пространства-времени с величинами удельного производства энтропии в диапазоне значений от 103 до 105 удельного производства энтропии звезды, вблизи которой эта область находится.’
‘Интеллектуальная деятельность рассматривается с точки зрения неравновесной термодинамики как некоторый сложный диссипативный процесс, который производит энтропию при взаимодействии с окружающей средой. Наибольшее производство энтропии является необходимым условием этого процесса. Эволюционирующий диссипативный процесс (мышление) может обладать множеством состояний, между которыми при взаимодействии с окружением совершаются переходы согласно MEPP, который гарантирует устойчивость каждого нового состояния. Это и является «физическим» основанием для «психологических» понятий: восприятия и действия. Функции интеллекта в таком подходе рассматриваются в рамках так называемой экологической психологии, т.е. как крайне сложный эмерджентный процесс взаимодействия диссипативной системы с окружением. Таким образом, очевидно, что представленный подход к описанию интеллекта противостоит подходу, в котором мозг пытаются представить как программу, содержащую перечень алгоритмов действий в ответ на все возможные стимулы.’
Информация
Леонид Михайлович Мартюшев, Принцип максимума производства энтропии: история возникновения и современное состояние. Успехи физических наук 191, no. 6 (2021): 586-613.