Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Эволюционные идеи неклассической и постнеклассической науки






Идея эволюции, к началу XX века прочно утвердившаяся в комплексе биологических наук, шагнувшая вслед за тем в космологию и химию и ставшая таким образом одной из основополагающих идей современного естествознания, до относительно недавнего времени была чужда физике. Идея эволюции влечет за собой признание двух основных фактов:

1) необратимость временных изменений;

2) усложнения материальных систем во времени.

Классическая механика описывала изменение положения систем в пространстве независимо от направления времени. Для системы дифференциальных уравнений, представляющих движение тела в классической механике, при известных начальных условиях: пространственном положении тела, направлении движения и импульсе тела - можно рассчитать его координату и импульс в любой, произвольно взятый момент времени. Между предсказанием будущего и восстановление прошлого в рамках механики Ньютона нет различий. Таким образом, оба составляющих идею эволюции факта были чужды классической механике. И. Пригожин отмечает, что «В том виде, как оно входит в фундаментальные законы физики от классической динамики до теории относительности и квантовой физики, время не содержит в себе различия между прошлым и будущим»[128].

Интересно, что сама идея научного закона содержит в себе идею вневременности. Когда мы говорим об устойчивых причинно-следственных отношениях, мы подразумеваем, как правило, «всегда», то есть «вне времени».

Развитие идей термодинамики внесло в физику идею времени и идею эволюции. Однако облик этой термодинамической эволюции оказался совершенно отличным от принятого в биологии. Действительно, предоставленная сама себе изолированная термодинамическая система не может повторить своего состояния, т.е. ее временные изменения необратимы. Направленность этих изменений всегда одна и та же: конечным состоянием таких систем оказывается тепловое равновесие, квалифицируемое как состояние хаоса - максимально симметричное статистически равномерное неупорядоченное движение молекул. Таким образом, облик термодинамической эволюции разрушителен, а ее направление - от " порядка к хаосу".

В 1944 г. в Англии вышла небольшая по объему книга известного физика-теоретика Эрвина Шрёдингера " Что такое жизнь с точки зрения физики? ". Шрёдингер считает, что жизнь проявляет свойства, не укладывавшиеся в физические представления того времени.

Во-первых, она противоречит сложившемуся в XIX в. представлению о " естественной" тенденции возврата системы со случайно возникшей в ней упорядоченностью к исходному хаосу.

Во-вторых, под воздействием классической статистической физики сложилось убеждение о господстве в мире статистических законов. В важнейших жизненных процессах участвуют сравнительно небольшие группы молекул и атомов, не подпадающих под законы больших чисел. Но именно такие процессы обеспечивают высокую организованность всего того, что совершается внутри организмов и в процессах их взаимодействий с окружением. Шрёдингер приходит к выводу, что жизнь проявляет тенденцию к устойчивому поддержанию упорядоченных состояний высокого уровня сложности, а характерные для жизненных процессов законы не являются статистическими. После выхода книги Шрёдингера выявились два дополнительных обстоятельства.

Во-первых, пришло понимание того, что жизнь способна не только поддерживать как-то возникшие упорядоченные состояния, но создавать ситуации, при которых осуществляются переходы ко все более высоким уровням упорядоченности.

Во-вторых, оказалось, что при определенных условиях то же самое может происходить и с объектами неживой природы. На многочисленных примерах (ячейки Бенара в гидродинамике[129], циклические химические реакции Белоусова-Жаботинского, высокоорганизованное лазерное излучение) выяснилось, что самоорганизация широко распространена в нашем мире.

С точки зрения классической равновесной термодинамики конечным состоянием всякой физической системы, в которую не поступает извне энергия, поддерживающая ее упорядоченность, или, напротив, из которой не удаляется каким-либо образом энтропия, оказывается состояние " тепловой смерти" - невозможности совершить никакую работу[130]. Расширяя свои выводы на Вселенную, классическая термодинамика безжалостно пророчила всеобщую гибель. В преломляющей линзе классической термодинамики Земля - отнюдь не Рай, приветствующий утро своего рождения, а увитый цветами катафалк, плавно движущийся в небытие по космическому кладбищу.

Нельзя представить себе ничего, что столь разительно бы противоречило данным науки о живом. Биологическая эволюция похожа скорее на прекрасный порыв, в котором каждый раз, отряхивая с себя дряхлеющие одежды, природа обнажает все более совершенное тело.

Таким образом, к началу XX столетия в естествознании сложилась противоречивая ситуация, когда данные одной его фундаментальной отрасли (физики) противоречили данным другой (биологии). Вхождение в начале столетия идеи эволюции Вселенной только осложняло, но ни в коем случае не спасало ситуацию. Биологическая эволюция оставалась без своей физической основы. Согласование физической и общей естественнонаучной картин мира было возможно только на путях устранения этого противоречия.[131]

 

Анализ неумолимых выводов термодинамики показал, что ее опорой и исходной абстракцией является понятие изолированной (замкнутой) термодинамической системы, которое представляет собой сильное упрощение реальных физических систем[132]. Большинство реальных систем являются открытыми [133], т.е. способными обмениваться с окружающей их средой веществом, энергией и информацией, или, что то же самое, выводить во внешнюю среду вырабатываемую в системе энтропию.

Вместе с тем идея биологической эволюции, которая свидетельствовала о способности материи к самоорганизации и самоусложнению, требовала не только признания понятия закрытой изолированной системы сильной идеализацией, но и движения вперед к пониманию физического механизма самоорганизации и самоусложнения.

Открытые системы вначале рассматривались как приближенные к закрытым. При условии, что открытая система находится в равновесии, т.е. функция возрастания энтропии достаточно мала (последнее возможно при отводе энтропии во внешнюю среду), такая система оценивалась как приближение к идеальной закрытой физической системе. Признание открытости системы само по себе только оттягивало термодинамическую смерть, служило своеобразным коэффициентом замедления при втором начале термодинамики.

Решающий шаг в направлении физического оправдания биологической эволюции требовал:

во-первых, признания принципиальной равноправности и равновероятности процессов деградации и организации, нарастания хаоса и нарастания порядка, усложняющей (биологической) и упрощающей (термодинамической) эволюций,

во-вторых, признания наличия физического механизма (алгоритма) самоорганизации.

 






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.