Аннотация: Насколько распространены в нашей Вселенной жизнь и разум, и при чём здесь энтропия. Если взглянуть под другим углом?
Некоторые особенности энтропии иерархических систем
Само понятие энтропии выкристаллизовалось из термодинамики и с лёгкой руки физиков зажило самостоятельной жизнью. Оттуда же из термодинамики к энтропии "прилипло" определение как о "мере хаотичности" системы. Не то, чтобы это была неправда, точнее, скажем так, не вся правда. С развитием теории информации появился и новый взгляд на проблему, которая неожиданно заиграла новыми красками.
Небольшая преамбула и немного определений:
В теории информации энтропия является мерой свободы выбора в эргодических последовательностях *. В общем смысле величина энтропии есть мера неопределённости, описываемой распределением вероятностей. Энтропия обращается в нуль тогда и только тогда, когда все вероятности, за исключением одной, равны нулю, а эта одна равна единице. В этом случае ситуация определена полностью и какая-либо свобода выбора отсутствует.
--------------------
* Эргодическая последовательность - в общих чертах, последовательность в рамках стационарного случайного процесса, в которой усреднение по ансамблю можно заменить усреднением по времени (Сильно заумно, но из песни слово не выкинешь. Если вы не математик или радиоинженер, то не забивайте себе мыслительный аппарат такими подробностями).
--------------------
Сущность второго закона термодинамики (закона неубывания энтропии) выражается в следующем:
Из всех последовательностей большой длины наиболее вероятной является та, для которой величина, энтропии максимальна.
Рассмотрим некоторую физическую систему, состоящую из множества частиц (например, молекул), причём состояние системы характеризуется состоянием её частиц, каждая из которых, в свою очередь может находиться в различных состояниях, характеризуемых их вероятностями. Рассматриваемая система с наибольшей вероятностью находится в том состоянии, для которого энтропия вероятностей состояний частиц максимальна. Поэтому, если система находится в состоянии, при котором указанная энтропия не максимальна, то более вероятен переход системы в такое из возможных её состояний, при котором энтропия возрастёт, а не уменьшится. Таким образом, если состояния отдельных частиц независимы друг от друга и система из любого данного состояния может перейти в любое другое, то вероятность увеличения энтропии в системе больше, чем вероятность уменьшения энтропии. На практике система, содержащая очень много элементарных частиц, наверняка переходит в состояние, при котором энтропия возрастает. Это и есть второй закон термодинамики *.
--------------------
* Голдман С. Теория информации: Перевод с английского Б.Г. Белкина. - М.: Издательство иностранной литературы, 1957.
--------------------
Главное, что отсюда следует запомнить - это то, что энтропия неразрывно связана с вероятностью.
Ну а теперь, собственно, суть.
Приняв за определение, что энтропия представляет собой меру свободы выбора и даже не вдаваясь в математические дебри, можно прийти к интересным выводам.
Принято считать, что жизнь - процесс антиэнтропийный. Если рассматривать внутреннюю структуру любого живого существа, то так оно и есть, и это бесспорно. Но если взглянуть на живой организм как на единый объект, в целом, "со стороны"?
У какого объекта "свобода выбора" выше - у воробья или у кучки элементов из которых он состоит? Ответ очевиден. Отсюда следует интересный вывод: жизнь как явление обеспечивается снижением энтропии внутри организма и значительным повышением её для системы "живой организм". Т.е., энтропия не просто "перекачивается" изнутри организма "наружу", но и дополнительно растёт за счёт деятельности самого живого организма *.
--------------------
* Можно, конечно сказать, что живой организм потребляет негэнтропию, но в данном случае такое представление автору кажется более наглядным.
--------------------
Переходим на следующую ступень эволюции: появляется разум. Очевидно, что разум для его носителя значительно расширяет "свободу выбора".
Следующий шаг - сообщество разумных. Понятно, что возможности группы всегда шире, чем возможности индивидуума. По мере развития, группы укрупняются, сливаются, взаимодействуют и, в конце концов, образуют вначале региональные, а затем и общепланетную цивилизацию. (Ну нельзя же считать цивилизацией отдельные дикие племена, бродящие по лесам и степям, джунглям и саваннам). Ну а возможности всего сообщества разумных - цивилизации - и вовсе несравнимы с возможностями отдельных индивидуумов. Итак, общество растёт, развивается, структурируется, упорядочивается. Энтропия теперь уже на уровне человеческого сообщества как системы перекачивается "изнутри - наружу". И появляются сначала пирамиды, а позже и космодромы.
Однако, не следует забывать, что эта самая "свобода выбора" - процесс вероятностный. И, хотя вероятность того, что энтропия возрастёт, всегда выше, нельзя исключать возможные флуктуации. К тому же, человек - он иногда такой "разумный", что вполне способен не только "переломить" процесс развития, но и внести в него свои пять копеек, чтобы ускорить, замедлить, а то и вовсе обратить вспять. И, если энтропия перестаёт "перекачиваться наружу", она начинает расти "внутри" и "разъедать" систему.
Ещё раз: поскольку закон неубывания энтропии актуален всегда (по крайней мере для локальных замкнутых систем), то ни одна динамическая система не может быть законсервирована. Единственным вариантом существования любой такой системы может быть только "перекачка" энтропии "изнутри" системы "наружу".
Вывод: развитие общества нельзя ни остановить, ни даже просто сдерживать, общество не может быть "законсервировано". Либо энтропия "сбрасывается" вовне и идёт развитие, либо при отсутствии "сброса" накапливается "внутри" и идёт регресс. Теоретически, какое-то весьма непродолжительное время можно балансировать в "нулевой точке" - точке равновесия "приход-расход", но вполне очевидно, что из-за своего вероятностного характера эта точка (по сути - точка бифуркации) крайне нестабильна. Не представляется возможным учесть все значимые факторы и любая микрофлуктуация легко разрушит баланс. Поэтому любые заявления о "конце истории" (привет Фукуяме!) - антинаучный бред.
Хочется напомнить, что все эти процессы имеют ВЕРОЯТНОСТНЫЙ характер. И из закона неубывания энтропии следует, что вероятность развития ВЫШЕ, чем вероятность деградации.
Тем не менее, история Земли знает множество примеров становления, развития и падения цивилизаций. Долгие "тёмные века", новый взлёт и снова падение. Сейчас как раз идёт явный "откат". Самый яркий признак - остановлена космическая экспансия. Менее заметна всё ускоряющаяся деградация социума. Речь в первую очередь о "западной" цивилизации. Не стоит обманываться некоторым "прогрессом" в средствах коммуникации и обработки информации. Явно заметен тренд атомизации индивидуумов (причём поддерживаемый на уровне правительств и СМИ). То есть, деструктивные процессы в обществе идут по нарастающей.
Несложно отследить и "точку перелома". Очевидно, что она связана с прекращением космической экспансии и приходится примерно на начало 70-х годов прошлого века. Это отказ от "Лунной гонки" Советского Союза, и свёртывание своей лунной программы вроде бы победившими США.
Как же так? Почему вместо освоения дальних планет человечество откатилось обратно к Земле? Вместо космических технологий стало "прокачивать" связь. Вместо развития "вовне" постепенно (тренд обозначен уверенно) уходит "внутрь" в виртуал.
Можно с высокой долей уверенности утверждать, что столь мощное воздействие на всю цивилизацию однозначно не могло быть следствием победы в "Лунной гонке". Напротив, победы дают дополнительный импульс развитию. Вместо этого произошёл откат. Автор склонен полагать, что настолько разрушительные последствия для информационного поля планеты могли быть следствием только столь же мощной информационной атаки на социум (эдакой информационной бомбы). И это ещё одно основание утверждать, что вместо "Лунной гонки" человечеству была явлена "Лунная афёра".
Ну ладно. После лирического отступления перейдём к выводам.
Итак, из приведенных выше рассуждений, основываясь на законе неубывания энтропии, следует:
- Если где-либо существуют условия для появления жизни, то при наличии достаточного времени жизнь, скорее всего, появится.
- Если где-либо существуют условия для появления разума, то при наличии достаточного времени разум, скорее всего, появится.
- Если где-либо существуют соответствующие условия, то при наличии достаточного времени на следующем этапе сообщество разумных, скорее всего, выйдет в Большой Космос.
- Если где-либо существуют подходящие условия, то при наличии достаточного времени на следующем этапе сообщество разумных, скорее всего, модифицируют свои носители. К примеру, для нас в перспективе актуален переход с органической основы на энерго-полевую.
- Если где-либо существуют подходящие условия, то при наличии достаточного времени на следующем этапе сообщество разумных, скорее всего, займётся:
а) астроинженерной деятельностью;
б) "сеянием" новых форм жизни и разума.
(Небольшое отступление. Обнаружены уже сотни экзопланет. Большинство из них - так называемые "горячие юпитеры" и "суперземли" и ни одна из исследованных звёздных систем не похожа на нашу. В то же время эти системы сходны между собой. Это даёт повод некоторым астрономам заявлять, что Солнечная система устроена "не типично". Так может яркий пример "астроинженерии" у нас прямо перед глазами?)
Этот уровень, пожалуй, и является горизонтом нашего "вИдения". С существующего уровня развития нашей цивилизации сложно представить дальнейший путь. Что же может нас ждать там за горизонтом? Инженерия звёздных систем, создание новых вселенных?
Главный вывод:
Законы природы благоприятствуют появлению жизни и разума. Так устроена наша Вселенная, такова её целевая функция.
Следствие:
Жизнь и разум должны быть довольно распространённым явлением. Вероятность их появления по всей видимости значительно (на порядки) выше предполагаемой ранее.
С девятнадцатого века физики полагали энтропию проклятьем нашей Вселенной. Но вновь подтверждается старая мысль о том, что у всякой медали две стороны, и вот уже старое пугало с точки зрения человека предстаёт главным двигателем прогресса. Тем более, Илья Пригожин ещё в 80-х годах прошлого века доказал, что страшилка о "тепловой смерти Вселенной", скажем так, несколько преувеличена.
Интересно, что в романе Владимира Савченко "Должность во Вселенной" один из героев размышляет о том, что, начав космическую экспансию, человек становится "проводником" энтропии. Эта мысль героя (и, такое впечатление, что и автора) почему-то неимоверно огорчает. До такой степени, что герой теряет волю к жизни. Между прочим, это ещё вопрос, где здесь причина, а где следствие: человек своей деятельностью способствует росту энтропии, или рост энтропии задаёт импульс развития человека? А может быть оба этих явления представляют собой единый процесс?
Если из зёрнышка проклюнулся росток, то стоит ли жалеть зёрнышко? Можно конечно утверждать, что оно разрушилось, его больше нет. Это если не знать, что цель зёрнышка - именно прорасти. Может травинкой, а может деревом. Так стоит ли жалеть о потере такого совершенного зерна, если оно дало начало огромному дереву?
Итог:
Вселенная в целом доброжелательна к жизни и разуму