Вообще разговор шел о развитии признаков. Поэтому я здесь имел ввиду что само строение мозга определяется именно химическими свойствами. И по-моему это вы придираетесь. Я же написал если
, то и мыслительный процесс человека можно назвать очень сложной хим.реакцией. Кроме того биохимия очень близка к биофизике.
если не ошибаюсь есть теории что первые реакции проходили в микропустотах твердых веществ.
Я вообще хотел сказать что границу между химической и биологической эволюцией определить нельзя. Ведь даже днк - это очень сложная макромолекула и мутация - это изменение хим. свойств.
Вы смешали все в кучу: упорядоченость, энтропию и калорийность топлива. И вообще Вы можете дать определение упорядочености?!
Энтропия - условная величина.
... Перейдем теперь к изложению того нового, что было понято при анализе еще одной существенной группы термодинамических явлений [12], которой не коснулся Смолуховский и которой ведущие теоретики, за исключением Л.Сциларда [13], в ХХ веке полностью пренебрегли.
Существуют две группы термодинамических явлений, в связи с которыми имеются две специальные формулировки второго закона термодинамики (считающиеся в конечном счете эквивалентными).
1) Это закономерности работы тепловой машины, на основании которых и было впервые введено понятие энтропии. Второй закон термодинамики утверждает относительно тепловой машины, что она может работать только при наличии разности температур, т.е. кроме нагревателя, за счет энергии которого машина совершает работу, ей требуется еще и некоторый особый инструмент, орудие производства - холодильник (с температурой более низкой, чем у нагревателя), которому неизбежно должна быть передана часть энергии нагревателя. Поэтому коэффициент полезного действия (КПД) тепловой машины обязательно ниже 100% - это даже при отсутствии трения.
Таким образом, холодильник позволяет (помогает, обеспечивает способ) тепловой машине переводить тепловую энергию (кинетическую энергию частиц газа) в какой-либо вид механической работы, но берет за это плату и изменяется сам, причем, к сожалению, так, что при конечной мощности (энергетической вместимости) нагревателя и холодильника КПД постепенно уменьшается и стремится к нулю. В процессе работы нагреватель охлаждается, а холодильник нагревается, и так до тех пор, пока температуры не сравняются, после чего тепловая машина окажется без холодильника и уже не сможет работать несмотря на то, что тепловая энергия у нагревателя и холодильника еще имеется.
2) Другая формулировка второго закона гласит: замкнутая изолированная система стремится к равновесию. Примеры очевидны: неоднородности плотности, давления, температуры газа внутри сосуда сглаживаются, температуры при тепловых контактах выравниваются и без тепловой машины. Итог тот же: тепловая машина в конце концов не сможет работать, так как не будет холодильника. Смолуховский исследовал именно эту группу явлений - поведение неравновесных систем.
Ввиду практической эквивалентности разных формулировок второго закона термодинамики и предельной ясности принципов действия тепловой машины, видимо, посчитали, что анализ ее работы не даст ничего нового. На самом же деле это не так. Среди характеристик ее работы есть одна, которая не появляется при рассмотрении поведения неравновесных систем и само название которой должно было бы насторожить объективистски настроенных физиков, если бы они были достаточно критичны. Это коэффициент полезного действия. Почему это вдруг в физике, объектом изучения которой считаются вещество или его части как они есть сами по себе, встретилось понятие «полезный»? Кому или чему полезный - системе как она есть, изучение которой является целью физики? Но, по-видимому, самой физической системе должно быть все безразлично! Кому же не все равно, что для совершения работы может быть использована только часть энергии нагревателя, в то время как остальная часть будет потеряна в холодильнике? И как это потеряна, она ведь сохранилась? Откуда появляется разбиение энергии (которая за исключением затраченной на совершение работы сохранилась полностью) на части по качественному критерию полезности? Кто или что производит разбиение? Разумеется, производит такое разбиение пользователь.
Это первый субъективный момент: источник требования разбиения энергии на сорта по разнице качества - человек. КПД без субъекта не возникает. Частицам, их набору (системе) и самой энергии абсолютно безразлично, как она распределится, лишь бы сохранялась.
Дальше. Почему же человек так подразделяет части энергии? Потому, очевидно, скажут, что одну часть он может использовать для своих целей, например, на подъем ведра воды, а ту часть энергии частиц, которая перешла в холодильник, не может, не способен использовать. Скажут еще, что все это давно известно и ничего нового тут открыть нельзя. Но это неверно. На этом ровном месте можно еще многое увидеть, если разобраться подробнее.
IV. КОНТРОЛЬ НАД СИСТЕМОЙ В ТЕПЛОВОЙ МАШИНЕ.
1. Первое, на что следует обратить внимание при анализе возникновения разбиения энергии на полезную и бесполезную части - это необходимость для получения полезной работы управлять процессом передачи энергии от частиц газа каким-то другим телам. Не само же по себе тепло (энергия) решает совершить именно ту конкретную работу, которая нужна человеку. Чтобы за счет нее совершить что-то нужное, человек должен делать нечто определенное соответственно своей цели, имеющимся средствам и обстоятельствам.
В данном случае он строит специфическое устройство - тепловую машину, функционирование которой организовано особым образом, а не любым произвольным, случайным. Итак, он должен действовать, контролировать процесс, в достаточной мере коррелируя свои действия с расположением носителей тепла и с тем, что он хочет получить. Уже здесь есть два момента. а) наличие целенаправленной деятельности и б) необходимость коррелировать, согласовывать действия с состоянием системы, в какой-то мере контролировать систему в процессе получения от нее желаемого эффекта. Ни аспект деятельности в рассуждениях о термодинамике не был поднят философами и методологами, ни характеристики контроля и степени скоррелированности действий с состоянием системы не попали в поле зрения физиков или специалистов по управлению движением и не изучались, хотя вопрос об управлении возникал, например, при обсуждении «демона» Максвелла или работы машины Сциларда. Так что оказывается, не все так ясно с этой заезженной тепловой машиной.
Естественно было бы поинтересоваться конкретными численными характеристиками скоррелированности действий по переводу тепла в работу с помощью тепловой машины. Оказывается, что такая характеристика действительно есть, имеет размерность действия (произведения координаты и импульса или энергии и времени - как у постоянной Планка) и не равна нулю. Она указывает точность контроля над частицами при манипулировании ими с помощью тепловой машины. Другими словами, этот контроль как бы видит состояния частиц (координаты и импульсы) не точно, а лишь где-то в некоторой области около их истинных значений. Абсолютный контроль, предельно допускаемый классической механикой, оценивался бы нулевой неточностью в действии. Иначе говоря, хотя классическая механика в принципе позволяет контролировать частицы газа абсолютно точно, реальный контроль над ними совсем не обязательно такой точный, в частности, в тепловой машине он более грубый, чем предельно точный контроль, допускаемый механикой. Неудивительно тогда, что энергия частиц в тепловой машине не полностью передается в нужном направлении, отчего и КПД - не стопроцентный.
Ясно, что неточность контроля и нестопроцентность КПД - порождение именно контроля, способа обращения с частицами - безразлично, допускает ли природа более точный контроль или нет. Если она его не допускает, то все равно непосредственная причина нестопроцентного КПД - плохой контроль, а уж причиной невозможности точного контроля является природа (хотя и в этом случае реальный контроль может быть хуже, чем наилучший из допускаемых природой). Если же лучший контроль возможен, то отсюда еще не следует, что он реализован. Контроль всегда можно ухудшить. Причины плохого контроля могут быть разными, но при всех причинах плохой контроль не гарантирует получения наилучшего результата. И при одной и той же (в том числе и модельной) микромеханике виды и точности контроля и, соответственно, системы результатов действий могут быть разными. При этом для описания более или менее полных и замкнутых систем результатов могут возникать соответствующие теории. Например, при относительно точном контроле возникла классическая механика. Для описания результатов более грубого контроля появилась термодинамика тепловой машины. И т.д. Поэтому ошибочна позиция вывода всех особенностей термодинамики и статмеханики - статистической вероятности, необратимости, КПД, аддитивности энтропии - только из свойств и законов движения механических частиц, т.е. из одной механики, что обычно пытаются делать.
Опуская подробные доводы и выражаясь несколько нестрого, скажем, что логарифм неточности контроля над частицами при работе с газом с помощью тепловой машины и есть энтропия. Так понимаемая энтропия не есть свойство систем самих по себе, а есть характеристика связи субъекта и объекта. Одновременно такой контроль приводит к отношению к кинетической энергии частиц газа как к тепловой энергии. Можно сказать, тепловая энергия - это плохо контролируемая кинетическая энергия. Точнее, кинетическая энергия частиц предстает перед неточно контролирующим ее субъектом как тепловая энергия. Если бы некто смог ее контролировать с наилучшей точностью, допускаемой механикой, то она предстала бы перед ним как классическая механическая кинетическая энергия.
2. Второй момент в оценке работы тепловой машины - это источник, причина, основание оценки энергии, переданной холодильнику, как потерянной, приписывание ей некоторого плохого качества. Почему эта энергия оказывается потерянной? И здесь есть два существенно различающихся момента.
Говорят, что мы не можем ее использовать, потому что это запрещено законами термодинамики, являющимися законами природы. В доказательство приводят, например, опровержения успешной работы мысленных, теоретических устройств типа демона Максвелла, предназначенных для использования этой части энергии или вообще для работы без холодильника. Но подобные опровержения, приводимые в учебниках, неправильны по существу. Они ведь и основываются на использовании законов термодинамики. Говорят, например, что демон «покраснеет», т.е. нагреется. Такие опровержения тавтологичны, ведь вопрос заключается как раз в том, можно ли обойти термодинамику какими-то другими средствами. В примере с демоном это другое средство есть точный механический контроль над частицами (в модели вполне допустимый). А в механике понятие «нагревание» отсутствует, поэтому механический демон нагреться не может.
Рассмотрим это чуть подробнее. Когда утверждают, что демон нагреется, то как бы представляют, что он маленький, сравним с частицами газа, они налетают на него, толкают, и в конце концов он начинает болтаться из стороны в сторону так же хаотично, как они, и теряет способность контролировать свое и их состояние и управлять собой и ими. Но это совершенно неверное понимание возможностей механики. В механике нет хаотичности. И для демона, и для частиц она отсутствует. Для механики безразлично, большой демон или маленький, стоит он на месте или быстро движется, резко меняя направления. В любом случае он в каждый момент обладает определенными координатами и скоростью, которые механика позволяет отслеживать с любой точностью. И частицы движутся по своим траекториям, закономерно пролегающим в зависимости от начальных состояний и взаимодействий. Так что если надо, демон может даже избегать столкновений с ними.
Дальше. Явно или неявно полагают, что процедура измерения демоном состояний частиц будет их сбивать или что-то в этом роде, в результате чего последующие их состояния будут известны демону все хуже и хуже. Или полагают, так же не слишком осознанно, что на измерения потребуется так много энергии, что никакого выигрыша от такого контроля не получится. Такие мнения также ошибочны. Классическая механика в принципе позволяет произвести измерение сколь угодно точно, сколь угодно мало повреждая состояния измеряемых объектов. Здесь это можно реализовать, например, с помощью предельно малых и легких пробных тел, если их подставлять частицам и замерять их последующее движение. В квантовой механике за измерение надо в некотором смысле платить. Этот вопрос рассматривал Л.Бриллюэн [14]. Но в классической механике платить необязательно.
Реальному человеку, конечно, труднее. Частиц в холодильнике много и в них трудно разобраться, следовательно, их трудно или практически невозможно проконтролировать достаточно тщательно, чтобы получить полезный эффект. Тем более при помощи тепловой машины обычного типа, в которой слежение за отдельными частицами и за временем отсутствует, где движения поршня производятся наобум, без согласования с состояниями частиц, нельзя получить работу за счет энергии одного холодильника.
Именно поэтому, из-за особенностей контроля, энергия, переданная холодильнику, для человека становится бесполезной и оценивается им как энергия низкого качества, хотя объективно, с точки зрения чистой механики, она не хуже любой другой.
Этого уже достаточно, чтобы возникала нормальная термодинамика с требованием для тепловой машины холодильника - как описание возможностей и результатов работы тепловой машины. Поэтому классификация должна проводиться более последовательно вот в каком смысле.
Для получения работы с помощью тепловой машины требуется холодильник. Вопрос же о возможности использовать энергию холодильника с помощью каких-то других действий и устройств - это уже другой вопрос, ответ на который выходит за рамки закономерностей, характерных для работы с помощью тепловой машины, и зависит от конкретных возможностей соответствующего контроля над частицами. По-видимому, нельзя доказать, что достаточно точный контроль, позволяющий получить (почти) все, что не противоречит закону сохранения энергии, вообще невозможен. А для каждого данного уровня развития физики можно лишь утверждать, что контроль не может быть лучше, чем допускает механика, известная в данный момент. Классическая механика вообще на ставила здесь какого-либо ограничения. Последовавшая за ней квантовая механика ограничивает точность контроля величиной порядка постоянной Планка. В обычных тепловых машинах контроль далеко не достигает такой точности - квантовые эффекты в них пренебрежимо малы.
Теоретические закономерности, например, второй закон термодинамики, получаемые на основании систематизации результатов работы тепловой машины, нельзя толковать слишком расширительно, распространяя на все и вся. Они условны и должны заменяться другими при смене средств и способов контроля. Но и наоборот: возможность более успешных результатов не имеет никакого отношения к результатам, характерным для тепловой машины. Так, если бы демон Максвелла хорошо работал, от этого КПД обычной тепловой машины нисколько не изменился бы. Так что вопрос о возможностях других типов устройств и действий - дополнительный, посторонний по отношению к оценке возможностей и характера работы с помощью тепловой машины.
Если речь идет именно о ней, то получается по крайней мере значительная и существенная часть термодинамики: 1-й закон (сохранение энергии в процессах) и 2-й закон (необходимость холодильника и невозможность использовать его энергию с помощью тепловой машины). Эти термодинамические закономерности есть следствие специфического характера контроля над системами с помощью тепловой машины, а не обязательно общие, универсальные и неизбежные при любых действиях законы природы. Совершенно ясно, что демон Максвелла анализируется, чтобы выяснить возможности контроля, отличного от того, который осуществляется с помощью обычной тепловой машины. Но если способности демона ограничивают на основании того, что он покраснеет, то ясно, что весь анализ возвращается к анализу возможностей контроля у тепловой машины с характерным для нее результатом.
Как уже сказано, сомнительно, чтобы можно было доказать в общем случае невозможность более эффективных способов контроля. Во всяком случае, в теоретическом модельном мире, в котором предположена справедливость классической механики, возможность подобных (теоретических) устройств бесспорна, и тем не менее в этом же мире при использовании контроля над частицами с помощью модельной тепловой машины, работа которой организована обычным образом, обязательно потребуется холодильник, тепло которого при таком же контроле (т.е. с помощью обычной тепловой машины) уже невозможно использовать.
Следовательно, термодинамика возникает как отражение специфических результатов при определенном способе контроля над системами. Точнее сказать, при том контроле над передачей энергии, который осуществляется с помощью тепловой машины, обязательно возникает вполне полноценная термодинамика.