Энтропия и эволюция

Андрей Швец
И СНОВА ОБ ЭНТРОПИИ И ЭВОЛЮЦИИ
Если система находится в состоянии тепловой смерти, то ее
энтропия равна нулю. Энтропия - мера неопределенности и свободы.
Чем больше возможных состояний и чем они равновероятней, тем
выше энтропия. А если система может находиться только в одном
равновесном состоянии, как в случае "тепловой смерти, то на
макроуровне она обладает нулевой энтропией. Однако ее элементы
на микроуровне, например, атомы могут быть относительно
свободны и обладать значительной энтропией. Таким образом,
разные уровни системы могут иметь разную энтропию. Например,
при хаосе внутри какой-то системы энтропия ее макроуровня равна
нулю, а энтропия микроуровня - достаточно велика.
Представим себе изолированную от внешней среды комнату с
жильцами, заставленную различными устройствами и источниками
энергии. Ее энтропия в зависимости от действий населяющих ее
людей может, как увеличиваться, так и уменьшаться. А по
прошествии тысячи лет, когда люди умрут, а техника разрушится,
энтропия комнаты упадет до минимума, причем на всех уровнях. У
нее не будет никакого другого возможного состояния, кроме
установившегося
равновесного
и
не
будет
никакой
неопределенности.
Теперь окончательно определимся с тем, что при анализе
энтропии мы будем пользоваться наиболее общим определением,
который дал ей Шеннон. Термодинамическая энтропия для общего
анализа не подходит, так как описывает очень узкий и
специфический класс явлений. Попытка ее применить к различным
системам привела к путанице и явно ошибочным заключениям.
Сейчас мы видим, что тепловая смерть страшна не максимальной
энтропией, а наоборот, минимальной, и что энтропия замкнутой
системы может, как уменьшаться, так и увеличиваться.
И еще одно заблуждение - принято считать, что усложнение
структуры однозначно вызывает уменьшение энтропии системы,
потому что на ее элементы накладываются дополнительные
ограничения и связи. Это действительно так, но только для одного
института. Институт - отдельная функция системы. Энтропия
каждого микро-элемента системы равна сумме его энтропий по всем
институтам. Поэтому если усложнение структуры связано с
появлением новых функций, то энтропия на микроуровне будет
увеличиваться, и, в конечном итоге, превысит то, которое было в
состоянии хаоса, за счет увеличения количества институтов.
Несмотря на то, что энтропия в некоторых отдельных институтах
может уменьшиться.
Кажется, что дикарь более свободен в проявлениях своего "я",
потому что может кричать и прыгать когда ему вздумается, тогда,
как мы связаны рамками приличий. Но мы можем заниматься
живописью, читать книги, слушать музыку, посещать театр,
заниматься наукой, изучать различные предметы, которые нам
нравятся и т.д. То есть перед нами открывается бесконечно большее
число возможностей для развития и самореализации. Эти
возможности существуют благодаря нашей обеспеченности всем
необходимым для жизни, что обусловлено высокой энтропией
системы на макроуровне, и наличием в обществе многочисленных
институтов, что увеличивает энтропию на уровне отдельных
граждан, по сравнению с хаосом и анархией.
Энтропия системы на макроуровне равна сумме энтропий всех
ее институтов. Чем она выше, тем успешней система может
приспосабливаться к внешней среде и противостоять угрозам.
Однако, как уже упоминалось, высокая энтропия на микроуровне
может сочетаться с низкой энтропией на макроуровне. В этом случае
система в целом, во-первых, перестает развиваться, а во-вторых,
легко может быть разрушена внешними силами. Необходим
механизм, который бы передавал энтропию с более низкого уровня
на более высокий. Так один механизм позволяет передавать
изменения одной молекулы нервной системы животного на весь
организм, а другой обеспечивает влияние идей и решений какоголибо одного человека на весь институт.
Если мы видим, что у системы появляются новые
возможности на всех уровнях, то считаем, что она эволюционирует.
Чем больше возможностей, тем выше энтропия, поэтому эволюция есть рост энтропии. Можно даже сказать, что прирост энтропии универсальное мерило ценности. Если мы, скажем, испытываем
жажду, то все наши мысли и действия все больше и больше будут
направлены на поиск воды. Это означает уменьшение энтропии,
потому что все остальные возможности для нас перестанут
существовать. Утоление жажды увеличит энтропию. И чем сильнее
жажда, тем больше этот прирост энтропии, и, следовательно, выше
ценность воды. Денежная премия тоже имеет ценность, потому что
увеличивает число возможных состояний человека и, следовательно,
его энтропию. Существующие теории стоимости
обычно
утверждают, что при справедливом обмене стороны обмениваются
чем-то равным либо по полезности, либо по затраченному труду, что
в общем-то лишено всякого смысла. В противном же случае одна
сторона якобы обязательно проигрывает, а вторая выигрывает. Но
меняться чем-то одинаковым это все равно, что обменяться
одинаковым количеством денег. Логичней предположить, что при
обмене обе стороны получают прирост энтропии, в этом ее смысл и
ценность для всех участников сделки. Энтропия - это свобода. И
именно рост энтропии - универсальная мера прогресса и развития.
Однако энтропия не обязана увеличиваться. Множество звезд
и планет остывает, множество цивилизаций разрушается, да и
экономика развивается не всегда так, как бы мы хотели. На нашей
планете, возможно единственной, появилась жизнь - механизм
передачи энтропии на более высокий уровень. Это чрезвычайно
повысило энтропию экосистемы и планеты в целом. Но никто не
сможет гарантировать, что этот рост будет продолжаться вечно. Все
зависит от нас и от источников энергии. Повышение энтропии процесс энергозатратный.
Энтропия - мера возможных изменений. Следовательно, при
нулевой энтропии изменения невозможны. И, наоборот, чем больше
энтропия, тем больше новых возможностей. А поскольку для
человека энтропия - мера ценности, то человечество отбирает те
возможности, которые приводят, к еще большему росту энтропии.
Но люди могут и ошибиться. Чтобы этого не допустить нужно
разобраться, в том, что считать эволюцией, а что регрессом.
Подобный взгляд на рост энтропии, как на положительный
процесс противоречит общепринятой парадигме. Однако эти идеи не
новы. Одним из наиболее последовательных «защитников»
энтропии, например, является Хайтун Сергей Давидович.