Реферат: Самоорганизация материи

Мир движется к хаосу. Уровень энтропии (неопределенности) в нашей вселенной повышается с каждым мгновением. Вселенная движется к тепловой смерти. Бумаги, наваленные на столе, мусор на городских свалках, объедки продуктов питания, высохшие цветы в вазе, процесс коррозии и разрушения горных пород, смерть живых существ, процесс забывания - вот безрадостные примеры разрушения и деградации.

Но, несмотря на печальную картину, этому процессу противостоят другие процессы самоорганизации.

Узоры на замерзшем стекле представляют собой, несомненно, упорядоченную структуру рядом с хаотично движущимся горячим и влажным воздухом. Кубические кристаллики соли на дне высохшей емкости, узоры снежинок, кирпичи в стенах и процесс смены дня и ночи - все это структуры.

Один любитель футбола без особых усилий найдет себе партнеров для игры. (Чем это не организация?) Если на улицу выйдет один гитарист, то около него будут останавливаться слушатели. Люди будут кидать музыканту пятаки.

Экономист скажет, что гитарист обнаружил общественную потребность и удовлетворил ее. Но гитарист ничего не искал. Не составлял бизнес планов, не убеждал банкиров и инвесторов расстаться с миллионом. А люди вокруг него структурировались и отдали часть своих ресурсов (денег). Не фокус ли это, не чудо ли? А может быть это закон самоорганизации материи? Ничего не искали миллиарды свободных художников и изобретателей, которые делали, а не рассуждали о том, стоит ли делать. Они работали и между делом создавали шедевры.

????????? ?????? ??????????????? ? ??????????? ?????????????? ????????????, ??????, ??????????? ??????????? ????????????? ??????? ???? ?????????????????? ?????????. ??? ????????? ? ??????? ??????? ?????????? ????? ??????????????, ??? ??????????? ?????????? ????????? ?????????? ? ???????? ? ????? ? ??????? ???????. ? ???????????? ????? XIX ?. ?????????????? ?????????, ??? ??????? ?????????? ??????? ????????? ? ?????????? ?????? ???????????????, ?????????? ? ????????? ?????????? (? ?????????????? ?????? ??? ? ???????? ????????????????? ??? ????). ????? ?????? ?? ???? ????????????? ??? ???????????? ??????????? ?????????????.??? ????? ?????????? ????????? ????????? ????????????????? ????????? ????? ???????. ?? ???????????, ??? ???????? ??????????? ????? ? ?????? ?????????????. ?????? ????? ????????? ???????????? ? ????? ??????? ??? ??????? ?????????, ? ??? ????? ????????? ?????????? ? ?????? ????????????? ??????????. ??? ????????, ??? ?? ??????????????? ????? ????? ??????? ? ?????? ?????????? ?????????? ????? ???????? ??????????????. ?????????? ?????? ?????? (?????) ????????????? ? ???????????? ????????? ?????? ?. ????????? ?????? ???: "??????? ?? ????????? ??????????????? ?? ????????? ???? ? ????? ????????".????? ?????????? ? ??????????? ??????? (?????? ?????? ?????????????), ? ????????, ?? ????????? ?????? ????????, ???? ?? ?????????? ??????? ??????????? ? ??????? ??????. ?? ? ?????????? ??? ??????? ?? ??????????. ?????? ???????????????, ?????????????????? ????????????????? ??????? ? ????????? ???????? ? ???????????? ?????? ?????? ?????????????.??? ????????? ????? ???????? ? ????????????? ???? ??????? ????? ??????? ? "????????". ??? ????????? ????? ???????? ???? ?????????? ???????. ????? ?????? ???????????? ??????? ?????? ????????????? ??????? ????? ???: ??? ???????????????? ????????? ? ????????, ??????? ?????????? ???????, ???????? ?????? ??????????.?????????? ????? ??????????? ???????? ???????? ? ????, ??? ????????? ?? ?????????? ????????? ?????? ????????????? (? ?????????? ????????) ??????? ????????? ??????? ? ????????? ? ?????????? ???????????????? ???????? ??????.??? ? ???? ???????? ??????? ????????? ???????, ??? ????????????????? ??????????, ??? ??????? ???????? ?????? ????????. ???????????? ???????? ???????? ?????? ????????????????? ??????????, ??? ???????????? ?????.????? ????? ?????????? ???????: ??????????? ?????????????? ????????? ?????????????? ??????? ? ????????????? ???????? ???? ??? ?????? ???????? ? ??????????? ???? ?? ????? ? ???????? ???????, ??????? ?????????, ?.?. ? ??????? ?????????? ????????????? ????? ????? ?????????? ???????, ??? ? ????? ???????? ????????????????? ?????????? ??? ????. ???? ????????? ????????, ?? ?? ???? ?????? ????? ?????????? ??????. ?? ?????, ??? ?????????? ??????? ?????, ??? ????????, ? ???? ??, ?? ????????????? ???????????? ?????????????, ? ???????????.?????????, ??????, ?????????? ??????: ???? ????????? ?????????????? ?????? ? ?????, ??, ??? ??? ????? ?????????? ? ??????????????? ?? ????????? ?????????????? ?????????. ?? ???? ???????? ???????????? ????????????? ?? ??????????, ??? ????????????? ? ?????, ????? ?????????????? ???????? ????????? ?? ??????????. ? ??? ????? ???????????? ????? ?????? ????????????? ??????? ???????????? ?????? ????????. ???? ?????????????? ?? ??????? ???????? ????????????? ? ????????? ???? ???????????????? ??? ??????????? ???????????, ??????????? ?????? ??????????? ? ???????. ????? ??????? ??????-?? ?????????? ????? ?? ?????????????????? ?????????? ? ?????. ?????? ???? ????? ?????????? ??????? ???????? ??????? ? ????? ???????.????? ?????? ?????? ???????????? ????????? ?? ????????????? ? ??????? ???? ??????????????? ??????????? ?????????? ??????????? ???????????? ???????? ? ?? ???????????? ? ??????????????? ?????? ? ?????? ????????? ????? ???????? ?????? ?? ???????? ? ????????????? ??????, ? ?????????????? ??????? ????? ??? ????? ?????. ???? ???? ??????? ??????????? ???????? ????? ???????????, ??? ?? ????? ?????????? ????? ??????? ?????????? ????????? "???????????" ? ????? ??????????? ????????? ?? ?? ?????????. ????? ????, ??? ??? ?????????? ?????????????????? ????? ??????? ???? ?????????? ????????????? ??????? ? ??????? ? ????? ?? ?????? ??????????????, ?? ? ????????????? ?????????.??????? ???????? ???????????? ?????? ? ?????? ?????????????????? ??????????, ???????????????????? ? ???????????????.

1. Фридрих Энгельс о гипотезе тепловой смерти Вселенной

В письме Марксу от 21 марта 1869 года Фридрих Энгельс писал:

"Превращение сил природы, особенно превращение теплоты в механическую силу и т.д., послужило в Германии поводом для нелепейшей

теории, которая, впрочем, до известной степени неизбежно вытекает из старой Лапласовской гипотезы, но теперь доказывается, так сказать, математически, что мир становится все холоднее, что температура в пределах Вселенной все более выравнивается, и что в конце концов наступит момент, когда всякая жизнь станет невозможной, и весь мир будет состоять из замерзших, вращающихся один вокруг другого шаров. Я жду теперь, что попы ухватятся за эту теорию как за последнее слово материализма. Ничего глупее нельзя придумать. Так как, согласно этой теории, в существующем мире количество теплоты, которое должно превратиться в другие виды энергии, все более превышает количество других видов энергии, которые могут превратиться в теплоту, то естественно, что первоначальное горячее состояние, с которого начинается охлаждение, становится абсолютно необъяснимым и даже бессмысленным и предполагает поэтому существование бога. Первый толчок Ньютона превращается в первое нагревание. И все же теория эта считается тончайшим и высшим завершением материализма. А господа эти скорее сконструируют себе мир, который начинается нелепостью и нелепостью кончается, чем согласятся видеть в этих нелепых выводах доказательство того, что их так называемый закон природы известен им до сих пор лишь наполовину".

В письме можно выделить две части. Сначала Энгельс сообщает о "нелепейшей теории", излагает выводы из нее (то, что "доказывается, так сказать, математически") и дает оценку, по-видимому, и теории, и выводам: "Ничего глупее нельзя придумать".

Вторая часть письма содержит следующее рассуждение: так как согласно упомянутой теории "в существующем мире количество теплоты... все более превышает количество других видов энергии", то, утверждает Энгельс, "естественно", что первоначальное состояние "становится абсолютно необъяснимым" и предполагает существование бога, первого толчка. Из этих "нелепых выводов" Энгельс заключает, что некий "так называемый закон природы" известен естествоиспытателям лишь наполовину.

Хотя этот закон и не назван, из контекста следует, что это — либо утверждение "в существующем мире количество теплоты... все более превышает количество других видов энергии", либо утверждение, которое называли законом природы, из которого логически следует предыдущее утверждение. Несомненно также, что, по мнению Энгельса, появление нелепых выводов обусловлено ошибочностью "так называемого закона природы". Следовательно, для опровержения вывода о тепловой смерти Вселенной необходимо опровергнуть те ложные положения, из которых этот вывод следует — положение о преобладании во Вселенной перехода всех видов энергии в тепловую над обратными процессами либо так называемый закон природы, логическим следствием которого является это положение.

В тех опровержениях гипотезы тепловой смерти Вселенной, о которых сообщают учебники и энциклопедии, вопрос о протекании во Вселенной превращения всех видов энергии в тепловую не обсуждается; второе начало термодинамики — физический закон, "на основе абсолютизации"² которого формулируется гипотеза тепловой смерти Вселенной, сомнению не подвергается. Таким образом, подходы к проблеме тепловой смерти Вселенной, представленные в учебниках, противоречат мнению Энгельса, высказанному им в письме Марксу. Не исключено, что вследствие этого философам прошлого века не удалось найти решение проблемы тепловой смерти Вселенной. Любопытно, что ссылки на данное письмо в литературе встречаются крайне редко, хотя на русском языке оно впервые было опубликовано в 1931 г. — в 24 т. первого издания сочинений Маркса и Энгельса.

В 1875 году Энгельс написал следующую заметку: "В каком бы виде ни выступало перед нами второе положение Клаузиуса и т.д., во всяком случае, согласно ему, энергия теряется, если не количественно, то качественно. Энтропия не может уничтожаться естественным путем, но зато может создаваться. Мировые часы сначала должны затем они идут, пока не придут в состояние равновесия, и только чудо может вывести их из этого состояния и снова пустить в ход. Потраченная на завод часов энергия исчезла, по крайней мере, в качественном отношении, и может быть восстановлена только путем толчка извне. Значит, толчок извне был необходим также и вначале; значит, количество имеющегося во Вселенной движения, или энергии, не всегда одинаково; значит, энергия должна была быть сотворена; значит, она сотворима; значит, она уничтожима. Ad absurdum!"¹ . Допуская, что энергия теряется качественно, Энгельс заключает, что в будущем энергия исчезнет в качественном отношении, что мир придет в равновесие, что когда-то был первый толчок, что энергия сотворима и уничтожима. Из этих абсурдных выводов следует ложность принятого допущения.

Чтобы решить проблему тепловой смерти Вселенной, следует рассмотреть следующие вопросы:

1) истинно ли то, что в процессах, протекающих в природе, энергия теряется качественно, и что процессы, в которых происходит превращение всех форм движения в теплоту, преобладают над процессами, в которых происходит превращение теплоты в другие формы движения?

2) следует ли из второго закона термодинамики заключение о том, что энергия теряется (может теряться) качественно и что процессы, в которых происходит превращение всех форм движения в теплоту, преобладают над обратными процессами?

3) следует ли из второго закона термодинамики заключение о том, что Вселенная стремится к равновесию?

2. Энгельс о превращении форм движения

В работе "Людвиг Фейербах и конец классической немецкой философии" Энгельс назвал открытие превращения энергии одним из трех великих открытий, благодаря которым "познание взаимной связи процессов, совершающихся в природе, двинулось гигантскими шагами вперед". Это открытие показало, что "все бесчисленные действующие в природе причины, которые до сих пор вели какое-то таинственное, не поддававшееся объяснению существование в виде так называемых сил — механическая сила, теплота, излучение (свет и лучистая теплота), электричество, магнетизм, химическая сила соединения и разложения,— являются особыми формами, способами существования одной и той же энергии, т. е. движения".

В "Диалектике природы" Энгельса есть фрагмент "О классификации суждений", содержащий чрезвычайно важные для термодинамики идеи относительно превращений форм движения (энергии). В этом фрагменте в качестве примера, подтверждающего рациональное содержание гегелевской диалектики, анализируется развитие познания человеком закономерностей превращения форм движения.

Вначале Энгельс приводит гегелевскую классификацию суждений: суждение наличного бытия, суждение рефлексии, суждение необходимости и суждение понятия. "1-я группа — это единичное суждение, 2-я и 3-я — особенное суждение, 4-я — всеобщее суждение". Далее Энгельс показывает, "какое глубокое основание эта группировка имеет не только в законах мышления, но также и в законах природы", для чего рассматривает развитие закона превращения движения от формулировки "трение есть источник теплоты" до формулировки "всякое механическое движение способно посредством трения превращаться в теплоту" и, наконец — "любая форма движения способна, и вынуждена при определенных для каждого случая условиях превращаться, прямо или косвенно, в любую другую форму движения".

Согласно Энгельсу, закон превращения формы движения, является абсолютным не только по форме (к его формулировке ничего прибавить), но и, что следует отметить особо, по содержанию. Кроме прочего, это означает, что его действие не может ограничиваться никаким иным законом. Та же мысль была выражена Энгельсом несколько раньше в другой форме: "закон о смене форм движения является бесконечным, замыкающимся в себе"¹ .

Также, по Энгельсу, закон превращения форм движения является суждением понятия, суждением всеобщности. Это означает, что способность к превращению в иные формы является атрибутом любой формы движения, внутренне присуща любой форме движения и не может быть уничтожена без уничтожения самой формы движения, что в отношении превращаемости в иные формы все формы движения совершенно "равноправны". Абсолютно невозможной, согласно Энгельсу, является ситуация, в которой какая-нибудь форма движения полностью утратила бы способность превращаться в качественно иные формы движения, перестала бы превращаться в иные формы движения.

Поскольку неограниченная превращаемость из одной формы в другую — атрибут движения, то "движение, которое потеряло способность превращаться в свойственные ему различные формы, хотя и обладает еще dynamis (возможностью), но не обладает уже energeia (действительностью).

Соответственно, слова "движение обладает dynamis, но не обладает energeia" означают: движение является движением только в возможности, но не в действительности.

Для сравнения "Железная дорога, по которой не ездят, которая не используется, не потребляется, есть железная дорога только δυηαμει (в возможности (по Аристотелю)), а не в действительности".

То, что Энгельс написал в формулировке закона превращения форм движения и в комментариях, — это не философское обобщение достижений естествознания, а всего лишь адекватное выражение сути полученных естествознанием результатов. Именно благодаря открытию неограниченной взаимной превращаемости "различные физические силы"— эти, так сказать, неизменные "виды" физики — превратились в различным образом дифференцированные и переходящие по определенным законам друг в друга формы движения материи". Суждение "механическая сила, теплота, излучение... являются особыми формами, способами существования одной и той же энергии, т. е. движения" получено не путем отыскания видимых общих признаков у всех этих "предметов мышления", а благодаря открытию превращений одних форм в другие. "Когда рассматриваются эти многообразные формы явлений под одно общее название движения, то дело тут отнюдь не в том только, что наш рассудок объединяет их вместе. Напротив, эти формы сами доказывают своим действием, что они являются формами одного и того же движения, ибо при известных обстоятельствах они переходят друг в друга". А что они действительно переходят друг в друга, доказывается тем, что эти переходы происходят "без какой бы то ни было потери силы" "таким образом, что определенному количеству движения одной формы всегда соответствует точно определенное количество движения другой формы". Например, можно привести одну аналогию. Жидкая, кристаллизационная, адсорбционная вода, а также лед и пар есть виды, формы существования одной и той же субстанции — воды, H₂ O. Такое заключение было сделано не на основе сравнения их видимых признаков, а на том основании, что при известных условиях они превращаются друг в друга, причем количеству воды, исчезнувшей в одной форме, соответствует появление такого же количества другой формы воды.

Способность к превращению в иные формы, в частности, в пар, есть атрибут любой формы воды. Если после контакта с натрием вода не появляется в виде пара при нагревании продуктов реакции, то не потому, что она потеряла способность превращаться в пар, а потому, что произошла химическая реакция, и вода была уничтожена как таковая, исчезла в качестве воды. Вода уничтожима в качественном смысле в химических превращениях. Движение отличается от воды, кроме прочего, и тем, что, являясь атрибутом материи, не может стать недвижением, превратившись в нечто такое, которое не превращается в иные формы движения. Движение, потерявшее способность превращаться в иные формы (движение, не превращающееся в иные формы) в свете идей Энгельса — такая же нелепость, как четырехугольный треугольник.

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--