Креационисты заявляют, что-де эволюция противоречит второму закону термодинамики. Их аргумент основывается на ошибочном ламарковском взгляде на эволюцию (от простого к сложному и упорядоченному), обнаруживая противоречие в локальном снижении энтропии в глобальной системе, в которой энтропия снижаться не может.
Часто говорят, что энтропия измеряет беспорядок в системе. Это качественное понятие имеет, по крайней мере, три недостатка:
Во-первых, оно расплывчато. Точного определения беспорядка не существует. Одним кляксы Джексона Поллока – искусство и структура, для других – хаотичная мазня.
Во-вторых, в нём используется эмоционально заряженное слово, которое искажает наше восприятие.
В-третьих, аналогия между энтропией и беспорядком побуждает нас думать об одной конфигурации, а не о целом классе конфигураций. Покерная “рука” 2♣️, 4♦️, 6♥️, 8♠️,10♣️ очень упорядочена, но попадает в широкую категорию бесполезных комбинаций.
Идея энтропии возникла у Клаузиуса в результате изучения взаимодействия холодильной установки и теплового двигателя и передачи теплоты Q между ними. Он пришел к выводу, что теплота изменяется, а величина отношения теплоты к температуре, T, остается неизменной (1).
Определение энтропии, данное Клаузиусом, непосредственно привело к математической формулировке второго закона термодинамики (2). Он утверждает, что изменение энтропии со временем всегда будет больше или равно изменению количества теплоты, деленному на температуру, или, говоря проще, используя уравнение (1), изменение энтропии со временем всегда будет больше или равно начальной энтропии.
И, наконец, уравнение Больцмана (3), которое потом высекли на его надгробном камне.Два важных члена в уравнении – Ω, множественность / статистический вес (multiplicity), и kB, постоянная Больцмана. Постоянная Больцмана имеет значение 1,38*10-23 ДжК-1 и связывает макроскопическую термодинамику Клаузиуса с микроскопической, позволяя переводить температуру в единицы энергии. Множественность, Ω, – это число микросостояний, описывающих макросостояние – количественная мера способов организации системы.
S высокая для макросостояния, когда ему соответствует много микросостояний, и низкая, когда ему соответствует мало микросостояний. Энтропия макросостояния измеряет число способов, которыми система может отличаться друг от друга микроскопически и при этом оставаться членом одного и того же макросостояния.
Посмотрите на рисунок. Книги – макроскопический пример вычисления множественности научных книг зависящий от принципа, по которому мы организуем их на полке. Шарики – микроскопический пример связи между множественностью и энтропией на примере упрощенной системы диффундирующих молекул красителя в воде. С изменением времени t, после того как молекулы красителя диффундировали и смогли “освоить весь объём”, раствор достиг максимума множественности и энтропии.
Шрёдингер же вывернул энтропию наизнанку в “энтропию со знаком минус” (4). Если мы можем связать Ω с беспорядком, то какой смысл имеет его обратная величина? С увеличением числа состояний значение 1/Ω уменьшается, поэтому если беспорядок – это метафора множественности, то обратную величину можно рассматривать как меру порядка. Лишние математические трюки.
Чашка кофе остывая снижает свою энтропию, и повышает энтропию окружающей среды. Она не является изолированной системой. Аналогично, Земля со всей живностью на ней, несущаяся сквозь пустоту космоса, согреваемая лучами Солнца, не является изолированной системой. Да, жизнь это локальное снижение энтропии, в глобальной системе, где она растёт. Но никакого противоречия второму закону термодинамики тут нет. Мы просто гребём против течения.
