Живые системы и эволюция

Физика > Живые системы и эволюция

Изучите процесс эволюции и живые системы в условиях энтропии Вселенной: определение, значение увеличения и уменьшения энтропии, формула, влияние на Землю.

Энтропия одной части Вселенной будет падать, если общее изменение энтропии возрастет.

Задача обучения

• Вывести условия для уменьшения энтропии в части пространства.

Основные пункты

• Живые организмы развивались, чтобы стать максимально структурированными, и уступают по энтропии тем формам, из которых появились.
• Возможно, при увеличении общей энтропии Вселенной, система уменьшит свои показатели:
• ΔS_tot = ΔS_sys + ΔS_env > 0.
• Нашу планету можно воспринимать как тепловой двигатель, функционирующий между горячим резервуаром (Солнце) и холодным (темное пространство).

Термин

• Энтропия – мера распределения равномерной энергии в системе.

Некоторые люди не совсем верно интерпретируют второй закон и полагают, что эволюция нарушает его. Мы знаем, что все началось с простейших организмов, которые развивались и становились сложнее. Это иллюстрация уменьшения энтропии земной биосферы. Дело в том, что организмы стремились стать высокоструктурированными и сейчас уступают по энтропии тем формам, из которых появились. Однако есть возможность, что при общем росте энтропии Вселенной в системе она уменьшится: ΔS_tot = ΔS_sys + ΔS_env > 0.

Получается, что ΔS_sys может быть отрицательным, если ΔS_env – положительный и превосходит по величине.

Как системе удается уменьшить энтропию? Для этого нужна транспортировка энергии. Представьте, что вы добыли руду, трансформировали в сталь и построили мост. По сути вы выполнили работу, которая снизила показатель энтропии в конкретной системе. Также и солнечная энергия уменьшает энтропию земных локальных систем, то есть ΔS_sys – отрицательна. Но общая вселенская энтропия растет, а ΔS_env – положительный. Выходит, что нет нарушения второго закона, а ΔS_tot > 0.

Всякий раз, когда растения сберегают определенную часть солнечной энергии в виде химической или воздушный поток помогает лететь птице, планета становится тепловым двигателем. То есть, Земля расположена между раскаленным резервуаром (Солнце) и холодным (темное пространство). Последнее приводит к локальным сокращениям энтропии, так как использует часть теплопередачи от Солнца. Небольшой объем хранится в структурированных земных системах, что уменьшает сокращение.

---