Расширение второго закона термодинамики
Второй закон термодинамики с давних времен считался самым совершенным и неопровержимым законом физики. Этот закон трансформации сложности в хаос столь велик и значим, что долгое время трактовался, как доказательство существования Бога. Позже он был отвергнут вместе с Богом диалектическим материализмом. А еще позже был снова возведен на высший пьедестал физических законов, а затем и обновленного закона эволюции.
Положения о том, что эволюция - есть сопротивление энтропии, что информация и энтропия определяют механизмы эволюции жизни - в 21 веке стали основаниями обновленной картины мира. Но как и прежде, в глубине фундамента обновленной научной картины мира незыблемо оставался второй закон термодинамики, гласивший - средняя энтропия замкнутой системы - грубо говоря, ее «беспорядок» - всегда увеличивается со временем.
Оставалось, правда, одно противоречие, принципиально портившее этот фундамент.
Второй закон термодинамики ничего не говорит о том, что произойдет, если замкнутая система будет состоять из взаимодействующих подсистем. И если для неживой природы с этим можно было смириться, то для жизни это вообще не подходило.
Ведь жизнь сложна и состоит из различных подсистем - автономных систем в рамках большего целого. Например, микроскопические клетки и их окружение можно разделить на множество различных подсистем: рибосома, клеточная стенка и внутриклеточная среда, окружающая клетку. И получалось, что в основу понимания процессов жизни был заложен закон, рассматривающий любую живую биологическую форму, как одну монолитную систему.
А что было делать?
Другого, второго закона термодинамики, обобщенного для вложенных взаимодействующих систем, у науки не было.
И вот он возможно появился: "Minimal entropy production rate of interacting systems"
Дэвиду Х.Вольперту удалось сформулировать и математически описать расширение второго закона термодинамики для взаимодействующих систем (т.е. применимого и для живых систем).
И оказалось, что для взаимодействующих систем второй закон термодинамики работает иначе, чем для монолитных систем: существует ненулевая нижняя граница при производстве энтропии, которая является следствием способа соединения подсистем. Другими словами, системы, состоящие из взаимодействующих подсистем, имеют более высокий уровень производства энтропии, чем единая однородная система.
Вот так, математически непросто, теперь выглядит энтропия системы, состоящей из N подсистем (A ∈ N).
Конечно, текущий результат не учитывает силу связей между подсистемами. Он также не говорит, что происходит, когда в сеть подсистем встраиваются новые подсистемы. На эти и другие вопросы еще предстоит найти ответы.
Вероятностные связи между тремя подсистемами:
(А) рибосомой,
(В) внутриклеточной средой,
(С) рецепторами клеточной стенки.
A должен использовать B в качестве посредника, т.к. не может взаимодействовать непосредственно с C. Это ограничение и приводит к более высокому уровню производства энтропии.
/Источник №1//Источник №2//Источник №3/