ДИНАМІЧНІ І СТАТИСТИЧНІ ЗАКОНОМІРНОСТІ У ПРИРОДІ
Основний зміст проблем детермінізму і причинності - це співвідношення динамічних і статистичних закономірностей.Детермінізм - це вчення про об'єктивну закономірною взаємозв'язку і взаємозумовленості явищ матеріального і духовного світів. Центральним ядром детермінізму є положення про існування причинності.
Причинність - це генетичний зв'язок між окремими станами видів і форм матерії в процесі її руху і розвитку.
Поняття причинності виникло у зв'язку з практичною діяльністю людей. Для нього характерно три ознаки:
1. Тимчасове Попередня причина слідству ("немає диму без вогню»).
2. Одна і та ж причина завжди обумовлює одне і те ж слідство (яблуко однаково падає, тому що причина - тяжіння Землі).
3. Причина - це активний агент, що виробляє дію.
Ідея детермінізму, таким чином, полягає в тому, що всі явища і події в світі не довільні, а підпорядковуються об'єктивним закономірностям, які існують поза і незалежно від їх пізнання.
Прояв детермінізму пов'язано з існуванням об'єктивних фізичних законів і знаходить відображення у фундаментальних фізичних теоріях.
Фундаментальні фізичні закони - це найбільш повне на сьогоднішній день, але наближене відображення об'єктивних процесів у природі. Різні форми руху матерії описуються різними фундаментальними теоріями. Кожна з цих теорій описує цілком певні явища: механічне або тепловий рух, електромагнітні явища.
Існують більш загальні закони в структурі фундаментальних фізичних теорій, що охоплюють всі форми руху матерії і всі процеси. Це закони симетрії, або інваріантності, та пов'язані з ними закони збереження фізичних величин.
Закони збереження фізичних величин - це твердження, згідно з якими чисельні значення цих величин не змінюються з часом у будь-яких процесах або класах процесів. Фактично в багатьох випадках закони збереження просто випливають з принципів симетрії.
Ідея збереження з'явилася спочатку як суто філософська думка про наявність незмінного (стабільного) у вічно мінливому світі. Ще античні філософи-матеріалісти прийшли до поняття матерії як незнищенної і несотворімо основи всього сущого. З іншого боку, спостереження постійних змін у природі призводило до подання про вічний рух матерії як важливому її властивості. З появою математичного формулювання механіки на цій основі з'явилися закони збереження.
Закони збереження тісно пов'язані з властивостями симетрії фізичних систем. При цьому симетрія розуміється як інваріантність фізичних законів щодо деякої групи перетворень входять до них величин. Наявність симетрії призводить до того, що для даної системи існує зберігається фізична величина. Якщо відомі властивості симетрії системи, як правило, можна знайти для неї закон збереження і навпаки.
Таким чином, закони збереження:
1. Представляють найбільш загальну форму детермінізму.
2. Підтверджують структурну єдність матеріального світу.
3. Дозволяють зробити висновок про характер поведінки системи.
4. Виявляють існування глибокого зв'язку між різноманітними формами руху матерії. Найважливішими законами збереження, справедливими для будь-яких ізольованих систем, є:
закон збереження і перетворення енергії;
закон збереження імпульсу;
закон збереження електричного заряду;
закон збереження маси.
Крім загальних існують закони збереження, справедливі лише для обмеженого класу систем і явищ. Так, наприклад, існують закони збереження, що діють лише в мікросвіті. Це:
закон збереження баріонного або ядерного заряду;
закон збереження лептонного заряду;
закон збереження ізотопічного спина;
закон збереження дивності.
У сучасній фізиці виявлена певна ієрархія законів збереження і принципів симетрії. Одні з цих принципів виконуються за будь-яких взаємодіях, інші ж - тільки при сильних. Ця ієрархія чітко проявляється у внутрішніх принципах симетрії, які діють у мікросвіті.
Розглянемо найважливіші закони збереження.
Нескінченно різноманітні перетворення, зміни речовини в природі. Дослідників хвилювало питання: чи зберігається речовина при цих змінах? Кожному з нас доводилося спостерігати, як з часом зношується, зменшується в розмірах будь-яка річ, навіть сталева. Але чи означає це, що дрібні частинки металу зникають безслідно? Ні, вони тільки губляться, розлітаються в різні сторони, викидаються зі сміттям, відлітають, створюючи пил.
У природі відбуваються і інші перетворення. Ви, наприклад, курите сигарету. Проходить кілька хвилин - і від тютюну нічого не залишається, не рахуючи маленької купки попелу і легкого блакитного диму, розсіяні в повітрі. Або, наприклад, горить свічка. Поступово вона стає все менше і менше. Тут не залишається навіть попелу. Згораючи без залишку, свічка і те, з чого вона складається, відчувають хімічне перетворення речовини. Частинки тютюну і свічка не розлітаються в сторони, не втрачаються поступово в різних місцях. Вони згоряють і зовні зникають безслідно.
Спостерігаючи природу, люди давно звернули увагу і на інші явища, коли речовина як би виникає з «нічого». Так, наприклад, з маленького насіння виростає у квітковому горщику велику рослину, а вага землі, укладеної в горщику, залишається майже незмінним. Чи може в дійсності щось існуюче в світі зникнути або, навпаки, з'явитися з нічого? Іншими словами - унічтожіма або незнищенна матерія, з якої будується все різноманіття нашого світу?
За 2400 років до н. е.. знаменитий філософ Стародавньої Греції Демокріт писав, що: «З нічого ніщо відбутися не може, ніщо існуюче не може бути унічтожімо».
Значно пізніше, у XVI-XVII ст. ця думка відродилася і висловлювалася вже багатьма вченими. Однак такі висловлювання були лише здогадкою, а не науковою теорією, підтвердженої дослідами. Вперше довів і підтвердив це положення досвідом великий російський вчений М.В. Ломоносов.
Ломоносов був твердо переконаний у незнищенності матерії, в тому, що у світі ніщо не може зникнути безслідно. За будь-яких змінах речовин, хімічних взаємодіях - з'єднуються чи прості тіла, утворюючи складні, або, навпаки, складні тіла розкладаються на окремі хімічні елементи - загальна кількість речовини залишається незмінним. Іншими словами, при всіх змінах повинен залишатися незмінним загальна вага речовини. Нехай у результаті будь-якої реакції зникають два взаємодіючих речовини, і виходить невідоме третє - вага новопосталої з'єднання повинна дорівнювати вазі перших двох.
Чудово розуміючи значення законів збереження, незнищенності матерії для науки, Ломоносов шукав підтвердження своїх думок. Він вирішив повторити досліди англійського вченого XVII ст. Р. Бойля.
Бойль цікавився питаннями зміни ваги металу при нагріванні. Він поставив такий досвід: у скляну реторту помістив шматочок металу і зважив її.
Потім, запаяний вузьке горло посудини, нагрів його на вогні. Через дві години Бойль зняв посудину з полум'я, обломи шийку реторти і, охолодивши її, зважив. Метал збільшився у вазі.
Причину Бойль бачив у тому, що через скло в посудину проникають дрібні частки «матерії вогню» і з'єднуються з металом. За часів Бойля і Ломоносова незрозумілі явища природи вчені пояснювали за допомогою різних невловимих «матерій», що вони із себе представляють - сказати не могли. Ломоносов ж не визнавав існування таємничих «матерій». Він був упевнений, що причина збільшення ваги полягає в іншому, і вирішив довести, що немає ніякої «тонкої всепроникною матерії вогню», а також що при хімічних перетвореннях загальна вага речовини беруть участь у реакції елементів залишається незмінним.
Ломоносов повторив досвід Бойля і отримав той самий результат: вага металу збільшився. Потім він видозмінив досвід: після нагрівання реторти на вогні і охолодження її зважує судину, не відламуючи горлечка. Так він довів, що «без допущення зовнішнього повітря вага спаленого металу залишиться в одній мірою, ніякої матерії вогню в реторту не проникає».
Збільшення ваги у випадку, коли реторта перед зважуванням розкривалася, Ломоносов пояснював залежністю від поглинання повітря металом. Тепер ми знаємо, що при нагріванні метали окислюються, з'єднуються з киснем. У досвіді Бойля метал бере кисень з повітря, що знаходиться в закритій реторті. При цьому його вага збільшується рівно настільки, наскільки зменшується вага повітря в реторті. Завдяки цьому загальна вага закритою реторти і вміщеного в ній тіла не змінюється. Хоча тут і відбувається окислення, загальна кількість речовини не убуває і не прибуває - вага речовин, що беруть участь в реакції, не змінюється. Але при відкритті реторти на місце кисню повітря, який був поглинений металом, всередину колби увірветься зовнішнє повітря, в результаті чого вага реторти збільшиться.
Так М.В. Ломоносов відкрив закон збереження речовини, або, як його називають, закон збереження маси. Через 17 років після Ломоносова цей закон підтвердив численними дослідами французький хімік А. Лавуазьє. Надалі закон збереження маси неодноразово підтверджувався численними і різноманітними дослідами. В даний час він є одним з основних законів, що лежать в основі наук про природу.
Спокій і рухи тіла відносні, швидкість руху залежить від вибору системи відліку. За другим законом Ньютона, незалежно від того, чи знаходилася тіло в спокої, або рухалося рівномірно і прямолінійно, зміна його швидкості руху може відбуватися тільки під дією сили, тобто в результаті взаємодії з іншими тілами.
Є фізична величина, однаково змінюється у всіх тіл під дією однакових сил, якщо час дії сили однаково, що дорівнює добутку маси тіла на його швидкість і звана імпульсом тіла. Зміна імпульсу одно імпульсу прикладеної сили. Імпульс тіла є кількісною характеристикою поступального руху тіл.
Експериментальні дослідження взаємодій різних тіл - від планет і зірок до атомів і електронів, елементарних частинок - показали, що в будь-якій системі взаємодіючих між собою тіл при відсутності дії сил з боку інших тіл, що не входять в систему, або рівність нулю суми діючих сил геометрична сума імпульсів тіл залишається постійною.
Система тіл, які не взаємодіють з іншими тілами, що не входять в цю систему, називається замкненою. Таким чином, в замкнутій системі геометрична сума імпульсів тіл залишається постійною при будь-яких взаємодіях тіл цієї системи між собою. Цей фундаментальний закон природи називається законом збереження імпульсу.
Необхідною умовою застосування закону збереження імпульсу до системи взаємодіючих тіл є використання інерціальної системи відліку. На законі збереження імпульсу засновано реактивний рух, його використовують при розрахунку спрямованих вибухів, наприклад, при прокладці тунелів у горах. Польоти в космос стали можливими завдяки використанню багатоступеневих ракет.
Не всі явища природи можна зрозуміти і пояснити на основі використання понять і законів механіки, молекулярно-кінетичної теорії будови речовини, термодинаміки. Ці науки нічого не говорять про природу сил, які пов'язують окремі атоми і молекули, утримують атоми і молекули речовини в твердому стані на певній відстані один від одного. Закони взаємодії атомів і молекул вдається зрозуміти і пояснити на основі уявлень про те, що в природі існують електричні заряди.
Найпростіше і повсякденне явище, в якому виявляється факт існування в природі електричних зарядів, - це електризація тіл при зіткненні. Взаємодія тіл, що виявляється при електризації, називається електромагнітним взаємодією, а фізична величина, що визначає електромагнітну взаємодію, - електричним зарядом. Здатність електричних зарядів притягатися і відштовхуватися говорить про наявність двох різних видів зарядів: позитивних і негативних.
Електричні заряди можуть з'являтися не тільки в результаті електризації при зіткненні тіл, але і при інших взаємодіях, наприклад, під впливом сили (п'єзоефект). Але завжди в замкнутій системі, в яку не входять заряди, за будь-яких взаємодіях тіл алгебраїчна (тобто з урахуванням знака) сума електричних зарядів всіх тіл залишається постійною. Цей експериментально встановлений факт називається законом збереження електричного заряду.
Ніде й ніколи в природі не виникають і не зникають електричні заряди одного знака. Поява позитивного заряду завжди супроводжується появою рівного за абсолютним значенням, але протилежного за знаком негативного заряду. Ні позитивний, ні негативний заряди не можуть зникнути в окремо один від одного, якщо рівні за абсолютним значенням.
Поява і зникнення електричних зарядів на тілах в більшості випадків пояснюється переходами елементарних заряджених частинок - електронів - від одних тіл до інших. Як відомо, до складу будь-якого атома входять позитивно заряджені ядро і негативно заряджені електрони. У нейтральному атомі сумарний заряд електронів в точності дорівнює заряду атомного ядра. Тіло, яке складається з нейтральних атомів і молекул, має сумарний електричний заряд, що дорівнює нулю.
Якщо в результаті будь-якої взаємодії частина електронів переходить від одного тіла до іншого, то одне тіло отримує негативний електричний заряд, а друге - рівний за модулем позитивний заряд. При зіткненні двох різнойменно заряджених тіл зазвичай електричні заряди не зникають безслідно, а надмірне число електронів переходить з негативно зарядженого тіла до тіла, у якого частина атомів мала не повний комплект електронів на своїх оболонках.
Особливий випадок являє зустріч елементарних заряджених античастинок, наприклад, електрона і позитрона. У цьому випадку позитивний і негативний електричні заряди дійсно зникають, анігілюють, але в повній відповідності з законом збереження електричного заряду, так як алгебраїчна сума зарядів електрона і позитрона дорівнює нулю.
Механічна енергія підрозділяється на два види: потенційну та кінетичну. Потенційна енергія характеризує взаємодіючі тіла, а кінетична - рухомі. І потенційна і кінетична енергії змінюються тільки в результаті такої взаємодії тіл, при якому діють на тіла сили роблять роботу, відмінну від нуля.
Розглянемо тепер питання про зміну енергії при взаємодії тіл, що утворюють замкнену систему. Якщо декілька тіл взаємодіють між собою лише силами тяжіння і силами пружності і ніякі зовнішні сили не діють, то при будь-яких взаємодіях тіл сума кінетичної і потенційної енергій тіл залишається постійною. Це твердження називається законом збереження енергії в механічних процесах.
Сума кінетичної і потенційної енергій тіл називається повною механічною енергією. Тому закон збереження енергії можна сформулювати так: повна механічна енергія замкнутої системи тіл, взаємодіючих силами тяжіння та пружності, залишається постійною.
Основний зміст закону збереження енергії полягає не тільки у встановленні факту збереження повної механічної енергії, а й у встановленні можливості взаємних перетворень кінетичної і потенційної енергій в рівній кількісної мірою при взаємодії тіл.
Закон збереження повної механічної енергії в процесах з участю сил пружності і гравітаційних сил є одним з основних законів механіки. Знання цього закону спрощує вирішення багатьох завдань, що мають велике значення в практичному житті.
Наприклад, для отримання електроенергії широко використовується енергія річок. З цією метою будують греблі, перегороджують річки. Під дією сил тяжіння вода з водосховища за греблею рухається вниз по криниці прискорено і набуває деякої кінетичну енергію. При зіткненні швидко рухається потоку води з лопатками гідравлічної турбіни відбувається перетворення кінетичної енергії поступального руху води в кінетичну енергію обертального руху роторів турбіни, а потім за допомогою електричного генератора - в електричну енергію.
Механічна енергія не зберігається, якщо між тілами діють сили тертя. Автомобіль, що рухався по горизонтальному ділянці дороги після вимкнення двигуна, проходить певний шлях і під дією сил тертя зупиняється. Під час гальмування автомобіля відбулося нагрівання гальмівних колодок, шин автомобіля та асфальту. У результаті дії сил тертя кінетична енергія автомобіля не зникла, а перетворилася у внутрішню енергію теплового руху молекул.
Таким чином, за будь-яких фізичних взаємодіях енергія не виникає, а тільки перетворюється з однієї форми в іншу. Цей експериментально встановлений факт називається законом збереження і перетворення енергії.
Джерела енергії на землі великі й різноманітні. Колись у давнину люди знали тільки одне джерело енергії - мускульну силу і силу домашніх тварин. Енергія поновлювалася за рахунок їжі. Тепер більшу частину роботи роблять машини, джерелом енергії для них служать різні види викопного палива: кам'яне вугілля, торф, нафта, а також енергія води і вітру.
Якщо простежити «родовід» всіх цих різноманітних видів енергії, то виявиться, що всі вони є енергією сонячних променів. Енергія навколишнього нас космічного простору акумулюється Сонцем у вигляді енергії атомних ядер, хімічних елементів, електромагнітних і гравітаційних полів. Сонце, у свою чергу, забезпечує Землю енергією, що дається взнаки у вигляді енергії вітру і хвиль, припливів і відливів, у формі геомагнетизму, різного виду випромінювань (в тому числі і радіоактивності надр і т.д.), м'язової енергії тваринного світу.
Геофізична енергія вивільняється у вигляді природних стихійних явищ (вулканізм, землетруси, грози, цунамі і т.д.), обміну речовин у живих організмах (що становлять основу життя), корисної роботи з переміщення тіл, зміни їх структури, якості, передачі інформації, запасена енергії в різного роду акумуляторах, конденсаторах, в пружній деформації пружин, мембран.
Будь-які форми енергії, перетворюючись одне в одного за допомогою механічного руху, хімічних реакцій і електромагнітних випромінювань, врешті-решт переходять у тепло і розсіюються в навколишній простір. Це явище проявляється у вигляді вибухових процесів, горіння, гниття, плавлення, випаровування, деформації, радіоактивного розпаду. Відбувається кругообіг енергії в природі, що характеризується тим, що в космічному просторі реалізується не тільки хаотизацію, а й зворотний їй процес - упорядкування структури, які наочно простежуються насамперед у зореутворення, трансформації і виникненні нових електромагнітних і гравітаційних полів, і вони знову несуть свою енергію новим «сонячним системам». І все повертається на круги своя.
Закон збереження механічної енергії був сформульований німецьким вченим А. Лейбніцем. Потім німецький вчений Ю.Р. Майер, англійський фізик Дж. Джоуль і німецький вчений Г. Гельмгольц експериментально відкрили закони збереження енергії в немеханічних явищах.
Таким чином, до середини XIX ст. оформилися закони збереження маси і енергії, які трактувалися як закони збереження матерії і руху. На початку XX ст. обидва ці закони збереження піддалися корінного перегляду у зв'язку з появою спеціальної теорії відносності: при описі рухів зі швидкостями, близькими до швидкості світла, класична ньютонівська механіка була замінена релятивістської механікою. Виявилося, що маса, яка визначається за інерційних властивостям тіла, залежить від його швидкості і, отже, характеризує не тільки кількість матерії, але і її рух. Поняття енергії теж піддалося зміні: повна енергія виявилася пропорційна масі (Е = mс2). Таким чином, закон збереження енергії в спеціальній теорії відносності природним чином об'єднав закони збереження маси і енергії, що існували в класичній механіці. Окремо ці закони не виконуються, тобто неможливо охарактеризувати кількість матерії, не беручи до уваги її рух і взаємодію.
Еволюція закону збереження енергії показує, що закони збереження, будучи почерпнутими з досвіду, потребують час від часу в експериментальній перевірки і уточнення. Не можна бути впевненим, що з розширенням меж людського пізнання даний закон або його конкретна формулювання залишаться справедливими. Закон збереження енергії, все більш уточнюючи, поступово перетворюється з невизначеного і абстрактного висловлювання в точну кількісну форму.
Велику роль закони збереження грають у квантовій теорії, зокрема, у фізиці елементарних частинок. Закони збереження визначають правила відбору, порушення яких призвело б до порушення законів збереження. На додаток до перерахованих законам збереження, які мають місце у фізиці макроскопічних тіл, в теорії елементарних частинок виникло багато специфічних законів збереження, що дозволяють інтерпретувати спостерігаються на досвіді правила відбору. Такий, наприклад, закон збереження баріонного або ядерного заряду, що виконується при всіх видах взаємодій. Згідно з ним, ядерна речовина зберігається: різниця між числом важких частинок (баріонів) і числом їхніх античастинок не змінюється при будь-яких процесах. Легкі елементарні частинки - лептони (електрони, нейтрино і т.д.) також зберігаються.
Існують і наближені закони збереження, що виконуються в одних процесах і порушують у інших. Такі закони збереження мають сенс, якщо можна вказати клас процесів, в яких вони виконуються. Наприклад, закони збереження дивацтва, ізотопічного спина, парності суворо дотримуються в процесах, що протікають за рахунок сильної взаємодії, але порушуються в процесах слабкої взаємодії. Електромагнітна взаємодія порушує закон збереження ізотопічного спина. Таким чином, дослідження елементарних частинок знову нагадали про необхідність перевіряти існуючі закони збереження в кожній області явищ. Проводяться складні експерименти, що мають на меті виявити можливі слабкі порушення законів збереження у мікросвіті.
Перевірка механічних законів збереження є перевірка відповідних фундаментальних властивостей простору - часу. Довгий час вважали, що, крім перерахованих елементів симетрії (збереження енергії пов'язано з однорідністю часу, збереження імпульсу - з однорідністю простору), простір - час володіє дзеркальною симетрією, тобто інваріантністю щодо просторової інверсії. Тоді повинна була б зберігатися парність. Однак у
Всі фізичні закони діляться на дві великі групи: динамічні та статистичні.
Динамічними називають закони, що відображають об'єктивну закономірність у формі однозначного зв'язку фізичних величин. Динамічна теорія - це теорія, що представляє сукупність фізичних законів.
Статистичні закони - це такі закони, коли будь-який стан являє собою імовірнісну характеристику системи. Тут діють статистичні розподіли величин. Це означає, що у статистичних теоріях стан визначається не значеннями фізичних величин, а їх розподілами. Знаходження середніх значень фізичних величин - головне завдання статистичних теорій. Імовірнісні характеристики стану зовсім відмінні від характеристик стану у динамічних теоріях. Статистичні закони і теорії є більш досконалою формою опису фізичних закономірностей, так як будь-який відомий сьогодні процес у природі більш точно описується статистичними законами, ніж динамічними. Різниця між ними в одному - в способі опису стану системи.
Зміна динамічних теорій статистичними не означає, що старі теорії скасовані і здані в архів. Практична їх цінність в певних межах анітрохи не зменшується. При розмові про зміну теорій мається на увазі, в першу чергу, зміна глибоких фізичних уявлень більш глибокими уявленнями про сутність явищ, опис яких дається відповідними теоріями. Одночасно зі зміною фізичних уявлень розширюється область застосування теорії. Статистичні теорії розширюються на більше коло явищ, недоступних динамічним теоріям.
Поняття ентропії - міри хаосу - пов'язано з розвитком термодинаміки і формулюванням її двох основних законів.
Перший закон термодинаміки є законом збереження енергії стосовно тепловим процесам. Цей закон стверджує неможливість створення вічного двигуна першого роду, який би виробляв роботу без підведення енергії.
Цей закон стверджує, що теплова енергія, підведена до замкнутій системі, витрачається на збільшення її внутрішньої енергії і роботу, вироблену проти зовнішніх сил.
Відповідно до першого закону термодинаміки, можуть протікати тільки такі процеси, при яких повна енергія системи залишається постійною. Наприклад, перетворення теплової енергії повністю в механічну не пов'язане з порушенням першого закону термодинаміки, але тим не менш воно неможливе. Другий закон термодинаміки ще більше обмежує можливості процесів перетворення.
Другий закон термодинаміки стверджує, що не може бути створений вічний двигун другого роду, який би виробляв роботу за рахунок тепла навколишнього середовища, без яких-небудь змін в оточуючих тілах. Тобто в природі не може бути процесів, єдиним результатом яких було б перетворення теплоти в роботу. Цей закон стверджує, що у всіх явищах природи теплота сама переходить від більш нагрітих тіл до менш нагрітих. Якщо система замкнута і неможливі ніякі її самовільні перетворення, то ентропія досягає максимуму. Стан з найбільшою ентропією відповідає статичному рівноваги. Ентропія є мірою імовірності здійснення даного термодинамічного стану або мірою відхилення системи від статичної рівноваги.
Другий закон термодинаміки можна сформулювати як закон, згідно з яким ентропія теплоізольованої системи буде збільшуватися при необоротних процесах або залишатися постійною, якщо процеси зворотні. Це положення стосується тільки ізольованих систем.
Другий закон термодинаміки говорить про те, що в замкнутій системі при відсутності будь-яких процесів не може сама по собі виникнути різниця температур, тобто теплота не може мимовільно перейти від більш холодних частин до більш гарячим.
Згідно з другим законом термодинаміки, будь-які замкнуті системи повинні перейти в більш ймовірне стан, що характеризується термодинамічним рівновагою з найменшою вільної енергією і з найбільшою величиною ентропії. Тому явище спонтанного (самовільного) переходу речовини з симетричного стану в асиметричне, супроводжуване підвищенням впорядкованості та енергетичного рівня системи і зниженням її ентропії, здається просто нереальним. Однак труднощі термодинамічної характеру в питанні походження життя до цих пір не визначені. Рішення поки немає.
Існує точка зору, що другий закон термодинаміки не застосуємо до живих систем, так як вони не є замкнутими системами. Живі системи - це відкриті системи. Ентропія живих молекул дуже низька і має тенденцію до зниження. Цей факт сьогодні є загальновизнаним, а її асиметрія не є стан порушення рівноваги, відсутність структурності або безладдя, а є стан динамічної рівноваги і впорядкованості, більш складної структурності і більш високого енергетичного рівня. Це те саме вкрай малоймовірне стан, який змушує засумніватися в абсолютності знання. Зростання ентропії і говорить про необхідність пошуку нової фізичної теорії або біологічної закономірності, яка описує цей стан.
У світовому процесі розвитку принцип мінімуму дисипації енергії відіграє особливу роль. Суть його: якщо припустимо не єдиний стан системи, а ціла сукупність станів, згодних з законами збереження і принципами, а також зв'язками, накладеними на систему, то реалізується той стан, якому відповідає мінімальне розсіювання енергії, або, що те ж саме, мінімальний ріст ентропії («риба шукає, де глибше, а людина - де краще»).
Принцип мінімуму дисипації енергії є окремим випадком більш загального принципу «економії ентропії».
У природі весь час виникають структури, в яких ентропія не тільки не зростає, а й локально зменшується. Цією властивістю володіють багато відкриті системи, в тому числі і живі, де за рахунок припливу ззовні речовини і енергії виникають так звані квазістаціонарних (стабільні) стану.
Таким чином, якщо в даних конкретних умовах можливі декілька типів організації матерії, що узгоджуються з іншими принципами відбору, то реалізується та структура, якій відповідає мінімальний РОСТ ентропії. Так як спадання ентропії можливо тільки за рахунок поглинання зовнішньої енергії, то реалізуються ті з можливих форм організації матерії, які здатні в максимальній формі поглинати енергію.
Область застосування принципу мінімуму дисипації енергії безперервно розширюється. Протягом всієї історії людства, прагнення оволодіти джерелами енергії і речовини було одним з найважливіших стимулів розвитку та устремління людських інтересів. І тому завжди було джерелом різноманітних конфліктів.
У міру розгортання науково-технічного прогресу, виснаження природних ресурсів виникає тенденція до економного витрачання цих ресурсів, виникнення безвідходних технологій, розвитку виробництва, що вимагає невеликих енерговитрат і матеріалів.
Якщо говорити про ієрархію принципів відбору, то він грає роль як би завершального, що замикає принципу: коли інші принципи не виділяють єдиного стійкого стану, а визначають ціле їх безліч, то цей принцип служить додатковим принципом відбору. Проблема економії ентропії, цього заходу руйнування організації та незворотного розсіювання енергії, вирішується в світі живої природи. Існує теорема про мінімум відтворення ентропії, яка стверджує, що виробництво ентропії системою, що знаходиться в стаціонарному стані, досить близькій до рівноважного стану, мінімально. Цей принцип можна розглядати в якості універсального. У живу речовину він проявляється не як закон, а як тенденція. У живій природі протиріччя між тенденцією до локальної стабільності і прагненням максимально використовувати зовнішню енергію і матерію є одним з найважливіших чинників створення нових форм організації матеріального світу.
Редукціонізм - прагнення звести пояснення складного через більш просте. Це є певний своєрідний спосіб мислення, і він пронизує всі науки, різною мірою, але все. Редукціонізм є спосіб відомості складного до аналізу явищ більш простих і є найпотужнішим засобом дослідження, Він дозволяє вивчати явища самої різної фізичної природи. Частина фізиків глибоко переконані, що всі властивості мікросвіту вже закодовані в моделях мікросвіту. Редукціонізм як особливість мислення виник, ймовірно, в процесі еволюції, проте прищеплюється людині в процесі навчання - це пояснення «на пальцях».
Модельні конструкції фізиків - це і є редукціонізм. Він породив своєрідний метод, аналізу, дозволяє пов'язувати надійними логічними переходами різні поверхи цього будинку моделей, яке вибудовується фізикою. Він дозволяє вивчити складні явища самої різної фізичної природи. Проте було б помилкою вважати, що він є універсальним і будь-які складні явища можуть бути пізнані за допомогою розчленування їх на частини і дослідження їх окремих складових.
Явище редукціонізму досить глибоко проникло в різні галузі природознавства. Б. Рассел сказав якось, що, як це не дивно, але всі властивості живої істоти можна передбачити одного разу, бо вони однозначно визначаються особливостями електронних оболонок атомів, в нього входять.