CC BY
32
II 3 м
X
X
Ь
ы а
4Е 2
в «
х к и X о
быть выявлена путем каких-либо научных открытий, т.е. Творец не существует в материальном виде Субстанции, Тела или Излучения, но следствия деятельности Творца вполне материальны.
Творец был активен не только в «начале», в конце концов Творец завершит и этот Мир, приведет его к определенной цели - состоянию. Необходимо подчеркнуть, что Разум человечества несет атрибуты Творца, приняв эстафету от Разума предыдущего цикла развития Вселенной и передав в конце концов эстафету Разуму последующего цикла развития Вселенной. Итак, Разум передает идею Творца и сущность Творца, тем самым определив конечную цель и конечный результат всей деятельности Человечества.
В заключение хотелось бы отметить, что Антропный Принцип может явиться символом Научной Религии для его приверженцев среди ученых всех стран мира. Конечно. Научная Религия, основанная на Антропном Принципе, не совпадает во всех деталях с традиционными мировыми религиями. Но важно то, что диалектическое
развитие Религии и Науки вопреки всем историческим испытаниям и противоречиям в конце концов привело к соединению их в Антропном Принципе.
Литература
1. Чернавский Д.С. Проблема происхождения жизни и мышления сточки зрения современной физики. //УФН. -т. 170. - №2,- 2000.- с. 68.
2. Федоров В. К. Хаос и неопределенность в нелинейных системах. Н Омский научный вестник. - 1998. - Вып. 3, июнь. - с. 12.
3. ФедоровВ.К. Материя, Разум, Бог.//Омскийнаучный вестник. 2001. - Вып. 4, декабрь. - с.21.
4. Гивишвили Г.В. Есть ли у естествознания альтернатива Богу? II Вопросы философии. -1995. - №2. - с. 37.
ФЕДОРОВ Владимир Кузьмич, доктор технических наук, профессор кафедры электроснабжения промышленных предприятий.
п д АЛЕКСЕЕВ ПРИНЦИП МАКСИМАЛЬНОГО
Омский государственный технический университет
УДК 536.75
ОГРАНИЧЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭНТРОПИИ (ПМОГО)_
В РАМКАХ КОНЦЕПЦИИ И.Р. ПРИГОЖИНА [1], ОСНОВАННОЙ НА ЭНТРОПИЙНОМ ПОДХОДЕ, ПОКАЗАНА ВАЖНОСТЬ ПРЕДЛОЖЕННОГО АВТОРОМ ПМОПЭ КАК МЕТОДОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНОВЫ ПРИ АНАЛИЗЕ ПРИРОДНЫХ ЯВЛЕНИЙ, РАЗЛИЧНЫХ СФЕР ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ФОРМ СОЗНАНИЯ ЧЕЛОВЕКА. ЧАСТИЧНО ИСПОЛЬЗОВАНЫ ЭЛЕМЕНТЫ КИБЕРНЕТИЧЕСКОГО ПОДХОДА
ПМОПЭ был впервые предложен на первой международной научно-технической конференции «Динамика систем, механизмов и машин» , проходившей в ОмГТУ в 1995 г. [2]. Однако, возникшие объективные причины помешали автору подготовить статью к публикации. Теперь такая возможность предоставилась.
Будем исходить из того, что принцип - это новый, более общий взгляд на известные и общепризнанные опытные факты. Такое определение понятия принципа отвечает большинству хорошо известных частных принципов физики, химии, биологии и многих других областей естествознания и практики [1-4],
Как правило, в термодинамике используются два подхода - энергетический и энтропийный [3,4], основывающиеся на первом и втором началах термодинамики [3,4,5].
Наивысшую сложность и трудность при осознании глобальных подходов представляет проблема соотношения объективности и антропности понятий: качество энергии, работа, прирост энтропии (5Э), переход порядок беспорядок - достойная философских размышлений I и специального анализа. При этом нельзя также не прини-| мать во внимание Заповеди и Наставления Священного | Писания, ибо разум изначально заряжен целесообразностью. Однако, подлинная цель (смысл для интеллекту-I ально и духовно развитой личности) неизвестна и нахо-I дится в пространстве тераинкогнито .
I. Свойства энергии и энтропии.
Производство энтропии в стационарных и равновесных состояниях и процессах
Энергия в физике определяется как общая количественная мера движения и взаимодействия всех видов материи. Абсолютная величина энергии Вселенной сохраняется, но может переходить из одной формы в другую. В термодинамике закон сохранения энергии (ЗСЭ) называется первым началом термодинамики. Для механических процессов ЗСЭ бал установлен Г.В. Лейбницем (1666 г.), для немеханических явлений превращения -Ю.Р Майером (1845 г,), Д.П. Джоулем (1847-1850 гг.), и Гельмгольцем (1847г.). Несмотря на возможные кратковременные отклонения в туннельных квантовых процессах и флуктуациях, в среднем ЗСЭ нигде и никогда не нарушается. Важным свойством энергии является ее способность рассеиваться (инфлировать) при совершении работы. Принято говорить, что качество энергии в естественных самопроизвольных и несамопроизвольных процессах в целом понижается: потенциальная энергия превращается в направленную кинетическую энергию, а последняя, претерпевая разнообразные взаимодействия, и совершая работу, в среднем необратимо хаотизируется (трение, износ, теплообмен, излучение, диффузия, конвекция и др.).
Чтобы количественно описать процесс инфляции энергии в обратимых и необратимых процессах, имеющих
место в реальности, Р. Клаузиус (1865г.) ввел в термодинамику понятие энтропии (греч. - поворот внутрь, превращение).
Однако на первых этапах развития стационарной и равновесной термодинамики физический смысл энтропии оставался неизвестным. В то время автор одной из статей по термодинамике в Британской Энциклопедии писал: «Полезность понятия об энтропии... ограничена тем, что оно не соответствует непосредственно какому-либо поддающемуся измерению физическому свойству, а является просто математической функцией, с помощью которой определяется температура» (имеется в виду нулевое начало термодинамики) [3, с.47]. Автор, очевидно, имел в виду количественное равенство Клаузиуса для приведенной теплоты (с!0/Т) изолированной системы:
Д^ос =<^£?/7" = 0 , (1)
где «ос» - окружающая среда.
Равенство (1) выражает суть второго начала в применении к обратимой тепловой машине с идеальным циклом Карно (1824г.). Идеализация в цикле Карно состоит в том, что в системе нагреватель, рабочий газ, холодильник -энтропия системы сохраняется:
5С=5Н+5Л , (2)
а в окружающей среде производство энтропии (д^ос) равно нулю. Как следствие, кпд такой машины максимален и определяется лишь двумя параметрами - температурой нагревателя Тн и холодильника Тх (кпд =1-Тх/Гн). (Во времена Клаузиуса понятия «производство энтропии» не существовало: оно было введено Пригожиным в 1945 г).
Принимая во внимание реальный смысл второго начала, Клаузиус написал более реальное соотношение (неравенство Клаузиуса) для необратимого цикла любой тепловой машины:
2
=д50с' = \ ¿0/г>о . (3)
I
где Б, и 32 - энтропии начального и конечного состояний, Д5ОГ)0 указывает на пол у открытость (обмен только по энергии) или открытость (обмен энергией и веществом)
реальных систем. Величина производства энтропии Д50Г, кроме того, характеризует степень необратимости протекающих в системе процессов. Для более ясного различения изолированной, полуоткрытой и открытой систем в дальнейшем будем использовать модель матрешки -открытая система при ослаблении налагаемых условий переходит сначала в полуоткрытую, а далее в изолированную. Заметим, что формула (1) выражает идеальный вариант ПМОПЭ.
Наиболее ясный физический смысл и важность понятия энтропии раскрыл Л. Больцман (1872г.). Согласно знаменитой теореме Больцмана, энтропия системы (5е) связывается с вероятностью микросостояний, из которых аддитивно построена система:
£с=Ыпи<- ^
Под вероятностью м понимается число допустимых способов, которыми может осуществиться данное состояние системы (иное название - статистический вес вырожденного состояния); к - постоянная Больцмана.
Степень вырождения очень велика, в равновесном и в стационарном случаях (»■= ), поэтому выражение (4) необачайно просто и удобно при расчетах энтропии систем. Имея в виду (4), энтропию определяют как меру беспорядка. Действительно, формула (4) показывает, в частности, что при Т=0 К, и/=1, энтропия системы стремится нулю (третье начало термодинамики (В. Нернст, 1906г.)). При Г*0 с точки зрения (4) стационарное и
равновесное реальное состояние системы характеризуется как конечное состояние с ; ему соответствует какая-то условная температура Т и соответствующее значение Я^ г. Стремление изолированной системы к такому наиболее устойчивому состоянию и выражает суть второго начала термодинамики. Начальные условия для системы произвольны.
Свойства V/ \ммлх и 5е сохраняются для
полуоткрытых и для открытых систем (модель матрешки), но с тем отличием, что, переходя из нестационарного и неравновесного состояния (в условиях внешнего воздействия и при наличии внутренних источников энергии) в стационарное и равновесное состояние, как наиболее устойчивое, они могут достигнуть лишь новых условных
значений: и/*"'(усл.) и (усл.). Условных значений конечных состояний у систем может быть великое множество (метастабильные состояния); любая система как бы боится загрязнить теплом окружающую среду и изобретает новые пути перестройки (механизмы), боясь разрушения своих предельных граничных (краевых) условий. При этом системы часто принимают форму сферы (Солнце,. Земля, Луна и т.д.), фигуры с максимальным числом элементов симметрии.
В кристаллографии доказано (Е.С. Федоров, А. Шенф-лис-1890-1894 гг.), что в природе могут осуществляться 230 пространственных групп симметрии, с постепенным понижением числа элементов симметрии, начиная с кубической. Тем не менее более 70% всех элементов периодической системы Д.И. Менделеева кристаллизуются в структуры высокой симметрии - кубическую (гра-нецентрированная и объемноцентрированная) и гексагональную с плотной упаковкой.
Интересно также, что концепция симметрии как фактора определяющего существование различных семейств, групп и объединений элементарных частиц, является ведущей в современной теории полей [13,14].
На вопрос, почему так происходит в природе, и дает ответ ПМОПЭ.
Научно направляемые техника и технология также (иногда интуитивно) используют, по существу, принцип максимального ограничения производственной энтропии.
Одним из важнейших механизмов сопротивления систем разрушению состоит в накоплении потенциальной энергии в условиях внешнего воздействия после достижения усл.) , не повышающих температуру системы (квазистационарные и квазиравновесные условия), а следовательно, и энтропию.
Формула (4) остается справедливой и в квантовой физике. При этом изменяется лишь способ подсчета допустимых состояний с учетом принципа Паули для ферми-онов и стремления к конденсации бозонов. Общеизвестно, что только после того, как М. Планк (1900г.) прослушал доклад Больцмана на семинаре, и увидел формулу, связывающую энергию и температуру для осциллятора -е = кТ, он мгновенно написал свою знаменитую формулу -£ = /ц/ и затем, используя методику Больцмана, получил закон излучения абсолютно черного тела [3].
Важное значение формула (4) имела при закладке основ современной теории информации (теорема Шеннона, 1948 г. [6, 7]). Заметим, что информатика и кибернетика также используют принцип максимального ограничения производства (информационной) энтропии (Н), распространяющегося и на эту сферу деятельности человека.
Подводя итоги первого раздела, укажем, что ЗСЭ не запрещает и самопроизвольный переход тепловой энергии от холодильника к нагревателю при т"(Т". Второе же начало термодинамики говорит нам дополнительно о том, может ли в принципе самопроизвольно протекать в природе тот или иной процесс в изолированной системе.
Действительно, приД5г)0 имеем естественный процесс, протекающий самопроизвольно (релаксация); при д£с(0 - даже при наличии малых флуктуаций имеем маловероятный противоестественный процесс, который самопроизвольно протекать не может; наконец, при
Д5С = о (т.е. 5е = (уел)) может протекать обратимый процесс. Этому же случаю соответствует квазиобратимый процесс в полуоткрытых и открытых системах, если в них имеется возможность накопления потенциальной энергии (например, радиационное окрашивание прозрачных твердых сред, повышение характеристик материалов при внешнем воздействии, фотосинтез и др.).
Хотя второе начало определяет возможность протекания того или иного процесса в природе, оно ничего не может сказать о скорости процессов, и не ограничивает последнюю дополнительными условиями. Решением этих задач занимаются нестационарная и неравновесная термодинамика - макроскопическая кинетика , и физическая, химическая и биологическая кинетика - микроскопическая кинетика [5,8 -11].
2. Производство энтропии в необратимых нестационарных и неравновесных процессах.
Негэнтропийные процессы.
Основное уравнение эволюции Вселенной
После того, как Пригожин [1 ], установив связь необратимости с динамикой, дал глубокое научное обоснование «Стрелы времени» как на микро-, так и на макроуровне; практически закончились жаркие дискуссии по проблеме «тепловой смерти» Вселенной, поставленной Клаузиусом в 1865г.
Прежде всего в обиход были введены новые понятия: негэнтропия (отрицатепьная энтропия), призванное дня количественного описания созидательных процессов при переходах «беспорядок<->порядок» (бифуркации); синергетика - для обозначения области научных исследований коллективных и кооперативных процессов, ответственных за появление в определенных условиях самоорганизующихся устойчивых диссипативных структур (например, лазеры в физике, реакция Белоусова -Жаботинекого в химии, спиральные галактики в космологии и др.). К самоорганизующимся системам следует отнести Солнце, играющее роль термоядерной «Печки» для нашей планеты. Сама жизнь на Земле доказывает необходимость синер-гетического взгляда на все эволюционные процессы в окружающем нас мире, особенно касающиеся биологического, экологического и социального уровней.
Для многих синергетических структур построение сводится к созданию и анализу вероятностных моделей [1]. При этом заимствуются подходы, взятые из математической теории стохастических процессов
Для нашей цели более всего подходит модель «горячей» Вселенной А. Гамова (1946 г.), основывающаяся на открытиях красного смещения (закон Хаббла, 1929 г.), общей теории относительности (ОТО) А. Эйнштейна (1916 г.), атакже всех достижениях термодинамики, ядерной физики и физики высоких энергий. Особенно важное и фундаментальное подкрепление модель получила после обнаружения реликтового электромагнитного излучения в микроволновом диапазоне с температурой »2,7 К, изотропного и однородного в пространстве (А. Пензиас, Р.В. Вильсон, 1965 г). Модель «горячей» Вселенной позволяет в наиболее общем виде продемонстрировать научно-мировоззренческую ценность идеи ПМОПЭ.
Упрощая реальную ситуацию (для удобства) полагаем, что энтропия Вселенной зависит только от двух параметров - времени (0 и радиуса (г), т.е. =5л(лг), основное уравнение баланса для субстанционального производства энтропии Вселенной можно записать в следующем виде:
dS„/dt = dS3/dt-dSl,/di>0. (6)
Здесь первое слагаемое представляет субстанциональное производство энтропии (Sa), второе - негэнтро-пии (SH); знак «>" следует из второго начала термодинамики. Причина субстанционального производства энтропии Вселенной - нестационарность и неравновесность расширяющейся «горячей Вселенной
Первое слагаемое можно обосновать прежде всего учетом «инфляции» потенциальной энергии гравитационного поля (расширение Вселенной) и «инфляцией» потенциальной энергии слабых взаимодействий (радиоактивность), а также учетом э/м излучения и нейтрино звездами, галактиками и их скоплениями и др. Что касается негэнтропийного слагаемого, ограничивающего производство энтропии во Вселенной, то его следует связывать с рождением при Большом взрыве сингулярности [12] четырех видов фундаментальных взаимодействий -гравитационного, электромагнитного, сильного и слабого, а также с конечностью величины скорости распространения всех четырех видов взаимодействия (постулат А. Эйнштейна о постоянстве и предельности скорости света;
формула е = тс-, 1905г.)
Используя правила дифференцирования, слагаемые уравнения (5) можно представить в более детальной форме:
dS-, / dt = (dSj / dt)r3 + dSj / дгэ ■ dr3/dl, (6,a) -dSll/dt = (dSH/dt)rH+dS„/drH-drH/dl . (6,6)
Здесь справа частные производные при r3,r„ = const можно назвать, в соответствии с принятой терминологией, локальным производством энтропии и негэнтропии; другие слагаемые представляют произведения градиентов (dS/dr ) энтропии и негэнтропии (силы) на скорость потоков энтропии и негэнтропии. Введенное различие величин гэ и гн подразумевает следующее: если где-либо производство энтропии и меньше производства негэнтропии, то в другом месте (возможно, и в другое время) непременно возникнут потоки энтропии, превышающие негэнтропийные (второе начапо термодинамики).
Равенство нулю для стационарного (но неравновесного) случая первого слагаемого в уравнении (6,а) (без уравнения 6,6) эквивалентно выводам двух известных теорем: теорема Онсагера (1931г.) и теорема Пригожина (1945 г.), доказывающих существование условного минимума производства энтропии в стационарных условиях.
Действительно, при (dS3/dt)r3 = 0, градиент энтропии (gradSr, = dS3 /дг3) и скорости потоков энтропии (v = dr3/dt) постоянны. Условный минимум Онсагера - Пригожина становится еще ниже при учете второго уравнения - (6,6) (синергетический эффект).
Уравнения (6) могут быть подвержены анализу и для случая, когда локальное производство энтропии нестационарно, а градиенты энтропии и негэнтропии в системе отсутствуют. Такой случай реализуется при малых размерах системы, когда внешнее воздействие однородно пронизывает систему [9,10].
Дальнейший анализ уравнений (6) может быть продолжен, если параметры гз и гн понимать в широком смысле, но этот вопрос требует специального исследования . Укажем только, что при таком подходе становятся легко обозримыми границы применимости таких понятий, как соотношения взаимности Онсагера, теплопроводность, температуропроводность, теплоемкость, вязкость и др. понятия линейной термодинамики. Вместе с тем, при достаточно больших отклонениях системы от стационарности и равновесности, и сама термодинамика, как феноменологическая наука утрачивает основное свойство - универсальность. Это относится к теории ударных волн, внутренней баллистики ракетных двигателей,
расчета предела детонации, кинетике ядерных реакторов и мн.др. отраслям технической физики и химии. Особенно большие трудности, связанные с нелинейностью уравнений типа (6), возникают при решении управляемого термоядерного синтеза, ставящие под сомнение возможность построения термоядерного реактора в земных условиях (см. замечание П.Л. Капицы [15,с. 35]).
Применение микроскопической кинетики к решению задач нестационарной и неравновесной физики, химии и биологии используется для расчета временных и пространственных распределений локальных состояний с учетом их детальной микроструктуры, взаимодействий и микромеханизмов процессов образования, накопления и разрушения при внешних воздействиях. При решении конкретных задач используются кинетические уравнения Больцмана, Власова, Боголюбова и др. [8]. Энтропийный аспект (статистический вес) при этом учитывается через кинетические коэффициенты. Кинетические задачи, как правило, нелинейны и сложны, особенно, если часть параметров заимствуется из макроскопической кинетики, и требуют использования численных методов решения. В связи с этим решение крупных задач технической и химической физики тесно связаны с кибернетикой и теорией информации.
В заключение этого раздела уместно привести выдержку из книги П. Эткинса [4, с.9]. Он пишет: «По-видимому, немногие люди выдержали бы предложенный Ч.П. Сноу тест на общую культуру, согласно которому незнание второго начала термодинамики приравнивается незнанию произведений Шекспира».
3. Эволюция Вселенной и ПМОПЭ
Впечатление таково, что как будто кто-то позаботился прежде не о свободе, но об ограничениях, породив первым из фундаментальных, всепроникающее гравитационное поле (планковская эпоха). Идеи понятий «физический вакуум» и «несиловые взаимодействия» мы обсудим ниже, анализируя понятие «сингулярность» -допланков-ская эпоха.
1. Поскольку в планковскую эпоху нельзя ввести пространственно-временные и материальные масштабы, по типу используемых нами в обиходе, были изобретены планковские масштабы, измеряющие длину (I), время (1) и энергию (б) с помощью трех универсальных постоянных -гравитационная постоянная в, постоянная Планка 11 и скорость света с, природа которых пока остается в пространстве «тераинкогнито». Такой подход дает следующие
единицы измерения: / = (С(А/с5))"2 =1(Г"л<, г«10""с и
еиЮ^Л" (здесь использована постоянная Больцмана, имеющая размерность энтропии). Масштабы не могут не поразить воображение, к сожалению, наши знания о планковской эпохе практически на этом заканчиваются.
Переходя к описанию следующих эпох эволюции Вселенной, сделаем предварительно важное пояснение. Хотя расширение Вселенной происходило быстро, процессы на уровне микрочастиц протекали еще быстрее. В этом отношении только расширение является «узким горлом», определяющим (ограничивающим) изменение макроскопических параметров (температура, давление и др.). Таким образом, расширение Вселенной происходило в условиях квазистационарности и квазиравновесности. Поэтому незнание того, что происходило на предыдущем этапе, не мешает делать правдоподобные, а в ряде случаев достоверные, суждения о механизмах микропроцессов, протекающих на стадиях следующих эпох, базирующихся на экспериментально установленных фактах или теоретических выводах из области физики высоких энергий [14].
2. Эпоха адронов (сильно взаимодействующих частиц: протоны, нейтроны, мезоны и др.) характеризуется сле-
дующими параметрами: продолжительность г = 10-" -10~5 с,
температурный интервал Г = 10з: -ЗЮ'3К и плотности-
Р = 10"-\й"кг!мг. Созидательная деятельность эпохи андронов выразилась в асимметричном вымирании античастиц (без едва заметной асимметрии свойств частиц и античастиц мир оказался бы лишенным вещества). Заметим, что сильные взаимодействия, обладают свойством только притяжения, но в отличие от гравитационных, действуют в глубоком микромире.
3. Эпоха лептонов (мюоны, нейтрино и антинейтрино, электроны и позитроны - слабовзаимодействующие частицы) длилась Ю-4-10,2 с, при этом температура упала сЮ,! до 10'° К, плотность понизилась с 10" до 10* кг/м3. Происходит вымирание мюонов (теперь их получают на мюонных фабриках); электроны и позитроны остаются (их пополнение идет за счет р-распада нуклонов). В связи с падением температуры и плотности, образовалось реликтовое нейтрино (экспериментально пока не обнаружено). Эта эпоха является границей применимости экспериментально проверенных законов физики.
4. Эпоха излучения (г = ю-10':с,г = 10|"-4-ю1*, р = 105-10Л?/.1/э). Эта эпоха характеризуется тем, что происходит аннигиляция электронов и позитронов (рождаются гамма - кванты) и начинаются процессы нуклеосинтеза (образуются ядра гелия Не\).
5. Эпоха вещества ( 10<-1,510'0.тет,7' = 410!-2,7А:, р = 10"'"-ю}\г/.«3) включает и современный период. Основные явления - отрыв реликтового э/м изучения (10е лет), возникновение звезд (10е лет) и возникновение всего многообразия окружающего нас мира.
6. Эпоха «сингулярности». Анализ природы этой эпохи является в наши дни предметом жарких дискуссий в обществе как физиков - теоретиков, так и среди физиков -экспериментаторов. Проблема глобальна в своей постановке, поскольку требует для своего разрешения создания квантовой теории гравитации и разработки теории суперобъединения всех четырех фундаментальных видов взаимодействия. Три из них-сильное, слабое и электро-маг-нитное-образовали известное «Великое объединение» с одной постоянной связи [13,14]. Однако мечта А. Эйнштейна о синтезе всех четырех полей в суперобъединение с одной постоянной связи, пока не воплощена в жизнь. Что касается применения релятивистской (без гравитона) ОТО, то она при экстраполяции к высоким плотностям энергии сжимает пространство - время в точку - «сингулярность». ЕсЛи «сингулярность» вообразить тепловой машиной - ее кпд=1. Но здесь допущен «софизм» -принято, что окружающая сингулярность среда имеет нулевую температуру. Так появилась идея использовать понятие физического вакуума Дирака, оправдавшего себя ранее при объяснении лэмбовского сдвига в оптических спектрах вырожденных состояний. Наиболее трудной проблемой для разрешения является проблема несиловых взаимодействий, хотя подходы намечаются (хиггсовские поля) [12].
Представления о физическом вакууме, как достаточно неустойчивом состоянии, подверженном флуктуациям, лежат в основе современных теорий Большого взрыва. Более того, сделаны оценки расхода энергии на создание нашей Вселенной, который составляет = 20% от всей энергии физического вакуума. В связи с этим представляет интерес высказывание Пригожина: «Природа действительно связана с созданием непредсказуемых новаций (Бергсон и Уайтхед), где возможное богаче реального. Наша Вселенная следует по пути, включающему в себя последовательность бифуркаций. В то время как другие миры могли выбрать другие пути, нам повезло, что наша Вселенная двинулась по пути, ведущему к жизни, культуре и искусству» [1,с. 68].
4. Система Солнце - Земля и ПМОПЭ
«... Солнце превратится во тьму, Луна - в кровь, прежде, нежели наступит день Господень великий и славный» (Бл.: Деяния св. апост. Гл. 2, ст. 20). Этот стих не может не восхитить своей мудростью.
Переводя стих св. апост. Луки на язык современной астрофизики, ему Можно дать следующее толкование. Солнце - довольно заурядная звезда среди мириад других звезд нашей Галактики; летит в направлении (апекс Солнца) созвездия Льва со скоростью 350+60 км/с. По классификации, основанной на светимости и спектре излучения, относится к классу желтых звезд типа G2V. Располагается на главной последовательности диаграммы Герцшпрунга -Рессела [16] со временем пребывания на ней в течение 13 млрд. лет. По истечении этого времени наше Солнце, исчерпав водород в термоядерных протон-протонных реакциях (Н' + Н' ->D!+e' + у +1,44Мэ«,г = Чмлрдлет), присоединится к звездам группы Белых карликов. Для каждой пары протонов (Н1) процесс объединения происходит один раз за время т =14 млрд. лет! При этом энерговыделение составляет »1,44 Мэв (водородный цикл - механизм превращения 4Н'Не] в целом обеспечивает энерговыделение порядка 26,2 Мэв и является преобладающим).
С точки зрения ПМОПЭ интерес представляет наличие в водородном цикле «узкого горла» - т =10|4млрд. лет. Его обеспечивают слабые взаимодействия, ответственные
за /Г -распад протона. «Выключение» этих взаимодействий мгновенно бы погасило нашу «Печку», и превратило бы ее в раскаленный «Камень» , а Луна, действительно, покраснела бы. Но, к счастью, этого не произойдет, по крайней мере, еще в течение 7 млрд. лет (70% водорода на Солнце имеется еще в наличии, возраст нашей Звезды всего 5 млрд, лет).
Если учесть, что ед. поверхности Солнца излучает мощность энергии порядка 6,28104 кВт/м* (солнечная постоянная), поверхность Земли принимает 0,8 - 0,9 кВт/м2 (уср.), основная доля энергии Солнца, не нужная нам, рассеивается в космическое пространство.
Наиболее важный вывод, который можно сделать из приведенных фактов, это удивительное постоянство скоростей потоков и градиентов энтропии Солнца. Как следствие, энтропия Земли также постоянна. Этот вывод свидетельствует о квазистационарности и квазиравновест-ности естественных процессов, протекающих как на Солнце, так и на Земле, обеспечивающих условно минимальное производство энтропии в системе Солнце - Земля. Такое естественное состояние может продлиться не тысячелетия, не миллионы, а миллиарды лет! Это то, что можно с уверенностью называть вечностью.
К сожалению, проблемы выживания человечества на Земле, которую Г. Титов назвал прекрасным космическим кораблем, не сводятся только к энергетическим ресурсам. В значительно большей степени их разрешение в своей основе определяется уровнем разумной, материально -духовной и культурной жизни человека. Угрозы глобальных энергетического и энтропийного кризисов уже достаточно явно проявились.
Проблема поиска ответа на вопрос, как жить, занимала умы греческих (и догреческих) философов [17]. Вместе с тем, человечество и до сих пор не выработало единого подхода к разрешению насущных проблем воспитания и
образования, науки и техники, экономики, философии, религии. Пока главенствуют в социуме человека три Великих инстинкта; репродуктивность, страх и стадность. С разумной точки зрения - человек обречен на космическое целокупное мышление: «Все действительное (природа) разумно, все разумное (человек) действительно», - писал великий философ [18].
Этими мыслями мы и закончим наши рассуждения о Принципе максимального ограничения производства энтропии.
Литература
1. Пригожин И. Конец определенности И Время, хаос и новые законы Природы. - Ижевск: НИЦ Регулярная и хаотическая динамика. - 2000. - 207 с.
2. Алексеев П.Д. О принципе максимального ограничения производства энтропии. //Динамика систем, механизмов и машин:Тез. докл. Международной науч.- техн. конф. - Омск: Изд. ОмГТУ, 1995. - Кн. I. - С.47.
3. Киттель Ч, Статистическая термодинамика. - М.: Мир, 1977.-336с.
4. Эткинс И. Порядок и беспорядок в природе. / Пер. с англ.-М.: Мир. 1987.-224 с.
5. Боголюбов H.H. Равновесное и неравновесное поведение физических систем. / Отчет. Инв. № Б363385,1974. -19с.
6. Клемантович Ю.Я. Энтропия и информация открытых систем. // УФН. 1999. - № 4. - С. 32.
7. Гауэр Дж. Оптические системы связи. / Пер. с англ. -М.: Радиосвязь, 1989.-456 с.
8. Левич В.Г. Курс теоретической физики. Т2. - М.: Наука, 1969.-910 с.
9. Алексеев П.Д., Алексеева Т.Я. Кинетическая модель радиационного деффектообразования в щелочно-галоид-ных кристаллах./ Редколлегия журнала прикладной спектроскопии и АН БССР Минск, 1988. - 63 с. - Деп. в ВИНИТИ 21.06.88 №5608-В88; ЖПС. -1988. - Т.49, №5. - С. 865.
10. Артемьев С.С., Демидов Г.В., Новиков Е.А. Минимизация овражных функций численным методом для решения жестких систем уравнений: Преприт №74- Новосибирск, 1980. -13с. - В Надзаг.: ВЦ СО АН СССР.
11. Эмануэль Н.М. Кинетика и свободнорадикальные механизмы опухолевого роста. // Проблемы современной биофизики. - М.: Знание, 1974. - С. 24-41.
12. Новиков И.Д. Как взорвалась Вселенная. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988.-176 с.
13. Вайнберг С. Единые теории взаимодействия элементарных частиц. II УФН. - 1976. - №3. - С. 565.
14. Окунь Л.Б. Современное состояние и перспективы физики высоких энергий. // УФН. -1987. - № 1. - С.З.
15. Капица П.Л. Плазма и управляемая термоядерная реакция. // Серия Физика. - 1979. - № 7. - С. 18-37. Нобелевская лекция.
16. Воронцов - Вельяминов Б.А. Астрономия. - М.: Просвящение, 1982, -143 с.
17. Платон. Соч. в 3-х томах. / Пер. сдревнегреч.-М.: Мысль, 1971.
18. Гегель. Философия релити./Пер. с нем.-М.: Мысль, 1977.
АЛЕКСЕЕВ Петр Демидович, доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой технологии электронной аппаратуры.
