Физика Втори закон на термодинамиката
Многократно изслушван аргумент срещу еволюцията е, че тя противоречи на Втория закон на термодинамиката. Дори ако този аргумент сега се използва само от популярната наука, няколко коментара по него.
Всъщност аргументът на Втория закон се връща към дискусията относно неговата приложимост до около средата на ХХ век:
Днес едва ли има учен, който да се съмнява, че за материалния ход на жизнените процеси се прилагат същите принципи, както за процесите в неживата природа. Независимо от това, един от най-общите закони на физиката, а именно "Вторият закон на термодинамиката" или "Теоремата на ентропията", поражда съмнения относно приложимостта му до живите системи доскоро. Биолози и философи предлагат Втория закон с неговия Пророчеството за „топлинна смърт“ е несъвместимо с явлението формиране на структурата в природата. Ролф Хаасе: Вторият закон на термодинамиката и формирането на структурата в природата. Естествени науки 44 (1957): 409-415
Често човек все още чува като отговор на аргумента, че вторият закон противоречи на възможността за еволюция (т.е. в плоска форма, „развитие към повече ред“), вторият закон се прилага само за затворени системи и следователно е без значение за биологичните (на се отварят) системи 1). За разлика от това, Хаасе направи ясно изявление в статията си от 1957 г .:
Съвременната формулировка на Втория закон [...] казва, че промяната в ентропията на всяка система винаги може да бъде разделена на две части. Първият от тези компоненти се основава на обмена на топлина и материал между системата и околната среда и съответно може да бъде както положителен, така и отрицателен и изчезва, когато системата е термично изолирана, т.е.при всички "адиабатни" промени в състоянието. Втората част от промяната на ентропията на системата има своята причина в необратимите процеси във вътрешността на системата, съответно винаги е положителна, когато процесите действително се изпълняват и изчезва в граничния случай на обратими промени в състоянието. Общата ентропия на която и да е система може да се увеличава, както и да намалява, и само в случай на термично изолирана система и по този начин още повече в случай на затворена система, общата промяна на ентропията става идентична с втората част, така че тук ентропията на системата не е може да намалее. Haase, локация Cit.
Ключовите модни думи са „стабилно състояние на неравновесие“ или накратко „стабилно състояние“ (идентично с термина „стабилно състояние“) и „термодинамика на необратими процеси“, както и „отворена система“, която комбинира енергията със заобикалящата я среда и обмен на материя 2). Изключителни имена, свързани с развитието на тази "термодинамика на необратими процеси", са Ларс Онсагер и Иля Пригожин (и двамата носители на Нобелова награда).
За система с дадена маса, която е в неподвижно неравновесно състояние, ентропията също трябва да бъде постоянна във времето. Тъй като генерирането на ентропия винаги е положително поради постоянното протичане на необратими процеси в системата, потокът на ентропията трябва да бъде отрицателен. Обменът на топлина и материал с околната среда се регулира по такъв начин, че да се осъществи „внос на отрицателна ентропия“. [...]
От термодинамична гледна точка живото същество - поради обмена на вещества и енергия с околната среда и химическите и други процеси, протичащи в организма - представлява отворена система, вътре в която непрекъснато протичат необратими процеси. [...]
Отрицателният ентропиен поток, необходим за стабилното състояние на възрастното живо същество, възниква чрез пренос на топлина в околната среда чрез внос и износ на материя.
От цитираните пасажи става ясно, че още в средата на петдесетте години на ХХ век аргументът, че вторият закон на термодинамиката противоречи на еволюцията, е научно опроверган:
Можем да обобщим следните факти:
1. Образуването на структури също се случва в неживата природа и е в съответствие с твърденията на втория закон на термодинамиката.
2. Количеството, което е характерно за протичането на необратими процеси във всяка система, не е ентропия или която и да е друга функция на състоянието (свободна енергия и т.н.), а генерирането на ентропия, която - освен в равновесие - винаги е положителна и това се отнася и за биологичните Системи.
Дори е обратното. С развитието на "термодинамиката на необратимите процеси" Само чрез Onsager и Prigogine стана разбираемо как могат да възникнат подредени структури („дисипативни структури“) - което впоследствие беше потвърдено и експериментално (включително клетката на Bénard).
Диспиативните структури са стабилни, подредени структури, които могат да се формират и поддържат в отворена нелинейна система за преобразуване на енергия или част от такава система с постоянно снабдяване с енергия и освобождаване на енергия, т.е.
Дисипативните структури се появяват само при условия, които са описани като отдалечена нелинейна неравновесна термодинамика. Те са най-вече в динамично равновесие на входящата и изходящата енергия и могат да съхраняват част от протичащата енергия чрез вътрешни процеси на преобразуване и да забавят част от енергийния поток. Те са устойчиви на малки смущения.
Дисипативните структури имат много общо с биологичните организми, поради което живите същества обикновено се броят сред тях. Земната повърхност, включително атмосферата, образува неравновесна преобразуваща енергия (дисипативна) система, която поглъща енергията чрез слънчева радиация и я излъчва в космоса чрез топлинна радиация. В тази система могат да се образуват множество дисипативни структури, като облаци, реки или урагани, но поне от гледна точка на термодинамиката, основно и биологични системи.