Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Николис Дж. -> "Динамика иерархических систем: эволюционное представление" -> 37

Динамика иерархических систем: эволюционное представление - Николис Дж.

Николис Дж. Динамика иерархических систем: эволюционное представление — М.: Мир, 1989. — 490 c.
Скачать (прямая ссылка): dinamikaiearhicheskihsistem1989.pdf
Предыдущая << 1 .. 31 32 33 34 35 36 < 37 > 38 39 40 41 42 43 .. 187 >> Следующая

некоторого критического времени Тс скорость выравнивания температуры
падает ниже скорости расширения: с этого момента система движется и
остается вдали от равновесия.
ионизованной материи и фотонов (плазмы) до сгустков материи (галактик),
разбегающихся друг от друга (так как в малых масштабах доминируют
гравитационные силы, каждый такой сгусток материи в отдельности
сжимается) в "море" излучения, проникающего на большие расстояния.
Сжатие галактик приводит к тому, что материя начинает светиться. В недрах
более мелких сгустков материи (звезд), входящих в состав галактик, когда
гравитационное сжатие прорывается сквозь "кулоновский барьер",
возгораются термоядерные реакции, в ходе которых водород превращается в
гелий и т. д.
Таким образом, обозревая "с птичьего полета" эволюцию вселенной, мы
становимся свидетелями смены этапов, или "эпох", на каждом из которых
доминирует одно из четырех фундаментальных взаимодействий. В ходе
эволюции большой
Нелинейная динамика и статистическая физика
91
звезды взаимодействия уступают друг другу главенствующую роль в такой
последовательности: гравитация -> электромагнитное взаимодействие ->
сильное (с примесью слабого) взаимодействие -> электромагнитное
взаимодействие -> сильное (с примесью слабого) взаимодействие ->
гравитация (полный коллапс, приводящий к рождению нейтронных звезд или
черных дыр, а ниже предела Чандрасекара - неполный коллапс,
останавливающийся на стадии белых карликов).
В процессе непрерывной дифференциации сложность материи возрастает - в
недрах звезд образуются стабильные элементы, более тяжелые, чем первичный
водород и гелий, образуются последовательно, шаг за шагом, вплоть до
железа; кроме того, целая серия более тяжелых радиоактивных ядер
образуется в результате еще не известных процессов при взрывах
сверхновых. Затем наступает черед образования молекул из
электромагнитного взаимодействия между атомами, которые не обязательно
обладают постоянным дипольным моментом, но идеально симметричны,- атомы
типа гелия, неона и аргона. Новые силы (F ~ г-1 - взаимодействие Лондона
- Ван-дер-Ваальса) возникают из взаимодействия между мгновенными
дипольными моментами, т. е. между нелинейными связанными осцилляторами,
собственные частоты которых зависят помимо прочего от интенсивности связи
и продолжают существовать и при нулевой температуре. Таким образом, даже
в "неживом", предбиологическом мире мы обнаруживаем тенденцию к
производству энтропии наряду с углубляющейся дифференциацией и
возрастанием сложности.
Рассмотрим кратко энергетический (и энтропийный) обмен между обычной
звездой (нашим Солнцем) и "биопланетой" (типа нашей Земли). Нейтрино и
солнечный ветер мы исключаем, имея в виду только спектр электромагнитного
излучения. Солнце отстоит от Земли на расстоянии, равном 214 солнечных
радиусов. Это означает, что приходящая на Землю электромагнитная (ЭМ)
энергия составляет I/(214)2 - 1/46000 от ЭМ энергии, испускаемой
поверхностью Солнца. Испускаемая Солнцем ЭМ энергия находится в
термодинамическом равновесии при температуре Т\ " 6000 К; поверхности
Земли достигает лишь 1/46 000 от нее, поэтому распределение Планка для ЭМ
энергии, приходящей энергии, соответствует кривой, ограничивающей на рис.
2.31 заштрихованную область. Этот спектр не находится в термодинамическом
равновесии, так как он "сдвинут" вправо относительно соответствующей
равновесной кривой при эквивалентной температуре (температуре поверхности
Земли Гз^ЗЮК). Следовательно, электромагнитная энергия, поступающая на
Землю от Солнца, обладает меньшей энтропией или большей упорядоченностью,
чем можно было бы ожидать,
92
Глава 2
исходя из распределения Планка при соответствующей температуре; она
обладает, как принято говорить, некоторым количеством "негэнтропии",
которое в принципе может быть передано надлежаще сконструированному
чувствительному "приемнику" и тем самым увеличит его упорядоченность.
Общее
количество ЭМ энергии, приходящей от Солнца на Землю, составляет ~3,2-
1022 Дж/К в год или в информационных единицах ~ 1038 бит/с.
Столь внушительное количество "информации" поступает ежесекундно от
Солнца, но оценка и использование этой информации существенно зависит от
остроумия и находчивости "приемника". Например, кусок железа вообще "не
понимает" солнечную информацию; он отражает часть ее (причем в менее
упорядоченном виде, чем информация дошла до него), а остальная информация
идет на нагревание куска железа, т. е. на увеличение его энтропии.
Иначе обстоит дело в случае молекул хлорофилла: они весьма эффективно
используют энтропийно-дефицитный солнечный свет. Молекулы хлорофилла не
дают испущенным Солнцем фотонам израсходовать себя в тепловом рассеянии
(как это было в случае куска железа), а используют энергию фотонов для
отщепления Н2 от О и присоединения к С, т. е. для осуществления реакции
(Н20)" + (С02)т + Солнечный свет -> CmU2nOn + (02)m. (2.3.112)
Получающиеся в результате реакции молекулы, например глюкозы СбН^Об,
Предыдущая << 1 .. 31 32 33 34 35 36 < 37 > 38 39 40 41 42 43 .. 187 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed