Биологическая эволюция и второе начало термодинамики

Термодинамика утверждает, что в мировых процессах преобладает тенденция к деградации. Но, с другой стороны, согласно современным теориям биологической эволюции, которые берут свое начало из теории Ч. Дарвина, с течением времени закономерно возникают все более сложные и высокоорганизованные системы — живые организмы. Таким образом, возникает впечатление, что выводы термодинамики находятся в противоречии с эволюционными теориями живого.

Действительно, с точки зрения термодинамики энтропия возрастает, а с позиции эволюционистских теорий — убывает. Энтропия - это «мера беспорядка» в системах. Чем более система однородна, неразличима, неупорядочена, тем выше энтропия. И наоборот, чем выше степень организации, структурированности, сложности, тем энтропия ниже. В связи с этим фактом, например, В. Вернадский утверждал, что второй закон термодинамики (он называл его законом рассеяния энергии) действует только в неживой природе, а живым организмам присущ противоположный закон — концентрации энергии. Вернадский считал, что благодаря этому закону живое вещество повышает качество проходящей через него энергии и способствует возникновению неоднородностей (например, полезных ископаемых и горных пород) и упорядоченных структур. Поскольку неживое вещество, согласно его взглядам, такими свойствами принципиально не обладает, то отсюда следует, что жизнь является вечным, неуничтожимым и невозникающим явлением, что в свою очередь требует признания вечности Вселенной в целом.

На первый взгляд, действительно, способность живых существ к росту и развитию и сам факт биологической эволюции противоречат второму началу термодинамики. В действительности это не так, поскольку биологические объекты являются открытыми системамидля которых утверждение об обязательном стремлении к термодинамическому равновесию перестает выполняться. Живой организм способен не только развиваться, уменьшая свою энтропию, но и переводить внешние по отношению к нему подсистемы в более упорядоченное состояние. Например, человек вполне способен разделить смесь белых и красных шаров на две половины так, чтобы в каждой остались предметы только одного цвета. Однако переход к рассмотрению глобальной термодинамически замкнутой системы, например герметически закрытого космического корабля, не получающего энергию от солнечных батарей или от каких- либо других устройств, включающего в себя живой организм (человека), предметы его воздействия (смесь шаров) и обеспечивающие его жизнедеятельность объекты (запас кислорода и продуктов питания), показывает, что суммарная энтропия такой системы будет возрастать со временем: человек будет «сжигать» в своем организме запас энергии в виде продуктов и увеличивать температуру воздуха в корабле. Обусловленное этим возрастание беспорядка окажется больше его уменьшения за счет упорядочения размещения шаров. Рано или поздно описанная система придет в состояние термодинамического равновесия, или «тепловой смерти», в котором дальнейшее функционирование организма окажется невозможным.

Аналогичным образом обстоит дело и с биологической эволюцией в целом. При этом в качестве замкнутой системы необходимо рассматривать весьма большой объем пространства: планета Земля замкнутой системой считаться не может, поскольку получает энергию от Солнца, а живые организмы в принципе имеют возможность выбрасывать отходы своей жизнедеятельности в открытый космос.
Однако очевидно, что если глобальная замкнутая система реально существует, для нее в целом должен выполняться закон возрастания энтропии, а наличие эволюции лишь увеличивает скорость этого возрастания: человечество, сжигая имеющиеся в природе запасы топлива, неминуемо рассеивает части ранее сконцентрированной энергии в окружающем пространстве, ускоряя тем самым наступление глобальной равновесности.