Ответ на заглавный вопрос можно дать сразу. Нет. С точки зрения физики, невозможно. Ни произвольное, ни искусственное. Ибо усложнение подразумевало бы, что сложность, в некий момент измеренная, в следующий момент оказалась выше. Но «сложность» — не физическая величина. Объективно измерить её нельзя. А значит, если что-то стало сложнее или проще, этот может иметь отношение к чему угодно, кроме физики. И остаётся, таким образом, лишь вторая часть вопроса. Какое отношение имеет неубывание энтропии к эволюции? Это очень хороший, правильный вопрос. Ибо тайна сия велика есть.
Это, действительно, тайна. Из формулы энтропии очевидно, что воткнуть в неё такие материи, как «порядок», «хаос», «простота», «сложность» нельзя. Там фигурируют лишь теплота и температура. Но обывательские представления об энтропии, как «мере хаоса», слишком устойчивы, чтобы даже формула позволяла развеять наваждение. Поэтому, попробуем рассмотреть неубывание энтропии в профиль, — как второе начало термодинамики… Термодинамики, Карл!
Термодинамика, как раздел физики, изучает явления, для описания которых применимо понятие температуры — средней кинетической энергии молекул. То есть, там где нет температуры, термодинамики тоже нет. По определению. Точно так же, как механику можно применить лишь там, где найдётся измеримая сила. Второе начало, соответственно, утверждает, что тепло само собой от менее нагретого к более нагретому телу не переходит, и физические процессы в системе протекает в направлении более равномерного перераспределения тепловой энергии между частицами.
В чём секрет с температурой? Температура появляется там, где наличествует множество однотипных частиц, способных взаимодействовать между собой, обмениваясь импульсом. «Множество» — это так много, что энергия отдельных частиц неизвестна, не интересна, и можно оперировать средним показателем. То есть, отдельная частица температурой (средней кинетической энергией) не обладает. Если же может учитываться энергия отдельных частиц, то термодинамика оказывается не при делах, и второе начало не действует. Энергия не просто может передаваться от менее «энергичных» частиц к более «энергичным», она и передаётся в промышленных масштабах. Кумулятивные процессы являются приводным механизмом термоядерного синтеза в недрах звёзд.
Вторая проблема второго начала — в строгом смысле, оно неприменимо никогда. Формула верна для замкнутых систем, — не имеющих притока энергии извне и не теряющих энергию, — а таковых в природе существовать не может. В некоторых случаях требуемая точность расчётов позволяет пренебречь утечками, и не более того. Например, в теории, если один конец железного лома в вакууме нагрет, а второй холоден, со временем температура в пределах всего тела должна уравняться. Но на практике этого никогда не произойдёт из-за потерь на излучение. Изначально нагретый конец всегда будет чуть теплее, поскольку часть тепла, выделенного для согрева холодного конца, не дойдёт до цели. Если же сделать систему незамкнутой откровенно, добавив холодильник и грелку, будет ли разница в нагреве между отдельными участками расти или убывать, зависит только от грелки и холодильника.
Какая связь между вторым началом и разрушением? Ну… если искать. Например, в случае заброшенного здания в компетенции термодинамики окажутся процессы перераспределения тепла от нагреваемой солнцем поверхности стен вглубь кладки. Угрожают ли эти процессы целостности конструкции, зависит от конструкции сооружения и плотности теплового потока. Вероятно, в каких-то условиях могут угрожать, и рост энтропии (второе начало, которому подчинён перенос тепла) в таком случае можно связать с разрушением. Но, с другой стороны, воздействие дождя и ветра находятся в компетенции уже не термо-, а гидро- и аэродинамики, в которых энтропия не определена вообще. То же можно сказать и о механике, привлечь которую к вопросу доморушения можно, приложив к сооружению силу, допустим, сейсмического происхождения. Или бульдозерного. А значит, здание если и рухнет, то само по себе — без всякой энтропии.
Можно возразить, указав, что за движениями ветра, воды и тектонических плит, скрываются тепловые процессы. Но обратное тоже верно. Любые термодинамические явления с таким же успехом могут быть описаны с позиций других разделов. В основе же физики, так или иначе, лежит квантовая механика, энтропию не предусматривающая. На наиболее глубоком уровне понимания физических процессов энергия не только не рассеивается, но даже и не существует. Остаётся только масса. А масса — сохраняется.
…О чём в итоге так много букв? О том, что термодинамика — динамика движения тепла. Даже не материи. Второе начало термодинамики имеет отношение к тепловым процессам, и ни к чему больше. Вытекать из второго начала что-либо такое, в чём слово «температура» отсутствует, не может по определению. Любому. Хоть самой термодинамики, хоть специально второго её начала. Ну а если слово «температура», всё-таки, используется, то следовать из второго начала может всё что угодно, в зависимости от того, открыта система или закрыта. Причём, последний вариант с точки зрения физики исключён заведомо.
Другие статьи на данную тему
