Вселенная в целом стремится к энтропии или беспорядку. Эту тенденцию учёные называют вторым законом термодинамики. Такое стремление к дезорганизованности может натолкнуть вас на мысль, что организованные структуры, вроде нас, живых существ, не могли возникнуть случайно.
Конечно, энтропия может уменьшиться в какой-то части Вселенной, и вода, замёрзнув, образует кристаллы льда, но для этого нужно, чтобы она увеличилась в другом месте, и задняя стенка холодильника нагревается. Порядка станет больше только за счёт его уменьшения где-то ещё. Но вопрос остаётся без ответа. Почему же во Вселенной появляются сложные структуры, если в целом она стремится увеличить хаос?
Секрет в том, что порядок и сложность — это не одно и то же. Энтропия показывает, сколько разных комбинаций микроскопических частиц могут иметь одинаковые макроскопические параметры, вроде температуры тридцать семь по Цельсию, русые волосы, умение играть в футбол. Таких комбинаций полно, ну а сложность — это показатель того, как трудно описать набор макроскопических параметров.
Простые системы описать легко. Для описания сложных нужно больше информации. Например, чашка, наполненная пополам кофе и молоком. В начале её энтропия достаточно низка. Можно поменять местами молекулы кофе или перемешать молекулы молока, но суть содержимого не изменится.
Если же поменять местами молекулы кофе и молока, перемена станет значительной. Структура здесь простая — молоко сверху, кофе снизу. А когда молоко и кофе смешиваются, энтропия начинает расти. Там, где молекулы двух видов перемешаны, их перестановка уже ничего не даст. Возрастает и сложность системы. Для описания придётся подробно указывать, где и как эти завихрения молока и кофе хитро переплетаются друг с другом.
Энтропия продолжает расти, пока молоко и кофе не смешаются окончательно, и перемена мест их молекул не перестанет приводить к каким-то различиям. Система достигла равновесного состояния, в котором очень много в сущности одинаковых комбинаций молекул. Но тщательно перемешанная равновесная система опять стала простой однородной смесью кофе с молоком без сложных фрактальных завихрений.
Общий принцип повторяется раз за разом. С ростом энтропии сложность сначала растёт, затем спадает. Возможно, сложность — это естественная стадия развития энтропии.
Лучший пример — сама Вселенная. Сначала она была однородной и очень плотной с низким уровнем энтропии и сверхпростой структурой. В далёком будущем она опять станет однородной, но очень разрежённой с высоким уровнем энтропии и крайне простой структурой. И только сейчас, на промежуточной стадии, всё выглядит сложным: звёзды, галактики, жилки в камнях, пушистые облака, аминокислоты, белки, люди и кошки — все мы по сути находимся на восхитительной ступени перемешивания кофе. Но как и у кофе с молоком, в далёком будущем сложность снова уменьшится, и все сложные штуки, вроде нас, наконец, упростятся до исчезновения.
Переведено и озвучено студией Vert Dider.
[Это транскрипт перевода видеоролика, с которым можно ознакомиться ниже:]
[Where Does Complexity Come From? (Big Picture Ep. 3/5)]
Комментарии
Отправить комментарий