GreenTech-BG

Българският сайт за зелени технологии

Еволюцията в светлината на втория закон на термодинамиката

August 22, 2008


За повечето от нас физиката и биологията са съвсем различни светове. Всяка от двете дисциплини има собствен език и постулати – физиците и биолозите гледат на заобикалящия ни свят от съвсем различни гледни точки.

Но в сърцевината и на двете науки стои концепцията за движението. Доколкото в биологичната екосистема играе роля процеса на естествен отбор, той включва пренос на енергия, увеличаване на ентропията и стремеж за постигане на равновесие със заобикалящата го среда. Дали обектите са живи или неживи – няма разлика. И в двата случая, без външен източник на енергия, системите се стремят към достигане на равновесно състояние.

Между двете на пръв поглед взаимноизключващи се научни дисциплини поставят мост Ville Kaila и Arto Annila от Университета в Хелзинки. Тяхното изследване “Natural selection for least action,” е публикувано в Proceedings of The Royal Society A.

Представен в диференциална форма, описваща движението, вторият закон на термодинамиката представя еволюцията като процес на пренос на енергия: естественият отбор благоприятства случайните мутации, които водят до по-бързо нарастване на ентропията в екосистемата и намаляване на свободната енергия.

Според финдландските изследователи, от гледна точка на химичната термодинамика, природата експериментира най-различни начини, за да се достигне до изравняване на енергийната плътност, като различните биологични видове се разглеждат като средства за пренос на енергия в рамките на една голяма система – Земята.

В резултат на случайните индивидуални мутации в рамките на един биологичен вид, оцеляват и се възпроизвеждат най-успешно тези индивиди, които спомагат в най-голяма степен за увеличаване на ентропията на екосистемата. Това води до постигане на равновесно състояние, което в случая ще означава толкова растения, растениеядни животни, хищници , колкото гарантират максимално разпространение на енергията.

В биологичен контекст от два сходни биологични вида / т.е. механизмите за пренос на енергия/, които се конкурират за един и същ енергиен източник /храна/, този, който има по-ефективни средства /зъби, челюсти, клюнове и др./, ще усвоява повече енергия. Постепенно по-ефективният вид ще се разпространи в по-голяма степен за сметка на другия. Или целият процес на естествен отбор представлява потоци на енергия, които с течение на времето се насочват по по-ефективните канали.

Това може да се изведе и от принципа на Lyapunov за критериите на стабилност, известен още като принцип на конкурентното изключване. Възникването на една мутация, която води до по-висока скорост на гепардите е причина това животно да улавя повече плячка. Т.е. този индивид провежда повече енергия. Една обратна мутация при друг индивид , която води до намаляване на енергията, която преминава през него, пък ще облагодетелства немутиралите индивиди, които ще имат на разположение повече свободна енергия, поради по-малката конкуренция.

Финландските изследователи обясняват, че подобно абстрактно описание на случващото се в природата е съвсем общо и не се опитва да бъде детайлен анализ на появата и разпространението на конкретните видове. Нито се опитва да предвиди следващите ходове на еволюцията.

Но може да се каже, че когато околната среда е богата на енергия, то екосистемите като се развиват за да постигнат равновесно състояние с нея, ще достигнат едно високоенергийно състояние.

Подобни възгледи не са нови – още през 1899 година поддръжника на Дарвин Ludwig Boltzmann е забелязал съществуването на подобни закономерности. През 1925 година Alfred J. Lotka изразява категоричната си увереност, че и за живата, и за неживата природа важат едни и същи универсални закони. Със своята разработка Kaila и Annila затвърждават прилагането на универсални принципи за описание и разбиране на движението в природата.

По материали от:
http://www.physorg.com/news137679868.html

За тези, които като мен имат нужда да си припомнят някои термини и постулати на термодинамиката:
Термодинамика
Ентропия

Био на автора: Севдалина Пеева:
Публикувам в Greentech-BG от февруари 2008 с фокус зелени технологии и иновативни решения, които ще помогнат да живеем в един по-чист свят.
Теми: еволюция, Екология, екосистеми, Енергийна ефективност, термодинамика

  1. Ще си го кажа направо – не вярвам в Дарвиновата теория за еволюцията, нито на произтичащите от нея изводи. Причината за това е, че фактите не потдържат по никакъв начин теорията за естественият подбор. Археологичните открития през 20век и всички изследвания показват пълно противоречие с това което казва Дарвин, но още е загадка за мен колко много хора продължават да вярват. Това че нещата изглеждат така на повърхността не означава че една измислена теория е вярна, защото естественият подпор е измислен и няма нищо общо с реалността. И това разбира се е толкова очевидно, колкото и факта че земята е клъгла, независимо че мнозинството. И за плоскостта на земята могат да се дадат същите доводи като за естественият подпор – тръгваш в едната посока и вървиш и вървиш и все е плоско. Тръгваш в другата и пак – плоско.

    Но да се върнем на еволюцията. Ако имаше естествен потбор, който чрез законите на оцеляване на по-пригодените видове и измиране на по-негодните, който в продължение на хилядолетия бавно, но сигурно определя хода на еволюцията, къде се всичките животински видове в най-различни етапи на тази еволюция? Къде са полу-маймуните, полу-хората, полу-жабо-рибите, полу-птиците. Разбира се има най-различни животински видове, но те остават непроменени в продължения на хилядолетия, когато в много кратък период от време се превръщат в други видове. Друго нещо, което наблюдавахме през 20-21век е появяването на хиляди напълно нови животински видове, някои от тях само за няколко кодини.

    Освен това, ако някой приеме естественият подпоб, трябва и да обясни как се получава той. Как така този подпор е в състояние да насочи еволюцията на животински вид толкова прецизно и мащабно, че да се получат еднакви черти между всички представители на вида. Както и да го погледнеш за няколко години или за няколко милиона години, това е невъзможно. Когато човек се замисли реално за същината на такъв механизъм става ясно, че за да се получи еволюцията е необходима организираща сила, която прецизно да координира в реално време процеса на еволюция във всички представители на вида. Тази сила не е естественият подбор. И откъде идва този „естествен“ потбър. При псевдонауката и пропагандата има един много мощен метод за манипулация, който използва думи с едно значение в напълно различен контекст. Например Дарвин използва думата „естествен“ като и прикача значението „случаен“. Как може да съществува случаен потбор, който да създаде този рай около нас?!!!! Разбира се че не може.

    Има един много интересен експеримен със 100 маймуни, който перфектно илюстрира един от аспектите на еволюцията. Отделят се 100 маймуни на изолиран остров и се наблюдават от учените. Не си спомням какво точно ги учеха да правят, но им представят проблем с който преди това никоя маймуна не се е сблъсквала. Първото решение на проблема от една от маймутите и отнема (да кажем) 100 дена. На втората 50 дена. След известно време на острова маймуните са се научили да решават този проблем. Интересното обаче е, че когато същият проблем се постави на маймуна извън острова, тя го решава изключително бързо.

    Измислих си конкретните цифри, защото не си спомням точните, но мисля че важното е да се илюстрира идеята. Всеки животински вид разполага с колективно съзнанеие, с което е свързав всеки член на този вид. Това съзнание направлява еволюцията и е източник на информация. Еволюцията на физическо ниво следва еволюцията на съзнанието, което направлява всичко случващо се на този свят.

  2. Севдалина Пеева
    22 Aug 08
    5:34 pm

    Е, очевидно е, че сме на различно мнение за еволюцията, естествения отбор и ролята на случайните мутации…
    🙂
    Но съм напълно съгласна с теб, че науката непрекъснато се развива, че човечеството/ като биологичен вид/ непрекъснато обогатява опита си и начина да разбира света, т.е. колективното си съзнание.
    Може би един ден някой ще направи мост между твоите и моите виждания, щом е възможно да има корелация между физиката и биологията. Това е един фундаментален спор и аз нямам претенции да познавам абсолютната, пълна и необорима истина по въпроса. Но си признавам честно, че не те разбирам. Някой беше казал някъде, че човек вижда само това, което познава. Това последното – в мое оправдание.
    😉

  3. Ама няма никакъв проблем че сме на различно мнение, аз лично съм свикнал и съм ОК. Използвам случая просто че повечко хора ще видят мнението ми и то на твой гръб 🙂

    Иначе аз вярвам че всички науки, изкуства и знания са едно неразделно цяло, дори и духовността и науката. И въпреки че съм съгласен с теб че това не е абсолютната истина за която аз изобщо не претендирам се изказах малко остро защото съм напълно убеден в глупостта на Дарвин и естественият подбор и вредата която е нанесло това виждане на света (нищо лично).

  4. Light
    22 Aug 08
    5:50 pm

    Благодаря за интересната статия

  5. Росен Русев
    22 Aug 08
    10:47 pm

    Привет!
    От известно време следя редовно темите в този сайт, с голям интерес 🙂
    повечето от тях де 🙂
    А повечето, виждам са написани от един и същ човек.
    Страхотен ентусиазъм, благодаря ти за всичката тази информация, понеже обикновенно нямам време да ровя
    из множеството сайтове посветени на каузата, знам че тук ще намеря по-важното :), и ще гледам да съм полезен
    от сега нататък (;
    Аз имам отношение към технологичната страна на въпроса. Но ако се захвана с това ще стане твърде дълго
    и вероятно безинтересно за повечето читатели, та ще напиша нещо кратичко като просто пофилософствам (;
    Позволете да се намеся в дискусията която започнахте! (: на гърбовете на двама се стъпва още по-лесно 🙂

    “ Как може да съществува случаен потбор, който да създаде този рай около нас?!!!!“
    Благодаря ти за този въпрос Ангел Кафазов!
    Благодаря ти всъщност за думата рай! :))
    случайността е само единият полюс на нещата, обратната страна на който аз наричам неизбежност
    но за да можем да видим случайността като неизбежност, трябва да сме над(извън) системата която изучаваме.
    факта че сме част от тази система „малко“ усложнява нещата 😉

    За мен „естествен подбор“ има едно единственно много просто значение – „болните, недъгави, слабо подвижни,
    слабо амбицираните за живот, непривлекателни за другия пол(което може да е вследствие на почти всеки един от останалите белези,
    ИЛИ от така нареченото от Кафазов колективно съзнанеие на вида ;), та всички тези просто умират без да дадат поколение.
    Вида се запазва чист от пагубните мутации. От там нататък всичко е магия 🙂
    Много добър пример за заобикалянето на този принцип е човечеството. Нашата медицина е в начален стадий на развитие,
    тя просто позволява на индивиди обременени с вредни аномалии, болнави или просто по слаби да водят достатъчно добър
    живот за да могат да оставят поколение, но не решава проблема понеже аномалиите си остават закодирани в генния материал.
    Това неизбежно води до натрупване на проблеми и все повече болнави хора.
    Но връщане назад няма, като сме се хванали на хорото ще го играем. Ще се надпреварваме с времето.
    Засега медицината е догонваща наука. Това ще трябва да се промени.
    Колкото до еволюцията на животните, не ми се иска да казвам това но за съжаление е така,
    колкото са еволюирали досега еволюирали, никой друг вид неможе да се приспособява толкова бързо
    колкото ние хората променяме средата им на обитание. Така, че цялата отговорност сега пада върху нас,
    неможем да си играем на богове!

    „който има по-ефективни средства /зъби, челюсти, клюнове и др./, ще усвоява повече енергия/храна/“ -каза Севдалина Пеева

    А тези които имат най-ефективни средства за усвояване на енергия/храна/ по този начин,
    просто ще пресушат източника на храна и пак ще загинат.
    Тук има едни по-важни процеси в природата, наречени с термина симбиоза, там няма нужда от по-големи зъби и по-големи клюнове.
    Ние хората лесно се учим от примера с големите зъби, но по-важното е да се научим да сме в симбиоза с природата.
    Та нали това е целият смисълът на цялата тази зелена еуфория дето ни е подгонила :Р

    „…глупостта на Дарвин и естественият подбор и вредата която е нанесло това виждане на света“ -каза Ангел Кафазов

    Най-голямата вреда която аз виждам, вследствие на дарвиновото учение е, че човекът се мисли за най-висшето
    звено на еволюцията, а това в комбинация с религиозните бръщолевения обожествяващи образа на човека водят
    до много злини. Много много сериозно ограничение на съзнанието е да се поставиш над природата от която си произлязъл,
    това е нещо което ни прави напълно неспособни да виждаме чудесата които се случват постоянно около нас.
    А самият Айнщайн е казал навремето „Има два начина да живееш живота си. Единия е като мислиш, че няма чудеса, а другия – че всяко нещо е чудо.“

    [offtopic] „Какво ли си пожелават звездите, когато видят падащи хора?!“

  6. Севдалина Пеева
    23 Aug 08
    8:23 am

    Росен, повдигаш толкова много въпроси, че не знам откъде да започна, може би първо да ти благодаря за милите думи: Благодаря!
    Аз също много съм си мислила за „нерационалността“ на превдохуманното отношение, което позволява да се възпроизвеждат „некачествени гени“, противно на законите на природата, където всеки индивид се грижи сам за своето оцеляване и за оцеляването на потомството си и че това е тотално погрешно и „нехуманно“ като практика, особено за тези, които водят мизерен и изпълнен с болка живот в резултат на намесата на медицината и обществото.
    А за това да заживеем отново в хармония с природата ни трябват мисля съвсем малко усилия и вярвам, че това ще стане. Оттук и ентусиазма ми.

    Много сериозно приемам обещанието: “ ще гледам да съм полезен
    от сега нататък“ – виж секцията „Стани автор“ 🙂

  7. Joro
    23 Aug 08
    10:37 am

    Аз също искам да изразя благодарности към авторите в/на сайта – Севдалина, Ангел също пише и нека не се сърдят много онези които не съм споменал, ако има такива. Като Росен, следя сайта от доста време, но сега се сещам да напиша тези думи защото… Мже би защото като типичен българин съм скъп на думички от рода „Супер“, „Много е хубеаво и тн“. Но поне ги мисля. Аз също ще погледна секцията „Стани автор“ и… може пък да успея да съм полезен.
    Колкото до естествения отбор.. ми незнам, той според мен съществува и при хората, винаги е съществувал и буквално определя нашите ежеминутни действия. Ноктите и зъбите са заменени от други средства за оцеляване – онези финикийски знаци за които всички се борим да са колкото се може повече за единица труд, напрежение или време. Или поне да направим така, че да ги вадим с удоволствие.
    В една по-примитивно съобщество каквото е БГ, голяма част от индивидите (самците) култивирали такива такива средства за оцеляване оцеляват много по-добре – не биват наказани от стаодото за провинения (не влизат в затвора), доста по-лесно си осигуряват потомство (че и много потомци даже) и прочие. В по-развитите съобщества (примерно Канада и други подобни), вече не се гледа толкова първосигнално – там е гарантирано оцеляването на вида дори ако не е култивирал тези средства, а само черти в характера които ще му помогнат някога в неопределено бъдеще да ги култивира.
    Но като изключим тази очевадна прилика с животните, и аз не вярвам в Дарвиновата теория

  8. Росен Русев
    23 Aug 08
    7:42 pm

    „Росен, повдигаш толкова много въпроси, че не знам откъде да започна“
    Аз пък мислех, че повдигнах само един въпрос, ама той е offtopic :-\
    То другото е ясно
    Дарвин ни е омръзнал до такава степен, че вече не ни е интересен, как пък не e измислил нещо по-интересно (: не че съм му чел писанията де)
    Какво ще кажете да тръгнеп по обратният ред.
    Първо се появява едно безкрайно сложно същество дето си има всичко необходимо за всяка ситуация в която може да попадне. После разбирасе от това същество поизпадват там разните ненужни органи с поколенията, според средата в която живят отделнте индивиди разбирасе. От парченцата генетичен материал се зараждат разните му там по-прости организми, като едноклетъчните да речем. По-лесно е да отрежеш един ненужен клон от едно дърво от това да чакаш да израстне ново дърво със по-подходящо разположение на клоните нали?
    Ако търсите вариант за процес при който еволюцията се случва много бързо, немога да измисля по-добър от този.
    Няма нужда да коментирате това, не го мисля сериозно. (:
    Просто исках да кажа, че единственният смислен начин да отречеш една общоприета теория е като измислиш поне една по-добра.(по-добра почти винаги значи и по-луда) :Р

    „За повечето от нас физиката и биологията са съвсем различни светове.“
    За повечето от нас тия така наречени светове дори не са част от нашият собствен свят 😉
    Ама нейсе, аз си блъскам главата в „картинката“ на съвременната физика от известно време(близо 10 години), от момента в който разбрах, че класическата физика която ни учат в училище, е всъщност нивото на тази наука от преди 200-300(триста) години. Та, за нищо неподозиращите хора, теориите в които се халосват сега физиците, звучат като някаква абсурдна фантастика. А и картинката постоянно се променя пред очите ни. Какво по-хубаво от това (:

    Биологията е твърде органична за мен, аз съм още на ниво силиций ((:
    Пак много се разприказвах, а още нищо не съм казал.

    Ако ми попадне нещо интересно и green, особенно ако е tech, ще алармирам (:
    Иначе съм доста критичен към новини от рода – „ако еди какъв си експеримент се окаже успешен, и ако еди каквоси може да бъде доизкусурено, след незнамси колко време може да има незнамси какви ползи от това“ – но има и наистина обещаващи новини

    all the best

  9. Севдалина Пеева
    24 Aug 08
    10:40 am

    Момчета, накарахте ме да се почувствам като последния жив правоверен дарвинист 🙂

  10. Влад
    28 Aug 08
    11:54 pm

    Благодаря за прекрасната статия. да вмента нещо по пост номер 1: еволюцията не е плавен, а скокообразен процес, така че не можем да очакваме да имаме полу-нещо си задължително като остатък.

    Дарвиновата теория, както добре обелязваш, обаче пропуска доста неща:

    1) предаването на информация от поколение на поколение чрез РНК и много по-бързото онаследяване по този начин
    2) предаването на информация чрез видовото поле (което ти наричаш еволюция на съзнанието). и което е обяснението на този опти с маймуните и на други подобни експерименти.

    та нещата са интересни, особено като приложиш идеята към хората и информацият,а която ние постоянно обработваме и приемаме 🙂

  11. Жени
    21 Apr 10
    4:49 pm

    Здравей още когато стигнах до изречението, че м/у биологията и физиката няма нищо общо и се отказах да чета. Трите науки физика химия и биология са в изключителна тясна връзка когато се разглеждат в аспекта на живата природа.

Добавете коментар

XHTML: You can use these tags: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>