Сценарий третий (нейтральный, футуристический).
Социальная Эволюция, как вершина биологической фазы, переходит в следующую фазу – кибернетическую (можно изобрести и более удачное название). Успехи генной инженерии достигают столь высоких показателей, что возникает возможность управляемой эволюции живых организмов. К чему можно прийти в этой фазе – тут фантазия пока не знает пределов. А вот подробности всего того, что тут понаписано, в последующих главах.
ГЛАВА 1. Что такое жизнь с точки зрения информатики
В 1945 году один из отцов-основателей современной физики Э. Шредингер публикует работу «Что такое жизнь с точки зрения физики?» [1]. В ней он обращает внимание на то, что существование «живой материи» находится в явном противоречии с одним из основных принципов физики – Вторым Началом термодинамики, иначе называемым Законом возрастания энтропии. Этот принцип постулирует невозможность длительного самопроизвольного движения материи без возрастания особой физической величины – энтропии. Понятие энтропии возникло в физике в середине XIX века. Обобщая исследования по термодинамике, Р. Клаузиус ввел отношение количества теплоты Q, передаваемое или принимаемое телом, имеющим температуру T, как новую величину, которую в 1865 году предложил назвать энтропией S
S = Q/T.
Из, казалось бы, очевидного факта, что тепло всегда перетекает от более горячего тела к более холодному, следовало, что приращение энтропии ΔS в замкнутой физической системе может только возрастать
ΔS(t+) ≥ 0. (1)
Фундаментальные законы физики инвариантны относительно изменения знака времени, что исключает логический вывод из них соотношения (1). Тем не менее, неоднократно предпринимались попытки сделать это, привлекая понятие вероятности. Наиболее строго это проделал Л. Больцман, предложивший формулу, связывающую энтропию со случайностью движения материи на уровне микромира
S = k logW. (2)
В этой формуле W обозначает число всевозможных значений энергии, которые могут принимать элементарные частицы, образующие тело. Коэффициент k, который со временем получил название константа Больцмана, является одной из фундаментальных постоянных современной физики. Независимо от Больцмана, Дж. Гиббс, развивавший последовательный статистический подход к описанию движения микрочастиц, вывел более общее соотношение для энтропии
S = k H,
где функция H напрямую зависит от распределения вероятностей pi энергетических уровней частиц
H = – Σ pi log pi. (3)
Определенную таким образом энтропию называют энтропией Гиббса. Если в (3) положить, что все вероятности pi равны между собой, то получится выражение для энтропии Больцмана (2).
Уже в XX веке, после долгой полемики, в которой приняли активное участие такие величины, как А. Эйнштейн и Н. Бор, физики пришли к выводу, что случайность носит в природе неустранимый, более того, фундаментальный характер. Вероятностная трактовка энтропии получила глубокое обоснование. Однако Второе Начало не стало от этого Законом. Все попытки доказать его содержали логические, иногда очень тонкие, погрешности (в отличие от Первого Начала, оказавшегося, в конце концов, просто Законом сохранения энергии). Поэтому энтропия по-прежнему остается довольно загадочным понятием физики. Тем более, когда она проникает в столь же загадочное явление как жизнь.
