Життя на Землі стало можливим завдяки низькоентропійній енергії, яку ми отримуємо від Сонця. Звісно, цього недостатньо для запуску механізму самовідтворення, але достатньо для трансформації “неорганіки” в “органіку”.
Але для чого потрібна низькоентропійна енергія?
Згідно з другим законом термодинаміки, ентропія не може зменшуватися в замкненій системі. Ентропія - це міра невпорядкованості: невпорядкована система не стане впорядкованою спонтанно. Чим більша невпорядкованість, тим вища ентропія.
З наукового погляду життя виникає тоді, коли невпорядкований хімічний “суп” утворює складні хімічні з'єднання. Тим самим фізично зменшується ентропія. І водночас система шукає новий баланс, щоправда, в іншому місці.
Тепер щодо Сонця. Земля отримує енергію від нашої зірки, переважно у вигляді видимого світла, фотонів з температурою 6000 К. У свою чергу, Земля випромінює в глибокий космос енергію у вигляді теплового інфрачервоного випромінювання, фотонів з температурою 300 К.
Це означає, що на кожен вхідний фотон від Сонця Земля має віддавати в глибокий космос близько 20 фотонів. Частинки повинні бути в рівновазі, інакше планета закипить б або замерзне через надлишок теплової енергії або її дефіцит.
Зрозуміло, що 20 фотонів створюють набагато більше випадковостей, ніж 1 фотон. Тобто енергія, яку Земля отримує від Сонця, має набагато меншу ентропію, ніж «відпрацьоване тепло» Землі.
Ми також знаємо, що частину сонячної енергії живі істоти вловлюють безпосередньо (рослини) або опосередковано (тварини завдяки їжі). Це і є джерело з низькою ентропією: вона дозволяє живим істотам організовувати складні системи, випромінюючи надлишок енергії у вигляді відпрацьованого тепла з високою ентропією.
Але подивимось на штучні речі. Уявіть собі просту машину, яка використовує сонячні батареї та запускає умовний механізм (наприклад, кран на будівництві).
Відпрацьована пара, що виходить з поршня, повторно конденсується, а відпрацьоване тепло випромінюється в небо, тож вода готова до повторного використання в наступному циклі.
Якби не було «високоентропійного поглинача», в цьому випадку неба, ми не могли б повторно конденсувати воду. Машина зупиняється - закінчилась вода.
Біологічний цикл, звичайно, трохи складніший, ніж сонячна парова машина, але термодинамічні принципи працюють однаково, незалежно від заданої системи.
Для вас також може бути цікавим:
10 фактів зі сфери фізики, про які знає кожний, але навіть не здогадується
Ви навіть не уявляєте, з чого складається космічний простір. Максимально просто про складні речі.
Нарешті, Астрономи запропонували 4 сценарії смерті Всесвіту.
