evan_gcrm (evan_gcrm) wrote,
evan_gcrm
evan_gcrm

Category:

Maximum entropy production principle



В продолжение тем:
Физика жизни.
Роль энергии в эволюции.
Биологический интеллект.

По мере развития Вселенной энтропия и сложность увеличиваются одновременно, что позволяет, как это не парадоксально звучит, связать увеличение сложности с увеличением энтропии.

Необходимо сказать, что обсуждаются открытые системы (возрастание энтропии, строго говоря, ограничено случаем изолированной системы). Например, организм является открытой системой, через которую текут потоки энергии. В открытых системах при протекании потоков энергии наблюдаются процессы самоорганизации (воронка воды, пламя, ячейки Бенара) и вполне можно попытаться связать эти процессы с энтропией.


В данном случае более правильно говорить не про энтропию системы, а про скорость изменения энтропии системы. Таким образом, имеет смысл связать принцип самоорганизации со скоростью изменения энтропии. В настоящее время в этом отношении можно увидеть использование принципа максимума производства энтропии (maximum entropy production principle, MEPP).

Главная идея заключается в возможности того, что пребиологические системы развиваются через череду переходов, приводящих к иерархии все более сложных и организованных состояний. Эти переходы могу происходить только в нелинейных системах, которые поддерживаются в состояниях удаленных от равновесия; другими словами, за пределами критического порога стационарные состояния становятся нестабильными и система эволюционирует в новую конфигурацию. В результате, если система способна развиваться через череду нестабильностей, должен появиться механизм, когда каждый новый переход способствует дальнейшей эволюции посредством увеличения нелинейности и удаленности от равновесия. Одни из очевидных механизмом заключается в том, что каждый такой переход позволяет системе увеличить производство энтропии.
/Ильи Пригожин | «Термодинамика эволюции»/

Таким образом, складывается впечатление, что возможно есть ситуации, когда принцип максимума производства энтропии можно было бы использовать для описания некоторых систем. Вполне возможно, что аттрактору динамической системы соотвествует локальный максимум производства энтропии. То есть, следует понимать максимум производства энтропии не в смысле глобального, а локального максимума. В конечном итоге мы ищем именно аттракторы и вполне возможно, что некоторые из них соотвествуют локальному максимуму производства энтропии.

Физическое описание биологической эволюции путем естественного отбора как манифестации второго закона термодинамики является самым естественным принципом, поскольку это не требует введения дополнительных ad hoc элементов, связанных с живыми системами. Каковы бы не были детали макроэволюции на рассматриваемой планете, этот процесс приведет к такому распространению видов в природе, чтобы увеличить производство энтропии в этой природе.

С точки зрения физики жизнь в полном объеме можно понять в рамках второго закона как термодинамический процесс без линии демаркации между живым и неживым. Живые системы являются диссипативными системами с внутренними источниками информации. Как следствие, нельзя сопоставить возникновению жизни определенную молекулу или химическую реакцию. Следовательно вопрос о том, когда и как зародилась жизнь, нельзя назвать особо значимым в контексте физики.

Часто теория эволюции путем естественного отбора считается проблематичной, поскольку она подчеркивает конкуренцию, в то время как в природе видно сотрудничество. Согласно термодинамике, ни соперничество, ни кооперация не являются целью самой по себе. Соответствующий механизм, который лучше всего соотвествует увеличению производства энтропии, будет выбран потоками энергии естественным путем.
/Arto Annila & Stanley Salthe | "Физические основы эволюционной теории"/

Жизнь в какой-то момент возникла из неживой природы. Этот вызывающий факт требует, по крайней мере, один случай абиогенеза. Однако, термодинамическое определение жизни как подкласса систем, которые находятся далеко от термодинамического равновесия и превращают свободную энергию в менее полезную энергию, позволяет описать этот переход более легко, чем использование семи обычно используемых характеристик жизни … как сказал Pascal et al., жизнь возникла «через состояния частичной жизненности». Жизнь является только одним из выражений континиума материи-энергии.

Термодинамическая теория эволюции утверждает, что возрастающее функциональное и структурное экопространство постоянно будет заполняться с сопутствующим снижением конкурентного давления. Так же, как газ расширяется при заполнении пространства, жизнь расширяется для того, чтобы заполнить доступное экопространство.

Принцип максимум производства энтропии играет центральную роль в нашей термодинамической теории эволюции. Он обеспечивает понимание темпа и направления эволюции и позволяет понять реакцию биосферы на значительные пертрубации, и в то же время подкрепляет многие ключевые аспекты роста (как популяции, так и индивида) и преемственности.
/Keith R. Skene | "Термодинамическая теория биологической эволюции"/




Cosmic Evolution.
Динамически кинетическая стабильность.
Пробивая русло.
Жизнь, означает - поток.
Творение каждый миг.
Немного о самоорганизации.
Агент с ограниченной силой.
Мировой информационный компьютер.
Извне и изнутри.
Consciousness, a Cosmic Phenomenon—A Hypothesis.
Self-organized criticality (SOC).
Теория сложности.




Tags: Мироустройство, Ноосферогенез
Subscribe

Recent Posts from This Journal

  • Невозможность ИИ общего назначения

    В своей работе «Why general artificial intelligence will not be realized» Ragnar Fjelland показал принципиальную невозможность создания сильного…

  • Немного о любви

    Любовь – это активная заинтересованность в жизни и развитии своего партнера. To love a person means to be actively conserned in his life and…

  • КОНСТАНТЫ античной географии

    • Единственное территориальное социальное образование - племя на своей земле либо союз племен, охватывающий территорию не более чем на 4-9 дней…

promo evan_gcrm march 28, 2018 19:35 141
Buy for 30 tokens
Основополагающим элементом, основным двигателем всей жизни, является репликатор. Скопированная информация - это и есть «репликатор». На Земле первый репликатор довольно бесспорный - это гены, или информация, закодированная в молекулах ДНК. Точнее это первый репликатор, о котором мы знаем.…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 0 comments