Земля получает энергию от Солнца

Земля получает энергию от СолнцаЕсли система получает больше энергии, чем ей необходимо для покрытия тепловых потерь, то избыточная энергия идёт на усложнение структуры. В самом деле, Земля имеет температуру в среднем около 15 «С. Она получает энергию от Солнца, температура поверхности которого составляет примерно 6000 °С. Поток энергии от Солнца (в основном видимый свет) попадает на Землю и частично ею поглощается, а частично отражается, сбрасывается в космическое пространство в форме инфракрасного (теплового) излучения. Это, в свою очередь, возможно потому, что температура космоса составляет примерно -270 °С. То есть всё, что происходит на земном шаре, сопровождается увеличением энтропии окружающего космического пространства!

Появление высокоорганизованной материи — от одноклеточных организмов до человека — увеличивает энтропию Солнечной системы.

И в целом второй закон термодинамики для нашей части Вселенной не нарушается. Такая ситуация сохраняется уже на протяжении нескольких миллиардов лет. Если поток энергии от Солнца прекратится, остановятся все процессы на Земле, в которых из простых молекул получаются более сложные, то есть идущие с уменьшением энтропии.

Таким образом, существует направленный поток энергии: Солнце > Земля > космос, причём энергия световых квантов в видимой области спектра намного больше тепловой энергии. Именно в этих условиях возникла и существует жизнь.

В термостате, в котором нет потоков энергии, не могут возникать процессы самоорганизации вещества, не может происходить возникновение порядка из хаоса. Об этом как раз и писал И. Р. Пригожий в своей книге: «Наша Вселенная имеет плюралистический, сложный характер.

Структуры могут исчезать, но могут и возникать.

Модели, изучавшиеся классической физикой, реализуются лишь в таких ограниченных ситуациях, какие можно создать искусственно, заключив материю в ящик и подождав, пока она не достигнет равновесия…

Мы знаем, что в системах, далёких от равновесия, могут спонтанно возникать новые типы структур. В далёких от равновесия условиях может происходить переход от беспорядка и теплового хаоса к порядку.

Могут возникать новые динамические состояния материи, состояния, отражающие взаимодействие данной системы с её окружением». А при чём тут живое и неживое?

Земной шар, на котором возникла жизнь (примем это положение как наиболее вероятное), — типичная открытая термодинамическая система.

Ведь он буквально купается в солнечном излучении, приносящем огромную энергию.

Благодаря этой энергии на Земле возможны процессы самоорганизации, самосборки, идущие с уменьшением энтропии.

Жизнь на Земле зародилась в сильно неравновесной среде, а возникшие организмы стали жить и эволюционировать, потребляя энергию, поступающую к ним извне, — то есть, в конечном счёте, энергию Солнца. Энергию растениям даёт солнечный свет.

Животные, и человек тут не исключение, «питаются» высококачественной энергией, которую ранее запасли растения.

Значит, и они не появились бы без солнечной энергии.

«Конечно, проблема возникновения жизни остаётся трудной, — продолжает Пригожий, — и мы не думаем, что здесь нас ожидает простое решение.

Но жизнь уже не представляется противоречащей «обычным» законам физики, не выступает против них, чтобы избежать предписанной ими судьбы — разрушения.

Наоборот, представляется, что жизнь специфическим образом отражает сами условия, в которых существует наша биосфера, включая…

неравновесность, создаваемую для биосферы солнечной радиацией».

Выступая в Москве, в Институте истории естествознания, Пригожий так пояснил свою теорию неравновесных систем: «Как это получилось, что жизнь так устойчива? Из крокодила получается крокодил, из курицы — курица.

Речь идёт не только о наследственности, но и о стабильности. Шрёдингер думал, что эта устойчивость подобна хорошим часам, то есть имеет механическое происхождение.

Мне трудно было с этим согласиться.

Аналогия, которая пришла мне тогда в голову, связана с городом. Ведь город живёт только потому, что он есть открытая система, — если вы изолируете его, то он постепенно прекратит существование.

А взаимодействия внутри города — это то, что делает систему стабильной. В эту аналогию я верю ещё и теперь и думаю, что она представляет очень важный элемент моей теории…

Самым интересным своим результатом я считаю тот, который показывает, что в неравновесии возможно то, чего в равновесии получить нельзя. Главное возражение против физико-химической интерпретации жизни состояло в том, что такие сложные состояния огромного числа молекул невозможны по теории вероятностей.

Но, повторяю, что невероятно в равновесии, становится вероятным в неравновесии».

Именно в открытой системе, не испытывающей недостатка в притоке энергии извне, из неорганических веществ могли образоваться более упорядоченные органические молекулы (процесс идёт с уменьшением энтропии). А далее эти органические молекулы вступали в различные реакции и соединялись в полимерные цепочки.

Энтропия при этом уменьшалась ещё сильнее. (Зато возрастала энтропия океана, в котором, как полагают, и зародилась жизнь.

Но для океана это возрастание было совершенно незаметным по сравнению с небольшим количеством первых сложно устроенных молекул.) Вероятно, сборке этих примитивных полимеров в более сложные комплексы способствовали катализаторы — ими могли быть некоторые минералы и ионы металлов.

Ведь и сейчас химики используют в качестве катализаторов и минералы (например, кристаллические силикаты — цеолиты), и ионы металлов переменной валентности.

Очевидно, для возникновения жизни важны были и размеры Земли: на очень маленькой планете жизнь вряд ли могла бы возникнуть.

А если бы и возникла, то эволюция не пошла бы дальше самых примитивных форм.

Вот очень наглядный пример.

Читайте так же:

Комментарии запрещены.

О химии и химиках
  • Репетитор – это не обязательно

    06.09.2017

    Очень примечательным и ободряющим для российских граждан является тот факт, что во всем мире репетиторство развивается не менее бурными темпами, чем в России. Ведь когда на законодательном уровне было закреплено единый... 
    Читать полностью

  • Чудеса для разминки

    02.02.2017

    Если чего-нибудь не раздобудешь, неважно. Пропусти опыт и переходи к следующему. Но описание пропущенного опыта прочитай: когда-нибудь, при удобном случае, к нему можно и вернуться. Для первого опыта нужны два вещества, которые,... 
    Читать полностью

  • Варим яйцо в бумажной кастрюле

    02.02.2017

    Возьмите лист плотной бумаги, сверните из него колпачок. Стыки проклейте быстросохнущим клеем и скрепите скобами степлера. В эту бумажную емкость налейте воды, положите сырое яйцо. Согните из проволоки держатель (его можно... 
    Читать полностью

  • Свеча из мыла

    02.02.2017

    Когда мы рассуждали о том, почему мыло моет, то упоминали особое устройство его молекулы: «голова» и длинный «хвост», причем «голова» стремится к воде, а «хвост», напротив, от воды отталкивается… Рассмотрим... 
    Читать полностью

  • Главные принципы домашнего физика

    01.02.2017

    Правило первое (самое главное). Сначала демонстрация опыта, потом – его объяснение и применение закона! Именно такая последовательность привлекает максимальное внимание, и вызывает главный вопрос исследователя – «Почему?» Правило... 
    Читать полностью