Иерархическая термодинамика формирует дизайн окружающего мира
Г.П. Гладышев
Абстракт
Иерархическая термодинамика ваяет (конструирует) природные объекты, придавая им оптимальные формы, востребованные вторым началом, применяемым к выделяемым сложным квазиравновесным квазизакрытым системам. Она (иерархическая термодинамика) определяет облики живых существ и предопределяет огромное биологическое разнообразие вследствие наличия многообразных, локально существующих, сред обитания, которые играют роль «физических термостатов». Многообразие иерархических структур обеспечивается термодинамическими цепями адаптации, охватывающими огромное количество пространственно выделяемых молекулярных, супрамолекулярных и высших структурных объектов живого мира. Дизайн произведений искусства и архитектуры является следствием проявления природных образов в сознании человека. http://gladyshevevolution.wordpress.com/
Можно полагать, что иерархическая термодинамика, выполняя функции природного дизайнера, ваяет образы (создает «слепки») биологических структур и живых существ в соответствии с требованием окружающей среды [1 - 5]. При этом имеется в виду, что структуры каждой иерархии, включая их подструктуры, создаются под воздействием структур и воздействий смежных высшей иерархий, как окружающей среды. Например, структуры органелл формируются под влиянием внутренней структуры клетки, клеточные структуры находятся под контролем среды организма, структурные облики организмов создаются под влиянием окружающей среды экосистем. Организмы адаптируются или приспособляются друг к другу и к среде их обитания. Действие физических полей и воздействий проявляются в соответствии с общим «символическим» или «умозрительным уравнением» иерархической термодинамики сложных систем [1, 4, 5]:
Здесь: T – температура; S – энтропия; V- объем; p – давление; X – любая обобщенная сила, за исключением давления; x - любая обобщенная координата, за исключением объема; µ – химический (эволюционный) потенциал; m – масса k-го вещества. Индекс i относится к частной эволюции, а k – к компоненту i – ой эволюции. Верхний индекс * означает, что рассматривается поведение сложной термодинамической системы.
Приведенное уравнение учитывает все силы и физические поля, которые действуют на разных иерархических уровнях в соответствии с размером их выделенных структур и природой их энергетического взаимодействия с окружающей средой. Благодаря принципу стабильности вещества и существованию обратных связей в живом мире (и в природе в целом) поддерживаются оптимальные квазиравновесия и термодинамически востребованные формы живых существ. С точки зрения иерархической термодинамики становится понятным, почему биологическое разнообразие живых существ столь же огромно, как и разнообразие их сред обитания (разнообразие «физических термостатов», в среде которых обитают эти живые существа).
Можно привести огромное число наглядных простых примеров приспособления форм и функций организмов, их размеров, окраски и других характеристик к факторам окружающей среды в филогенезе и в онтогенезе. Так, физические нагрузки на определенные части тела, формируют фигуры людей и их лица, облики животных, птиц, рыб и других живых существ. Привлекательность (красота) и форма лица и фигуры человека определяется средой его существования (обитания) на протяжении многих поколений (генетически закрепленные эволюционные признаки), и в некоторой степени,- средой его существования в течение жизни.
Относительно формирования облика (формы) живых существ можно представить следующую простую аналогию. Подобно тому, как галька на берегах рек и морей формируется вследствие механических воздействий окружающей среды, формы живых существ (и их подструктур) образуются под влиянием физико-химических воздействий и полей, которые ваяют эти существа. Заметим, что эта аналогия требует пояснений. Формы гальки (камней) возникают сравнительно медленно как результат термодинамического преобразования сложной моноиерархической системы. В случае живых организмов термодинамический механизм преобразования их форм и функций связан с полииерархическими термодинамическими механизмами взаимной адаптации на уровне всех иерархических структур живой системы. Такая адаптация протекает сравнительно быстро. Она (адаптация) создает формы живых организмов, что является результатом обмена вещества (структур) на всех иерархических уровнях.
Таким образом, адаптация приводит к появлению огромного разнообразия живых структур. Приведенная аналогия напоминает нам о том, что живые объекты принципиально отличаются от неживых объектов, своей полииерархической структурой, которая возникает в связи с обменом вещества (обменом «внутри» всех иерархий), направляемым термодинамическим «принципом стабильности вещества».
Говоря с позиции «термодинамического механизма» создания и развития форм и функций живых систем (стадий эволюционного развития структуры, определяемых практически только термодинамикой) можно утверждать следующее. Многообразие иерархических структур и их функций в живой природе обеспечивается термодинамическими цепями «тропической адаптации», охватывающими огромное количество пространственно выделяемых молекулярных, супрамолекулярных и высших структурных объектов живого мира. Цепи адаптации являются своего рода отражением действия закона временных (temporal) иерархий и принципа стабильности вещества.
В целом можно утверждать, что «термодинамические механизмы» тропизмов проявляются на всех иерархических уровнях живого мира [3, 5]. Появляется возможность говорить о «термодинамических механизмах» создания дизайна биологических структур, организмов, популяций, экологических и других природных систем. Дизайн в природе связан с поиском минимальных значений удельной функции Гиббса образования локально обособляемых объектов на всех иерархических уровнях [2]. Другими словами, «дизайн создает оптимальные формы объектов, востребованные термодинамикой». Человек может воспринимать природные формы и облики объектов (природных картин) как красоту, поскольку они близки к оптимальности, выявляемой иерархической термодинамикой.
Примечание
Следует заметить, что представленное символическое уравнение должно учитывать все типы тропизмов, в том числе, проявляющихся на высших иерархических уровнях. Здесь можно указать на известные факты высокой чувствительности зрительных органов животных и насекомых, чувствующих отдельные фотоны, а также – органов обоняния, воспринимающих отдельные молекулы пахнущих веществ и, пока достоверно необъяснимую, сверхвысокую чувствительность организмов. В связи с существованием различных терминов, обозначающих неизученные малоэнергетические взаимодействия в живом мире, целесообразно при термодинамическом описании подобных эффектов тропизма, употреблять, например, взятый в кавычки термин "ничтожномалое энергетическое взаимодействие". Это позволит избежать путаницы, связанной с использованием некоторыми авторами представлений о некой, якобы существующей, «нефизической природе», пока необъяснимых, взаимодействий между живыми существами и окружающей средой.
Литература
1. Гладышев Г.П. Термодинамические силы формируют организмы http://gladyshevevolution.wordpress.com/
2. Гладышев Г.П. Иерархическая термодинамика и дизайн природы http://gladyshevevolution.wordpress.com/
3. Гладышев Г.П. Тропизм http://gladyshevevolution.wordpress.com/
4. Гладышев Г.П. Супрамолекулярная термодинамика – ключ к осознанию явления жизни. Что такое жизнь с точки зрения физикохимика. Издание второе. – Москва – Ижевск: Институт компьютерных исследований. «Регулярная и хаотическая динамика». 2003. 144 с.
http://creatacad.org/?id=57&lng=eng http://gladyshevevolution.wordpress.com/
5. Georgi P. Gladyshev Thermodynamics optimizes the physiology of life
http://ru.scribd.com/doc/87069230/Report-Ok-16-11-2011