Просвещение продолжается. В защиту разума, науки, гуманизма и прогресса - [9]

Глава 2 Энтро, эво, инфо

Первая ключевая особенность современного понимания судьбы человечества – это концепция энтропии, или беспорядка, которая впервые возникла в физике XIX века, а в современном виде была сформулирована физиком Людвигом Больцманом[35]. Второе начало термодинамики гласит, что в изолированной системе (то есть в той, которая не взаимодействует с окружающей средой) энтропия никогда не уменьшается. (Первое начало гласит, что энергия сохраняется; третье – что температура абсолютного нуля недостижима.) Изолированные системы неуклонно становятся менее упорядоченными, менее организованными, менее способными к достижению интересных или полезных результатов – до тех пор, пока не скатываются в серое, безликое и однородное равновесие, в котором и остаются.

В своей первоначальной формулировке второе начало описывало процесс, в котором полезная энергия в виде разницы температур между двумя телами неизбежно рассеивается в ходе перетекания тепла от более нагретого к более холодному телу. (Как пели Майкл Фландерс и Дональд Сванн, «от холодного к горячему тепла не передать – ты можешь попытаться, но лучше сил не трать».) Чашка кофе, если только не поставить ее на электроплитку, со временем остынет. Когда в топке парового двигателя заканчивается уголь, остывший пар под поршнем больше не сдвинет его с места, потому что нагревшийся пар и воздух с противоположной стороны будут давить с равной силой.

Как только стало понятно, что тепло – это не невидимая жидкость, а энергия движущихся молекул и что разница между температурами двух тел – это разница между средними скоростями их молекул, возникла более общая, статистическая версия и концепции энтропии, и самого второго начала. Теперь макроскопический порядок можно было охарактеризовать как набор всех различных микросостояний системы (в изначальном примере с теплом это все возможные скорости и положения всех молекул обоих тел). Среди этих состояний те, что мы обычно считаем полезными (например, состояния, когда одно из тел теплее другого, то есть средняя скорость молекул в одном теле выше средней скорости молекул в другом), составляют лишь малую часть из всех возможных, тогда как беспорядочные или бесполезные состояния (при которых тела имеют одинаковую температуру, то есть средние скорости их молекул равны) составляют подавляющее большинство. Отсюда следует, что любая пертурбация в системе, будь то случайное колебание ее частей или пинок из внешней среды, по теории вероятности сдвинет систему в сторону беспорядка и бесполезности – не потому, что природа стремится к беспорядку, но потому, что беспорядочных состояний гораздо больше, чем упорядоченных. Если вы оставите без присмотра замок из песка, назавтра его уже не будет, потому что ветер, волны, чайки и дети непрестанно двигают песчинки, а количество непохожих на замок комбинаций песчинок несравнимо больше количества похожих. Я буду часто ссылаться на эту статистическую версию второго начала, которая относится не только к выравниванию температур, но и в целом к возрастанию неупорядоченности, называя ее законом энтропии.

Какое отношение энтропия имеет к человеческим делам? Жизнь и счастье зависят от бесконечно малого количества упорядоченных комбинаций материи среди астрономического числа прочих возможностей. Наши тела – крайне маловероятные сочетания молекул, которые поддерживают свою упорядоченность благодаря другим крайне маловероятным явлениям: нас может питать ограниченный ряд веществ, ограниченное число материалов в ограниченном количестве форм могут служить нам одеждой, жилищем или топливом для перемещения предметов по нашему желанию. Гораздо больше встречающихся на Земле комбинаций материи не имеют для нас никакой практической пользы, поэтому, когда вещи меняются не по воле человека, скорее всего, они меняются к худшему. В повседневной жизни закон энтропии часто проскальзывает в выражениях вроде «рассыпаться в прах», «время все перемелет», «дерьмо случается», «все, что может пойти не так, пойдет не так» и (как говорил знаменитый конгрессмен от штата Техас Сэм Рэйберн) «любой болван может развалить сарай, а новый построить под силу только плотнику».

В глазах ученых второе начало объясняет отнюдь не только неурядицы повседневной жизни. Оно составляет основу нашего понимания Вселенной и места человека в ней. В 1928 году физик Артур Эддингтон писал:

Закон о возрастании энтропии, на мой взгляд, занимает главенствующее место среди законов природы. Если кто-то скажет вам, что ваша любимая теория строения Вселенной не согласуется с уравнениями Максвелла, тем хуже для уравнений Максвелла. Если окажется, что ваша теория не подтверждается наблюдениями, – что ж, экспериментаторы иногда ошибаются. Но, если ваша теория противоречит второму началу термодинамики, надежды больше нет: остается только признать унизительное поражение[36].

В своей знаменитой кембриджской лекции 1959 года, опубликованной под названием «Две культуры и научная революция», ученый и писатель Чарльз Перси Сноу так отзывался о презрительном отношении к науке среди образованных британцев того времени: