PopularEditorialNew
BestОбсуждаемое

Жизнь как причина быстрой тепловой смерти Вселенной

1

Что такое энтропия? Это мера вероятности нахождения системы в своем состоянии (определение по Больцману). Любая реальная система (кроме замкнутых вырожденных систем) со временем переходит в более вероятное состояние, поэтому энтропия всегда растет. Практически все естественные физические процессы (расширение, рассеяние, гравитация, декогеренция и т.д.) приводят к росту энтропии, и один из них – это энтропийные (синонимы: термодинамические, тепловые) машины. Действительно, при работе любой тепловой машины (с КПД < 100%) энтропия внешней среды всегда увеличивается. Жизнь – это естественная энтропийная машина (почему это так, я писал в предыдущей статье).

Полезная работа тепловой машины под названием «жизнь» идет на то, чтобы как раз увеличивать производство энтропии. Чтобы производить больше энтропии, жизнь должна потреблять больше энергии. Здесь можно выделить два разных процесса (которые идут параллельно): размножение – увеличение потребления внешней энергии известным способом, и эволюция – поиск новых источников/способов потребления энергии.

При наличии доступного источника энергии размножение описывается следующей формулой:

n * E = dE/dt

Где:
n КПД
E потребляемая энергия
dE/dt увеличение потребления энергии

Это дифференциальное уравнение дает экспоненциальный рост потребления энергии, а значит популяции. Популяция растет экспоненциально, пока не будет потреблять всю доступную мощность энергии, после этого рост остановится.

Эволюция происходит благодаря случайным изменениям (мутациям). В первом приближении можно считать, что количество мутаций имеет постоянную скорость и пропорционально размеру популяции, а значит потребляемой энергии и производству энтропии. Можем записать следующее уравнение для эволюционного скачка:

m * ṡ * T = S2 – S1

Где:
m — удельная скорость мутаций
ṡ — скорость производства энтропии всей экосистемой
T — время поиска нового источника энергии
S2 – S1 — разница в энтропиях конечного и начального состояния экосистемы

Величина справа нам не известна и очень сильно зависит от ситуации и условий, в которых развивается жизнь. Но главное — это то, что период эволюционного скачка линеен по времени и зависит от размера экосистемы.

Суммируя вышеизложенное можно сделать следующие выводы:

  1.  Любую естественную тепловую машину можно назвать живой. Такие машины могут быть какие угодно и не обязаны содержать углерод.
  2. Цель, смысл, причина и следствие любой формы жизни – это увеличение производства энтропии.
  3. Эволюцию живой системы нужно рассматривать как всей локализованной экосистемы целиком, а не обособленных видов. Не только «выживает самый адаптивный вид», а живая экосистема целиком культивирует те изменения, которые приводят к освоению новых (или повышению эффективно использования старых) источников энергии.
  4. Экспоненциальные периоды распространения жизни чередуются линейными во времени периодами эволюционных скачков. Длительность этих периодов зависит от размеров доступных источников энергии, сложности поиска новых и размера экосистемы.
  5. Жизнь не может уничтожать сама себя, как и не может намеренно замедлить свое развитие, поставить его на паузу (как следствие, гибель цивилизации в результате ядерной войны нам не грозит). Но жизнь может поглотить все доступные источники энергии, и умереть, не успев найти новые. Однако, при благоприятном стечении обстоятельств, жизнь будет развиваться и эволюционировать, пока не дотянется до вообще всех источников энергии во Вселенной (станет цивилизацией 4 типа по шкале Кардашева).
  6. Так как время эволюционного скачка жизни зависит от ее распространения (развития), то время поиска новых источников энергии снижается по мере развития жизни. Поэтому можно предположить, что наступит такой момент, когда очередной и все последующие этапы эволюции (поиска новых источников энергии) развитой цивилизации будут занимать меньше времени, чем периоды экспоненциального освоения доступных источников энергии. Это приведет к непрерывному экспоненциальному росту сверхцивилизации, пока она не освоит все источники энергии во всей Вселенной и не приведет к ее тепловой смерти (привет, «серая слизь»). А так как это экспоненциальный процесс, то закончится он за конечное время, при сколь угодно большой Вселенной.
  1. Распространение сверхцивилизации может иметь некую скорость, но не факт, что она имеет предел в виде скорости света или меньше. Сверхцивилизация, управляющая энергиями галактик, может иметь какие угодно продвинутые и фантастические технологии, например варп-двигатель или доступ к энергии вакуума, изменение физических законов, создание новых вселенных, остановка времени, отмена второго закона термодинамики и т.д. С этой точки зрения, будущее жизни и Вселенной не предсказуемо.
  2. Как отличить сверхцивилизацию от пыли? Действительно, теоретический спектр инфракрасного излучения от сферы Дайсона не отличим от спектра инфракрасного излучения облака пыли вокруг звезды. Но пыль статична, а цивилизация экспоненциально увеличивает производство энтропии, а значит спектр излучения космической сверхцивилизации будет уходить со временем в более длинноволновую область и этот сдвиг можно будет зафиксировать. Было бы очень интересно когда-нибудь пронаблюдать развитие сверхцивилизации в реальном времени.
  3. Если жизнь растет по экспоненте, то почему мы еще не наблюдаем ее повсюду по Вселенной? Считаю нужным тут дать свое объяснение парадоксу Ферми. Где все? Сидят по своим планетам и звездным системам и пока не видимы для нас. Наши телескопы еще пока не в состоянии разглядеть леса, а тем более города на экзопланетах. Даже сферу Дайсона крайне сложно пока обнаружить. Возможно, мы могли бы разглядеть сферхцивилизацию галлактического масштаба, но время их еще пока не наступило. А когда наступит, мы пока можем лишь гадать. некоторые говорят, что расселиться по галлактике можно за несколько миллионов лет, но это слишком спекулятивные оценки. В них легко ошибиться на несколько порядков. А что, если для этого требуется 10 млрд. лет? Судя по всему никто еще не успел это сделать в нашей галлактике и тем более в прошлом далеких галлактиках, которое мы можем сейчас наблюдать.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

5

Это пользовательский материал, написанный участником сообщества, который не входит в состав редакции или администрации. Поддерживая авторов оценками, вы помогаете нашему сообществу развиваться.

Войдите, чтобы видеть ещё 24 комментария, участвовать в обсуждении и не видеть рекламу.
Экономный Майор Том
Вечность назад

> Было бы очень интересно когда-нибудь пронаблюдать развитие сверхцивилизации в реальном времени. Для этого самим нужно быть сверхцивилизацией более высокого порядка. Иначе вас либо пустят на топливо, либо припашут к развитию и вам будет не до наблюдений. ;)

Кричащий Фёдор Дмитриевич
Вечность назад

Мій перший комп'ютер споживав десь під 250...300 Вт з розетки — DX4-100, був такий ще до Пентіума. Зараз я тицяю оце кнопи на ноутбучіку, який на порядок (мінімум) потужніший за того пращура. І споживає при цьому щось біля 30 Вт, тобто на порядок менше. На цьому маленькому, але сермяжно-реальному прикладі, ми бачимо парадокс. Який не стикується з математикою пана. І цей парадокс діє всюдно. Наприклад, маленький заряд Хаймарса, що доставлений дуже легкою ракетою, вирішує завдання на порядок краще, аніж важелезне і вкрай не точне совкове ракетне хламіття. Спитайте хоч Залужного

Показать скрытые комментарии

Загружаем комментарии...

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Отправить Отмена
[X]
Зарегистрируйтесь на сайте, чтобы не видеть рекламу, создавать и отслеживать темы, сохранять статьи в личные закладки и участвовать в обсуждениях
If you were unable to log in, try this link.