W hołdzie Thomasowi Newcomenowi w rocznicę urodzin.
Dawno, dawno temu, w naszej galaktyce, kiedy Isaac Newton jeszcze żył, i kiedy entuzjazm wobec sformułowanych przez niego praw dynamiki dopiero się narodził i rozkwitał, pojawił się pewien dymiący i sapiący wynalazek. Zapowiadał on, choć wtedy nikt tego nie mógł się domyślać, ostudzenie marzeń o stabilnym świecie i zwiastował narodziny teorii chaosu.
Wiara, że Newton pozwolił nam całkowicie zrozumieć działanie świata, była wtedy bardzo silna i mimo pojawiających się problemów w opisie nowo odkrywanych zjawisk, wiara ta osiągnęła swoje apogeum pod koniec XIX wieku. Wielu nawet wybitnym fizykom wydawało się wtedy, że w fizyce nie ma już nic ciekawego do roboty… Ale powróćmy do wieku XVIII.
W 1712 roku pierwsze tchnienie wydała skonstruowana przez Thomasa Newcomena machina ogniowa. Wynalazek, dla ówczesnych filozofów i naukowców zupełnie niezrozumiały, ba na początku wydawał się nawet niegodny ich uwagi. To był nowy ląd, tak nieoczekiwany i rozległy, że procesy, które są podstawą jego działania ostatecznie zostały wyjaśnione dopiero 300 lat później wraz z rozwojem teorii entropii.
Maszyna Newcomena była pierwszym silnikiem wykorzystującym ciepło, jako źródło energii. Wprawdzie już wcześniej w starożytnej Aleksandrii, Heronowi udało się skonstruować swoją wirującą kulę parową, jednak o jej praktycznym wykorzystaniu brak wieści, a z pewnością kula ta nie zainspirowała nikogo do wyjaśnienia głębokich podstaw jej działania.
Maszyna Newcomena wykorzystywała parę wodną do uzyskania próżni, a w zasadzie podciśnienia w cylindrze. Wyglądało to tak, że do umieszczonego pionowo nad kotłem cylindra wpuszczano parę wodną, będącą pod niewielkim ciśnieniem. Powodowało to przesunięcie w górę tłoka połączonego przy pomocy wahacza z cięglem pompy wodnej, którą maszyna napędzała. Całość była tak wyważona, że cięgło w spoczynku było cięższe o kilkadziesiąt kilogramów od tłoka maszyny, tak więc tłok w zasadzie mógł nawet zasysać parę z kotła pod wpływem siły ciężkości. Kiedy cylinder wypełniony był już parą, do wnętrza wpuszczano strumień rozpylonej zimnej wody, powodującej skroplenie pary i powstanie podciśnienia. Suw roboczy wykonywany był dzięki ciśnieniu powietrza atmosferycznego, naciskającego na tłok od góry. Tak więc siła z jaką pracowała maszyna, nie była w żaden sposób zależna od ciśnienia pary, a jedynie od powierzchni tłoka. Było to bardzo poważne ograniczenie możliwości zastosowania maszyny, któremu aby osiągnąć większe siły, próbowano zaradzić stale zwiększając cylindry, aż do osiągnięcia prawdziwie monstrualnych rozmiarów, 1,8 m średnicy. Pomimo skonstruowania, przez jednego z zatrudnionych do jej obsługi chłopców, o jakby znajomym nazwisku Potter, automatycznej regulacji maszyny pozwalającej na to, że pracowała ona bez ręcznego przełączania zaworów, jej praca była nadal bardzo nierównomierna. Nie pozwalało to myśleć o przełożeniu ruchu posuwisto zwrotnego na obrotowy. Przyczyny tej nierównomierności pracy pozostawały wtedy niewyjaśnione. Jedynym zastosowaniem dla tych maszyn było pompowanie wody z kopalni.
Oczywiście pojawienie się takiego silnika cieplnego, powinno wśród ówczesnych naukowców spowodować spore poruszenie i próby rozwiązania tajemnic z nim związanych. Jednak w pierwszych kilkudziesięciu latach nie dało się zauważyć większego zainteresowania.
Jednak zanim naukowcy pozbierali myśli, do akcji wkroczyli konstruktorzy i praktycznie intuicyjnie otworzyli nowy rozdział w historii ludzkości, epokę wykorzystywania ciepła, jako źródła energii mechanicznej. Tym genialnym konstruktorem okazał się James Watt. Watt chcąc usprawnić działanie machiny Newcomena, jako pierwszy odkrywał zasady rządzące zupełnie nieznanym wtedy obszarem fizyki. Intuicyjnie odkrył, że nierównomierność pracy maszyny Newcomena spowodowana jest tym, że maszyna ta stale przechodzi cykle nagrzewania i chłodzenia cylindra. Co więcej wyciągnął on prawidłowy wniosek, że sprawność energetyczna maszyn cieplnych jest tym większa, im bardziej stabilne będą warunki ich pracy, a głównie temperatura. Tak powstała idea nowoczesnej maszyny parowej, wykorzystującej już jedynie energię zgromadzoną w parze wodnej do wytworzenia energii mechanicznej. Nikt nie spodziewał się, że spowoduje to narodziny nowej gałęzi fizyki zwanej termodynamiką.
Maszyna Watta, w której para wodna oddziaływała na dwie strony tłoka, nie miała już ograniczeń poprzedniczki. Siła, z jaką popychała tłok, była już zależna wyłącznie od ciśnienia pary doprowadzonej do cylindra. Co więcej – stała temperatura cylindra, pozwalała na równomierną pracę i przełożenie ruchu posuwisto zwrotnego na obrotowy. Wykazała od razu sprawność ponad 12 razy większą od maszyny Newcomena, a pomysłowy regulator wykorzystujący siłę odśrodkową i sprzężenie zwrotne, zapewniał stałą prędkość obrotową pomimo zmiennego obciążenia. Ach!!! Każdy mechanik mógł się w tym cacku od pierwszego wejrzenia zakochać…
Ogień przestał być wyłącznie źródłem ciepła dla ogrzewania, stał się źródłem energii.Co więcej wszystko było już przygotowane do wielkiego skoku, do rewolucji w naszym postrzeganiu świata… Chyba pierwszy raz w dziejach ludzkości wszystko się spotkało we właściwym momencie. Filozoficzne ścieżki przetarte przez Kanta i Hegla, fizyczne przez Newtona, techniczne Newcomena i Watta. A w 1800 roku pojawił się jeszcze Volta ze swoim stosem elektrycznym…
W 1811 roku nagrodę Francuskiej Akademii Nauk, za sformułowanie problemu rozchodzenia się ciepła otrzymał Jean Baptiste Joseph Baron de Fourier. Była ona dziecinnie prosta – ciepło przepływa z ciała o większej temperaturze do ciała o mniejszej.
Ogromne postępy przyniosły badania nad elektrycznością. Zauważono, że prąd może dawać ciepło i światło, a Duński fizyk Hans Christian Oersted odkrył, że powoduje efekt magnetyczny. W 1822 Thomas Seebeck wykazał, że może być odwrotnie, że ciepło może wytwarzać prąd. W 1831 roku Michael Faraday odkrył indukcję magnetyczną, czyli wytworzył prąd przy pomocy pola magnetycznego.
Wszystko to powiązał młody angielski badacz-amator James Joule, ogłaszając ideę konwersji energii a następnie wyznaczył mechaniczny równoważnik ciepła. To była podstawa do sformułowania zasady zachowania energii. Niezależnie od Joulea prace prowadził niemiecki lekarz Julius Robert von Mayer, który jako pierwszy zauważył, że organizmy żywe podlegają tym samym regułom termodynamicznym i można wobec nich zastosować podobny bilans energetyczny jak do parowej maszyny i zjawisk chemicznych! Było to tak nowatorskie, że świat naukowy odrzucił tę teorię, a nieszczęsny Mayer, próbował się zabić będąc kompletnie niezrozumianym przez fizyków.Podobne wnioski przyniosły prace Hermanna von Helmholtza. Co godne podkreślenia - żaden z nich nie był „zawodowym” fizykiem, kiedy dokonywał swoich odkryć!
Dopiero to odkrycie pozwoliło na częściowe wyjaśnianie fizycznych podstaw działania maszyn cieplnych! Zachowanie energii w „klasycznych” silnikach mechanicznych takich jak koła i turbiny wodne, opiera się na zasadzie oddawania energii potencjalnej „uzyskanej” przez silnik z otoczenia. Sprawa z maszyną parową była już zupełnie inna. Taki cieplny silnik powoduje spore „zamieszanie” w stanach układów fizycznych, jak choćby sprężanie i rozprężanie, grzanie i oziębianie, i tu zaczyna się już cały osobny „kosmos” na poziomie cząsteczkowym, na poziomie atomowym. Silnik cieplny w takim sensie jest prawdziwym producentem ruchu, a nie tylko biernym narzędziem jego przekazania. Czujecie tę moc??? To, co dzieje się od momentu podgrzania wody w kotle do ponownej kondensacji przepracowanej pary wodnej na wylocie z cylindra to właśnie wszechświat zamknięty w maszynie parowej.
Zauważył to Nicolas Léonard Sadi Carnot, opisując słynne cztery fazy pracy idealnego silnika cieplnego. Muszę w tym miejscu przypomnieć, że idealny silnik cieplny powoduje, że pomiędzy dwoma źródłami następuje przekazanie ciepła poprzez jego wymianę za pomocą substancji roboczej. Jest to sytuacja całkowicie odwracalna, to znaczy, że dostarczając energię mechaniczną do takiego silnika, można uzyskać jej równoważnik w postaci energii cieplnej. To czysto teoretyczne rozważanie i brak w nim miejsca na procesy nieodwracalne, które zachodzą w palenisku lub komorze spalania a także typowe straty spowodowane mechaniczną budową silnika i własnościami medium.
Śladami Carnota podążył urodzony w Koszalinie (wtedy Köslin) w 1822 roku Rudolf Julius Emanuel Clausius, i od publikacji jego prac możemy mówić o prawdziwej termodynamice. Ale to nie wystarczało. William Thomson ponownie przyjrzał się problemowi i sformułował drugą zasadę termodynamiki. Ta zasada ma ogromne znaczenie, daleko wykraczające ponad sympatyczne sapiące i dymiące potwory. Ma znaczenie dla całego Wszechświata - znaczenie kosmologiczne. Okazało się, że nasz wszechświat produkując energię w kolejnych cyklach przemian dąży do pewnego stanu, w którym nastąpi równowaga termiczna. Brak jakichkolwiek różnic temperatury spowoduje jednocześnie niemożność pozyskania energii, ten stan określony maksymalnym wzrostem entropii będzie stanem energetycznej i cieplnej śmierci naszego wszechświata. Taki układ odosobniony jak nasz wszechświat posiada tak zwaną strzałkę czasu ustawioną na kierunek wzrostu entropii do momentu, kiedy jej „przepływ” ustanie.
Jeszcze w 1816 roku Robert Stirling, szkocki duchowny wynalazł jeden z najsprawniejszych silników cieplnych. Silnik Stirlinga jest silnikiem zewnętrznego spalania, albo ogrzewania. Wewnątrz cylindrów krąży jedynie medium w postaci gazu, a ciepło doprowadzone jest z zewnątrz. Jego źródło maże być dowolne od energii słonecznej do radioizotopowej. Wykres jego pracy bardzo zbliża się do wykresu kołowego Carnota. Dwieście lat po jego skonstruowaniu, silniki tego typu z powodzeniem pracują na pokładach statków kosmicznych i ultranowoczesnych łodzi podwodnych i wciąż są pod względem technicznym wyzwaniem dla konstruktorów. Na początku XX wieku były dość popularne w pompach wodnych produkowanych seryjnie dla małych gospodarstw domowych pod nazwą silnika na gorące powietrze.
Pod koniec wieku XIX silniki cieplne przybrały postać silników spalinowych. Pierwsze były silniki gazowe, potem na paliwo ciekłe. Pierwsze Diesle miały rozmiary dwukondygnacyjnego domu, a moc jak na owe czasy całkiem sporą 70 KM. Budowa kotłów maszyn parowych była już bardzo wyrafinowana, powszechnie stosowano przegrzewanie pary, co było konsekwencją wiedzy o cieple. Maszyny pracowały w temperaturze standardowej ok. 130°C, para pokonywała dwa stopnie rozprężania przechodząc z cylindra o małej pojemności do cylindra o większej pojemności, tak więc sprawność takich układów rosła. Pojawiły się turbiny parowe. To były czasy.
Ach - jaki ja mam sentyment do tych maszyn!
Jako dziecko w Barbórkę czasami przesiadywałem w hali ogromnej parowej maszyny wyciągowej i obserwowałem jej pracę. W te dni poddawana była zazwyczaj regulacjom i kontroli. Za wielkimi oknami najczęściej zalegał już śnieg, a przy niej było ciepło i przytulnie, słychać było jej cichy oddech, zupełnie jak u człowieka… Tak zdecydowanie miała w sobie coś ludzkiego. Wszystko błyszczało czystością, polerowanym mosiądzem i chromowanymi poręczami. Pomocnik maszynisty zaglądał w każdy kąt trzymając w ręku rodzaj konewki wypełnionej złocistą oliwą, pachnącą jak parafina zmieszana z terpentyną. Dolewał tej oliwy do szklanych dzbanów smarownic, ścierając natychmiast każdą kroplę, która spadła przypadkowo na błyszczące cielsko maszyny. U boku miał przywieszoną metalową trąbkę. Był to rodzaj słuchawki, którą rozszerzonym końcem przykładał do korpusu maszyny a zwężony koniec przytykał do ucha, zastygając na chwilę i marszcząc brwi, jak lekarz, gdy osłuchuje pacjenta. Przykucał na chwilę przy każdym łożysku, gładząc delikatnie jego obudowę w poszukiwaniu drgań. Ogromne filodendrony i fikusy, stały w rogach hali, korzystając z ciepła maszyny i ozdabiając wymuskane wnętrze. Pod jednym z nich stał stolik z elektrycznym czajnikiem, szklankami na kawę i dwa krzesła. Przed maszyną w centralnym punkcie, stał rodzaj tronu, na którym zasiadał maszynista. Po obu stronach miał ogromne dźwignie, którymi sterował maszyną, obserwując wskaźniki na kilkumetrowej wysokości kolumnie. Kiedy pracowała, jeden przesuwał się w gorę, a drugi symetrycznie w dół. Dzieliła je wyskalowana głębokość szybu - 749 metrów. Gdy w klatkach nie było ludzi, przemierzały one głębię szybu z prędkością 12 metrów na sekundę. Głośne uderzenia dzwonka wyznaczały rytm jej pracy, góra - dół, jazda szybka, jazda wolna… Maszynista każde wybicie dzwona potwierdzał podobnym sygnałem, poczym chwytał za dźwignie i ogromne koło ruszało najpierw bardzo wolno i nagle bardzo szybko. Wtedy w hali pojawiały się małe obłoczki pary odrywające się od gorących tłoczysk. Z za okien dobiegało głębokie westchnienie maszyny. Była to wydychana przez maszynę para, ulatująca z pionowych kominków zakończonych stożkowym dyfuzorem. Głęboki dźwięk dolatywał raz z lewej raz z prawej strony, w hali zaś było prawie cicho, jedynie świszczące westchnienia, oddech cylindrów i szelest przewijającej się przez koło napędowe liny.
Zatem czas na postawienie pytania, czy oprócz termodynamicznych praw maszyny cieplne mają z nami coś więcej wspólnego?
Darwin i Carnot, czyli o ewolucji wszechświata i człowieka.
Druga zasada termodynamiki zrazu wydawała się przynosić jedynie Hiobowe wieści, nieuchronne dążenie układów do wyrównania potencjałów, do energetycznej śmierci… Pamiętacie genialny tekst wymyślony przez Rudgera Hauera, grającego w „Łowcy androidów” rolę przywódcy buntu grupy robotów? Pamiętacie, co mówi gdy umiera? Te słowa o „teairs in rain” uzupełnione przejmującą muzyką Vangelisa w tle? Przypomnę, bo te słowa dobrze oddają dylemat deterministycznego izolowanego wszechświata:
I've seen things you people wouldn't believe. Attack ships on fire off the shoulder of Orion. I watched C-beams glitter in the dark near the Tannhäuser Gate. All those moments will be lost in time, like tears...in...rain. Time to die. Patetyczne? Jak cholera, ale dzięki temu patosowi jeszcze piękniejsze... Te wszystkie chwile rozpłyną się w czasie jak łzy na deszczu…
Tak! Genialne!
W tych słowach robota odnajdujemy problem czasu, a właściwie strzałki czasu. Na pomysł powiązania entropii ze strzałką czasu, wpadł angielski astrofizyk Sir Arthur Stanley Eddington w swoim dziele „The Nature of the Physical World” wydanym pierwszy raz w 1928 roku. Konsekwencje jednokierunkowej strzałki czasu niepokoiły wielu fizyków i chemików, wspominają o tym często w swoich dziełach. Dezintegracja czy tworzenie – brzmiało to niemal już Hamletowskie pytanie. Być czy nie być?
Czy teoria chaosu to tylko dezintegracja? Fizyk i matematyk Freeman John Dyson wobec tego groźnego świata zachowuje optymizm i w swoim artykule „Energy In the Universe” zamieszczonym w „Scientific American” stawia śmiałą tezę: Nie jest wcale wykluczone, że życie ma do odegrania poważniejszą rolę, niż to sobie do tej pory wyobrażaliśmy. Wbrew wszelkim sygnałom, życiu może uda się ukształtować świat według własnych celów. A wzorzec wszechświata nieożywionego może nie jest tak odległy od możliwości stojących przed życiem i umysłem, jak skłonni są przypuszczać dwudziestowieczni uczeni.”
Postępy astrofizyki pokazują nam Wszechświat, jakiego nie potrafiliśmy sobie wyobrazić, wszechświat ewolucyjny. życie musiało czekać w długiej kolejce na moment, kiedy było je z czego zbudować. Każdy atom żelaza w naszej krwi, stanowił wcześniej jądro gwiazdy, gwiazdy, która oddała swoje życie za nasze. Eksplodowała w błysku supernowej w ułamku sekundy produkując i rozrzucając pierwiastki potrzebne do powstania takiego świata, jaki znamy. Potem tę kosmologiczną ewolucję zastąpiła biologiczna, z tych odrobinek materii rozrzuconych w promieniu wielu lat świetlnych postał cały nasz najbliższy świat, powstaliśmy my.
Widzicie już ten związek? Wybuch z punktu widzenia gwiazdy to ogromny wzrost entropii, ale ten wzrost nie wydaje się mieć jednokierunkowej strzałki czasu. Czy zatem procesy nieodwracalne i chaos może być twórczy? I znowu tak jak jak przed narodzinami termodynamiki wszystko wydaje się przygotowane. Istnieje filozofia procesu Alfreda North Whiteheada, i prace ErwinaSchrödingera,w których rozważał metabolizm żywych komórek z punktu widzenia produkcji entropii.
Być albo nie być, oznacza w tym przypadku czy uda się pokonać stan równowagi opisany przez twierdzenie Maxwella – Boltzmanna. Zasada uporządkowania Boltzmanna jest tu bezlitosna, układ ma dążyć do tak zwanego stanu atraktorowego gdzie atraktor jest postrzegany jako maksymalna entropia układu. Jednak przyglądając się bliżej tej zasadzie możemy powiedzieć, że nie wyjaśnia ona wiele zjawisk jakie obserwujemy, wręcz uznaje je za niemożliwe. Pamiętacie jeszcze z jakiego powodu nie dało się przenieść ruchu maszyny Newcomena na ruch obrotowy? Była to nierównomierność jej pracy! Ale powinna przy sterowaniu automatycznym pracować równomiernie. Wszak wtrysk wody do cylindra powinien zawsze powodować ten sam efekt, to samo ciśnienie wody, temperatura, jej ilość… No właśnie. Ale tu pojawiają się zjawiska takie jak konwekcja i wiele innych. To one były odpowiedzialne za stochastyczny przebieg skraplania w cylindrze i wnikającą z tego nierównomierność pracy. Już Watt zauważył że im bardziej będziemy taki cylinder izolować od otoczenia tym bardziej równomiernie będzie pracować, a co więcej jećli zastosujemy zewnętrzny kondensator pary, to jeszcze bardziej zwiększymy regularność pracy a tym samym sprawność maszyny. Watt to wszystko wykonał praktycznie ale nie opisał na poziomie praw fizyki, które wtedy nie były znane.
Jak słusznie zauważył Ilia Prigożyn (Prigogine) /rosyjskiego pochodzenia fizyk, laureat nagrody Nobla z chemii 1977 roku, w dziedzinie badań nad stanami dysypatywnymi wynikającymi z procesów nieliniowych w układach nierównowagowych/ - w języku Boltzmanna konwekcja jest stanem nieprawdopodobnym! A skoro konwekcję uznajemy za „cud” to co dopiero powiemy o życiu, które najprostsze organizmy obdarza wysoce specyficznymi cechami?
Siła Prigożyna opierała się nie tylko na dogłębnej znajomości praw przyrody, rosyjska dusza powodowała, że odczuwał on tęsknotę za tym, aby swoje dociekania osadzić w realiach szerokiego spojrzenia na istotę natury i nasze odwieczne pytanie - skąd i dokąd. Moim zdaniem był jednym z najwybitniejszych fizyków filozofów w historii ludzkości, a elegancje jego dociekań i ontologiczna refleksja oparta w fundamenty stworzone przez Whiteheada nie ma sobie równych.
Ale wracamy do Boltzmanna. Muszę tu zacytować Pirigożyna bo świetnie używając cytatu z mojego ulubionego „Fausta” Goethego, wyjaśnił paradoks Bolzmannowskiego ujęcia. Homunkulus zwracając się do ucznia Fausta, alchemika, który go stworzył, mówi:
„Pójdź, pójdź – i tak do serca przytul mnie!
Lecz nie za mocno , by snadź szkło nie trzasło.
Tać jest wszechrzeczy cecha nadto ciasną.
Każda rzecz naturalna przestrzeń świata mieni.
Zaś rzecz sztuczna zamkniętej wymaga przestrzeni.” /”Faust” w tłumaczeniu F. Konopki/
Właśnie! Aby wytworzyć entropię trzeba układ bardzo dobrze odizolować! Ale przyroda taka nie jest. Większość układów nie jest izolowana. Łał! Czujecie tu jest pole do tego, aby spotkał się Darwin z Carnotem!!! Bingo drogi Prigożynie!
Pierwsze poważne kroki już poczyniliśmy, to badania nad oscylatorami chemicznymi. Zaczęło się od reakcji Biełousowa-Żabotyńskiego, w której nauczono sterować jej przebiegiem w ten sposób, że uzyskiwano efekt zegara chemicznego, tzw. fale chemiczne lub wzrastanie zróżnicowania przestrzennego. Skoro funkcjonowało to w przypadku chemii nieorganicznej, zaczęto przyglądać się wewnętrznym procesom komórkowym. Na pierwszy ogień poszły autokataliza, autoinhibicja i kataliza krzyżowa, zjawiska niesłychanie rzadkie w świecie przyrody nieożywionej okazały się regułą w świecie biologii molekularnej. Tu wymienię kilka istotnych zjawisk jakie zadziwiły badaczy, jednym z nich jest bifurkacja. To funkcja określająca granicę pomiędzy światem deterministycznym a wolnym wyborem. Co ciekawe posiada ona pewien osobliwy punkt – stan nierównowagi, w którym rozkład prawdopodobieństw zdarzeń jest równy. Ten punkt zauważony wcześniej przez Maxwella kiedy opisywał wybuch bawełny strzelniczej. Co najciekawsze ujęcie bifurkacji pozwoliło na zauważenie zaskakującej zależności, zachowanie układu jest zależne od historii układu! To jest klucz do opisania czegoś odwrotnego do wzrastania entropii – to klucz do opisania zjawisk samoorganizacji. Co więcej możemy mówić o bifurkacji wspomaganej! Układ w takim przypadku posiada wiedzę o wpływach pól oddziałujących nań. Widzieliście wahadło Foucaulta? To robi wrażenie - przemierza ono majestatycznie przestrzeń i wydaje się, że powinno wahać się wzdłuż jednego kierunku, ale tak się nie dzieje, układ ten posiada wiedzę o sile, która stale nań oddziałuje i wahadło „modyfikuje” swoje zachowanie, my odczuwamy jedynie siłę grawitacji, ale wahadło „uwzględnia” składowe wynikające z ruchu Ziemi. Ale ten przykład w porównaniu do tak subtelnych zjawisk jak układy biologiczne może wydawać się niestosowny – wszak to dynamika klasyczna – może niestosowny, ale dobrze ilustruje pewne punkty „decyzyjne” układu. Pomyślmy teraz, że w przypadku molekularnych zjawisk to wszystko dzieje się na poziomie atomowym – jak pisze Prigożyn – materia odczuwa różnice wydające się nieistotne. A do tego wszystkiego dochodzi jeszcze mechanika kwantowa. Otwiera ona nowe horyzonty. Bo wprowadza nas ponownie w objęcia kosmologiczne. Wszak bez warunków nierównowago wagowych nie byłoby naszej materii. Tak więc jak przypuszczał Maxwell, rozważając przykład z wybuchem bawełny, nasz wszechświat pełen był osobliwych punktów nierównowagowych. Inaczej Wielki Wybuch doprowadziłby jedynie to powstania jednolitej „entropicznej zupy”, zapobiegła takiemu stanowi rzeczy bifurkacja na poziomie kwantowym. I pamiętać należy, że zasada nieoznaczoności Heisenberga ma zastosowanie wyłącznie do opisu przebiegu naszego pomiaru, naszej wiedzy a nie wiedzy „układu” fizycznego.
Widzicie już, że ten wszechświat jawi się na wszystkich poziomach, jako świat ewolucyjny!
Pamiętacie filmy s-f Noir? Często widzimy tam przerażającą wizję przyszłości, w której ludzie zbierają jakieś odpadki pozostałe na planecie, bo tylko to zapewnia im możliwość przeżycia. Postawmy się, więc wobec entropii nieożywionego wszechświata w podobnej sytuacji. Zbieramy odpadki po ewolucji gwiazd i dajemy sobie całkiem dobrze radę. No wiecie już, co miał na myśli Dyson, kiedy pisał o szczególnej roli życia? Przykład? No proszę nasze złoża uranu. Przyroda nie potrafi ich już wykorzystać do ukierunkowanej produkcji energii, a my? Potrafimy uruchomić reaktory i produkujemy entropię, ale wcześniej pozyskujemy to co przez przyrodę skazane było wyłącznie na powolne rozpraszanie, energię. Być może właśnie życie będzie mogło w podobny sposób przeciwstawić się nieodwracalnym procesom, wszak samo w sobie jest zdolne do stworzenia różnicy potencjałów, albo - wracając do terminologii pierwszego prawa dynamiki - różnicy gradientów. Jedno jest pewne, zanim życie we wszechświecie bezpowrotnie zginie, wykorzysta każdy atom do wyprodukowania tego co jest najcenniejsze – energii. Tak to wszystko i tak kiedyś osiągnie swoje maximum entropii, powiecie… Ale my mamy pewną przewagę nad nieożywioną naturą i ta przewaga mieści się w naszych głowach. Ale nie wywyższajmy się!
Kochana natura poświęciła wiele abyśmy mogli zaistnieć, abyśmy ją mogli poznawać… Może jesteśmy po to, aby to wszystko nie przeminęło nie rozpłynęło się jak łzy na deszczu?
PS. Lubię wizję, którą niesie nam religia żydowska i chrześcijańska. Tam nie rozpuszczamy się w oceanie, z którego wyszliśmy, w żadnych nirwanach, ale trwamy dzięki czemuś, co często przekracza naszą wyobraźnię. Czego mocy często nie doceniamy. Przekraczamy barierę entropii, dzięki pewnemu potencjałowi, pewnemu gradientowi. Jakiemu? Poszukajcie go we własnym sercu… Wiecie, o czym myślę?
PS2. O maszynach piszę też w tej notce: http://horn.salon24.pl/688094,magia-pary-i-kolejek-elektrycznych
Inne tematy w dziale Technologie
