Георгий Гамов - Мистер Томпкинс внутри самого себя

— Я нередко размышлял над тем, — нарушил тишину мистер Томпкинс, обращаясь к сыну, — почему твой дед так загорается, когда толкует о влиянии солнечных лучей на рост растений. Однажды, я побывал на лекции, которую он читал на эту тему, и помню, что среди прочего на лекции упоминалась какая-то энтропия. Должен признаться, что хотя мне доводилось слышать это слово и раньше, я никогда не мог толком понять, что оно значит. Не мог бы ты объяснить мне, что имел в виду твой дед?

— С удовольствием, — согласился Уилфред. — Когда я был заграницей, дедушка прислал мне отпечатанный текст своей лекции, и я хорошо помню ее основные положения. Речь шла о принципиальном различии во взглядах людей на жизнь. Как ты знаешь, папа, проблема жизни всегда интересовала и по-прежнему продолжает интересовать любого мыслящего человека. Долгое время существовали две противоположные школы — виталистическая и механическая. Виталистическая школа, еще недавно насчитывавшая наибольшее число сторонников (ныне их число быстро уменьшается), рассматривает феномен жизни как нечто совершенно отличное от явлений, наблюдаемых в неорганическом мире. Предполагается, что это различие обусловлено таинственной жизненной силой, по-латыни vis vitalis, присутствующей во всех живых организмах и ответственной за все различия между живой и неживой материей. Сторонники виталистической школы считают, что объяснить все особенности и свойства живых организмов, исходя из чисто физических и химических взаимодействий, принципиально невозможно.

Облака начали принимать фантастические очертания

Механистическая школа считает, что все явления, наблюдаемые в живом организме, могут быть в конце концов сведены к обычным физическим законам, которым подчиняются атомы, образующие организм, и что различие между живой и неживой материей сводится только в относительной сложности. Представители механистической школы считают, что основные проявления жизни, такие, как рост, движение, воспроизведение и даже мышление целиком и полностью зависят от сложности молекулярных структур, образующих живые организмы, и могут быть, по крайней мере в принципе, объяснены теми же фундаментальными законами физики, которые определяют обычные процессы в неживой природе.

Мистеру Томпкинсу показалось забавным, что его сын приобрел привычку говорить так, будто читает лекцию перед аудиторией.

— Различие в подходах виталистической и механистической школы мне понятны, — улыбнулся он, — но какое отношение все это имеет к солнечным лучам и росту растений?

— Самое непосредственное. Дело в том, что на первый взгляд кажется будто все живые организмы нарушают один из наиболее фундаментальных законов физики — закон возрастания энтропии, — ответил Уилфред.

— Но что такое энтропия? — поинтересовался мистер Томпкинс. — И почему она только возрастает?

— Видишь ли, понятие энтропии связано с понятием беспорядка.

Все материальные тела, изучением которых занимается физика, состоят из огромного числа молекул, совершающих интенсивное тепловое движение. Воздух представляет собой не что иное, как рой молекул кислорода, азота и двуокиси углерода, которые с бешеной скоростью носятся по всем направлениям, сталкиваясь друг с другом и со стенами комнаты, молекулы воды в озере движутся не столь свободно: они не жестко склеены между собой межмолекулярными силами, поэтому их тепловое движение напоминало бесцельное копошение множества червей в жестянке рыболова. Молекулы, образующие весла, которые я держу в руках, занимают фиксированные положения, так как это молекулы твердых тел, но и они участвуют в нескончаемой тепловой пляске, совершая колебания относительно положения равновесия и передвигаясь скачками. Самая характерная отличительная особенность теплового движения состоит в отсутствии порядка, в состоянии элементарного хаоса, как говорят физики.

— А всегда ли тепловое движение должно быть столь беспорядочно? — спросил мистер Томпкинс.

— Нет. Нетрудно представить себе случаи, когда одна треть молекул воздуха в комнате движется вверх и вниз по вертикали между полом и потолком, другая треть движется по горизонтам между передней и задней стеной, а остальная треть движется также по горизонтам, но между правой и левой стеной. Но если бы в какой-то момент времени молекулы двигались именно таким образом, то вскоре из-за столкновений их скорости оказались бы распределены по всевозможным направлениям. Упорядоченное движение молекул полностью не исключено и всегда имеется шанс, что в какой-то момент и на очень короткое время, если наблюдение продолжается достаточно долго, тепловое движение может стать упорядоченным. Но такое событие весьма мало вероятно.