Теорема естественного отбора

В процессе эволюции организмов возникают многочисленные приспособления против деструктивного влияния внешних воздей­ствий — приспособления, саморегуляции. По И. П. Павлову, орга­низм — в высшей степени саморегулирующая система, сама себя поддерживающая, восстанавливающая, направляющая и даже совершенствующая. Разнообразие форм поведения, а следовательно, и способность к саморегуляции зависит от богатства внутренних свя­зей: чем меньше их в системе, тем не менее у нее возможных форм поведения. Вместе с тем саморегуляция осуществляется лишь в тех случаях, когда в организм поступает информация из внешней среды, т.е. саморегуляция в своей основе является приспособительной реак­цией. Так как способность к саморегуляции — свойство, несомненно, противодействующее возрастанию энтропии, поступление и перера­ботка внешней информации — способ борьбы с ростом энтропии.

А как действуют энергоэнтропийные закономерности при есте­ственном отборе? В 1930 г. Р. Фишер вывел «основную теорему есте­ственного отбора», в соответствии с которой в ходе эволюции живых организмов возрастает способность использовать жизненные ресур­сы, что неизбежно выражается вроете организованности органичес­кого мира. Эта теорема, по существу, равноценна закону эволюции живых систем, сформулированному с помощью теоремы Пригожина уже в последние годы. Об этом говорилось выше.

Согласно теореме Фишера, более активные особи, лучше использу­ющие ресурсы внешней среды для роста, жизни и размножения, вытес­няют в процессе смены поколений менее активных особей.

Более устой­чивые особи, т.е. лучше противостоящие различным вредным влиянием, также вытесняют путем преимущественного размножения менее ус­тойчивых особей. В обоих случаях более упорядоченные формы орга­низации с более низким уровнем энтропии вытесняют менее упорядо­ченные формы организации с более высоким уровнем энтропии. Иными словами, в процессе естественного отбора повышается информаци­онное содержание органического мира, степень его организованнос­ти. Приспособленность представляет собой биологическую форму организации.

Академик В. А. Энгельгард считает, что пока математические ас­пекты теории информации еще не находят отчетливых приложений к анализу элементарных основ жизненных явлений. Однако имеют­ся основания предполагать, что благодаря универсальности прин­ципов этой тории дальнейшее ее развитие откроет возможности для такого рода приложений, которые будут все расширяться и углуб­ляться.

Действительно, попытки связать энергоэнтропию информации с биологией делаются. Так, К. С. Трипчер продемонстрировал это на примере анализа функционирования одноклеточного организма — эритроцита, который обладает способностью хранить, преобразовы­вать и передавать информацию. Другие ученые пытались перевести на энергоэнтропийный язык генетический код.

1925 г. Академик С. Г. Струмилин утверждал, что энергия челове­ка самая дорогостоящая. Она в денежном выражении обходится при­мерно в 10 раз дороже равного ей количества энергии лошади и в 30 раз — механической энергии.

20-е гг. Это годы бурного промышленного подъема. А энергии, особенно преобразованных ее видов, не хватало (электроэнергия и др.). В ряде стран вновь вернулись к ветрякам, но уже к ветроэлектродвигателям.

В начале XX в. подобными работами занимались и русские уче­ные Н. Е. Жуковский и В. П. Ветчинкин. Интересно, что при расче­тах и испытаниях подтвердились многие интуитивные находки ста­рых мастеров-самоучек.

Н. Е. Жуковский разработал теорию быстроходного ветродвига­теля и заложил научные основы создания высокоэффективных вет­родвигателей, которые были построены в 1918г. его учениками.

Первая в мире ВЭС мощностью 8 кВт с инерционным аккумуля­тором энергии была построена в нашей стране в Курске в 1929-1930 гг. по проекту изобретателя А. Г. Уфимцева и профессора и В. П. Ветчинкина. А в 1931 г. уже была сооружена ВЭС мощностью 100 кВт, которая в довоенный период давала энергию в электрическую сеть Севастополя.

Заводы по сухой перегонке соломы появились в Америке в 20-е гг. XX в. Мелко изрезанную солому пропускали через сильно нагретые трубы, получая при этом 358 м³ горючего газа из каждой тонны сы­рья. Интересно, что температура во время перегонки поддерживалась за счет получаемого горючего газа и дополнительных источников энергии не требовалось, то есть технология, выражаясь современным языком, была энергосберегающей.

В 1931 г. известный немецкий ученый Ф. Бергиус продемонстри­ровал на съезде химиков в Америке добывание из соломы каменного угля.

Целлюлозу, выделенную из соломы, Бергиус смешал с водой и поместил эту смесь в герметичном закрытом сосуде в расплавленный свинец. Через 24 часа сосуд извлекли из свинца, откупорили, выпус­тили скопившиеся газы, а содержимое вылили и охладили. Затвер­девшая масса по всем свойствам почти не отличалась от каменного угля.

Безусловно, даже в наше время превращение соломы в каменный уголь в промышленных масштабах обошлось бы слишком дорого. Но в другие виды топлива солому можно перерабатывать весьма ус­пешно, и технологии этих процессов разработаны достаточно давно и в настоящее время в ряде стран успешно используются.

Например, сельскохозяйственные отходы можно превратить не только в газообразное, но и жидкое топливо, главным образом, в спирты — метиловый и этиловый, которые можно с большим успе­хом добавлять к бензину. Ведь октановое число метилового спирта 106-114, а этилового — 111,4, тогда как у лучших марок бензина этот показатель, как известно, равен 93-95.

По использованию спиртового топлива первое место в мире с дав­них пор прочно занимает Бразилия. Это обусловлено целым комп­лексом факторов: сильной зависимостью страны от импорта нефте­проводов (80% потребности), наличием в ней больших земельных площадей для возделывания энергоносителей, избытком дешевой рабочей силы.

В настоящее время в Бразилии примерно 1,2 млн. автомобилей ис­пользуют в качестве горючего смесь, состоящую на 80% из бензина и на 20% из спирта.

Именно этим обстоятельством и вызвано появление такой своеоб­разной отрасли сельского хозяйства, как «энергетическое растениевод­ство». Для этой отрасли отводят земельные площади, на которых и выращивают специально подобранные «культуры-энергоносители» — сахарный тростник, маниок, рис, кукурузу. Ведь технология получе­ния спирта из этих культур известна уже на протяжении сотен лет.

В настоящее время развитие промышленной отрасли «энергети­ческое растениеводство» вполне реально и в России. Некоторые при­меры даны в разделе «Домашняя энергетика».

30-е гг. С начала 30-х гг. в ряде стран (США, Италия, Япония, Швейцария) сооружаются опытные теплонасосные установки (теп­ловые насосы). Дальнейшие этапы развития тепловых насосов:

— с 1947 г. началось массовое применение круглогодичных кон­диционеров, которые представляют собой реверсивные (обратимые) теплонасосные установки;

— с 1972 г. подобные агрегаты мощностью в несколько киловатт стали использоваться для отопления жилых домов и особенно широ­ко в сельском хозяйстве ряда стран (США, Германия и др.).