Sakaru Pasaule - Žurnāls par
modernām komunikācijām

  
  


Atpakaļ Jaunais numurs Arhīvs Par mums Meklēšana

Progress un entropija - kurš kuru?

   

A

 

Progress ir polisemantisks jēdziens, vēl vairāk, – tas ir neskaidrs un stiepjams. Par dažiem tā aspektiem sabiedrībā lielu domstarpību nav un nebūs. Tā, piemēram, ar progresu zinātnē saprotam eksakto likumu un atziņu daudzuma palielinājumu, kā arī atsevišķu likumsakarību vispārinājuma un lietojuma robežu paplašinājumu. Šādā gadījumā zinātnes attīstībā patiešām vērojams progress. Ja tehnoloģijā ar progresu saprotam tehnisko līdzekļu daudzveidības palielinājumu, jaudīgāku un efektīvāku mehānismu radīšanu, tad arī šeit varam runāt par progresīvu attīstību. Ja cilvēku un sabiedrības sakaru sfērā ar progresu saprotam jaunu sakaru līdzekļu parādīšanos, sakaru mobilitātes un ātruma palielinājumu, tad arī šajā nozarē varam runāt par progresu.

 

Vai nepārmaksājam par progresu?

Protams, varam runāt arī par progresu medicīnā, cilvēku veselības aprūpē, lauksaimniecībā, cilvēka sociālā stāvokļa nodrošināšanā, taču uzreiz atceramies arī progresu cilvēka audu un orgānu nelegālajā tirdzniecībā, narkomānijas straujo palielinājumu, drausmīgos AIDS izplatības apmērus, ķimizēto produktu nodarīto ļaunumu, satraucamies par badacietēju miljoniem Āfrikā un dažās Āzijas valstīs, par asiņainiem etniskajiem konfliktiem. Tas viss rada šaubas par progresu.

Vidusmēra sabiedrības loceklis droši vien būs noskaņots ticēt, ka zinātnes, tehnoloģijas un medicīnas progress kopumā uzlabos viņa paša un ģimenes locekļu komfortu un sociālo stāvokli, pasargās no smagiem veselības traucējumiem. Šādam optimismam ir pamats. Tomēr šai medaļai ir arī otra puse. Zinātnes un tehnoloģijas progress radījis kolosālas iespējas ļaunprātīgām darbībām. Atcerēsimies indīgo kaujas vielu izmantošanu pret kurdu nemierniekiem Irākā, kad tika nonāvēti simtiem tūkstošu, vai zarīna gāzes ļaunprātīgo iepludināšanu Tokijas metro tuneļos. Starp melnākajām cilvēces atmiņām vienmēr paliks 11. septembra terora akti ASV un 11. marts Madridē. Domājot par to, sākam izjust bažas par savu drošību, par komfortu un sociālo labklājību.

Iznāk, ka par progresa ieguvumiem esam spiesti dārgi maksāt; jautājums tikai – vai mēs nepārmaksājam? Droši vien atbilde būtu, ka viss maksā tik, cik tas maksā. Bet cik īsti maksā, piemēram, progress datortehnoloģijā? Kopējā bilancē noteikti būs jāierēķina tie miljoni un miljardi, kuri saistīti ar datorvīrusu radītajiem zaudējumiem, ar izlaupītajiem banku kontiem un milzīga apmēra elektrosistēmu avārijām, kuru pamats bijis dators, datorsistēmu funkcionālas kļūdas vai arī to nelietīga izmantošana.

 

Progress vai dezorganizācija?

Pasaulē varam atrast ne vienu vien cilvēku, kurš gatavs atzīt zinātnes un tehnoloģijas lokālo progresu, bet sirdīgi noliedz tā pastāvēšanu globālākā skatījumā. Viņi neapstrīd progresu pēdējo gadsimtu vai pat gadu tūkstošu laikā, bet uzskata, ka pirms vairākiem desmitiem gadu tūkstošu zinātnes un tehnoloģijas līmenis bijis augstāks, ka pastāvējusi civilizācija, kura bijusi mūsu pašreizējam līmenim tālu priekšā. Dedzīgs šāda viedokļa aizstāvis Latvijā ir rakstnieks Jānis Mauliņš. Šādus uzskatus viņš pauž nesen izdotajā grāmatā Aizvēstures traģēdija.

Lai gan šīs hipotēzes eksakti zinātniskais pamats ir apšaubāms, viens no tā aspektiem ir vērā ņemams. Ne viss, kas uzskatāms par progresu noteiktā laika intervālā un noteiktā telpas daļā, par tādu uzskatāms arī tad, ja telpas un laika rāmji tiek paplašināti. Siseņu bara eksistence un vairošanās process, kuru aplūko atrauti no apkārtējās vides, uztverams kā bioloģiska progresa fenomens, bet kopā ar nograuztajiem zālājiem un kultūraugu sējumiem tā ir biosfēras dezorganizācijas parādība. Senās Romas brīvo pilsoņu augstā organizētība, lielisko piļu un sabiedrisko celtņu arhitektūra būtu raksturojama kā civilizācijas progresa apliecinājums. Turpretī, ja raugāmies uz Romas impēriju kopumā, ja zinām, kā Romas ierēdņi aplaupīja tai pakļautās provinces, kā Romas brīvo pilsoņu labā tika izkalpināti vergu miljoni, tad redzam, ka šī augstā organizācija un civilizācija dārgi maksāja Romas nepilsoņiem, tā dezorganizēja viņu dzīvi, izpostīja laukus un saimniecības.

Par tehnoloģijas progresu maksājam ne tik daudz ar līdzekļiem, kurus atvēlam zinātnieku algām un viņu laboratoriju uzturēšanai, vai ar inženieru un strādnieku algām, bet vairāk - ar naftas barelu miljoniem, ar metālu megatonnām, piegānīto augsni, gaisu un ūdeni. Varbūt saņemto labumu tomēr ir vairāk nekā zaudējumu? Varbūt zinātnes un tehnoloģijas progress ļauj samazināt iegūto labumu pašizmaksu? Varbūt tas pat spēj panākt, ka maksājam mazāk, nekā viss īstenībā maksā?

Uz pēdējā jautājuma pirmo daļu atbilde varētu būt apstiprinoša. Patiešām, attīstoties zinātnei par dabas procesiem, attīstoties tehnoloģijai, t. i., radot tehniskos līdzekļus ar augstāku lietderības koeficientu un atjaunojamiem resursiem, patiešām samazinām progresa pašizmaksas. Citādi ir ar jautājuma otro daļu. Uz to atbilde ir negatīva. Pētot termodinamisko procesu likumus, franču zinātnieks Sadī Karno (1796.–1832.), vācu zinātnieks Rūdolfs Klauziuss (1822.–1888.), austriešu zinātnieks Ludvigs Bolcmanis (1844.–1906.), amerikāņu zinātnieks Vilards Gibss (1839.–1903.) atklāja un deva universālas nozīmes interpretāciju t. s. entropijas likumam. Šis likums uzskatāms par slēgtu materiālu sistēmu (tām nepastāv enerģijas un matērijas apmaiņas procesi ar apkārtni) dezorganizācijas likumu. Tas nozīmē, ka jebkuras slēgtas sistēmas dezorganizācijai jeb entropijai ir tendence pieaugt.

Sistēmas entropiju pieņemts apzīmēt ar S, un slēgtām termodinamiskām sistēmām tā aprēķināma pēc Bolcmaņa formulas

S = k ln P,

kur k ir Bolcmaņa konstante, bet P – sistēmas mikrostāvokļu jeb elementāro kompleksiju skaits.

Sistēmas entropiju ar mīnusa zīmi, t. i., – S, pieņemts saukt par tās negentropiju. Tā kā S jebkurai slēgtai sistēmai ir lielāka par nulli un tās vērtībai ir tendence augt, tad negentropijai N = – S ir tendence dilt.

Slavenais angļu fiziķis lords Kelvins (1856.–1940.) negentropijas dilšanas likumu saistīja ar sistēmas enerģētiskā potenciāla degradācijas principu. Par augstākās kvalitātes enerģijas veidiem Kelvins uzskatīja mehānisko un elektrisko enerģiju, par vidēja līmeņa – ķīmisko enerģiju, bet par zemāko – siltuma enerģiju. Tātad negentropijas likums tulkojams kā slēgtas sistēmas enerģētiskās kvalitātes pazeminājuma likums.

Pieņemsim, ka kādas slēgtas sistēmas entropija laika momentā t1 ir S1, bet laika momentā t2 ( t2> t1) tās entropija ir S2. Tad saskaņā ar entropijas likumu būs spēkā attiecība S1 ≤ S2 un N2 ≤ N1. Ja laika intervālā t1 līdz t2 sistēmas kādas daļas iekšienē pieaug organizācijas līmenis, tad tas būs iegūts uz pārējās daļas dezorganizācijas rēķina, t. i., uz noteiktas negentropijas daļas zaudējumu, uz kvalitatīvā enerģētiskā konta iztukšošanu.

Ievērojamais franču fiziķis Leons Brijuēns (1889.–1969.) savā oriģinālajā monogrāfijā Science and information theory parādīja, ka par katru informācijas vienību mēs maksājam ar negentropiju, t. i., ar atbilstoša lieluma negentropijas samazinājumu, kurš kopumā vienmēr būs lielāks par nepieciešamo ekvivalentu. Ja zinātnieks savā laboratorijā izdara eksperimentu, lai iegūtu kāda lieluma mērījumu, tad par šo informāciju viņš maksā ar visas laboratorijas kopējās entropijas pieaugumu, t. i., ar kopējās negentropijas pazeminājumu par ΔN. Izejot no Bolcmaņa formulas, varam aprēķināt, cik entropijas vienību atbilst vienam informācijas bitam. To iegūsim, ja aplūkosim sistēmu ar mikrostāvokļu skaitu P=2, kuri iespējami ar vienādām varbūtībām, t. i., ar varbūtību ½. Tā kā Bolcmaņa konstantes k aptuvenā vērtība ir (1,38054±0,00018)x10-23 J/K, tad iznāk, ka vienam informācijas bitam atbilst

k ln 2 ≈ 1,38054x0,69314x10–23 ≈ 0,95690x10–23 J/K.

Tātad vienas informācijas vienības entropiskais ekvivalents ir apmēram vienāds ar 10–23 entropijas vienībām. Redzam, ka ārkārtīgi liels informācijas bitu skaits iegūstams ar ļoti nelielu entropijas pieaugumu. Ar šo apstākli izskaidrojams fakts, ka kolosālas informācijas plūsmas nodrošināšanai tērējam relatīvi nelielu enerģijas daudzumu un (vismaz tiešā veidā) ne pārāk veicinām entropijas pieaugumu uz Zemes.

 

Cīņa ar vējdzirnavām?

Ņemot vērā visu iepriekš teikto, rodas jautājums: vai zaļo kustība nav cīņa ar vējdzirnavām? Lai atbildētu uz šo jautājumu, jāņem vērā, ka mūsu apdzīvotā planēta tikai ar lielu tuvinājumu uzskatāma par slēgtu sistēmu. Zemes atmosfēra noteiktu enerģijas daudzumu izstaro kosmiskajā telpā, bet vienlaikus saņem milzīgu enerģijas daudzumu no Saules. Tātad entropijas likuma izmantojamība šeit ir un būs pieļaujama ar atrunām. Ja no mūsu mīļās Zemes pārejam uz visas Saules sistēmas telpu, tad aina būs citāda: šī materiālā sistēma jau daudz lielākā mērā atbildīs slēgtas sistēmas nosacījumiem. Bet pagaidām mūs interesē planēta ar nosaukumu Zeme.

Redzot piegānīto Baltijas jūru, piesārņoto Daugavu, piedrazotos Rīgas mežus (tas tikai lokālā skatījumā), pārliecināmies par organizācijas pieauguma ietekmi uz mūsu dzīves telpu kopumā. Ja zaļo kustības mērķis ir apturēt kopējās entropijas pieaugumu vai to pazemināt, tad (globālā skatījumā) tā vērtējama kā cīņa ar vējdzirnavām, jo sistēmas dezorganizācijas līmenis, neraugoties uz Saules enerģijas pieplūdumu, kopumā pieaugs. Ja turpretī tās mērķis ir optimizēt mūsu materiālo vērtību ražošanas entropiskās izmaksas, ja mērķis ir pazemināt entropijas pieauguma tempus, tad tā ir apsveicama un atbalstāma pozīcija. Tā kā sabiedrība nelabprāt atsakās no saviem labumiem, tad vienīgais ceļš ir meklēt veidu, kā tos saglabāt, minimizējot negentropijas pazeminājuma tempu. Bet tas prasa zinātnisku pieeju, zinātnisku pētījumu atbalstīšanu, investīcijas zinātnes kadru sagatavošanai. Tātad globālos mērogos zaļo kustības panākumu ķīla ir zinātnes progress.

 

Entropija un plašsaziņas līdzekļi

Ģeniālais 20. gs. fiziķis Alberts Einšteins sacīja: - Der Herr Gott ist raffiniert, aber boshaft ist Er nicht. (Dievs Kungs ir gan rafinēts, bet Viņš nav ļaunprātīgs.) - Šāds tēlains formulējums īstenībā ir katra dabas pētnieka epistemoloģiskais postulāts. Pretstatā tam persiešu magi un filozofi postulēja tēzi, saskaņā ar kuru mūsu realitātes pamats ir ļauno un labo dēmonu cīņas iznākums. Kam taisnība – Einšteinam vai persiešu maniheisma filozofiem?

Inženieri radīja automašīnas, motociklus un lidmašīnas, lai padarītu sabiedrības dzīvi komfortablāku. Rezultātā iegūta šausminoša statistika par satiksmes avārijās bojāgājušo un sakropļoto cilvēku skaitu. Sakaru tehniķi, inženieri un zinātnieki radījuši telefonu, radio un televīziju, lai padarītu efektīvāku informācijas izplatīšanas un apmaiņas procesu. Rezultātā esam ieguvuši cilvēku apziņas efektīvas kropļošanas, masu psihes manipulācijas un dezinformācijas līdzekļus. Vai te nav saskatāma dēmonu ņirgāšanās par nabaga cilvēku izziņas pūlēm un viņu sasniegumiem? Pie apvāršņa saskatāmas cilvēka klonēšanas velnišķīgās perspektīvas. Bet tās pamatā ir lieliskie atklājumi bioloģijā un medicīnā! Šķiet, ka dēmoni gan necenšas patvaļīgi sagrozīt mūsu pētīto un izpētīto parādību likumus (tiktāl taisnība ir Einšteinam), bet gan nemitīgi transformē šo likumu nozīmi. Izrādās, – jo vairāk zinātniskas informācijas izplata plašsaziņas līdzekļi, jo vairāk jābaidās no tās izmantošanas sekām. Tas liecina, ka entropijas pieauguma likums pastarpināti darbojas arī šajā sfērā.

Šobrīd ļoti populāra radio un televīzijas pārraižu sastāvdaļa ir intervijas ielās ar tur nejauši sastaptiem cilvēkiem. To nolūks ir parādīt sabiedrības locekļu uzskatu daudzveidību par to vai citu jautājumu. Līdzīga doma ir radio un televīzijas diskusijām ar vairāku personu piedalīšanos. Nebūtu brīnums, ja tiktu organizēta aptauja vai diskusija par tēmu – kad notiks nākamais Saules aptumsums? Neeksistē taču vienīgais pareizais viedoklis. Tā dienu no dienas skandina žurnālisti un dažādi eksperti. Kāds brīnums, ka šādu pārraižu rezultātā skatītājs un klausītājs izdara entropiski pareizu secinājumu – tur ir viena vienīga putra, nekādas skaidrības nav, paši nezina, ko runā. Tātad iecerētais apgaismības mērķis tiek sasniegts ar entropijas pieaugumu cilvēku apziņā.

 

Profesors Aivars LORENCS

 
Design and programming by Anton Alexandrov - 2001