Энергетика жизни и информация

Материальными субстанциями (физическими переменными) для природы являются не “частицы”, а энергия и информация-энтропия. “Философы” в начале ХХ века, отставшие даже от современного им уровня науки, подняли панику - “материя исчезла” и стали поминать великого предка Секста Эмпирика ругательным словом “эмпириокритицизм”. Они не понимали (как продолжают не понимать сегодня многие профессора и академики-механики и даже физики), что после работ Гамильтона и Якоби материальная точка механики - частица - потеряла фундаментальную роль в описании природы и стала только одной из возможных эффективных частных моделей.

После уравнений классической механики, полученных Гамильтоном уже 150 лет назад, масса в классической механики не обязательно есть определяющая переменная. Подчёркиваю! - “Масса исчезла” уже 150 лет назад, до открытия квантовых законов. “Изчезла” бесспорно. Исчезла как результат уравнений Гамильтона “старой” классической механики - масса m как переменная в них отсутствует. Уравнения Гамильтона (6.6) можно получить из уравнения механики, содержащих параметр m. И наоборот. Можно. Но не обязательно!

Реальность природы, начинающаяся от уровня “элементарных частиц”, есть шестимерная (строго - 6N-мерная) иерархическая “кристаллизация” как составляющая синтеза информации в фазовом пространстве. Далее элементы таблицы Менделеева (новые объекты новой системы) продолжают эту иерархию. Кристаллы соли или алмазов образуются в шестимерном пространстве. Однако человеческие органы чувств видят их как периодические структуры в трёхмерном пространстве. Это определяют в данном случае рациональные углы сечения шестимерного пространства с помощью трёхмерного.

Живая и неживая природа не есть противопоставления. Причина возникновения и эволюции жизни есть участие кристаллических симметрий в синтезе информации, происходящем в фазовом пространстве - однородное продолжение иерархического синтеза информации на основе принципа максимума производства энтропии и критериев устойчивости в терминах функций комплексного переменного (см., параграф 9, 10 главы I). Энтропия-информация отображает мнимую часть этих функций. Свободная энергия связана с их действительной частью.

Выводы

Термодинамические циклы, производящие работу, возможны, если в них участвует не менее двух форм энергии и машина, в которой разделены прямые и обратные пути в циклах.

Рабочим телом в цикле Карно является информация о системе как физическая переменная. Цикл Карно достоверно не участвует в энергетике метаболизма.

Энергетика жизни основана на термодинамических циклах, в которых определяющие формы энергии химическая и электрическая. В образовании термодинамической машины для этих циклов участвуют белки-ферменты.

Термодинамические циклы в живых системах, производящие механическую работу, используют в качестве рабочего тела среды с отрицательным модулем упругости.

Множественность формулировок второго начала термодинамики возникла и существует потому, что ни одна из них не обеспечивает полноту и замкнутость аксиоматического определения физической переменной - энтропии.

Полная замкнутая аксиоматическая формулировка второго начала термодинамики определяет энтропию-информацию как иерархическую физическую переменную, выраженную функцией комплексного переменного, и устанавливает её свойства. Она введена в этой книге.

Свободная энергия есть один из многих равноправных термодинамических потенциалов. Абсолютизация её роли, общепринятая в литературе о живых системах, ошибочна, так как сводит жизнь к химическим равновесиям, что противоречит фактам.

Производство энергии в термодинамических циклах живых систем избыточно. Это определение означает, что в термодинамических циклах метаболизма преимущественно участвуют изменения семантической информации. В цикле Карно изменения информации и семантической информации равны друг другу.

Жизнь возникает и эволюционирует потому, что увеличивает энтропию планет сверх предела неживого равновесия с центральной звездой. Жизнь на планетах не нуждается в потоке негэнтропии от центральной звезды.

Движение и положение материальных объектов есть единое целое, описываемое в фазовом пространстве. Фазовое пространство дискретно. Минимальная дискретная единица приращения объёма фазового пространства возникает в силу существования и определения энергии в нём.

Исходно симметрии в природе определяются в фазовом пространстве. Наблюдаемые симметрии неживых кристаллов и правила упаковки квазикристаллов, образующих живые структуры, отражают сечения шестимерного фазового пространства наблюдениями в трёхмерном геометрическом пространстве.

Принцип структурной комплементарности есть следствие правил плотной упаковки квазикристаллов для конкретных классов соединений на основе углерода.