Ìàêåòû ñòðàíèö ÃËÀÂÀ 1. ÝÍÅÐÃÈß Â ÁÈÎÑÔÅÐÅÀ. ÆÈÇÍÜ È ÐÀÁÎÒÀÆèçíü íåðàçðûâíî ñâÿçàíà ñ ðàáîòîé. Îðãàíèçìû è èõ ÷àñòè äâèæóòñÿ, ïðåîäîëåâàÿ ñîïðîòèâëåíèå ñðåäû, è âûïîëíÿþò ïðè ýòîì ìåõàíè÷åñêóþ ðàáîòó. Ìåíåå çàìåòíà, íî åùå áîëåå ðàñïðîñòðàíåíà ñðåäè îðãàíèçìîâ âíóòðåííÿÿ ðàáîòà. Äëÿ ñèíòåçà áèîîðãàíè÷åñêèõ ìîëåêóë òðåáóåòñÿ õèìè÷åñêàÿ ðàáîòà, äëÿ óñòàíîâëåíèÿ è ïîääåðæàíèÿ ðàçíîñòè êîíöåíòðàöèé — îñìîòè÷åñêàÿ ðàáîòà, à äëÿ ðàçíîñòè ýëåêòðè÷åñêèõ ïîòåíöèàëîâ — ýëåêòðè÷åñêàÿ ðàáîòà. Èíîãäà îðãàíèçìû èñïóñêàþò ñâåò, äëÿ ýòîãî òîæå òðåáóåòñÿ ðàáîòà. Ñïîñîáíîñòü âûïîëíÿòü ðàáîòó íàçûâàåòñÿ ýíåðãèåé.  òå âðåìåíà, êîãäà åùå íå áûëî èçâåñòíî, ÷òî òåïëî — ýòî ôîðìà ýíåðãèè, è ïîýòîìó åùå íå áûë îòêðûò ïåðâûé çàêîí òåðìîäèíàìèêè, èçó÷åíèå áèîýíåðãåòè÷åñêèõ ïðîöåññîâ íåèçáåæíî ðàçâèâàëîñü ìåäëåííî, íåðàâíîìåðíî è ïðîòèâîðå÷èâî, õîòÿ åùå â XVIII â. Êðîóôîðä, Ëàâóàçüå è Ëàïëàñ ââåëè â áèîëîãèþ êàëîðèìåòðè÷åñêèå ìåòîäû [1246]. Òîëüêî ñ îòêðûòèåì çàêîíà ñîõðàíåíèÿ ýíåðãèè (ïîñëå 1840 ã., ïðè÷åì îñíîâíûì ýêñïåðèìåíòàëüíûì îáúåêòîì Ð. Þ Ìàéåðà áûë ïðè ýòîì æèâîé îðãàíèçì!) ïîÿâèëàñü âîçìîæíîñòü ñîñòàâëÿòü òî÷íûå ýíåðãåòè÷åñêèå áàëàíñû îðãàíèçìîâ. Íåêîòîðûå ôîðìû ýíåðãèè â îïðåäåëåííûõ óñëîâèÿõ íå ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû äëÿ ðàáîòû. Ñîãëàñíî âòîðîìó çàêîíó òåðìîäèíàìèêè, êîòîðûé, ðàçâèâàÿ ó÷åíèå ãåíèàëüíîãî Ñàäè Êàðíî, ñôîðìóëèðîâàëè Óèëüÿì Òîìñîí è Êëàóçèóñ, à ïîçäíåå ëîðä Êåëüâèí, íåâîçìîæíî òàêîå óñòðîéñòâî, êîòîðîå â îäíîì öèêëå ñâîåé ðàáîòû òîëüêî ïîòðåáëÿëî áû òåïëîòó è âûïîëíÿëî ýêâèâàëåíòíîå êîëè÷åñòâî ðàáîòû. Äðóãàÿ õîðîøî èçâåñòíàÿ ôîðìóëèðîâêà âòîðîãî çàêîíà òåðìîäèíàìèêè ãëàñèò, ÷òî â èçîëèðîâàííîé ñèñòåìå ýíòðîïèÿ íå ìîæåò óìåíüøàòüñÿ. Êîíöåïöèþ ýíòðîïèè â òåðìîäèíàìèêå óñòàíîâèë Êëàóçèóñ. Ïîçæå Áîëüöìàí îïðåäåëèë ýíòðîïèþ êàê ìåðó áåñïîðÿäêà íà ìîëåêóëÿðíîì óðîâíå. Õîðîøî èçâåñòíîå óðàâíåíèå Áîëüöìàíà, âûñå÷åííîå íà åãî íàäãðîáíîì êàìíå â Âåíå, èìååò ñëåäóþùèé âèä
ãäå  1852 ã. Òîìïñîí [1855] âñå åùå ïîëàãàë, ÷òî ðàçóìíî áóäåò îãðàíè÷èòü ñôåðó ïðèìåíèìîñòè âòîðîãî çàêîíà â åãî ôîðìóëèðîâêå «íåîäóøåâëåííûìè âèäàìè ìàòåðèè», õîòÿ íèêîãäà íå íàáëþäàëèñü ñëó÷àè íàðóøåíèÿ ýòîãî çàêîíà æèâûìè îáúåêòàìè. Ïîýòîìó ñåé÷àñ, óæå ÷èñòî ýìïèðè÷åñêè, ïðèíÿòî ñ÷èòàòü, ÷òî âòîðîé çàêîí íå ìåíåå, ÷åì ïåðâûé, ñïðàâåäëèâ êàê äëÿ íåæèâîé, òàê è äëÿ æèâîé ìàòåðèè.  ýòîì îòíîøåíèè ïðèðîäà îïðåäåëåííî åäèíà. Íî íå âñå ïðîöåññû, äîïóñêàåìûå âòîðûì çàêîíîì, ìîãóò íà ñàìîì äåëå ðåàëèçîâàòüñÿ â æèâûõ ñèñòåìàõ. Ìåòîäû âûïîëíåíèÿ ðàáîòû, êîòîðûå î÷åíü îáû÷íû äëÿ ñîâðåìåííîé ïðîìûøëåííîñòè, íå èñïîëüçóþòñÿ æèâûìè îðãàíèçìàìè; íàïðèìåð, îðãàíèçìû íå èñïîëüçóþò òåìïåðàòóðíûõ ðàçëè÷èé íåçàâèñèìî îò òîãî, ÷åì îáóñëîâëåíû ýòè ðàçëè÷èÿ: ñæèãàíèåì òîïëèâà èëè ÿäåðíîé ðåàêöèåé. Äàëåå ìû óâèäèì, ÷òî èñòî÷íèêîì âñåé ðàáîòû, âûïîëíÿåìîé îðãàíèçìàìè, ÿâëÿåòñÿ íåïîñðåäñòâåííî õèìè÷åñêàÿ ýíåðãèÿ. Îðãàíèçìû ìîæíî íàçâàòü «õåìîäèíàìè÷åñêèìè» ìàøèíàìè
|
Îãëàâëåíèå
|