paleoforum.ru

По результатам этого  http://www.paleoforum.ru/index.php/topic,2040.0.html  обсуждения написал небольшую статью: http://izdatelstwo.com/clicks/clicks.php?uri=dna.izdatelstwo.com/volum/13325013.pdf (название статьи в оглавлении указано неправильно).

Цитата: аннотацияВторое начало термодинамики по сути является запретом на самопроизвольный переход системы из более вероятного в менее вероятное состояние. Запрет этот справедлив для любых систем, поэтому второе начало термодинамики имеет множество формулировок. Естественный отбор – запрет на самопроизвольный переход самореплицирующейся системы из более вероятного в менее вероятное состояние, поэтому естественный отбор является одним из частных случаев второго начала термодинамики.

я пока ещё статью не прочёл, но уточню, естественный отбор является одним из частных случаев "демона Максвелла", то есть способ преодоления второго начала

Павел, Вы запутались в том, что такое вероятность с точки зрения второго начала. И принципиально разнящихся формулировок у него всего лишь две. Первая формулирует невозможность вечного двигателя второго рода S=dQ/dT, вторая говорит, что вероятно состоянии с наибольшей комбинаторикой S=k ln(w).
  Естественный отбор, действительно, не противоречит второму началу, способствуя отбору организмов с геномом, деградирующим до состояния симбиоза и паразитизма. А вот мутация, приводящая к получению дополнительного гена, уже противоречит первой трактовке, хотя находится в согласии со второй. Поэтому, когда ЕО способствует выживанию особи с мутацией "взлета" к дополнительному гену, то с точки зрения второго начала, это может означать только появление дополнительного разнообразия. Отсюда же - выбраковка уродств - это противоречие второму началу, если не ведет к деградации биоценоза и взлету разнообразия. А так как биоценоз в подавляющем большинстве случаев деградационен и разнообразен, то и появляется шанс выжить у новой особи с дополнительным геном.

П.С. С демоном Максвелла надо разбираться особо. Он тоже запрещен вторым началом.

Цитата: василий андреевич от декабря 15, 2012, 19:34:32...формулировок... всего лишь две...

Формулировки второго начала термодинамики (наверное, не все):

Невозможно при помощи неодушевлённого материального двигателя непрерывно получать работу, только охлаждая какую-либо массу вещества ниже температуры самой холодной части окружающей среды (В. Томсон (Кельвин)).

Невозможно построить "вечный двигатель второго рода", то есть периодически работающую машину, которая производила бы только подъём груза за счёт охлаждения теплового резервуара (В. Оствальд).

Тепло не может самопроизвольно переходить от более холодного к более тёплому телу (Р. Клаузиус).

Превращение механической работы в тепло может быть полным, однако обратное превращение тепла в работу обязательно должно быть неполным, поскольку всякий раз, когда количество тепла преобразуется в работу, другое количество тепла должно подвергнуться соответствующему компенсирующему изменению (М. Планк).

Каждая термодинамическая система обладает функцией состояния, называемой энтропией. Энтропия вычисляется следующим образом. Система переводится из произвольно выбранного начального состояния в соответствующее конечное состояние через последовательность состояний равновесия;  вычисляются все подводимые при этом к системе порции тепла dQ, делятся каждая на соответствующую ей абсолютную температуру T  и все полученные таким образом значения суммируются. (Первая часть второго начала термодинамики.). При реальных (не идеальных) процессах энтропия замкнутой системы возрастает. (Вторая часть второго начала термодинамики). (А. Зоммерфельд).

В окрестности любого адиабатически достижимого состояния имеются другие состояния, которые нельзя достичь адиабатическим и обратимым путём, то есть либо недостижимые вообще, либо такие, в которые система может попасть лишь в результате необратимого процесса (К. Каратеодори).

В адиабатических процессах энтропия или увеличивается или остаётся неизменной.   (Эпштейн).

Для равновесия любой изолированной системы необходимо и достаточно, чтобы во всех возможных изменениях состояния системы, при которых не изменяется её энергия, изменение её энтропии было бы нулевым или отрицательным (Дж. Гиббс).

Состояние с максимальной энтропией - наиболее устойчивое состояние для изолированной системы (Э. Ферми).

Максимальный к.п.д., теоретически возможный для тепловых машин, определяется лишь предельными температурами, между которыми работает машина, но не зависит от природы её рабочего тела  (С. Карно).

Энтропия - стрелка, отмеряющая время (А. Эддингтон).

Природа стремится к переходу от менее вероятных состояний к более вероятным (Л. Больцман).

Цитата: Павел Замалиев от декабря 16, 2012, 12:44:23
Природа стремится к переходу от менее вероятных состояний к более вероятным (Л. Больцман).

Элементарно доказывается, что все предыдущие формулировки восходят к невозможности вечного двигателя второго рода, описываемые простейшей формулой де эс равно де ку по де те. Только Больцмановская формулировка предваряет формулу, собственно, говоря Планка, где сказано, что энтропия вычисляется как натуральный логарифм вероятности данного события.
  А что делаете Вы? Берете колбу с бульоном, концентрация которого весьма невероятное событие и совершаете еще более невероятное действо, запуская туда бацилу от Бога. После этого заявляете, что вероятность такого события столь высока, что в нем и не стоит сомневаться, а потому и нечего удивляться, что существует вероятность меньше единицы, что бацила реплицирует.
  И на этом основании Вы втираете мне в последнюю извилину, будто доказали вероятность эволюции и естественного отбора бацил из бульёнки? На этом форуме хоть люди вежливы, скажите такое на Курайнике в научном разделе - засмеют (это в лучшем случае).

Цитата: василий андреевич от декабря 15, 2012, 19:34:32
А вот мутация, приводящая к получению дополнительного гена, уже противоречит первой трактовке, хотя находится в согласии со второй.

дополнительного или нового? дополнительный можно получить удвоением старого и последующем накоплением разных мутаций в копиях, а вот совсем нового и сразу - вероятность уже слишком низка - начиная где-то наверное от 2^-100 хотя это ещё не настолько мало, чтобы совсем не было никогда...

Лимфи, наверняка я имею ввиду нового, того самого, который дает такой удачный выигрыш, что мы "с ветки падаем и отламываем хвост  ). Простое удвоение, так в лоб, не сверх вероятно, но вполне возможно на фоне иных потерь. Вот тут и вырисовывается допустимая статистика при вероятностях не на много меньше единицы.
  Удвоение, потом еще удвоение, плюс, вариации с НОХ генами - все это в рамках допустимых вероятностей, которые пропиливают, как нейтральные, если не для организма, то для эмбриона уж точно.
  Однако для видообразования нам необходимо представить весьма невероятное событие, таким образом, что бы оно было вероятно со временем. Как:

Цитата: Павел Замалиев от декабря 16, 2012, 12:44:23
Энтропия - стрелка, отмеряющая время (А. Эддингтон).

А это возможно только, когда на фоне распадов нейтральных удвоений, из остатков этих удвоениений образуется единственно новый ген, закрепляющий новый признак. Так как распад закономерен (он пртекает под действием разнофакторности), то и появление нового гена не только возможно, но и неизбежно, как наиболее вероятное событие.

Цитата: василий андреевич от декабря 17, 2012, 18:50:35
нейтральные, если не для организма, то для эмбриона уж точно.

а какая разница? мутация, не вредящая эмбриону, то есть не нарушающая его развитие, но вредящая организму вообще вредит и эмбриону, поскольку организм с такой мутацией не оставит новых эмбрионов, или оставит их очень мало.

Цитата: василий андреевич от декабря 17, 2012, 18:50:35
  Однако для видообразования нам необходимо представить весьма невероятное событие, таким образом, что бы оно было вероятно со временем.

зачем?

Цитата: Limfil от декабря 20, 2012, 01:45:55

Цитата: василий андреевич от декабря 17, 2012, 18:50:35
  Однако для видообразования нам необходимо представить весьма невероятное событие, таким образом, что бы оно было вероятно со временем.

зачем?

Чичас попробую сформулировать.
Все мутации вредны, "полезных" нет. Те, что за гранью выживания - отсеиваются естественной смертью. То, что пропустил отсев, как нейтральность удвоений - это временное "уродство-избыток", оно распадется, но распад будет обратно пропорционален потребности. Отсюда, вероятность схождени множественности нейтральных отклонений в одно полезное будет равна единицы.
  Таковые фильтры многостадиальны, главные - на стадии деления половых клеток, на стадии эмбриогенза. Тот отбор, что мы называем естественным, лишь незначительная толика отборов, проводимых на низших (организменных, геномных) уровнях.

Цитата: василий андреевич от декабря 16, 2012, 20:34:18...Больцмановская формулировка предваряет формулу... Планка...

Больцмановская формулировка предваряет не только формулу Планка — к Больцмановской формулировке вообще все остальные формулировки сводятся. Т.е., рассматривая адиабатический процесс и зная, что «природа стремится к переходу от менее вероятных состояний к более вероятным», получаем

Цитировать...де эс равно де ку по де те...

Рассматривая расширяющийся в пустоту газ и зная, что «природа стремится к переходу от менее вероятных состояний к более вероятным», получаем

Цитировать...что энтропия вычисляется как натуральный логарифм вероятности...

И т. д.

Рассмотрим систему «жертва — камышовые заросли — хищник (допустим, тигр)», имеющую два состояния: «жертва — камышовые заросли — белый хищник (тигр-альбинос)» и «жертва — камышовые заросли — полосатый хищник (обыкновенный тигр)». Зная, что «природа стремится к переходу от менее вероятных состояний к более вероятным» и зная, что вероятность состояния «жертва — камышовые заросли — полосатый хищник» больше вероятности состояния «жертва — камышовые заросли — белый хищник» получаем, что система может перейти из состояния «жертва — камышовые заросли — белый хищник» в состояние «жертва — камышовые заросли — полосатый хищник», а из состояния «жертва — камышовые заросли — полосатый хищник» в состояние «жертва — камышовые заросли — белый хищник» система перейти не может. Другими словами, получаем, что популяция полосатых тигров никогда — самопроизвольно — не превратится в популяцию тигров-альбиносов, а популяция тигров-альбиносов может превратиться в популяцию полосатых тигров. Т.е. получаем тот же вывод, который следует из теории естественного отбора. А это значит, что естественный отбор — один из частных случаев второго начала термодинамики.

Цитата: Павел Замалиев от декабря 15, 2012, 18:13:59
Второе начало термодинамики по сути является запретом на самопроизвольный переход системы из более вероятного в менее вероятное состояние.

Ничего второе начало не запрещает. Система может перейти в любое возможное состояние, другое дело, что каждое состояние может быть реализовано разным количеством способов. Вероятность состояния - это отношение количества способов реализации этого состояния к количеству способов реализации всех возможных состояний.

Согласен с Вами, Павел, что Больцмановская формулировка самая общая из всех. Правда считать по ней бывает сложно на количественном уровне. На качественном же можно сказать, что вероятность серии точных копий много меньше вероятности копий с "ошибками". Потому мутации - естественность.
  А что делает ЕО? С одной стороны он убирает излишние отклонения, что "противоестественно", с другой допускает миграцию признаков в сторону многообразия - и это уже естественно. СМ+ЕО просто обязан подчиняться второму началу, но когда мы рассматриваем биосистему, то часто забываем о среде. А именно в среду выбрасываются отходы производства систем, что и подчеркивается, как энтропийный рост - рост неупорядоченного тепла выше роста температуры. Элементарное умирание организмов и их старение есть уже та естественность в рамках второго начала, которая дозволяет многим системам устраивать периодические антиэнтропийные взбрыки.
  Самый загадочный взбрык - это "случайное" усложнение ДНК, таким образом, что его пропустит ЕО. Будь моя воля, то ввел бы запретительный закон на "полезные мутации". Только мусорные мутации, как нейтральные удвоения. И вот тут уже вполне закономерна драма естественного рассеивания этих удвоений таким экпонентно снижающимся образом, что все распады обязательно сойдутся в точку полезного нового признака, который будет уже не случайностью, но закономерностью в рамках второго начала.

Цитата: АлександрНК от декабря 24, 2012, 12:12:43
Ничего второе начало не запрещает.

Есть, как минимум, одна запретительность, которая не дозволяет повторно состояться организму, ранее вымершему. Завтра вероятнее, чем вчера, потому что новая комбинация частиц универсума много вероятнее, чем их повторное возвращение на вчерашние места.

Цитата: василий андреевич от декабря 16, 2012, 20:34:18...Вы... Берете колбу с бульоном.., весьма невероятное событие и совершаете еще более невероятное действо, запуская туда бациллу...

Но ведь на Земле был такой момент, когда какие-то природные емкости с водными растворами нуклеотидов уже имелись, но ни одной не только бациллы — самой примитивной молекулы-репликатора еще не было. Это раз. А два — очевидно же, что в какой-то из этих емкостей реакция репликации в конце концов началась, т. е. появилась первая молекула-репликатор. А со временем и бациллы появились.

Добавить же от себя к этой общеизвестной картине хочу вот что: для системы, состоящей из репликаторов, самым вероятным является самое упорядоченное состояние — в отличие от остальных систем, для которых самым вероятным является самое неупорядоченное состояние. Поэтому до начала реакции саморепликации любая система, в результате действия второго начала термодинамики, эволюционирует в направлении все большего хаоса. С началом же реакции саморепликации появляются такие системы (системы, состоящие из репликаторов), которые в результате действия того же второго начала термодинамики эволюционируют в направлении все большей упорядоченности.
В общем, эволюция жизни идет по той же причине, по которой газ расширяется в пустоту.

Возникновение репликатора - это тайна за семью печатями. Только "креационисты знают" как это произошло. Даже такой эволюционист как Кунин, уже в отчаянии ищет "успокоение" в мультиверсной гипотезе.
  Кроме такой "мелочевки", как хиральность, есть еще мириады дилем, невероятных с точки зрения лобового понимания второго начала. Со своей колоколенки уверен, что появление репликатора в пробирке-природной полости, не осуществимо в принципе.
  Но и репликатор противоестественен без сложности его взаимоотношений с многоуровневой средой. Репликация возможна только на фоне рассеяния в пустоту энергоконцентрата среды. Именно отсюда растут ноги у идей нэгентропии. Именно потому философы от физики (например, ранний Хоккинг) заявляют о жизни, как миге случайности в случайном уголке Вселенной.

Упорядоченность, как процесс, лучше называть по-другому. Тут не годится и термин прогресс. Я предпочитаю называть "фигурация". Фигурация - это появление полутонов в естественном процессе распада любой системы. Именно взаимодействие полутонов, при уничтожении (ЕО) всех элементов какафонии вероятностной функции Шредингера приводит к неизбежности репликации с элементами ошибок. Вводить квантово-механические идеи - необходимо, но еще недостаточно. Вначале надо проверить принципиальную допустимость появления "шредингеро-вероятностных минимумов", в которых могут разместиться репликаторы, с точки зрения термодинамических состояний. И простейшая формула здесь - это энтальпия = внешняя + внутренняя работа.