Text je doplněním k článku Máte plán?
Pokusím se o navazující vhled na různé, zdánlivě nesouvisející jevy. Týká se velmi komplexních jevů. Je pro ty, kteří jsou častokrát vzdělaní v jiných oborech a z nějakého vlastního (mnohdy také nepodloženého důvodu) považují jiné vzdělání za méně důležité, nebo za nepodstatné vzhledem k tomu jejich specializovanému vzdělání.
Je možné, že níže uvedené informace mnozí znají, ale nevěnují jim pozornost. Proč? Prostě vytěsnili je ze svého vnímání a chápání světa. Berou je za zbytný, nepoužitelný axiom, který možná existuje, ale jinak se jich nijak zásadně nedotýká.
S vlastním vzděláním si pak vystačí ve smyslu, že jejich znalosti jsou zcela dostačující na posouzení či na zpracování jakýchkoliv jednoduchých, ale i komplexních jevů.
Svá tvrzení podporují svým pozorováním, ke kterému používají zase jen vlastní speciální vzdělání. Zanedbávají vše čím se jejich specializovaná vzdělání nezabývají.
Jinak řečeno:
Pro obhájení vlastních argumentů tedy tito odborníci dobře dokáží použít maximum svých speciálních znalostí. Co je mimo zorné pole jejich specializace, mají tendenci vytěsnit, bagatelizovat, nebo posuzovat zcela nevhodně právě zas jen svými speciálními znalostmi.
Skutečně pravé axiomy (základní postuláty fungování světa) jsou právě tím, co se nás týká ze všeho nejvíc. Nebýt jich, tak neexistuje svět takový jaký je, a tudíž ani my.
Ač máme speciální znalosti o mnohém, NIKDY kvůli nim nesmíme ignorovat znalosti základní. Byť by pro nás byly méně průkazné, nebo v přímém rozporu s našimi znalostmi speciálními. Byla by to jen známka našich chyb ve znalostech speciálních.
Lidem, kteří pracují, vzdělávají se, nebo se pouze orentují ve vědeckých oborech to jistě nemusím zdůrazňovat. Pokud to zde čtou, tak ať mi prominou zjednodušení, či místní nepřesnost. Je dílem z toho, že sám nemám ve všem úplné znalosti. Dílem v tom, že bych rád, aby informace zůstaly dostatečně srozumitelné.
Nejprve se zastavme u Termodynamických zákonů.
Jsou jedněmi ze základních zákonů v našem Vesmíru. Bez jejich znalosti nelze vést smysluplný dialog o energiích, jejich formách a na ně vázaných jevech.
Kromě těchto zákonů existují ještě další termodynamické zákony i jiné elementární zákony, které je víceméně rozvíjejí, doplňují.
Zopakujme si:
První termodynamický zákon
Neboli zákon zachování energie vyjadřuje, že energii nemůžeme vytvořit ani zničit. Lze ji pouze transformovat z jedné formy do druhé. Jednou z forem energií je i hmota, (Einstein vztah energie a hmoty vyjádřil ve své zjednodušené rovnici E = mc2) tzn. hmota je nějakým způsobem vázaný druh energie. Hmotu lze v energii přeměnit, je to jednoduchý termodynamický proces. Každý z nás dokáže přiložit dřevěné polínko do kamen. Složitější je naopak přeměnit energii ve hmotu.
Říkáme mu termonukleární reakce. Za přispění energie se z hmoty nižší energetické koncentrace vytváří jiná hmota s vyší energetickou koncentrací. Tento proces je natolik náročný, že jej stále nedokážeme v lidských silách dobře realizovat. Ve Vesmíru probíhá tento proces v jádrech hvězd, kdy se za výrazného úniku energie (záření) mění lehčí prvky v těžší.
Pochopme z toho nyní, že v našem zájmu je vyhnout se těžko ovladatelným, těžko použitelným nebo nezvratným termodynamickým změnám, které nemáme pod kontrolou.
Druhý termodynamický zákon
Vyjadřuje, že směr proudění energie je vždy určen od teplejšího tělesa ke chladnějšímu. V každé mezilátkové transakci dochází k přenosu energie od teplejšího (energeticky vyššího) k chladnějšímu, někdy tomu říkáme třeba že dochází k úniku tepla.
Na tento zákon navazuje definice Termodynamické Entropie, která říká, že každé těleso, nebo definovaný systém má určitou míru vnitřní částicové neurčitosti či chaotičnosti. Chaos souvisí i s jevy jako je Brownův pohyb. Je to přirozený stav, otázkou výchozích podmínek je pouze míra té entropie.
Souhrn míry entropie každého uzavřeného systému je vždy konstantní. Ovšem neznamená to že intenzita je v rámci každého systému vždy homogenní. Mnoha příčinami se může se změnit vnitřní uspořádanost nebo dílčí poměry uspořádanosti. Je-li systém jako takový rozsáhlý a složitý, je velmi proavděpodobné že jeho uspořádanost je také složitá, ale zároveň může mít celkově nízkou entropii. Například pevné hmoty, složité uhlíkové molekuly, sloučeniny. = jde o systém uspořádaný v různých strukturách. Přímým opakem je vysoce homogenní, ale jinak neuspořádaný systém. Například vysokoenergetická plasma.
Chcete-li snížit entropii jednoduchému systému, odeberte energii (teplo) mimo tento systém. Logicky pak vyplývá, že chladnější systém je uspořádanější, než teplejší systém. Má pak nižší parametr entorpie.
Chcete-li zvýšit entropii, tak přidáním vnější energie systém ohřejte. Ohřívání systému bez dalších zásahů a interakcí s okolím, případně bez redukování energie, či bez dalšího vázání do struktur je Nevratný proces Takový systém pak udržuje svou vysokou míru neuspořádanosti, dokud svou energii zase nějak nevydá.
V měřítcích, o kterých si následně budeme povídat, sice logicky vyplývá, že systém podchlazený, například zchlazený na absolutní nulu je zcela uspořádaný systém proti systému, který má běžnou pokojovou teplotu.
Aby se snížila entropie rozsáhlého uzavřeného systému pouze vlivy zevnitř systému, můžeme hovořit pouze o lokálním snížení dílčí entropie, nikoliv o celkové entropii (která se prostě celkově v průměru nezmění). Hovoříme pak o jiném uspořádání, kdy uvnitř systému efektivně přeskupíme energetické zásoby nebo formy energie a jejího působení. Část vysoce koncentrované energie účelově použijeme na snížení chaosu a přitom jinde naopak strpíme dílčí zvýšení chaosu rozptýlené energie (nejčastěji tepla) tam, kde to vědomě, či nevědomě zanedbáme.
Nicméně tuto teorii je nyní nutné ještě zasadit do širšího kontextu. Systémy s krajními hodnotami entropie přirozeně existují, ale nejsou z objektivních důvodů vhodné nejen pro nám běžné fyzikální interakce, ale i například pro život. Univerzálním modelovým příkladem extrémních systémů z pohledu entropie je vnější Vesmír.
Meziplanetární prostor je s minimem hmoty a nevázaných energií relativně uspořádaný, tedy s teplotou blížící se absolutní nule. Je to takřka vakuum, mrazivé vzduchoprázdno. Tam samovolně příliš interakcí neprobíhá. Ani podchlazené předměty samy od sebe s okolím neinteragují. Takový prostor je proto zcela nevhodný pro život.
Systémy s vysokou mírou entropie jsou například plazmatické části hvězd, ionizovaný plyn a hvězdy emitující částice s vysokými energiemi. Ani takto uspořádaný systém není vhodný pro život. S vysokými hodnotami entropie se pro život — tedy i pro člověka snižuje šance na smysluplnou výměnu informací, případně predikci budoucích jevů, nebo stavů. Extrémy prostě nejsou pro náš život použitelné.
Proč je pro život důležité udržovat relativně nízkou hladinu entropie a zároveň vysoký parametr uspořádání energie v systémech? Vyšší uspořádanost znamená stav prostředí na více vázané energetické hladině. Tedy prostředí je na vyšší úrovni uspořádanosti. Má energii vázanou do svých vlastních struktur, stavů, látek, hmoty. Vázaná energie je důležitou podmínkou pro další účelovou, systematickou a strukturovanou mezilátkovou výměnu.
Strukturovanou mezilátkovou výměnu energie můžeme posuzovat jako určitý druh předávání informací. A předávání informací je jednou ze základních podmínek pro vznik a vývoj života. Kde nebude z objektivních důvodů umožněno obousměrně předávání informací se zpětnou vazbou (energetická, nebo látková výměna) tak tam se život ani neudrží, ani nevznikne.
V jednoduchých systémech s vysokou entropií se taktéž předávají energie (informace), nicméně buď velmi neuspořádaně nebo pouze jednosměrně. Pro vznik, udržování a rozvíjení složitějších struktur je vysoce chaotický systém s jednosměrnou výměnou nevhodný, protože je z dlouhodobého hlediska nestabilní. Nevratně se vyčerpá bez možnosti samoregulace s pomocí zpětných vazeb.
Pro vznik, udržení a vývoj života je tedy kromě látkové výměny podmínkou i dlouhodobý parametr uspořádanosti. V krátkodobých uspořádáních není možné realizovat žádné obousměrné energetické, nebo látkové výměny vhodné pro život.
V systémech které nás zajímají je tedy podstatné znát a udržovat určitou, životně přijatelnou, relativně nízkou míru entropie. Mým oblíbeným komplexním systémem s relativně nízkou mírou entropie je planeta Země. Zde už nejde o krajní hodnoty entropie, ale o konkrétní, dlouhodobým planetárním vývojem stabilizovanou úroveň. Jakékoliv relativně malé výkyvy měřených hodnot (v planetárním měřítku však energeticky velké) mohou být pro život velmi riskantní.
Nárůst entropie kdekoliv, tedy i na Zemi je v uzavřeném systému sám od sebe nevratný. Změnit úroveň entropie lze pouze zásahem (interakcí) z vnějšku. Absorbováním energie, nebo jejím vyzářením ven.
Dlouhodobě stabilní, v energetických obězích uzavřené a relativně uspořádané systémy jsou proto nejvíce vhodné pro život. Jakékoliv jiné stavy nikoliv.
Nyní, po zopakování lekcí fyziky základní školy si dosaďme do termodynamické teorie konkrétní příklady.
Uzavřeným a zároveň komplexním systémem rozumějme zejména náš globální planetární systém: Zemi. Respektive dvojsystém Slunce — Země. Nic víc v našem energetickém oběhu nepoužívejme, veškeré ostatní vlivy jsou na náš model zanedbatelné.
V tomto systému probíhá přenos energie ze Slunce k Zemi. Země kromě toho se Sluncem interaguje ještě vlastním oběhem díky gravitačnímu poli. Vývojem naší sluneční soustavy dlouhým zhruba 10 miliard let (Vesmír je podle současných poznatků starý cca 13-14 miliard let) se tento termodynamický proces ustálil do relativně stabilního stavu tak, že jej můžeme považovat za rovnovážný.
Energie přicházející ze Slunce je vyváženými přírodními mechanismy zachytávána a zpracována Zemí. Díky této energii na Zemi existuje úplně vše. Tedy i život.
Aby ten jednosměrný energetický proud navyšující energetickou zásobu byl udržitelný, většina energie se odráží atmosferou zpět do Vesmíru a zbytek se pohlcuje povrchem Země. Přijatá energie se různými geomechanismy a biomechanismy přenáší a ukládá do forem, jimž říkáme například nerostné bohatství, nebo fosilní paliva. Z prvotně jednoduchých, nekoncentrovaných energií (světlo, záření) se formují a přetváří složitější energetické struktury — např. biomasa. Právě ve fosilních palivech je koncentrovaně uloženo velké množství sluneční energie kterou zpracovala před miliony let tato biomasa. (viz učivo základní školy)
Když už se lidstvo svou relativně krátkou existencí někam dopracovalo, veskrze to bylo díky nevědomému a později vědomému využívání základních termodynamických zákonů. A ty platí stále. Má-li dnes někdo pocit, že jeho ekonomické a společenské myšlení popisující civilizační úspěchy je „řádově NAD nějakými pošetilými zákony fyzikálními, že to s tím, co se ekonomiky týče NESOUVISÍ…“ , tak tímto textem naznačuji, že nesouhlasím.
Omyl všech, kteří termodynamické zákony a jejich aplikace v praxi nerespektují, bude bohužel vykoupen ztrátami fungujících životních systémů. Velikost ztrát bude přímo úměrná impaktu nějakých podivných ekonomických teorií. Ty většinou staví na svých umělých a nepodložených tvrzeních: „Pokud za pár let zvládneme nějakou revoluční technologii, například studenou fúzi, tak bude vše vyřešeno, energie bude habaděj….“
Problém je však ve velice náročném naplnění prvotní podmínky „Pokud ..“. Ale nad tím se už ekonomičtí fantastové a slepí věřící nezamýšlí.
Mám pro ně závěrečný vzkaz: Životní prostředí není subsystémem ekonomiky, ale naoak: Ekonomika bude vždy subsystémem životního prostředí.
Celé toto pojednání bych mohl shrnout i do sdělení, jak vnímám speciální ekonomické a společenské vědy, jejich závěry, teorie a zkušenosti VZHLEDEM k faktům obecným, fundamentálním, v tomto případě fyzikálním. Jsou jim bezvyjímek PODŘÍZENY. Jak se z toho skutečně poučit je zásadní otázka pro každého z nás.
