ДИССИПАТИВНЫЕ СТРУКТУРЫ: ЯЧЕЙКИ БЕНАРА И ЖИВЫЕ ОРГАНИЗМЫ

В.Ю.Скосарь, г. Днепропетровск

Термодинамика учит нас, что материальный мир движется необратимыми процессами в сторону увеличения энтропии, хаоса и деградации, в сторону уменьшения качества энергии. Таково второе начало термодинамики. В замкнутой системе, которая не обменивается с окружающей средой веществом и энергией, энтропия рано или поздно достигнет максимума. Если бы наша вселенная существовала вечно, то она, как замкнутая в целом система, неизбежно бы достигла так называемой "тепловой смерти" - максимума энтропии, когда все процессы, изменяющие макроскопическое состояние, и жизнь во вселенной были бы невозможны. Это утверждение составляет суть термодинамического парадокса. Но наша вселенная не вечна. Согласно современным космологическим представлениям, вселенная однажды возникла в результате "Большого Взрыва". О возникновении вселенной говорит и христианское вероучение, согласно которому мир был сотворен Богом Творцом. В этом позиции науки и религии в значительной мере сходятся. Так что в нашей вселенной энтропия еще далека от максимума, и в мире еще возможно протекание множества различных процессов. Можно полагать, что Творец заложил в мир столько качества энергии и упорядочения вещества, сколько необходимо миру до его скончания.

Кроме того, в мире существуют "островки сопротивления" всеобщему увеличению хаоса, это - открытые системы, которые обмениваются с окружающей средой веществом и энергией. Наука установила, что если в открытых системах происходят нелинейные процессы (когда параметры процесса связаны нелинейно, и когда на слабое внешнее воздействие возникает непропорционально большой отклик), то в таких системах могут осуществляться термодинамически устойчивые состояния, далекие от максимума энтропии и характеризующиеся пространственной и/или временной упорядоченностью, т.е. структурой. Такие структуры называют диссипативными, поскольку для их существования требуется непрерывный обмен веществом и энергией с окружающей средой - диссипация (рассеяние) энергии. Таким образом, было открыто, что материя в определенных условиях способна к самоорганизации и снижению энтропии. Правда надо сказать, что низкий уровень энтропии в диссипативных структурах сохраняется за счет еще большего увеличения энтропии в окружающей среде. Так что второе начало термодинамики справедливо, несмотря на возникновение самоорганизации.

Наверное, простейшим вариантом диссипативной структуры, которую можно наблюдать в домашних условиях, являются конвективные ячейки в вязкой жидкости, возникающие при ее подогреве и отводе тепла во внешнюю среду - ячейки Бенара. В литературе можно найти информацию, что в 1900 г. французский исследователь Бенар опубликовал статью с фотографией шестигранной конвективной структуры, напоминающей пчелиные соты, возникающей при подогреве снизу слоя жидкой ртути, налитой в плоский широкий сосуд. При некотором подогреве слой ртути распадался на одинаковые шестигранные призмы, причем в центральной части каждой ячейки-призмы ртуть поднималась вверх, а вблизи вертикальных граней опускалась вниз. Так структурировались конвективные потоки.

Для домашних экспериментов рекомендуется использовать газовую печку, сковородку с толстым дном (для равномерности подогрева снизу), растительное масло с каким-нибудь порошком (например, тальком) или воду с мукой. Подогревая жидкость, можно при некоторых условиях обнаружить диссипативную структуру - множество конвективных ячеек по форме приближающихся к шестигранной.

Ячейки Бенара. Рисунок взят из П.Эткинс. Порядок и беспорядок в природе. Пер. с англ. М.: Мир, 1987. - 224 с.

В наших экспериментах мы использовали посудину с плоским дном, рассекатель пламени, походную печку с сухим горючим, подсолнечное масло с размешанным в нем алюминиевым порошком. Сначала были сделаны фотографии посудины с маслом, в котором равномерно размешан был алюминиевый порошок. Затем, при сильном подогреве посудины с маслом была сфотографирована хаотическая конвекция в масле. После чего посудина была снята с огня, что уменьшило тепловой поток от остывающей нижней поверхности посудины, и были сделаны фотографии структуры из одинаковых конвективных ячеек. Обнаружено, что масло поднималось вверх в центре ячеек и опускалось вниз по их краям (вертикальным граням).

Масло с равномерно размешанным алюминиевым порошком

Хаотическая конвекция в масле

Структура из одинаковых конвективных ячеек

Сложнейшим вариантом диссипативной структуры, вероятно, являются живые организмы, поглощающие вещества и энергию из окружающей среды и выделяющие во внешнюю среду продукты своей жизнедеятельности. Как же идет процесс обмена энергией и веществом в живых организмах? Наше Солнце является источником энергии высокого качества с низкой энтропией. Растения и фитопланктон на Земле используют солнечную энергию, углекислый газ и воду и производят органические вещества с низким уровнем энтропии. (На Земле существуют и такие живые организмы, которые производят органические вещества, используя не энергию Солнца, а энергию и вещества земных недр в местах их выхода на поверхность.) Этими веществами питаются животные и человек. Кроме того, по цепочке жертва-хищник, хищные животные и человек питаются веществами животного происхождения, тоже с низким уровнем энтропии. Питание обеспечивает организм не только энергией, но в процессе питания усваиваются вещества с энергией высокого качества, которые затем расщепляются в организме, повышают свою энтропию и выводятся, но за счет этого обеспечивают понижение энтропии в организме, а именно - протекание биохимических реакций синтеза необходимых организму белков и др. органических веществ.

Отталкиваясь от феномена самоорганизации в открытых системах, некоторые исследователи полагают, что материя в принципе способна к неограниченной самоорганизации и развитию, и поэтому Бог Творец мира или Бог Промыслитель над миром не нужен. Но они упускают из внимания следующие важные моменты: диссипативные структуры распадаются, как только прекращается поток вещества-энергии; животные организмы и человек погибают, если их лишить питания; поскольку вселенная движется к деградации, то в ней начнут затухать макроскопические процессы и исчезнут вещественные и энергетические потоки, так что не смогут существовать и упорядоченные диссипативные структуры. Из этого следует, что способность материи к самоорганизации ограниченна.

В отличие от некоторых исследователей, мы приходим к другим умозаключениям. В феномене самоорганизации материи в открытых системах можно усмотреть весьма поучительную аналогию. Подобно тому, как диссипативные структуры создаются и поддерживаются потоками вещества-энергии, так и вся вселенная, материальный и духовный миры создаются и поддерживаются в своем существовании потоками Божественных энергий, исходящих от Самого Бога, Творца и Промыслителя. Что же это за Божественные энергии? Об этом мы и собираемся поговорить.

Св. отцы Православной Церкви различают в Боге единую природу (сущность), три Ипостаси Пресвятой Троицы и нетварные Божественные энергии. Божественные энергии не были когда-либо сотворены, но превечно излучаются из Божественной сущности, не отделяясь от нее. Особенно четко это учение выражено свт. Григорием Паламой. Необходимость такого различения продиктована следующей антиномией: с одной стороны, Божественная природа неприступна (1 Тим. 6: 16), с другой, Бог дает Себя познавать в мистическом опыте, достигать в соединении, позволяет становиться "причастниками Божеского естества" (2 Пет. 1: 4). Человек не может быть участником ни сущности Божией, ни Ипостасей Троицы. Так что природа Бога остается неприступной. Но человек может приобщиться нетварных Божественных энергий (действий, сил, Божественных идей, Божественного слова, Божественной благодати, Божественного света), в которых Бог Себя проявляет и действует в мире. Как учит свт. Григорий Палама: "Бог есть и называется природой всего сущего, ибо Ему все причастно и существует в силу этой причастности, но причастности не к Его природе, а к Его энергиям" (цит. по лекциям проф. А.И.Осипова). В другом месте этот св. отец пишет: "Озарение и благодать Божественная и обожающая - не сущность, но энергия Божия", эта энергия - "энергия общая, и Божественная сила, и действие Триипостасного Бога" (цит. по В.Н.Лосский. Очерк мистического богословия Восточной Церкви). Тот факт, что св. отцы более ранних веков также различали сущность Бога и Его энергии (действия, движения), видно из высказывания свт. Василия Великого: "Мы же утверждаем, что познаем Бога нашего по действованиям, но не даем обещания приблизиться к самой сущности. Ибо, хотя действования Его до нас нисходят, однако сущность Его остается неприступною" (цит. по тому же источнику). Божественные нетварные энергии - это сам Бог, но не в Своей сущности. В то же время, энергии неотделимы от сущности Божией, они вечно изливаются из единой сущности Пресвятой Троицы, они - Ее общее проявление и вечное Ее сияние. Нетварные энергии раскрывают бесчисленные имена Божии: Бог, Бытие, Величие, Жизнь, Истина, Любовь, Сила, Слава, Правосудие, Премудрость и множество других. Нетварные энергии есть отношения между Творцом и тварным миром. Своими энергиями Бог творил мир, ими же Он сохраняет бытие мира, промышляя о нем. Но эти энергии, силы существуют независимо от акта сотворения мира, ибо они вечны и неотделимы от Пресвятой Троицы. Нетварные энергии исходят от Отца и сообщаются через Сына в Духе Святом, как об этом учит свт. Кирилл Александрийский: "Действие несозданной сущности есть нечто общее, хотя оно и свойственно каждому Лицу, так что по триипостасности действие относится к каждой из них, как свойство совершенного Лица. Итак, Отец действует, но через Сына в Духе" (цит. по тому же источнику). И свт. Григорий Палама пишет: "Бог есть Сам в Себе; и Три Божественные Ипостаси естественно, целостно, вечно и неисходно, но, однако, несмешанно и неслиянно взаимно держатся, и одна другую проникают так, что и энергия у Них одна" (цит. по протоиерей Владимир Савельев. Богословское осмысление учения святителя Григория Паламы о сущности и энергиях в трудах русских религиозных мыслителей XX века).

Мы уже говорили, что Своими энергиями Бог творил мир, ими же Он сохраняет бытие мира. Ибо мир, созданный Творцом из ничего, без промысла о нем вернется в ничто. Так что Бог присутствует "для всех в Своих проявлениях, в Своих промыслительных и творческих энергиях", как учит свт. Григорий Палама (цит. по протопресвитер Иоанн Мейендорф. Введение в изучение свт. Григория Паламы).

Остановимся на этом немножко подробнее. Подтверждение сказанному о творении мы видим в Св. Писании и у св. отцов. "И сказал Бог... и стало так" (Быт.). "Словом Господа сотворены небеса и духом уст Его - все воинство их" (Пс. 32: 6). "Как многочисленны дела Твои, Господи! Все соделал Ты премудро" ("Вся премудростью сотворил еси") (Пс. 103: 24). "Словом Божиим небеса и земля составлены из воды и водою..." (2 Пет. 3: 5). Свт. Василий Великий учит (Беседы на Шестоднев), что "Создатель этой вселенной, имея творческую силу, не для одного только мира достаточную, но в бесконечное число крат превосходнейшую, все величие видимого привел в бытие одним мановением воли". Творение мира Богом есть акт Его воли или, как говорит прп. Иоанн Дамаскин, "действие хотения" (цит. по В.Н.Лосский). Св. праведный Иоанн Кронштадтский (О Боге - Творце и Промыслителе мира) пишет, что Творец "все соделал неисчетною Своею силою и все привел из небытия в бытие множеством милости Своея". Свт. Филарет (Дроздов) учит, что поэтапное творение Богом мира "показывает истинный порядок непосредственных действий Творческой силы" (Толкование на книгу Бытия).

О сохранении мира и о промысле Божием также говорится в Св. Писании и у св. отцов. "Ты [Господи] поставил землю, и она стоит. По определениям Твоим все стоит доныне, ибо все служит Тебе" (Пс. 118: 90-91). Божественная "премудрость... по чистоте своей сквозь все проходит и проникает. Она есть дыхание силы Божией и чистое излияние славы Вседержителя" (Прем. 7: 24-25), она "быстро распростирается от одного конца до другого и все устрояет на пользу" (Прем. 8: 1). Сын Божий держит все в мире словом силы Своей (Евр. 1: 3). Свт. Кирилл Александрийский (Толкование на Евангелие от Иоанна, кн. 9) пишет: "Бог неизъяснимым образом простирает на все Свою силу, иначе все, что произошло из не-сущего, не могло бы держаться и сохранить свое бытие, тотчас бы все вернулось к своему состоянию, к ничтожеству". Блаж. Августин (из труда "О книге Бытия, буквально", кн. 4, гл. 12) учит: "...могущество Творца и сила Всемогущего и Вседержащего служат причиной существования всей твари; если бы эта сила перестала когда-либо управлять, вместе с тем перестали бы существовать и ее виды, и вся бы природа погибла... Поэтому и сказанное Господом: Отец Мой доселе делает (Иоанн. 5, 17) указывает на некоторую продолжающуюся деятельность Отца, которою поддерживается и управляется вся тварь". Св. Иоанн Златоуст (Беседы на книгу Бытия, Х, 7) говорит, что Бог "указывает нам на непрерывный Его промысел, и деланием называет сохранение существующего, дарование ему продолжения (в бытии) и управление им во все время. В противном случае, как могла бы существовать вселенная, когда бы верховная рука не управляла и не распоряжалась всем видимым и человеческим родом?"

Приведенные высказывания еще раз показывают нам, что Бог творил мир Своими энергиями - действиями, силами, словом, премудростью. Ими же Он сохраняет бытие мира, промышляет о мире.

Своими энергиями Господь сохраняет и питает не только тела, но и души человеческие. "Не хлебом одним будет жить человек, но всяким словом, исходящим из уст Божиих" - говорит Христос (Мф. 4: 4; Втор. 8: 3). Господь сохраняет и питает ангелов, на что указывает прп. Иоанн Дамаскин (Св. Иоанн Дамаскин. Точное изложение православной веры, Кн. 2. Гл. III.): ангелы созерцают Божество "насколько это для них возможно, и это служит им пищей".

Итак, в Боге нужно различать сущность (единую природу), три Ипостаси Пресвятой Троицы: Отца и Сына и Святого Духа, и нетварные Божественные энергии, которые излучаются от Божией сущности, не отделяясь от нее. Сущность Бога остается навсегда неприступной. А нетварные Божественные энергии пронизывают все существующее и присутствуют в тварных существах, отражая величие и славу Божию, Божественный свет, Божии совершенства. Благодаря им мир сотворен и продолжает свое бытие. Благодаря им возможно соединение человека с Богом - это соединение в Его нетварных энергиях, соединение по благодати, причащение Божескому естеству настолько, насколько это возможно для разумной твари. "Ибо, Бог создал нас для того, чтобы мы стали причастниками Божеского естества, для того, чтобы мы вошли в вечность, для того, чтобы мы уподобились Ему, будучи обожены благодатью, которая производит все существующее и призывает к существованию все, что не существовало", говорит прп. Максим Исповедник (цит. по В.Н.Лосский. Очерк мистического богословия Восточной Церкви).

Этим тезисом мы собираемся закончить наш богословский этюд о природе.

Июнь 2008 г.