Физика капитализма. Часть 1

Люди склонны мыслить о капитализме только лишь в экономическом плане. Карл Маркс утверждал, что капитализм — это политическая и финансовая система, которая превращает производительный человечий труд в прибыль и доходы для тех, кто обладает средствами производства. Заступники капитализма говорят, что капитализм — это финансовая система, которая содействует свободному рынку и персональной свободе. И противники, и заступники капитализма почаще вообще всего определяют воздействие капитализма с точки зрения богатства и дохода, заработной платы и цен, спроса и предложения.

Капитализм в России

Тем не менее, экономика населения земли да и России  в целом представляет собою сложные биофизические системы, кои ведут взаимодействие с более широким природным миром, и ничто не может быть исследовано в полной мере, в отрыве от вещественных критерий. Изучая некие фундаментальные концепции в физике, мы можем лучше осознать, как работают все экономические системы, в том числе предпосылки вредной деятельности капитализма на население земли и планетку.

В данной статье мы объясним, как фундаментальные характерности как нашего естественного, так и экономического существования зависят от принципов термодинамики, в коих изучаются взаимоотношения меж величинами, такими как энергия, труд и тепло. Осознание того, как капитализм работает на физическом уровне выручит нам осознать, почему наша будущая финансовая система (множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которое образует определённую целостность, единство) должна быть более экологичной, определяющей приоритетность длительной стабильности и сопоставимости с глобальной экосферой, поддерживающей население земли.

Для осознания понадобится посмотреть на некие главные понятия физики. К ним относятся энергия, энтропия, диссипация и разные законы природы, кои связывают их совместно. Центральные черты нашего естественного существования, как живых организмов и людей, появляются из коллективных взаимодействий, описываемых этими основными физическими законами. Хотя эти понятия смогут быть тяжело найти без ссылки на определенные модели и теории, их общие черты смогут быть изложены и проанализированы, чтоб обнаружить массивное скрещение меж физикой и экономикой.

Обмен энергией меж разными системами оказывает решающее воздействие на порядок, фазу и устойчивость физ материи. Энергия определяется как хоть какое сохраняемое физическое свойство, которое может создавать движение, такое как работа или тепло, при обмене меж разными системами. Кинетическая энергия и возможная энергия являются 2-мя из более серьезных форм хранения энергии. Сумма этих 2-ух величин известна как механическая энергия. Грузовик, ускоряющийся на шоссе, копит кинетическую энергии (скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения и взаимодействия материи, мерой перехода движения материи из одних форм в другие), то конечно есть энергию, связанную с движением. Камень, колеблющийся на краю горы, имеет большую потенциальную энергию или энергию, связанную с положением. Если дать маленькой толчок, его возможная энергия преобразуется в кинетическую энергию под воздействием силы тяжести. Когда физические системы ведут взаимодействие, энергия преобразуется во огромное количество различных форм, но ее общая величина всегда остается неизменной. Сохранение энергии значит, что общий выход всех потоков энергии и преобразований должен приравниваться общему входу.

Обмен энергии меж разными системами представляет собою некоторый галлактический движок, и он происходит всюду, и мы практически не замечаем этого процесса. Тепло естественным образом течет от более теплого к более прохладному, конкретно потому наш кофе становится прохладным утром. Частички передвигаются из областей высочайшего давления в зоны низкого давления, и конкретно потому ветер начинает завывать. Вода перемещается из областей с высочайшей возможной энергией в районы с низкой возможной энергией, заставляя реки течь. Электро заряды передвигаются из областей высочайшего напряжения в области низкого напряжения, и, таким образом, ток проходит через проводники. Поток энергии буквально через физические системы является одной из более очень распространенных индивидуальностей природы, и, как демонстрируют эти примеры, потоки энергии требуют градиентов — различия в температуре, давлении, плотности или других факторах. Без этих градиентов в природе не было бы никакого обмена, все физические системы остались бы в равновесии, и мир стал бы инертным — и весьма кислым. Потоки энергии также важны, так как они смогут генерировать механическую работу, которая конечно есть хоть какое макроскопическое перемещение, реагирующее на силу. Поднятие веса и удар ногой — примеры воздействия механической работы на другую систему. Принципиальное преимущество традиционной физики — приравнять кол-во работы (может означать: Работа — функционирование какой-либо системы — механизма, биоценоза, организма или общности, — а также её части) к изменению механической энергии физ системы, выявляя связь меж этими 2-мя переменными.

Хотя потоки энергии и смогут создавать механическую работу, они изредка делают это отлично. Большие макроскопические системы, такие как грузовики или планетки, обычно теряют или получают механическую энергию благодаря их взаимодействию с наружным миром. Основным в этом деле является процесс диссипации — процесс, коий отчасти уменьшает или полностью избавляет имеющуюся механическую энергию физ системы, превращая ее в тепло или излучение. Когда они ведут взаимодействие с наружной средой, физические системы нередко теряют механическую энергию во времени буквально через трение, диффузию, турбулентность, вибрации, столкновения и остальные подобные диссипативные эффекты, все из коих встают на пути полного перевоплощения источника энергии в механическую работу. Обычным примером диссипации является тепло, выделяемое, когда мы вмиг сжимаем руки. В естественном мире макроскопические потоки энергии нередко сопровождаются диссипативными потерями того или другого рода. Физические системы, кои смогут рассеивать энергию, способны к роскошным и сложным взаимодействиям (базовая философская категория, отражающая процессы воздействия объектов (субъектов) друг на друга, их изменения, взаимную обусловленность и порождение одним объектом других), что делает диссипацию центральной особенностью естественного порядка. Мир без диссипации и без взаимодействий, кои делают диссипацию вероятной, тяжело себе представить. Если бы трение в один момент пропало из мира, люди бы только лишь скользили всюду. Наши автомашины были бы бесполезны, как и сама мысль транспортировки, просто потому что колеса и остальные механические устройства не имели бы никакого сцепления с землей и иными поверхностями. Мы никогда не смогли бы держаться за руки или качать на руках детей. Наши тела вмиг бы утратили личную внутреннюю структуру. Мир бы очень поменялся.

Диссипация тесновато связана с энтропией, одним из важных понятий в термодинамике. В то определенное время как энергия определяет движение, создаваемое физическими системами, энтропия выслеживает, как энергия распределяется в естественном мире. Энтропия имеет несколько стандартных определений в физике, и все они по существу эквивалентны. В одном пользующемся популярностью определении традиционной термодинамики сообщается, что энтропия представляет собою кол-во термический энергии на единицу температуры, которое становится труднодоступным для механической работы в процессе термодинамики. Еще одно принципиальное определение относится к статистической физике, в коей рассматривается вероятность соединения микроскопичных частей природы для получения макроскопических результатов. В данной статистической версии энтропия является мерой разных методов, с помощью коих микроскопичные состояния более большой системы смогут быть перегруппированы без видоизменения данной системы. Для определенного примера разглядим обычный газ и обычное жесткое вещество в равновесии. В этих 2-ух фазах материи энергия распределяется весьма по-разному. Газ имеет более высшую энтропию, чем жесткое вещество, так как частички первого имеют еще больше вероятных конфигурации энергии, чем фиксированные атомные участки в жестких телах и кристаллах, кои имеют только маленькой спектр конфигураций энергии, сохраняющих их базовый порядок. Мы обязаны выделить, что понятие энтропии не относится к определенной конфигурации макроскопического вещества, а быстрее применяется как ограничение числа вероятных конфигураций, кои макроскопическая система может иметь при равновесии.

Энтропия имеет глубокую связь с диссипацией буквально через единственный из важных законов термодинамики — термические потоки никогда не смогут быть полностью преобразованы в работу. Диссипативные взаимодействия гарантируют, что физические системы всегда теряют некую энергию в виде тепла в любом естественном термодинамическом процессе, где существует трение и остальные подобные процессы. Примеры из жизни таких термодинамических утрат — выбросы от автомобильных движков, электро токи, сталкивающиеся с сопротивлением, и взаимодействующие слои абсолютно любой текучей среды, испытывающие вязкость. В термодинамике эти явления нередко числятся необратимыми. Непрерывное про-во термический энергии из необратимых явлений равномерно истощает припас механической энергии, которую смогут эксплуатировать физические системы. Согласно определению энтропии, истощение полезной механической энергии обычно предполагает повышение энтропии. Формально заявлено, что самым серьезным последствием хоть какого необратимого процесса является повышение комбинированной энтропии физ системы и ее окружения. Для изолированной системы энтропия продолжает расти до тех пор, пока она не достигнет некого наибольшего значения, и в данный момент система оседает в равновесии. Чтоб прояснить эту крайнюю концепцию, представьте красноватый газ и голубий газ, разбитые перегородкой снутри запечатанного контейнера. Удаление перегородки разрешает двум газам смешиваться. Результатом станет газ, коий смотрится фиолетовым, и что сбалансированная конфигурация станет представлять состояние наибольшей энтропии. Мы также можем связать диссипацию с понятием энтропии в статистической физике. Распространение термический энергии буквально через физические системы изменяет движение их молекул во что-то более случайное и диспергированное, увеличивая кол-во микросостояний, кои смогут представлять макроскопические спец свойства системы. В широком смысле энтропия может рассматриваться как тенденция природы переконфигурировать энерго состояния в рассредотачивания, кои рассеивают механическую энергию.

Обычное описание энтропии, приведенное выше, применяется в режиме сбалансированной термодинамики. Но в реальном мире физические системы изредка есть при фиксированных температурах, в безупречных состояниях равновесия или в полной изоляции от остальной вселенной. В области неравновесной термодинамики изучаются спец свойства термодинамических систем, кои довольно далеки от равновесия, такие как живы организмы или взрывоопасные бомбы. Неравновесные системы являются актуальной основой Вселенной; они делают мир оживленным и непредсказуемым. Современная термодинамика все еще находится в развитии, но она уже употребляется для удачного исследования широкого диапазона явлений, в том числе термических потоков, взаимодействующих квантовых газов, диссипативных структур и даже глобального климата. Нет принятого значения энтропии в неравновесных критериях, но физики (учёный, чьи научные исследования в основном посвящены физике) предложили несколько решений. Все они включают определенное время анализа термодинамических взаимодействий, что разрешает нам найти не только лишь, идет ли ввысь или вниз энтропия, но также и то, как вмиг или медлительно физические системы смогут изменяться на собственном пути к равновесию. Потому принципы современной термодинамики (раздел физики, изучающий наиболее общие свойства макроскопических систем и способы передачи и превращения энергии в таких системах) нужны, чтоб посодействовать нам осознать поведение реальных систем, включая и саму жизнь.

Центральная физ цель всех форм жизни заключается в том, чтоб избежать термодинамического равновесия с остальной средой, безпрерывно рассеивая энергию. Такое определение предложил физик Эрвин Шредингер в 1940-х годах, когда он использовал неравновесную термодинамику для исследования главных индивидуальностей биологии. Мы можем именовать эту актуально серьезную цель энтропийным императивом. Все живы организмы употребляют энергию из наружной среды, употребляют ее для подпитывания актуально серьезных биохимических процессов и взаимодействий, а потом рассеивают большую часть потребленной энергии назад в окружающую среду. Диссипация (рассеивание) энергии во внешнюю среду разрешает организмам сохранять порядок и стабильность собственных биохимических систем. Значительные функции жизни критически зависят от данной энтропийной стабильности, включая функции, такие как переваривание, дыхание, деление клеток и синтез белка. То, что делает жизнь уникальной как физ систему — это большущее обилие способов диссипации, кои она разработала, включая про-во тепла, выбросы газов и сброс отходов. Широкая способность рассеивать энергию — то, что помогает жизни поддерживать энтропийный императив. Вправду, физик Джереми Ингланд утверждал, что физические системы в термический ванне заполненной наибольшим кол-вом энергии, смогут иметь тенденцию рассеивать больше энергии. Эта “диссипативная адаптация” может привести к спонтанному возникновению порядка, репликации и самосборке посреди микроскопичных единиц материи, обеспечивая возможный ключ в самой динамике происхождения жизни. Организмы также употребляют энергию, которую они употребляют, для выполнения механической работы, к примеру, ходьба, бег, скалолазание или ввод текста на клавиатуре. Те организмы, кои имеют доступ ко многим источникам энергии, смогут делать больше работы и рассеивать больше энергии, удовлетворяя центральным условиям жизни

Термодинамическая связь меж энергией, энтропией (широко используемый в естественных и точных науках термин) и диссипацией также налагают массивные ограничения на поведение и эволюцию экономических систем. Экономика — это оживленные и вновь возникающие системы, кои обязаны работать определенным образом в силу их соц и экологических критерий. В этом контексте экономика представляют собою неравновесные системы, способные вмиг рассеивать энергию в какой-нибудь наружной среде. Все динамические системы набирают силу из некого энергетического резервуара, добиваются пиковой интенсивности, поглощая постоянный припас энергии, а потом расползаются от внутренних и наружных видоизменений, кои либо нарушают актуальные энерго потоки (Поток — постоянное перемещение масс жидкости или газа в определённом направлении), либо не позволяют продолжать рассеивать больше энергии. Они смогут даже испытывать долгие колебания, вырастая в течение некого времени, потом сжившись, а потом опять вырастая, прежде чем разрушится. Взаимодействия меж динамическими системами смогут давать беспорядочные результаты, но энерго разложения и сокращения являются основными особенностями всех динамических систем. Энергия, потребляемая всеми экономическими системами, либо преобразуется в механическую работу, либо физические продукты, приобретенные из данной работы, или просто напросто пропадает и рассеивается в окружающую среду. Мы можем найти коллективную эффективность экономической системы как долю всей потребляемой энергии, которая идет на создание механических работ и электро энергии. Экономики, кои наращивают кол-во механической работы, которую они создают, смогут создавать больше продуктов и услуг. Но как бы это ни было принципиально, механическая работа представляет собою относительно маленькую долю общего использования энергии в абсолютно любой мировой экономике. Подавляющая часть энергии, потребляемой экономикой, часто уходит в окружающую среду за счет отходов, диссипации и других разновидностей утрат энергии.

Перевод Александра Романова
Оригинал

Продолжение следует…