Эволюция и снежинка
В 1611 году Иоганн Кеплер, в будущем известный астроном, подарил на Новый год своему благотворителю необычный подарок. Ученый подарил своему покровителю остроумный, обоснованный научный труд на тему того, почему снежинки (если быть более точным, то кристаллы льда) имеют шесть углов. Так как микроскопы и дифракционные приборы еще не были изобретены в то время, никто на самом деле не знал, почему кристаллы льда имели именно такую форму.
Кеплер1 утверждал, что внешние формы в кристаллах и других природных структурах образуются в результате того, что трехмерное пространство между атомами заполняется упаковывающими структурами. Для сравнения он использовал такие структуры, как пушечные ядра, пчелиные ульи и плотно упакованные геометрические формы. Так как он не мог согласиться с тем, что внутренняя структура образовывает внешние формы, Кеплер ошибочно заключил, что существует "формирующий закон", который поддерживает шестиугольные формы. За его попытки понять причину образования форм кристалла льда и его доводы, которые почти привели к верному объяснению, некоторые называли его “отцом кристаллографии”.
Кристаллы льда до сих пор продолжают исследоваться. Даже сегодня, до конца не ясно, почему кристаллы растут и приобретают такие прекрасные формы, как показано на фотографии. Так как рост кристаллов льда, по-видимому, приводит к более высокому порядку, или уменьшению энтропии, некоторые эволюционисты попытались подтвердить теорию эволюции, сравнив её с ростом кристалла. Мы рассмотрим последние исследования роста кристалла льда, а также то, почему они не поддерживают теорию эволюции.
Современное объяснение формы кристалла
Шестиугольная симметричная форма кристалла льда является внешним проявлением внутреннего расположения атомов во льду. Каждая молекула льда имеет форму буквы V, у которой угол между сторонами равен 109 градусов. Молекулы льда вязаны вместе в виде открытой кристаллической решетки и образуют сложенные слои с шестиугольной симметрией. Каждая молекула окружена четырьмя соседями, так что в каждой группе одна молекула расположена в центре, а другие четыре по углам четырехгранника, все на одинаковом расстоянии друг от друга. Молекулы в основном удерживаются вместе с помощью электростатического притяжения, которое существует между положительным зарядом атома водорода и отрицательными электронами соседнего атома кислорода. Это называется водородной связью.
Кристаллы льда растут в виде тонких шестиугольных пластинок или шестиугольных колонок, в зависимости от температуры. Кристаллы льда имеют две грани – базисная грань и грань призмы. Базисная грань – это та грань, которая, как правило, имеет шестиугольную симметричность. Например, базисная грань на рисунке 1 это поверхность, которую видит читатель. Обе поверхности и верхняя и нижняя, являются базальными гранями. Грань призмы перпендикулярна базальной грани. Она повернута от ветви или от части ветви кристалла. Эта грань не имеет шестиугольной симметрии. При определенных температурах базальная грань растет быстрее, чем грань призмы, в результате чего образуются длинные шестиугольные колонны или иголки. При некоторых температурах грань призмы растет быстрее, в результате чего образуют тонкие шестиугольные пластины звездообразных кристаллов, напоминающих папоротник и дендриты, как показано на рисунке 1. Папоротникоподобная дендритная природа кристаллов вызывается влажностью. Чем выше влажность, тем более волнистыми и перистыми будут выглядеть кристаллы.
Халлет и Мейсон2 исследовали причины, по которым базальная грань и грань призмы растут с разной скоростью в зависимости от температуры. Они обнаружили, что молекулы пара собираются на поверхностях и мигрируют через поверхности к своим окончательным позициям в решетке. Скорость, с которой молекулы мигрируют через поверхность, меняется в зависимости от температуры, и для каждой грани – базальной и грани призмы, эта скорость разная. При некоторых температурах происходит миграция по поверхности сетки кристалла от базальной грани к грани призмы, и в результате образуется пластинчатая форма кристалла или габитус. А существует и такой температурный диапазон, в котором происходит все наоборот, в результате чего молекулы покидают сетку кристалла из грани призмы к базальной грани и образуют колонки или иголки.
Порядок и энтропия
Второй закон термодинамики гласит, что энтропия всей вселенной постоянно увеличивается. Изменение энтропии можно определить с точки зрения теплового потока, изменения объема, изменения давления, доступной для работы энергии или порядка и беспорядка. Поскольку мы говорим об упорядоченных расположениях молекул в кристалле, мы рассмотрим концепцию энтропии в основном с точки зрения порядка и беспорядка. Энтропию можно вычислить с помощью логарифма разных способов, которыми можно расположить большое количество молекул, чтобы расположение выглядело точно так же для наблюдателя. Например, предположим, что у нас есть коробка с перегородкой посередине. С одной стороны находятся черные молекулы, а с другой стороны белые молекулы. Затем мы убираем перегородку и позволяем им смешаться. Как изменилась энтропия?
Фейнман,2 обсуждая этот пример, спросил: "Сколькими способами мы можем распределить молекулы так, чтобы белые молекулы расположились с одной стороны, а черные с другой стороны коробки? С другой стороны, сколькими способами мы можем распределить молекулы, не ограничив их движение? Несомненно, что есть множество способов, как их можно было бы разместить так, как в последнем случае". Фейнман пришел к выводу, что энтропия больше, когда молекулы можно распределить. Также очевидно, что коробка, в которой первоначально содержались все черные молекулы с одной стороны и все белые молекулы с другой стороны, в конечном счете, будут равномерно распределены по всей коробке. Вероятность того, что первоначальная смесь черных и белых молекул разделится со временем на отдельно черные и белые молекулы по разные стороны коробки, настолько мала, что никто никогда не наблюдал такого явления.
При таком понимании энтропии мы можем лучше формулировать второй закон термодинамики. Во-первых, энтропия измеряет беспорядок. Во-вторых, вселенная всегда идет от порядка к беспорядку; энтропия вселенной всегда увеличивается. Один из основных вопросов звучит так: может ли когда-либо уменьшиться энтропия в "открытой" локальной системе. Второй закон термодинамики предполагает, что энтропия во всей вселенной всегда увеличивается. Если в локальной системе происходит уменьшение энтропии, то в её окружении должно происходить увеличение энтропии. Таким образом, в местной системе может происходить либо увеличение, либо уменьшение энтропии. Вопрос не в том, может ли происходить уменьшение энтропии, а скорее в том, что, происходящее в окружении локальной системы, может вызвать уменьшение энтропии?
Для того чтобы образовались упорядоченные кристаллы льда из локальной системы должно выделиться тепло и добавиться в окружение системы или окружение должно каким-то образом сделаться более беспорядочным. Сила, которая вызывает это упорядочение локальной системы и разупорядочение окружения системы, является немедленным или вторичным результатом действия силы, действующей за пределами системы. Эта сила должна выполнить работу, чтобы забрать тепловую энергию из предварительно закодированной структуры молекул воды и связанных с ними водородных связей.
Каждый раз, когда упорядочение локальной системы приводит к образованию красивой, симметричной и функциональной структуры, это не происходит случайно, для этого необходим заранее установленный код. Каждая физическая сила, действующая на более высоком уровне, должна функционировать с большим порядком и силой, чем эффект, который она производит. Первопричина, которая контролирует все вторичные процессы, должна обладать беспредельной властью и организованным разумом. Такой первопричиной является Бог. Т.е. Бог, либо прямыми, либо второстепенными процессами, создает порядок.
Эволюция и снежинка
Рост кристаллов используется эволюционистами для того, чтобы доказать теорию эволюции. Их основной аргумент заключается в том, что поскольку упорядоченный рост кристаллов является природным процессом, то и эволюция жизни от простой формы к сложной форме, также является природным процессом. Однако мы показали, что кристаллы льда растут только тогда, когда сила, находящаяся за пределами системы, управляет процессом и не допускает процесса естественного распада, описанного вторым законом термодинамики.
Теория эволюции предполагает, что увеличенная организация образовалась просто путем случайных процессов. Пригожин,4 например, пытаясь доказать это, сказал следующее: "В неизолированной системе существует возможность образования при достаточно низких температурах упорядоченных структур, имеющих низкий уровень энтропии". Однако в соответствии со вторым законом термодинамики случайные процессы в физическом мире всегда происходят в направлении большего общего беспорядка. Если простые физические процессы, такие как смешивание газов, всегда становятся более беспорядочными, почему же сложные биологические системы должны естественно становиться более упорядоченными? После того, как Пригожин4 попытался продемонстрировать самоорганизацию в неравновесных системах путем случайных процессов, он сказал: "К сожалению, этот принцип (самоорганизации) не может объяснить образование биологических структур. Вероятность того, что при обычных температурах макроскопическое число молекул группируется, чтобы образовать высокоупорядоченные структуры и согласованные функции, характеризующие живые организмы, изчезающе мала". Более того, порядок, существующий в кристаллах, является результатом выхода тепловой энергии, тогда как эволюционисты заявляют, что эволюция происходит за счет добавления тепловой энергии от солнца. Эти две модели совершенно не похожи. Кроме всего эволюция предположительно должна быть неограниченной во времени и бесконечно продолжать расти в своем порядке, тогда как кристалл, детерминистически образованный заранее закодированной системой, находится в «тупике» и не может продвинуться дальше на более высокий порядок.
С другой стороны Библейское Христианство идеально согласуется с наблюдением порядка во вселенной и его распадом со временем. Ни в Библии, ни где-либо еще, не сказано о том, что порядок постепенно увеличивался на протяжении длительных периодов времени путем процесса биологической эволюции или какого-либо другого случайного явления.
Заключение
Рост кристаллов не является доказательством теории эволюции. Рост кристаллов льда полностью согласуется со вторым законом термодинамики и свидетельствует о контроле и заботе Бога о Своем творении. Бог есть Богом порядка и красоты и хочет, чтобы мы исследовали Его творение, чтобы больше узнавать о Нем. Он просит нас изучать эти вопросы, когда говорит: "Входил ли ты в хранилища снега?" (Иов 38:22).
Ссылки и примечания
- Кеплер, Иоганн, О шестиугольных снежинках, издано: Colin Hardie, Oxford Press, 1966, с. 74. Вернуться к тексту.
- Халлет, Д. и Б.Д. Мейсон, "Влияние температуры и перенасыщения на состояние кристалла льда, выращенного из пара", Proc. Royal Soc. A247, 1958, с. 440. Вернуться к тексту.
- Фейнман, Р.П., Р.Б. Лейтон, и M. Сэндс, Лекции Фейнмана по физике, Addison-Wesley, 1963, глава 46, сс. 1-9. Вернуться к тексту.
- Пригожин, Николис и Баблоянц: "Термодинамика эволюция", Physics Today, том 25, № 11, 1972, сс. 23-28. Вернуться к тексту.
Лари Вардиман, доктор философии, является действующим главой кафедры астро/геофизики в Институте креационных исследований, а также главой кафедры физических наук в колледже Христианского наследия. www.icr.org