התפתחות קוסמית

התפתחות קוסמית: עליית המורכבות בטבע (2001) הוא ספר עיון מאת האסטרופיזיקאי מאוניברסיטת הרווארד, אריק צ'ייסון. הספר בוחן את ההתפתחות הקוסמית, הכוללת את ההיסטוריה של ההתפתחות הטבעית מהמפץ הגדול ועד היום, מנקודת מבט של המדע הרב-תחומי המתפתח של ההיסטוריה הגדולה. הוא מספק הסבר לכך שמבנים פשוטים ששרדו מיליארדי שנים התפתחו למבנים מורכבים יותר, כגון כוכבים, כוכבי לכת, חיים ובני אדם בתרבויות מורכבות. הספר נכתב לקהל כללי המתעניין במדע.
סקירה
צ'ייסון טוען כי ניתן לבחון את ההיסטוריה הקוסמית מנקודת מבט של זרימות אנרגיה. הוא מנתח את זרימות האנרגיה דרך אובייקטים שונים וטוען כי זרימות אלו רלוונטיות להבנת המורכבות היחסית של אותם אובייקטים. צ'ייסון מציע שמדד מרכזי לניתוח מדעי צריך להיות אנרגיה לשנייה לגרם, שמכונה "צפיפות קצב אנרגיה" (energy rate density), וניתוח באמצעות מדד זה יכול לשמש להסבר לא רק של האבולוציה האנושית אלא גם של ההתפתחות הקוסמית. הוא רואה באנרגיה "עבודה ליחידת זמן", שהוא משווה להספק, ומראה כיצד צפיפות קצב האנרגיה במבנים מסוימים עלתה עם הזמן. לדוגמה, לפי צ'ייסון, מוח האדם צורך כמות אנרגיה רבה בהרבה ביחס לגודלו מאשר גלקסיה.

צ'ייסון מתאר כיצד אנרגיה מאפשרת לפתח סדר מתוך אי-סדר - באמצעות ארגון עצמי; לדוגמה, מזגן שמושך זרם מתוך שקע חשמלי יכול להפוך אזור פחות מורכב של אוויר פושר לשני אזורים מורכבים יותר – אוויר חם ואוויר קר – ובכך להפוך את אי-הסדר בחדר. אורגניזמים עושים דבר דומה עם אנרגיה אך בצורה מורכבת יותר, על ידי קליטת מזון במקום אלקטרונים, כדי למנוע מהגוף להתפרק ולהפוך לפחות מורכב; צ'ייסון מנתח זרימות אנרגיה לא רק באורגניזמים ובחברה, אלא גם במבנים דוממים כמו כוכבים, גלקסיות וכוכבי לכת.

צ'ייסון מציין שהגברת המורכבות אינה נוגדת את חוק השני של התרמודינמיקה. חוק זה אכן קובע שבמערכת מבודדת – כמו היקום כולו – אי-הסדר הכולל (אנטרופיה) נוטה לגדול, ולמעשה כמות האנרגיה החופשית זמינה להפעלת עבודה פוחתת עם הזמן. עם זאת, מערכות פתוחות, שמקבלות זרימת אנרגיה ממקור חיצוני, יכולות לארגן את עצמן וליצור מורכבות מקומית. צ'ייסון מדגיש כי מבנים מורכבים – כגון כוכבים, אורגניזמים או מערכות חברתיות – יכולים לשמר את מורכבותם על ידי "יצוא" אי-סדר לסביבה כך שהרווח הפנימי שלהם יישמר. מנקודת מבט זו, הוא מגדיר חיים כ"מבנה פתוח, קוהרנטי במרחב-זמן, הנשמר הרחק משיווי משקל תרמודינמי על ידי זרימת אנרגיה דרכו". (ראו גם תרמודינמיקה ביולוגית)

ההבנה הזו מסבירה מדוע המורכבות ביקום יכולה לגדול לאורך זמן, למרות שהיקום כמכלול ממשיך להתקרב למצב של אנטרופיה גבוהה – מצב שתואם את "מות החום של היקום" של היקום, שבו בעתיד הרחוק יהיה קשה יותר לשמר חיים והסדר המקומי עקב המחסור במקורות אנרגיה זמינים.

קטגוריה:ספרי 2001
קטגוריה:ספרי עיון
קטגוריה:תרמודינמיקה
קטגוריה:היסטוריה גדולה