Биофизика труда
Прежде чем пытаться понять что происходит с человеческим обществом при достижении пределов роста и откуда вообще берутся эти пределы, неплохо было бы разобраться с самим ростом. Что это такое? Что там растет?
Может быть растет производство "материальных благ"? Тогда мы могли бы измерить этот рост в каких-нибудь материальных вещах, скажем в зерне или в стали. Но мы знаем, что материальные блага имеют разную природу: еда, автомобили, компьютеры, а часть благ вообще вроде даже не очень-то "материальна", например услуги парикмахеров или железнодорожников. Вот почему экономический рост обычно измеряют в единицах стоимости, например в рублях. Так можно сопоставлять и суммировать самые разнообразные блага и ценности, производимые экономикой. Но что это за странная величина - стоимость? Насколько она "материальна"? Нет ли в ней какой-то может быть "духовной" или еще какой-нибудь таинственной составляющей, которая может расти сама по себе в отрыве от бренного и грубого нашего материального мира?
Если это так, то можно вообразить некий нематериальный экономический рост, которому, наверное, были бы не совсем страшны какие-либо естественные пределы и преграды, связанные с прородными ограничениями. Почему нет?
Чтобы понять материальна ли стоимость, нам придется обратиться к науке, которая изучает фундаментальную природу материального мира, т.е. к физике и немного погрузиться в раздел физики, который носит название термодинамики. А чтобы слишком глубоко не погружаться в теоретические абстракции, вспомним, что термодинамика начиналась с анализа работы тепловых машин.
Тепловая машина могла бы работать вечно, если бы после каждого цикла возвращалась бы в исходное состояние. Но этого не происходит, потому, что реальные термодинамические процессы необратимы. Как известно эта необратимость процессов является выражением второго начала термодинамики: что бы ни происходило, энтропия изолированной системы не может убывать.
dS >= 0
Энтропия кажется очень абстрактным и таинственным понятием, на самом же деле это просто необратимо рассеянная в системе теплота, вернее количество необратимо рассеянной теплоты, приходящееся на один градус абсолютной температуры системы. Довольно банальная вещь. Почему-то иногда энтропию называют "мерой беспорядка". Но беспорядок обратим: если вы рассыпали пшено, вы можете немного поползав по полу собрать его обратно в банку до единого зернышка. Но теплоту нельзя собрать обратно в то тело, из которого она рассеялась. Второй закон термодинамики запрещает это. То есть мы не можем обратно собрать рассеянную паровозом теплоту и нагреть ею паровой котел. Но можно поставить к топке "пролетария", который будет кидать уголь и за счет этого притока энергии возвращать машину в исходное состояние. То есть для того, чтобы паровоз продолжал работать нужна не просто энергия. Ведь в действительности ее сколько угодно в окружающей среде, она имеет вид тепла и ею нагреты все окружающие тела, но эта энергия совершенно бесполезна. Нужно нечто другое. Нужна энергия в некоторой "концентрированной" форме, то есть то, что в термодинамике называется свободной энергией Гельмгольца.
F = U - TS
где U - внутренняя энергия содержащаяся в системе, Т - абсолютная температура, а S - энтропия. Хотя, лично на мой взгляд, правильнее было бы назвать свободной энергией энтропию, умноженную на температуру, а F это как раз та энергия, которую можно запрячь. Но умные люди уже все назвали, как им хотелось, ничего тут не поделаешь. Уголь, горящий в топке нашего паровоза и есть эта самая свободная энергия. Как видно из формулы, если S постоянно растет, то F скорее всего будет уменьшаться.
Однако для того, чтобы паровоз продолжал работать достаточно длительное время одной только свободной энергии недостаточно. Если мы будем продолжать кидать уголь в топку, через некоторое время вода в котле испарится и нам придется долить свежей. Но даже если у нас будет замкнутый цикл и некий холодильник для конденсации отработанного пара, все равно через какое-то время мы должны будем смазать механизмы нашего паровоза, иначе рано или поздно случится поломка. Впрочем, даже если мы будем регулярно проводить техническое обслуживание, поломка однажды произойдет, поскольку части механизмов изнашиваются. И тогда нам придется выполнить ремонт паровоза, заменив некоторые детали. Все эти работы, которые мы выполняем с нашим паровозом в конечном итоге необходимы для того, чтобы вернуть систему в исходное состояние из которого она сможет выполнить очередной рабочий цикл. Хотя заставляя паровоз работать мы и не нарушаем второе начало термодинамики, тем не менее мы каждый раз возвращаем паровоз в исходное состояние, далекое от состояния термодинамического равновесия.
Но заметьте, сам по себе паровоз, даже при наличии свободной энергии во внешней среде, вернуться в это состояние не способен. Только люди, своими действиями могут поддерживать его функционирование на протяжении сколько-нибудь длительного времени. Этот момент очень важен.
Любая система, под влиянием случайных воздействий стремится перейти в более устойчивое состояние, при котором скорость продуцирования энтропии будет минимальной. Просто потому, что такое состояние более устойчиво и не подвержено влиянию случайных воздействий. Логично. Для паровоза это соответствует состоянию груды металлолома.
Паровоз в состоянии близком к термодинамическому равновесию
Второе начало термодинамики говорит нам о том, что большинство реальных процессов, связанных с рассеиванием теплоты, обратить вспять невозможно. То есть невозможно совсем, ну никак. Как же тогда люди возвращают паровоз в исходное состояние? Термодинамический ответ должен быть таким: люди своим трудом не обращают ничего вспять, они просто используют свободную энергию, содержащуюся в окружающей среде и выполняют работу по приведению системы в нужное состояние. Таким образом свободная энергия системы уменьшается, энтропия растет, но система при этом приходит в то состояние, которое человек считает нужным.
Факт заключается в том, что только люди могут проделывать такие фокусы, то есть приводить систему в целевое состояние, которое само по себе, то есть отдельно от человека, неустойчиво. Просто эта возможность позволяет поддерживать устойчивое существование самого человека и человеческой популяции в целом. Это такой интересный феномен, возникший в процессе эволюции и последующего исторического развития общества.
Как живые существа, люди обладают способностью грубо говоря, "воспроизводить себя", и это позволяет человеческой популяции сохраняться сколь угодно длительное время и не быть подверженной влиянию случайных процессов. Человечество, даже несмотря на все несомненные успехи искусственного интеллекта и робототехники пока еще очень далеко от того, чтобы создать систему, способную самостоятельно, без помощи человеческих (то есть живых) существ поддерживать собственное устойчивое существование.
Способность человеческой популяции к воспроизведению основана на аналогичной способности живых клеток, из которых состоит человеческий организм. Клетки не образуются из неживой материи, они существуют "извечно". Время от времени, они способны делиться, при этом из одной клетки образуются две. Поэтому, хотя большинство клеток погибнет через несколько часов, суток или лет, но каждая живая клетка является прямым продолжением системы, непрерывно поддерживающей собственную устойчивость в течение нескольких миллиардов лет, с момента возникновения жизни. За счет клеточного деления происходит рост человеческого организма, регенерация тканей и формирование новых человеческих существ. На этих свойствах живой материи основана способность человеческого общества поддерживать свое собственное устойчивое существование и своим трудом создавать структуры, которые сами по себе, без человеческого труда не являются устойчивыми.
Итак, люди, используя свободную энергию, содержащуюся в окружающей среде, совершают работу (что разумеется сопровождается ростом энтропии) и приводят среду в целевое состояние, которое является неустойчивым и потому недостижимым в естественных условиях. Выполнение такой работы называется трудом. Без труда, выполняемого людьми, система никаким образом не может прийти в целевое состояние.
Вернемся теперь к нашему паровозу и введем некоторую функцию Ψ, которая будет характеризовать степень готовности нашего паровоза к работе. Тогда полностью исправный, заправленный, начищенный до блеска паровоз соответствует максимальному значению этой функции, а паровоз, лежащий грудой металолома где-то на задворках в состоянии близком к термодинамическому равновесию - минимальному ее значению. Очевидно, что функция Ψ представляет собой количество труда, которое содержится в паровозе, приведенном в состояние полной готовности.
Готовый к работе паровоз
Заметьте, что это не количество работы, которую мы совершили приводя паровоз в состояние готовности. Мы могли прийти к результату разными путями, выполнив различное количество работы, измеряемой в джоулях. А могли выполнить много-много джоулей работы и вообще не получить никакого результата. Работа есть, а труда нет. Так тоже бывает. Но какое бы количество работы мы ни выполнили, значение Ψ для готового паровоза будет одним и тем же.
Осталось только нам определить шкалу, в которой мы будем количественно оценивать нашу функцию. Как это сделать? Очень просто: примем Ψ готового паровоза за единицу. Тогда, например, Ψ наполовину готового паровоза будет равняться 0,5. Однако, как мы понимаем, людям нужны не только паровозы. Человеческое общество выполняет еще много разнообразного труда и любой этот труд мы теперь можем оценить количественно... в паровозах. Для этого нужно сопоставить стоимость другого труда (например представленного в форме товара) с нашим паровозом. Сделать это можно, например на рынке, где под влиянием спроса и предложения формируются цены на товары. Думаю, читатель уже догадался, что функция Ψ, измеряемая нами в паровозах, ничто иное как стоимость.
Теперь мы уже достаточно близко подошли к тому, чтобы прояснить физическую природу стоимости. Это вполне материальная и физическая (а какая же еще?) величина, характеризующая количество труда.
В производстве стоимости могут использоваться разнообразные источники энергии. Но использующие техническую энергию машины никоим образом не заменяют человеческий труд, они лишь позволяют увеличивать его производительность. Ведь ни одна машина не способна создавать порядок из хаоса. Любая, даже самая надежная машина требует технического обслуживания и неизбежно выходит из строя при его отсутствии.
Это не то, чтобы физический закон, ведь мы знаем, что живые клетки способны поддерживать свое существование бесконечно долго. Но людям, несмотря на все успехи в разных областях, пока не удалось создать систему, обладающую аналогичной способностью. Можно себе представить такую систему на основе микропроцессорной техники, роботов и "сильного" ИИ. То есть всеобъемлющую индустрию, способную функционировать без участия человека, начиная от добычи ископаемых и заканчивая производством процессоров и робототехнических систем, которые могут эту индустрию полностью обслуживать вместо людей. Но возникает вопрос, а хватит ли ресурсов земли, для поддержания такой системы хотя бы минимального масштаба, в работоспособном состоянии. Вот это-то и сомнительно.
Вот почему, в обозримом будущем человеческий труд, основанный на воспроизводительной способности живых клеток, останется главной производительной силой и единственным источником стоимости. А поскольку труд материален, то и рост его, иными словами экономический рост, тоже вполне материален и другим быть никак не может.
Может быть растет производство "материальных благ"? Тогда мы могли бы измерить этот рост в каких-нибудь материальных вещах, скажем в зерне или в стали. Но мы знаем, что материальные блага имеют разную природу: еда, автомобили, компьютеры, а часть благ вообще вроде даже не очень-то "материальна", например услуги парикмахеров или железнодорожников. Вот почему экономический рост обычно измеряют в единицах стоимости, например в рублях. Так можно сопоставлять и суммировать самые разнообразные блага и ценности, производимые экономикой. Но что это за странная величина - стоимость? Насколько она "материальна"? Нет ли в ней какой-то может быть "духовной" или еще какой-нибудь таинственной составляющей, которая может расти сама по себе в отрыве от бренного и грубого нашего материального мира?
Если это так, то можно вообразить некий нематериальный экономический рост, которому, наверное, были бы не совсем страшны какие-либо естественные пределы и преграды, связанные с прородными ограничениями. Почему нет?
Чтобы понять материальна ли стоимость, нам придется обратиться к науке, которая изучает фундаментальную природу материального мира, т.е. к физике и немного погрузиться в раздел физики, который носит название термодинамики. А чтобы слишком глубоко не погружаться в теоретические абстракции, вспомним, что термодинамика начиналась с анализа работы тепловых машин.
Тепловая машина могла бы работать вечно, если бы после каждого цикла возвращалась бы в исходное состояние. Но этого не происходит, потому, что реальные термодинамические процессы необратимы. Как известно эта необратимость процессов является выражением второго начала термодинамики: что бы ни происходило, энтропия изолированной системы не может убывать.
dS >= 0
Энтропия кажется очень абстрактным и таинственным понятием, на самом же деле это просто необратимо рассеянная в системе теплота, вернее количество необратимо рассеянной теплоты, приходящееся на один градус абсолютной температуры системы. Довольно банальная вещь. Почему-то иногда энтропию называют "мерой беспорядка". Но беспорядок обратим: если вы рассыпали пшено, вы можете немного поползав по полу собрать его обратно в банку до единого зернышка. Но теплоту нельзя собрать обратно в то тело, из которого она рассеялась. Второй закон термодинамики запрещает это. То есть мы не можем обратно собрать рассеянную паровозом теплоту и нагреть ею паровой котел. Но можно поставить к топке "пролетария", который будет кидать уголь и за счет этого притока энергии возвращать машину в исходное состояние. То есть для того, чтобы паровоз продолжал работать нужна не просто энергия. Ведь в действительности ее сколько угодно в окружающей среде, она имеет вид тепла и ею нагреты все окружающие тела, но эта энергия совершенно бесполезна. Нужно нечто другое. Нужна энергия в некоторой "концентрированной" форме, то есть то, что в термодинамике называется свободной энергией Гельмгольца.
F = U - TS
где U - внутренняя энергия содержащаяся в системе, Т - абсолютная температура, а S - энтропия. Хотя, лично на мой взгляд, правильнее было бы назвать свободной энергией энтропию, умноженную на температуру, а F это как раз та энергия, которую можно запрячь. Но умные люди уже все назвали, как им хотелось, ничего тут не поделаешь. Уголь, горящий в топке нашего паровоза и есть эта самая свободная энергия. Как видно из формулы, если S постоянно растет, то F скорее всего будет уменьшаться.
Однако для того, чтобы паровоз продолжал работать достаточно длительное время одной только свободной энергии недостаточно. Если мы будем продолжать кидать уголь в топку, через некоторое время вода в котле испарится и нам придется долить свежей. Но даже если у нас будет замкнутый цикл и некий холодильник для конденсации отработанного пара, все равно через какое-то время мы должны будем смазать механизмы нашего паровоза, иначе рано или поздно случится поломка. Впрочем, даже если мы будем регулярно проводить техническое обслуживание, поломка однажды произойдет, поскольку части механизмов изнашиваются. И тогда нам придется выполнить ремонт паровоза, заменив некоторые детали. Все эти работы, которые мы выполняем с нашим паровозом в конечном итоге необходимы для того, чтобы вернуть систему в исходное состояние из которого она сможет выполнить очередной рабочий цикл. Хотя заставляя паровоз работать мы и не нарушаем второе начало термодинамики, тем не менее мы каждый раз возвращаем паровоз в исходное состояние, далекое от состояния термодинамического равновесия.
Но заметьте, сам по себе паровоз, даже при наличии свободной энергии во внешней среде, вернуться в это состояние не способен. Только люди, своими действиями могут поддерживать его функционирование на протяжении сколько-нибудь длительного времени. Этот момент очень важен.
Любая система, под влиянием случайных воздействий стремится перейти в более устойчивое состояние, при котором скорость продуцирования энтропии будет минимальной. Просто потому, что такое состояние более устойчиво и не подвержено влиянию случайных воздействий. Логично. Для паровоза это соответствует состоянию груды металлолома.
Паровоз в состоянии близком к термодинамическому равновесию
Второе начало термодинамики говорит нам о том, что большинство реальных процессов, связанных с рассеиванием теплоты, обратить вспять невозможно. То есть невозможно совсем, ну никак. Как же тогда люди возвращают паровоз в исходное состояние? Термодинамический ответ должен быть таким: люди своим трудом не обращают ничего вспять, они просто используют свободную энергию, содержащуюся в окружающей среде и выполняют работу по приведению системы в нужное состояние. Таким образом свободная энергия системы уменьшается, энтропия растет, но система при этом приходит в то состояние, которое человек считает нужным.
Факт заключается в том, что только люди могут проделывать такие фокусы, то есть приводить систему в целевое состояние, которое само по себе, то есть отдельно от человека, неустойчиво. Просто эта возможность позволяет поддерживать устойчивое существование самого человека и человеческой популяции в целом. Это такой интересный феномен, возникший в процессе эволюции и последующего исторического развития общества.
Как живые существа, люди обладают способностью грубо говоря, "воспроизводить себя", и это позволяет человеческой популяции сохраняться сколь угодно длительное время и не быть подверженной влиянию случайных процессов. Человечество, даже несмотря на все несомненные успехи искусственного интеллекта и робототехники пока еще очень далеко от того, чтобы создать систему, способную самостоятельно, без помощи человеческих (то есть живых) существ поддерживать собственное устойчивое существование.
Способность человеческой популяции к воспроизведению основана на аналогичной способности живых клеток, из которых состоит человеческий организм. Клетки не образуются из неживой материи, они существуют "извечно". Время от времени, они способны делиться, при этом из одной клетки образуются две. Поэтому, хотя большинство клеток погибнет через несколько часов, суток или лет, но каждая живая клетка является прямым продолжением системы, непрерывно поддерживающей собственную устойчивость в течение нескольких миллиардов лет, с момента возникновения жизни. За счет клеточного деления происходит рост человеческого организма, регенерация тканей и формирование новых человеческих существ. На этих свойствах живой материи основана способность человеческого общества поддерживать свое собственное устойчивое существование и своим трудом создавать структуры, которые сами по себе, без человеческого труда не являются устойчивыми.
Итак, люди, используя свободную энергию, содержащуюся в окружающей среде, совершают работу (что разумеется сопровождается ростом энтропии) и приводят среду в целевое состояние, которое является неустойчивым и потому недостижимым в естественных условиях. Выполнение такой работы называется трудом. Без труда, выполняемого людьми, система никаким образом не может прийти в целевое состояние.
Вернемся теперь к нашему паровозу и введем некоторую функцию Ψ, которая будет характеризовать степень готовности нашего паровоза к работе. Тогда полностью исправный, заправленный, начищенный до блеска паровоз соответствует максимальному значению этой функции, а паровоз, лежащий грудой металолома где-то на задворках в состоянии близком к термодинамическому равновесию - минимальному ее значению. Очевидно, что функция Ψ представляет собой количество труда, которое содержится в паровозе, приведенном в состояние полной готовности.
Готовый к работе паровоз
Заметьте, что это не количество работы, которую мы совершили приводя паровоз в состояние готовности. Мы могли прийти к результату разными путями, выполнив различное количество работы, измеряемой в джоулях. А могли выполнить много-много джоулей работы и вообще не получить никакого результата. Работа есть, а труда нет. Так тоже бывает. Но какое бы количество работы мы ни выполнили, значение Ψ для готового паровоза будет одним и тем же.
Осталось только нам определить шкалу, в которой мы будем количественно оценивать нашу функцию. Как это сделать? Очень просто: примем Ψ готового паровоза за единицу. Тогда, например, Ψ наполовину готового паровоза будет равняться 0,5. Однако, как мы понимаем, людям нужны не только паровозы. Человеческое общество выполняет еще много разнообразного труда и любой этот труд мы теперь можем оценить количественно... в паровозах. Для этого нужно сопоставить стоимость другого труда (например представленного в форме товара) с нашим паровозом. Сделать это можно, например на рынке, где под влиянием спроса и предложения формируются цены на товары. Думаю, читатель уже догадался, что функция Ψ, измеряемая нами в паровозах, ничто иное как стоимость.
Теперь мы уже достаточно близко подошли к тому, чтобы прояснить физическую природу стоимости. Это вполне материальная и физическая (а какая же еще?) величина, характеризующая количество труда.
В производстве стоимости могут использоваться разнообразные источники энергии. Но использующие техническую энергию машины никоим образом не заменяют человеческий труд, они лишь позволяют увеличивать его производительность. Ведь ни одна машина не способна создавать порядок из хаоса. Любая, даже самая надежная машина требует технического обслуживания и неизбежно выходит из строя при его отсутствии.
Это не то, чтобы физический закон, ведь мы знаем, что живые клетки способны поддерживать свое существование бесконечно долго. Но людям, несмотря на все успехи в разных областях, пока не удалось создать систему, обладающую аналогичной способностью. Можно себе представить такую систему на основе микропроцессорной техники, роботов и "сильного" ИИ. То есть всеобъемлющую индустрию, способную функционировать без участия человека, начиная от добычи ископаемых и заканчивая производством процессоров и робототехнических систем, которые могут эту индустрию полностью обслуживать вместо людей. Но возникает вопрос, а хватит ли ресурсов земли, для поддержания такой системы хотя бы минимального масштаба, в работоспособном состоянии. Вот это-то и сомнительно.
Вот почему, в обозримом будущем человеческий труд, основанный на воспроизводительной способности живых клеток, останется главной производительной силой и единственным источником стоимости. А поскольку труд материален, то и рост его, иными словами экономический рост, тоже вполне материален и другим быть никак не может.