togli
Vana kala
Postitusi: 645
Liitunud: Nov 2010
|
04-03-2016 10:23
 Postitus: #5
Sirbis ilmunud artikkel Energiast ja arengust pakub ehk ka pararahvale huvi.
Noppeid artiklist:
Tsitaat:Keerukas keerukus
.....
Kuidas seda keerukust või komplekssust kirjeldada, ei ole samuti üheselt selge. Tihti öeldakse, et süsteem on keerukam, kui tervik on suurem kui selle osade summa.
....
Nii näiteks koosneb elusorganism molekulidest, ioonidest ja aatomitest, kuid ei ole kuidagi nendele taandatav. Organismi toimimist ei ole võimalik täielikult tuletada ainult selle koostisosade struktuurist ja käitumisest. Tegemist on arusaadavalt süsteemide kvalitatiivse kirjeldamisega.
Keerukuse määratlemisest veelgi keerukam on selle mõõtmine.
....
Mis on selliseks ühiseks aluseks kõige erinevamatele süsteemidele alates tähtedest ja lõpetades inimese ning arvutusmasinatega? Vaatamata kõikvõimalikele süsteemidevahelistele erisustele, mis loomulikult muudavadki need süsteemid eriliseks ja tähelepanuväärseks, on neil kõigil siiski ka midagi ühist. Selle ühisosa väljatoomiseks tuleb kasutusele võtta termodünaamika mõisted. Lühidalt kokkuvõetuna võiks see kõlada nii: keerukad süsteemid ei saa tekkida ega püsida ilma (vaba)energiata. Mis see energia on, ei olegi nii kerge öelda.
.....
Energia olulisus keerukate süsteemide tekkes ja funktsioneerimises on hästi ilmne bioloogiliste organismide korral – vajavad ju kõik elusorganismid mingil kujul energiat. Tegelikult on energia ülioluline ka füüsikaliste süsteemide korral. Energiat saab kasutada ühiskondlike süsteemide iseloomustamiseks, olgu selleks siis lihtne toiduhankimine või tänapäevased tööstusühiskonnad.
....
Keerukuse teke eeldab ainet läbiva energiavoo olemasolu. Elu teke ja areng Maal on võimalik tänu päikeseenergia pidevale voole. Päikese enda olemasolu on samuti võimalik vaid seetõttu, et temas toimuvad energiat tekitavad termotuumareaktsioonid. Materiaalseid süsteeme läbides toimub energiaga muutus – kõrgema kvaliteediga energia muutub vähemkvaliteetseks.
....
Siinkohal kerkib küsimus: kuidas muuta eri süsteemide energiasisaldus võrreldavaks? Lihtsast energia hulgast ei piisa – Päike sisaldab ju võrratult rohkem energiat kui inimene. Kas siis saab öelda, et Päike on keerukam, kuna sisaldab enam energiat? Ilmselt siiski mitte. Järelikult tuleb arvestada mitte energia absoluutset hulka, vaid suhtelist energiahulka, mis sõltuks ka objekti suurusest, koostisosadest ja energia muundamise efektiivsusest. Sellise näitajana pakub Eric J. Chaisson välja energiavoo tiheduse (energy rate density), mille all ta mõistab süsteemi läbivat energiakogust, võetuna massi- ja ajaühiku kohta.
....
Galaktikate ja tähtede energiavoo tihedus jääb vahemikku 10-3–102 erg/s/g, mis on üks madalamaid suurusi organiseeritud struktuuride kohta.2 Taimede ja loomade energiatihedused on vahemikus 103–105 erg/s/g. Elusolendite korral torkab silma ka selge seos arenguga – evolutsiooni käigus suureneb energiavoo tihedus. Kaladel ja kahepaiksetel on see ligikaudu 103,5 ja lindudel ning imetajatel 105 erg/s/g. Nagu näha, sobib suhteline energiakogus hästi süsteemide keerukuse iseloomustamiseks, on ju tähe, näiteks kas või Päikese kiiratav absoluutne energiakogus väga suur (Päike kiirgab ühes sekundis 4 × 1033 ergi), kuid samas on ka tema mass lausa üüratult suur (2 × 1033 g). Nii ongi taimelehte läbiva energiavoo tihedus vähemalt kümme korda suurem võrreldes Päikesega. Inimese keskmine energiavoo tihedus on 2 × 104 erg/s/g, igati kohane suurusjärk keskmisele imetajale. Inimese bioloogiliseks eripäraks on kindlasti tema suur ja keerukas aju, mis koostoimes keskkonna ja sotsiaalsete süsteemidega teebki võimalikuks inimühiskonnad ja -kultuuri. Inimaju energiavoo tihedus on 1,5 × 105 erg/s/g, ületades sellega kõikide teiste imetajate energiavoo tihedused. Tõepoolest moodustab ju aju inimese massist ligikaudu 2% ning samas kulutab 2–25% energiast.
....
Kuidas on aga lugu sotsiaalsete ja tehniliste süsteemidega? Kuidas võiks sobida energiavoo tihedus nende iseloomustamiseks.
.....
Antropoloog Leslie White analüüsis energia ja inimkultuuri seoseid juba oma 1949. aastal ilmunud käsitluses „Energia ja kultuuri evolutsioon“.3 Vaadeldes ühiskondade energiavoogude tihedusi, näeme, et need on tõepoolest pidevalt kasvanud: korilusühiskonnad – 4 × 104, põllupidajad ~105, tööstusühiskonna algus ~3 × 105, tänapäevane industriaalühiskond ~2 × 106. Peale toidu kulus mingi osa energiast juba korilusühiskondades loomade ja taimede kasvatamiseks, see energiakogus suurenes koos põllupidamise ja karjakasvatamise levikuga. Varastes tööstusühiskondades kulus energiat seadmete käitamiseks ja tänapäeval vajab kõik meie ümber pidevat energia juurdevoolu, inimese otseselt vajalik toidukogus moodustab sellest vaid väikese osa.
....
Tehnoloogilised süsteemid järgivad sama üldist seaduspära – keerukamate ja komplekssemate seadmete energiavoo tihedus on suurem. Toome siinkohal mõned näited: aurumasinad ~104 erg/s/g , esimene sisepõlemismootor 2,2 × 105 erg/s/g, tänapäevased lennukid 2,7 × 107 erg/s/g. Arvutite energiavoo tihedus on samas suurusjärgus inimese aju omaga – 2,8 ×105 erg/s/g. See ei tähenda, et arvuti oleks sama tark kui inimene, vaid et need on tõepoolest vägagi keerukad süsteemid, sarnanedes energeetilises tähenduses inimajuga.
.....
Sellest printsiibist tulenevad ka meie tsivilisatsiooni peamised tehnoloogiatega seotud probleemid. Arenguks on paratamatult vaja pidevalt üha rohkem kvaliteetset energiat. Selle energia tootmine ja kasutamine tekitab vältimatult keskkonnaprobleeme. Keskkonnaprobleemide kõrvaldamine nõuab omakorda energiat. Veelgi põhimõttelisem on probleem, mis on seotud kasutatud energia kõrvaldamisega Maalt. Kogu energia, mis Maale saabub, sealhulgas ka see, mida inimene kasutab, degradeerub lõpuks vähekvaliteetseks soojuskiirguseks, mis tuleb planeedilt eemaldada.
....
Kas on tegemist teleoloogilise printsiibiga, mis viib paratamatult inimmõistuse sulandumisele kogu kosmosega või lihtsa seaduspäraga, mis paratamatult viib mateeria keerukamate struktuuride tekkele, sõltumata inimmõistusest.
.....
|
|
Abi
