Общие понятия энтропии в технологических (закрытых) системах и окружающей их среде

Опасности прошлого

С незапамятных времен люди пытались избежать бедствий, связанных с воздействием на них опасных природных процессов и стихийных бедствий, выбирая места, малодоступные для наводнений, лавин или сооружая естественные преграды, уменьшавшие зону бедствия. Но природной опасности избежать не удавалось, и жизнь людей в результате воздействия стихии изменялась зачастую коренных образом, а иногда природная стихия приводила к гибели целых цивилизаций.

Сведения о чрезвычайных ситуациях различного характера, имевших место в глубокой древности, дошли до нашего времени в форме легенд, мифов, преданий, излагавшихся при устном общении поколений, но, главным образом, в памятниках древней литературы (13). Важнейшие из этих источников - древнеиндийские Веды, индийские эпосы «Махабхарата» и «Рамаяна», Ветхий Завет Библии, а также сказания древних кельтов, американских индейцев и многих других народов и, наконец, летописи средневековой Руси.

В вышеуказанных древних книгах сохранились упоминания о постигших человечество бедствиях в различные периоды исторического времени. Еще Н. Рерих писал: «Все легенды – от былей».

Упоминание о всемирном потопе как стихийном бедствии приводится в книге «Бытия» Ветхого завета. В ней рассказано о катастрофическом наводнении и о последствиях этого бедствия для всего человечества:

«… через семь дней воды потопа пришли на землю ... В сей день разверзлись все источники великой бездны, и окна небесные отворились… И продолжалось на земле наводнение сорок дней и сорок ночей, и умножилась вода и подняла ковчег … и ковчег плавал по поверхности вод. … И усилилась вода на земле чрезвычайно, так что покрылись все высокие горы, какие есть под всем небом, на пятнадцать локтей поднялась над ними вода и покрылись все высокие горы. И лишилась жизни всякая плоть, движущаяся по земле: и птицы, и скоты, и звери, и все гады, ползающие по земле, и все люди. … Остался только Ной и что было с ним в ковчеге. Вода же усиливалась на земле сто пятьдесят дней.

… и навел Бог ветер на землю и воды остановились. И закрылись источники бездны и окна небесные, и перестал дождь с неба. Вода же постепенно возвращалась с земли, и стала убывать вода по окончании ста пятидесяти дней…Вода постоянно убывала до десятого месяца; в первый день десятого месяца показались верхи гор» (Ветхий Завет. I–я книга Моисея. Бытие, стр. 9-11.).

Библейские тексты имеют давность 8 в. до н.э. – 2 в. н.э., т.е. им нет еще и 3-х тысяч лет. Но более чем за двадцать веков до н.э., т.е. задолго до появления библейского текста повесть о потопе была записана на глиняных табличках Шумера (государство в Двуречье).

Наряду с клинописными текстами Двуречья предания о катастрофе, уничтожившей почти все человечество, исследователи встречают в египетских священных книгах, в санскритских текстах Индии, у народов островов Тихого океана, в преданиях народов обоих континентов Америки, вплоть до индейцев Аляски и эскимосов.

Из этих сведений складывается поразительно единая картина масштабного бедствия, сохранившаяся в памяти народов. Более того, в сообщениях о потопе обращают на себя внимание странные совпадения некоторых деталей. Почти везде фигурируют некие предвестники беды, оповещавшие людей о надвигавшейся катастрофе, участие более развитых по уровню развития силах, помогавших пережить бедствие, и ограниченное количество выживших после него.

В настоящее время существуют несколько теорий и гипотез причин возникновения наводнения такого масштаба, охватившего огромные территории (13).

Одна из них, наиболее ранняя и в настоящее время имеющая мало приверженцев, утверждает, что Луна не всегда была спутницей Земли. Более 10 тыс. лет назад после некой космической катастрофы она в момент выхода на околоземную орбиту прошла в непосредственной близости от Земли, причем навстречу её вращению. И с востока на запад по нашей планете прокатился все сокрушающий вал океанской и морской воды, смешавшийся с потоками ливневых дождей. По мнению же геологов, данное событие могло иметь место гораздо раньше – в период остывания Земли более 4,5 млрд. лет назад (рис. 1), и никоим образом не связано с грандиозным наводнением, произошедшим 10-15 тысяч лет назад.

Рис. 1. Картина разрушения Протолуны на пределе Роша Земли (по О.Г. Сорохтину, С.А. Ушакову, 2002)

Наиболее научно обоснованной теорией является гипотеза подъема уровня мирового океана в результате таяния ледника в конце ледникового периода более 12-15 тысяч лет назад.

Вероятно, именно тогда погибли человеческие цивилизации, оставившие после себя большого сфинкса в Египте, железную колонну в Индии, храмовые комплексы в Кампучии, а возможно, и многие признаки цивилизации на американских континентах и островах Тихого океана (13).

В той же Библии, в книге «Бытия» повествуется о другой катастрофе, постигшей города Содом и Гоморру:

«И пролил Господь на Содом и Гоморру дождем серу и огонь… с неба, и ниспроверг города сии, и всю окрестность сию и всех жителей городов сих и все произрастания земли…

… и встал Авраам рано утром … и посмотрел к Содому и Гоморре на все пространство окрестности и увидел: вот дым поднимается из земли, как дым из печи». (Бытие, стр. 19-20).

Сюжет этой библейской притчи основан на эндогенных процессах - вулканическая деятельность природы или другой катаклизм эндогенного характера, но дым свидетельствует об уничтожении городов огнем. Здесь огонь выступает в качестве стихийного бедствия, возникающего не по воле людей и не в результате их деятельности. И описание событий вполне реально и совпадает в деталях с современными бедствиями в результате вулканической деятельности и катастрофических землетрясений.

Но в древних источниках описаны и другие эпизоды, в которых человек, а не боги, выступает как главный фактор чрезвычайной ситуации. Ситуации, возникавшей от применения средств, очень сходных с теми, с которыми наши современники познакомились лишь во 2-й половине ХХ века.

В «Махабхарате», древнеиндийском эпосе, первоначальный текст которого был составлен около 3000 лет назад, есть сообщение о каком-то страшном оружии. Описание его поражающего действия нам, живущим в эпоху ракетно-ядерных средств борьбы, вряд ли покажется фантастическим:

«Сверкающий снаряд, обладающий сиянием бездымного огня, был выпушен. Густой туман внезапно покрыл войско. Все стороны горизонта погрузились во мрак. Поднялись несущие зло разрушительные вихри. Тучи с ревом устремились в высоту неба… Казалось, даже солнце закружилось. Мир, опаленный жаром этого оружия, казалось, сотрясался, как в лихорадке. Слоны, обожженные пламенем оружия, бежали, объятые ужасом». Тысячи колесниц, людей и слонов были испепелены на месте этим колоссальной мощности взрывом, при этом внешне оружие это «было похоже на огромную стрелу из металла». Чтобы обезвредить одну такую «железную стрелу», оставшуюся неиспользованной, герой эпоса приказал раздробить её и измолоть в мелкий порошок. Но до полного её обезвреживания этого оказалось недостаточно. Чтобы обезопасить людей, остатки измельченной стрелы были утоплены в море.

В индийском эпосе это оружие называлось «Оружие Брахмы» или «Пламя Индры». Но в преданиях индейцев Южной Америки оно названо «Машмак», а в мифологии древних кельтов – «Искусство Грома». В последних, кельтских источниках приведены данные о мощности этого оружия в единицах: «сто», «пятьсот», «тысяча», что обозначало примерное число людей, уничтожаемых при взрыве.

О действии подобного рода оружия «Махабхарата» рассказывает: «Кукра (герой эпоса) стал обрушивать молнии на город со всех сторон». Но этого оказалось недостаточно, и тогда «был выпушен снаряд, который заключал в себе силу всей вселенной», и город запылал. «… Вспышка была яркой, как 10000 солнц в зените». Не трудно предположить, что за всеми этими свидетельствами, дошедшими из древности, кроются воспоминания о каких-то реальных событиях.

Интересно и то, что некоторые находки археологов могут быть истолкованы как подтверждение этому. Так стены крепостей Дундалк и Экосс (Ирландия) хранят следы воздействия огромной температуры, настолько высокой, что были расплавлены глыбы гранита (>1000 ⁰С).

Другой след возможного применения подобного оружия был обнаружен в Малой Азии при раскопках погибшей столицы древних хеттов г. Хаттуса. Некогда город был уничтожен посредством высокой температуры. По словам археолога Биттеля, сколько бы горючих материалов ни хранилось в самом городе, обычные пожары никогда не смогли бы поднять температуру до такого уровня. Кирпичная кладка домов расплавилась в красную твердую массу, камни спеклись и потрескались. В городе не осталось ни одного дома, храма или стены, которые избежали бы этого сильнейшего жара.

В другом районе Ближнего Востока, на территории древнего Вавилона, сохранились развалины высокой башни. Как гласит предание, именно здесь бог, «сойдя вниз, поразил строителей башни, рассеяв их затем по всей земле». И здесь же археологи нашли те же следы искусственно созданной высокой температуры, что и в Дундалке и в Хаттусе. Жар не просто раскалил, но и расплавил сотни обожженных кирпичей, опалил весь остов башни и все её стены.

Известны и другие факты, находящиеся в одном ряду с приведенными (13). Здесь достаточно лишь напомнить о находке в Индии человеческого скелета, радиоактивность которого в 50 раз выше нормальной. Для того, чтобы отложения, обнаруженные в скелете, имели столь высокую радиоактивность, человек этот, погибший 4 тысячи лет назад, должен был долгое время принимать пищу, радиоактивность которой превышала бы обычную в сотни раз. Но можно предположить и то, что речь идет о наведенной радиации.

Изложенные выше факты со всей определенностью свидетельствуют, что наряду с природными, древним людям были известны и причины катастроф и опасностей, возникающих от преднамеренной деятельности людей. Наиболее масштабный характер в последнем случае приобретали катастрофические последствия военной деятельности. Уже в те времена, на заре современной цивилизации, люди искали и находили доступные им средства спасения от этих последствий.

Летописи и более поздних лет документы свидетельствуют о многочисленных стихийных бедствиях в России, связанных с сильными ветрами. Ещё в XIII в., точнее в 1280, 1299, 1300 г.г. летописцы отмечали имевшие место на Руси бури, погубившие много людей и скота. Они сообщали, что «ураганные порывы ветра поднимают в воздух многие дворы и уносят их вместе с людьми и их бытом», необычайными бурями был потрясен Великий Новгород в 1422 г.

Наводнения продолжают оставаться распространённым бедствием в России. Летопись (Никоновская) отмечает великое наводнение на Руси в 991 г. и «поводь велику» в 1000 г. В 1403 г. наводнению подвергались обширные территории нашей страны. В 1468 г. наблюдались наводнения в Новгородской и Псковской землях. Масштабные наводнения имели место в 1540, 1670, 1721 г.г.

Землетрясения – одно из наиболее опасных стихийных бедствий, нередко сопровождающихся крупномасштабными разрушениями и большим количеством человеческих жертв. Наиболее древние датируются 2050 г. до н. э. С той поры, по оценке историков, сохранились данные о почти пяти с половиной тысячах землетрясений, унесших жизни примерно 17 млн. человек. Наиболее истребительным из них считают землетрясение 1201 г. в Египте, лишившее жизни более одного миллиона человек.

В летописях упоминаются землетрясения в Киеве в 1091, 1107 и 1170 г.г. В мае 1230 г. подземные толчки отмечались в Суздале и Новгороде, в 1446 г. – в Москве и Владимире, в 1556 г. – в Нижнем Новгороде и Владимире.

С тех пор, как человечество освоило земледелие, грозным стихийным бедствием остаются засухи, как правило, сопровождавшиеся голодом.

В истории России засухи и голодные из-за них годы случались очень часто. В числе первых летописных сообщений о них значится 994 г., когда была «сухмень велика и знойно добре». Засухи 1008 и 1009 г.г. приводили к сильному голоду на Руси. В течение второй и третьей четвертей XIV века летописцы упоминают 12 засух, из которых 7 поразили всю территорию государства. Всего в XIV веке было 30 голодных лет. В 1475 г. засуха обрушилась на западнорусские земли. Особенно сильная засуха имело место в 1525 г., когда в течение всего лета («от Троицы до Успенья») не было дождей. Вследствие большого недорода от голода умирали тысячи людей.

Территория России в большей своей части является зоной рискованного земледелия:

«… Жестокий мороз 14 сентября 1225г. побил все озими. Цена на хлеб сделалась неслыханно высокой. Хотя жители Новгорода славились богатством, но неумеренная дороговизна истощила все средства пропитания для города. Начался голод, болезни, затем массовая гибель людей. Средств спасения от беды не было. Трупы лежали на улицах. Не имея возможности помочь горожанам, добрый архиепископ старался по крайней мере ограничить действие зла. Он построил скудельницу – убогий дом и подобрал доброго и трудолюбивого человека Станила, поручив ему срочное погребение трупов, чтобы их тление не заражало воздух. Стремясь избавить горожан от распространения мора, Станил с утра до вечера вывозил трупы и в короткое время схоронил их свыше трех тысяч. В городе начались волнения, народ, изгнав прежних, избрал нового посадника и тысяцкого, начались грабежи домов и сел прежних чиновников».

А между тем голод и мор свирепствовали. Бедные горожане ели мох, желуди, сосну, кору липовую, собак, кошек и даже человеческие трупы. Некоторые из них даже убивали людей, чтобы питаться их мясом. Другие в отчаянии зажигали дома граждан зажиточных, имевших хлеб в житницах, и грабили эти запасы. Беспорядок и неподчинение властям увеличивали бедствие и вскоре две новые скудельницы наполнились мертвыми. Их насчитывалось до 42 тысяч. На улицах, на площади, на мостах голодные псы терзали множество непогребенных тел и даже живых, оставшихся без родителей младенцев. Родители, доведенные до исступления воплями своих истощенных голодом детей, отдавали их в рабы чужеземцам. «Не было жалости в людях» - свидетельствует летописец и продолжает: «казалось, что ни отец сына, ни мать дочери не любит. Сосед соседу не хотел отложить кусочек хлеба». Кто мог, бежал в иные края…».

С глубокой древности грозным бедствием для людей являлись эпидемии опасных инфекционных болезней.

Ещё древнегреческий военный историк Фукидид, описывая Пелопонесскую войну (431 –404 г.г. до н. э.), сообщает о свирепствовавшей в Афинах чуме. Эпидемия этой же болезни поразила Византию во времена царствования Юстиниана (527-563 г.г.). В середине XIV в. поразившая Европу чума привела к запустению ряда городов, за что была прозвана «черной смертью».

В эпоху крестовых походов рыцари занесли в Европу проказу, которая приобрела эпидемический характер.

В России впервые летописи отмечают эпидемию в последней четверти XI века, сообщая, что в 1083 г. произошел «мор на людей по всей русской земле». В последующем такого рода сообщения в летописях относятся к 1203, 1320-1352 г.г., когда эпидемии поражали Псков, Новгород и их окрестности.

Особенно грозные эпидемии обрушивались на Русь в 1418 и 1420 г.г. Они распространились на Новгород, Старую Руссу, Псков, Порхов, Ладогу, Торжок, Тверь, Дмитров и другие земли. Многие поселения вымерли. В 1570 г. во время разгула опричнины в России началась чума, занесенная с Запада. Мор, т.е. массовая гибель населения отмечалась в 28 городах.

«…Еще в 1346 г. был мор в странах Каспийских, Черноморских, в Армении, В Земле Абазинской (карачаевцы), Ясской и Черкесской, в Орде при устье Дона, в Астрахани и в Сарае. …Сия жестокая язва, известная в летописях под именем Черной смерти, началась в Китае, истребила там около 13 миллионов людей, достигла Греции, Сирии, Египта. Генуэзские корабли привезли ее в Италию, где равно как и во Франции, в Англии, в Германии, целые города опустели. В Лондоне лишь на одном кладбище было захоронено 50 тысяч человек. В Париже отчаявшийся народ требовал казни всех жидов (иудеев), думая, что они сыплют яд в колодези. В 1349 г. началась зараза и в Скандинавии; оттуда или из немецкой земли перешла она во Псков и Новгород.

В Пскове она проявилась весною 1352 г. и свирепствовала до зимы с такою силой, что едва осталась треть жителей. Болезнь обнаруживалась вспуханием желез в мягких впадинах тканей тела. Человек харкал кровью, а на другой или на третий день издыхал. Нельзя было, по свидетельству летописцев, вообразить себе зрелища более ужасного: юноши и старцы, супруги, дети лежали в гробах друг подле друга. В один день исчезали самые многочисленные семейства. Каждый иерей (священник) поутру находил в своей церкви по 30 и более усопших. Отпевали их всех вместе, и на кладбищах уже не было места для новых могил. Погребали за городом, в лесах.

Вначале люди корыстолюбивые охотно помогали хоронить умирающих в надежде воспользоваться их наследством. Когда же убедились, что язва передается прикосновением, и что смерть таится в самом имуществе зараженных, тогда даже богатые, способные платить, оставались без помощи: сын убегал от отца, брат от брата».

Эпидемия разразилась и в Новгороде, где от 15 августа до Пасхи умерло множество людей.

Антропогенные угрозы и бедствия наибольшие масштабы стали приобретать лишь с развитием техносферы, т.е. тогда, когда развитие цивилизации привело к резкому возрастанию её возможностей в производственной сфере, а последнее стало способствовать нарастанию риска аварий и катастроф техногенного характера.

Тем не менее, уже в древние времена антропогенные источники таких бедствий, как пожары, встречались не менее часто, нежели природные. Неосторожное обращение с величайшим достижением древней цивилизации - «приручением» и добыванием огня, нередко оборачивалось большими бедами для людей. И уже первобытные племена хорошо знали, что огонь является источником не только больших благ, но и повышенной опасности.

На Руси, а позднее и в России, во все времена складывалась сложная ситуация с пожарами. Это было связано с частыми войнами, а также с традиционно неупорядоченной деревянной застройкой, несовершенными отопительными средствами, долгими осенне-зимними периодами, а нередко и с небрежным отношением к мерам по профилактике пожаров.

По несколько раз выгорали Юрьев, Владимир, Суздаль, Новгород, Ладога, Русса и другие населенные пункты. Особенно широко известны опустошительные пожары в Москве. По некоторым сведениям, она выгорала частично, а иногда и полностью, около 60 раз. В 1238 г. во время нашествия Батыя Москва сгорела целиком. Крупномасштабные пожары она пережила в 1335 и 1337 г.г. В 1365 г. за два часа в так называемом «всесвятском» пожаре город сгорел полностью. Этот пожар стал поводом для сооружения Дмитрием Ивановичем (впоследствии Донским) белокаменных стен вокруг Кремля, прежде огражденного деревянными стенами, как элемента противопожарной защиты руководства государства от рисков пожарной опасности.

В XV столетии в Москве свыше 20 раз полыхали страшные пожары. Только с 1453 по 1493 г.г. она значительно выгорала около 10 раз. Пожары опустошали столицу и в XVI столетии. В 1547 г. Москва горела 3 раза. В пожаре 21 июня 1559 г. погиб Кремль со всем своим достоянием. Не прекращались крупные пожары и в последующем. В частности, один из последних опустошительных пожаров, длившийся 3 суток и уничтоживший 2/3 города, произошел в Москве во время вторжения Наполеона.

К антропогенным бедствиям, которые издревле обрушивались на человечество, могут и должны быть отнесены бедствия, порождаемые войнами.

Чрезвычайные ситуации, порождаемые войнами в IV-III тысячелетиях, возникали на завоеванных территориях и выражались в массовом истреблении их населения, в том числе и не участвовавшего в вооруженной борьбе. Эти репрессивные меры проводились из-за того, что у воинов-завоевателей не было никакого оборонительного оружия, кроме медного шлема, а иногда и щита, а их наступательное оружие состояло из кинжала, небольшого медного топорика на палке или копья с медным наконечником. В этих условиях использовать труд пленных и покоренных людей можно было, лишь дав им медные кирки, лопаты или мотыги. А это означало, что рабы будут вооружены не хуже, чем их хозяева. Поэтому пленных воинов и большую часть населения сразу же убивали. Стремясь избежать такого рода ситуаций, население более слабой стороны пыталось укрываться за стенами сооруженных для этой цели укреплений (13).

С дальнейшим развитием цивилизации совершенствовались вместе с орудиями труда и средства поражения в ходе ведения военных действий. Появилось огнестрельное оружие, которое уже было не по карману простолюдинам, с распространением пороха как взрывчатого вещества возросла взрыво- и пожароопасность не только при ведении военных действий, но и в местах его складирования и хранения.

Накопленная за предыдущие пятьдесят лет энергия в виде современных средств поражения способна уничтожить не только само человечество, но и окружающую его среду. А производственные мощности эпохи индустриального развития дамокловым мечом висят над головой человечества.

К началу промышленной революции наряду с природными опасностями резко возрос и риск реализации техногенных опасностей, порожденных человеком, и переход к постиндустриальному обществу привел к обострению противоречий техносфера-биосфера, и промышленная мощность тяжелым грузом лежи на пути возвращения человека к первоосновам природы.

Общие понятия энтропии в технологических (закрытых) системах и окружающей их среде