Самое грандиозное шоу на Земле: доказательства эволюции

Находиться на орбите звезды - единственный способ, при котором тело может оставаться на относительно неизменном расстоянии от источника энергии. Около любой звезды - и наше солнце является типичным - есть ограниченная зона, омываемая теплом и светом, где эволюция жизни возможна. По мере перемещения от звезды в космос эта пригодная для жизни зона быстро убывает, следуя известному закону обратных квадратов. Таким образом, свет и тепло уменьшаются не прямо пропорционально расстоянию от звезды, а пропорционально квадрату расстояния. Нетрудно понять, почему так должно быть. Представьте себе концентрические сферы увеличивающегося радиуса, со звездой в центре. Энергия, излучаемая звездой, попадает на внутреннюю часть сферы и "распределяется" равномерно на каждый квадратный дюйм внутренней поверхности сферы. Площадь поверхности сферы пропорциональна квадрату радиуса. Так, если сфера A вдвое дальше от звезды, чем сфера B, то одно и то же число фотонов должно быть "распределено" по вчетверо большей площади. Вот почему Меркурий и Венера, планеты, наиболее близкие к центру нашей солнечной системы, очень жаркие, в то время как внешние, такие как Нептун и Уран - холодные и темные, хотя все же не столь холодные и темные как открытый космос.

Второй закон термодинамики гласит, что, хотя энергия не может быть ни создана, ни уничтожена, она может - должна в закрытой системе - становится менее способной делать полезную работу: именно это имеется в виду, когда говорят, что "энтропия" увеличивается. "Работа" включает, например, перекачку воды в гору или - химический аналог - извлечение углерода из атмосферного углекислого газа и использование его в тканях растения. Как уже разбиралось в Главе 12, оба эти результата могут быть достигнуты, только если энергия питает систему, например электрическая энергия приводит в действие водяной насос, или солнечная энергия движет синтез сахара и крахмала в зеленом растении. Как только вода будет закачана на вершину горы, она будет иметь тенденцию течь под гору, и часть энергии ее нисходящего потока может быть использована, чтобы привести в действие водяное колесо, которое может выработать электричество, которое может заставить электромотор накачать часть этой воды в гору снова: но только часть! Часть энергии всегда теряется - хотя никогда не уничтожается. Вечный двигатель (Вы не сможете сказать это слишком категорично) невозможен.

В химии жизни углерод, извлеченный из воздуха движимыми солнцем химическими реакциями "в гору" в растениях, может быть сожжен, чтобы выпустить часть энергии. Мы можем буквально сжечь его в форме угля, который Вы можете себе представить как сохраненную солнечную энергию, поскольку она была помещена туда солнечными панелями давно умерших растений в каменноугольном периоде и в другие прошедшие времена. Или энергия может быть выпущена более управляемым способом, чем фактическое горение. В живых клетках, и растений, и животных, поедающих растения, или животных, поедающих животных, которые едят растения (и т.д.), созданные солнцем соединения углерода "медленно сжигаются". Вместо того, чтобы буквально вспыхивать пламенем, они отдают свою энергию удобной для использования струйкой, где она работает контролируемым образом, приводя в действие химические реакции "в гору". Неизбежно часть этой энергии тратится впустую в виде тепла - если бы этого не было, то у нас был бы вечный двигатель, который (Вы не можете говорить это слишком часто) невозможен.