Кибержизнь. Контуры медицины будущего

Пригожина больше всего интересовали в термодинамике неравновесные специфически открытые системы, в которых либо материя, либо энергия, либо то и другое обмениваются с внешней средой в реакциях. При этом количество материи и энергии либо количество материи или количество энергии со временем увеличивается или уменьшается. Чтобы объяснить поведение систем, далеких от равновесия, Илья Пригожин сформулировал теорию диссипативных структур. Им было доказано существование неравновесных термодинамических систем, которые, при определённых условиях, поглощая вещество и энергию из окружающего пространства, могут совершать качественный скачок к усложнению, причём такой скачок не может быть предсказан, исходя из классических законов статистики. Считая, что неравновесность может служить источником организации и порядка, он представил диссипативные структуры в терминах математической модели с зависимыми от времени нелинейными функциями, которые описывают способность систем обмениваться материей и энергией с внешней средой и спонтанно себя рестабилизировать.

Ставший теперь классическим пример диссипативной структуры в физической химии известен как нестабильность Бенарда. Такая структура возникает, когда слои легкоподвижной жидкой среды подогреваются снизу. При достаточно высоких температурных градиентах тепло передается через эту среду как обычно, и большое число молекул в жидкости образуют специфические геометрические формы, напоминающие живые клетки.

В 1947 году Пригожин сформулировал и доказал теорему термодинамики неравновесных процессов, которая гласит: «В стационарном состоянии производство энтропии внутри термодинамической системы при неизменных внешних параметрах является минимальным и постоянным. Если система не находится в стационарном состоянии, то оно будет изменяться до тех пор, пока скорость производства энтропии, или, иначе, диссипативная функция системы не примет наименьшего значения». Когда я говорю о Пригожине, то для меня это, прежде всего, человек, который вскрыл физику рождения сложности в поэтапной эволюции живой материи.

В 1977 г. Илье Романовичу была присуждена Нобелевская премия по химии «за работы по термодинамике необратимых процессов, особенно за теорию диссипативных структур». «Исследования Пригожина в области термодинамики необратимых процессов коренным образом преобразовали и оживили эту науку», – сказал Стиг Классон в своей вступительной речи от имени Шведской королевской академии наук. Эта работа открыла для термодинамики «новые связи и создала теории, устраняющие разрывы между химическим, биологическим и социальным полями научных исследований». Исследования Ильи Романовича Пригожина отличают также элегантность и прозрачность, поэтому ученого заслуженно называют «поэтом термодинамики». Илья Романович был одним из тех редких людей, которые могли увидеть непростые вещи в простых вещах.

Хочу отметить, что это отличительная особенность всех великих ученых – видеть необычное в обычном! Так вот, Илья Романович был наделен такой способностью поистине до невероятной степени. В 1982 году Пригожин становится иностранным членом Академии наук СССР. Его работы многократно переводились на русский язык. К его работам обращаются многие ученые, не только физики и химики, но и биологи, палеонтологи и математики, историки, филологи. В 1989 году король Бельгии пожаловал Пригожину титул виконта.

В данной книге влияние этого гиганта будет прослеживаться красной нитью во многих главах, а принцип самообновления вообще может быть полностью описан инструментами нелинейной термодинамики от бифуркации до теоремы о минимуме производства энтропии, которые сформировал, ввёл в практику и математически доказал И.Р. Пригожин.

Доброборский Борис Самуилович

27.08.1945

«Устойчивость неравновесного термодинамического состояния биологических систем обеспечивается непрерывным чередованием фаз потребления и выделения энергии посредством управляемых реакций синтеза и расщепления АТФ».