Эволюция и новая термодинамика

Выше было уже сказано, что разработанная И. Р. Пригожиным термодинамика необратимых процессов устраняет запреты на эволюцию химических систем в направлении их упорядочения, налагаемые термодинамикой Р. Клаузиуса и Л. Больцмана. Ввиду того, что при обсуждении проблем химической эволюции и биогенеза в литературе чаще всего обращаются к одной из первых работ И. Пригожина, а именно к работе [11], в которой дана новая интерпретация второго начала термодинамики, более поздние работы того же автора рассматриваются всего лишь как экстенсивное развитие работы [II]. Между тем [c.211]

Исследования П. Гленсдорфа и И. Пригожина позволяют по-новому взглянуть на вопрос о соотношении между вторым законом термодинамики и биологическим эволюционным законом, которые при поверхностном рассмотрении кажутся взаимоисключающими. Теория деградации, каковой является классическая термодинамика, не может описать феномен жизни. Для этого нужна новая термодинамическая теория, содержащая возможность создания структуры в неравновесных условиях. Поэтому молекулярная теория эволюции М. Эйгена основывается именно на идеях нелинейной термодинамики П. Гленсдорфа и И. Пригожина. [c.6]

Эволюция систем, в которых протекают химические реакции (а также биологические, экологические и некоторые социальные процессы), сопряженные с процессами типа диффузии, описываются нелинейными дифференциальными уравнениями в частных производных. Вообще говоря, такие уравнения имеют более одного решения, из которых термодинамика выделяет одно — так называемую термодинамическую ветвь. При отклонении системы от равновесия могут в принципе возникать новые решения, отличные от термодинамической ветви, причем при рассмотрении новых типов решения естественным параметром является степень удаления от термодинамического равновесия (которую, впрочем, не очень ясно, как определять). [c.79]

Для таких новых стремительно растущих научных дисциплин, как, на пример, физика атома, или квантовая механика, или радиофизика, под словами современное состояние мы должны подразумевать их состояние в последние несколько лет. Напротив, для таких фундаментальных классических дисциплин, как электростатика, теория упругости, термодинамика, т. е. для дисциплин, уж давно переживших бурный рост молодости, под словами современное состояние правильно было бы подразумевать их эволюцию за последние десятилетия. Поэтому надо прежде всего вскрыть черты своеобразия термодинамики XX в., сопоставляя ее с термодинамикой [c.7]

Энергетические условия существования жизни. Рассмотренные условия самопроизвольного протекания химических реакций не объясняют сам феномен существования жизни на Земле и не дают теоретически состоятельных оснований для объяснения зарождения и эволюции жизни на нашей планете. Такие основания содержатся в активно ныне развивающейся термодинамике неравновесных процессов. Этот новый раздел термодинамики определяет, в каких условиях могут возникать самоорганизующиеся системы, т. е. жизнь. Главным из этих условий является непрерывный поток высокопотенциальной энергии. На Земле источником высокопотенциальной энергии служит видимый свет Солнца. Биосфера существует за счет ви- [c.62]

Но самое главное заключается в другом. С помощью изложенного подхода удается на строгой основе построить здание общего метода дедукции (2) и, таким образом, завершить формулировку новой термодинамики реальных процессов (ТРИ) с ее семью началами и прочим необходимым аппаратом исследования — именно это является нашей первоочередной задачей. ТРИ позволит в дальнейшем накопить необходимые систематические знания о свойствах различных конкретных форм явлений, рассортировать их с помощью какой-либо особой теории информации (например, критериев ), с помощью ОТС или изложенным выше приближенным способом, включающим метод последовательных приближений, и подойти, таким образом, к решению интересуюпгих нас вопросов эволюции. [c.63]

В работе представлены методологическое обоснование теории, термодинамическая, статистическая модель сложного вещества. Предложены релаксационные, нестационарные, марковские модели физико-химических процессов. Теория подтверждена экспериментом на примере процессов пиролиза, поликонденсации и термополиконденсации. Анализируются отличительные особенности термодинамики многокомпонентных систем, подчеркивается особая роль энтропии в формировании их разнообразия. Рассмотрена специфическая для вещества энтропия разнообразия, рост которой является источником эволюции вещества. Излагается новое направление, необходимое при изучении сложных органических систем - непрерывный, феноменологический подход к спектрам веществ. Анализируются закономерности, открытые нами в спектрах, в частности закон связи различных свойств и спектральных характеристик систем. Последнее означает, что свет несет информацию практически о всех свойствах материи. На основе данных спектроскопии предпринята попытка построения теории реакционной способности многокомпонентных органических систем. Отмечена особая роль квазичастиц- типа структуронов и вакансионов в формировании их реакционной способности. Показана роль слабых химических взаимодействий в гидродинамике многокомпонентных жидких сред. Даны новые подходы к направленному синтезу сложных органических систем. Экологические, геохимические системы и вопросы генезиса углеводородных систем планируется рассмотреть во второй части книги. [c.4]

Выдвинутая синергетикой концепция самоорганизации служит естественно-научным уточнением принципа самодвижения и развития материи. В противовес классической механике, синергетика рассматривает материю как массу, приводимую в движение внешней силой. В синергетике выявляется, что при определенных условиях и системы неорганической природы способны к самоорганизации. В отличие от равновесной термодинамики, признавшей эволюцию только в сторону увеличения энтропии системы, то есть беспорядка, хаоса и дезорганизации, синергетика впервые раскрыла механизм возникновения порядка через флуктуации, то есть отклонения системы от некоторого среднего состояния. Флуктуации усиливаются за счет нерав-новесности, расшатывают прежнюю структуру и приводят к новой из беспорядка возникает порядок. Самоорганизующиеся процессы характеризуются такими диалектическими противоречивыми тенденциями, как неустойчивость и устойчивость, дезорганизация и организация, беспорядок и порядок. По мере выявления общих принципов самоорганизации становится возможным строить более адекватные модели синергетики, которые имеют нелинейный характер, так как учитывают качественные изменения. Синергетика уточняет представления о динамическом характере реальных структур и систем и связанных с ними процессов развития, раскрывает рост упорядоченности и иерархической сложности самоорганизующихся систем на каждом этапе эволюции материи. Ее результаты имеют большое значение для установления связи между живой и неживой материей, а также раскрЕлтия процессов возникновения жизни на земле [179-185]. [c.169]

МИКИ, построенной на скоростях звезд и плотности их распределения так же, как обычная термодинамика построена на скоростях молекул и плотности распределения молекул. Однако такое супратермодинамическое равновесие никак не может быть отождествлено с понятием тепловой смерти. Чтобы убедиться в этом, достаточно вспомнить приведенное сопоставление состояния космоса с состоянием воды в стакане. С точки зрения термодинамики любое равновесное состояние возможно, если хотите, назвать состоянием тепловой смерти вещества . Тем не менее, как нам хорошо известно, молекулы всегда находятся в движении и вечно происходит непрерывная смена событий микромира. Так и для мира в целом состояние супратер-модинамического равновесия отнюдь не означало бы тепловой смерти в смысле прекращения движения и эволюции звезд. Напротив, гибель и рождение новых звезд при их соударениях — вечная жизнь космоса — являлись бы необходимой предпосылкой супратермодинамической равновесности мира, подобно тому, как аналогичные явления в микромире поддерживают макрофизическую равновесность. [c.142]

Обеспечение возможно более интенсивной жизнедеятельности решается передачей соответствующих функций белкам. Однако-интенсивная работа дорого стоит макромолекулам белков. Эти молекулы все время повреждаются и ломаются. Взамен синтезируются новые. Таким образом, чем интенсивнее функция белков, тем интенсивнее они обновляются. Это постоянное их обновление стало очевидным после первых же опытов Р. Шонхей-мера с изотопной меткой (см. [244]). По существу, после возникновения механизма синтеза белка на полинуклеотидных матрицах, дальнейшая эволюция состоит в совершенствовании белков, полипептидных цепей. Кинетические свойства самих матричных полинуклеотидных молекул перестают быть факторами эволюции. Фенотип, т. е. результат реализации наследственных свойств в жизнедеятельности (кинетические свойства) отделяется от генотипа, т. е. совокупности наследственных текстов (информационно-термодинамические свойства), т. е. белковый фенотип отделяется от нуклеотидного генотипа. Такое разделение кинетики и термодинамики, фенотипа и генотипа, не нужно понимать слишком буквально. Речь идет лишь о ведущих критериях естественного отбора, физико-химических факторах эволюции. [c.63]

Рассмотрение начального шага эволюции с применением упомянутых количественных мер приводит к математической формулировке (выводу) семи всеобщих универсальных количественных принципов, или начал (законов), которым обязаны подчиняться все эволюционные ряды. Эти начала следующие сохранения энергии, сохранения количества вещества, состояния, взаимности, переноса, увлечения и обобщенного заряжания ( диссипации ). Закон сохранения энергии (первый закон классической термодинамики Клаузиуса) был открыт в опытах Р. Майером в 1842 г. Законы переноса и увлечения сформулированы Л. Онзагером в 1931 г., за что в 1968 г. он был удостоен Нобелевской премии. Остальные четыре начала — сохранения количества вещества, состояния, взаимности и обобщенного заряжания — новые (см. гл. VI—XIII, XVI). На этом практически завершаются построение общего метода дедукции и формулировка основного количественного аппарата общей теории (ОТ) природы (см. гл. XIII). [c.9]

В гл. 4 и 6 мы доказали на многочисленных примерах, что в нелинейных открытых системах возможно спонтанное образование пространственных и временных структур. Теперь возникает вопрос подчиняются ли процессы структурообразования общим физическим принципам, подобным второму началу термодинамики, или же эти процессы носят особый характер. Фундаментальные исследования Пригожина и Гленсдорфа [23, 169] доказали существование вариационных принципов для стационарных нелинейных процессов. В рамках настоящего введения мы можем изложить лишь важнейшие положения теории Пригожина и Гленсдорфа. (Читатель, которого заинтересуют подробности, может обратиться к посвященной именно этим вопросам монографии Пригожина и Гленсдорфа [23].) Главная физическая величина, исследуемая новой теорией, — это производство энтропии, которое играет в необратимых процессах столь же важную роль, как энтропия в равновесных системах. К этой величине относятся вышеупомянутые общие физические принципы, которые также называются критериями эволюции. Термин эволюция используется здесь, как у Пригожина и Гленсдорфа, в узком смысле фи зической эволюции , т. е. относится к направленному развитию физических систем. [c.179]

К настоящему времени сложились достаточно последовательные представления относительно того, как в результате зарождения, роста и взаимодействия кристаллов происходит образование реальной гетерофазной структуры при фазовых превращениях в твердом состоянии. Эти представления, с одной стороны, позволяют дать количественное описание структуры и термодинамики результирующего многофазного состояния, с другой — содержат качественное объяснение особенностей эволюции твердого тела в процессе фазового перехода. В предлагаемой статье излагаются основные физические идеи, лежащие в основе современного теоретического подхода к анализу термодинамики и кинетики структурных превращений. При этом подчеркиваются те новые эффекты, которые специфичны именно для превращений в твердых телах и не наблюдаются при кристаллизации из паровой или Ж1ЗДК0Й фаз. Основное внимание при анализе кинетики превращений будет уделено оценке барьеров для зарождения и роста кристаллов в твердой фазе. Процессы массо- и теплопереноса, как правило, рассматриваться не будут, поскольку их влияние на протекание превращений в твердых телах принци- [c.345]

Интересно, что в (1.19) и (1.20) проявляются уже качественно новые свойства системы (см. выше "Качество" в параграфе 1.2), отсутствующие в (1.18). Это свойство эмердасентности снимает ограничения теорем Геделя и второго начала термодинамики, превращая любую физически замкнутую систему, начиная с определенного уровня ее структурно функциональной сложности, в неограниченно эволюционирующую информационную среду, кгк совокупность ФС й ИС. Причем, в соответствии с (1.20), динамика эволюции сложных систем (ИС) имеет взрывообразНый характер, и чем больше качественное разнообразие компонент элементов (мерности), тем более выражен ее экспоненциальный характер. Эта тенденция приводит как к росту иерархического согласования гармонизации) всех элементов системы, так и к повышению эффективности хранения и обработки в отдельных ее узлах. [c.36]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология