Продукция - энтропия
Cтраница 3
В 1969 г. А. И. Зотин и Р. С. Зотина опубликовали статью [18], в которой детально описали данные, относящиеся к проблемам развития, роста и старения, и пришли к заключению, что устойчивое отклонение от стационарного состояния отвечает периодам оогенеза, стадиям злокачественного роста и периоду начальных изменений при регенерации. По мнению этих авторов, в процессе роста, развития и старения организмы обнаруживают тенденцию к переходу в состояния с минимальной продукцией энтропии. [31]
 |
Зависимость стационарной концентрации промежуточного вещества от параметра R. [32] |
На рис. 2.3 стационарная концентрация промежуточного вещества X представлена как функция R. При малых отклонениях от равновесия R - Rel система перемещается плавно вдоль термодинамической ветви АВ на рис. 2.3. Все стационарные состояния на этой ветви устойчивы и согласуются с теоремой о минимальной продукции энтропии. [33]
Первые описывают сопряжение различных кинетических процессов вследствие отличия перекрестных коэффициентов L j ( i Ф k) от нуля, второе есть математическое выражение теоремы Пригожина О минимуме производства энтропии в стационарном состоянии. Несомненно, что в биологической открытой системе реализуются сопряженные процессы. Поэтому общая феноменология Он-загера - Пригожина позволяет объяснить, хотя бы качественно, важные биологические явления. Вопрос о применимости теоремы Пригожина к биологическим системам более сложен. Как уже сказано, продукция энтропии ст минимальна лишь в тех стационарных состояниях открытых систем, которые близки к равновесию. Теорема Пригожина окажется актуальной для описания поведения биологической системы, лишь если последняя может существовать вблизи равновесия, так как соотношения Онзагера справедливы в линейной области. [34]
Рассмотрим системы, удаленные от равновесия. Встречаются ситуации трех типов. Онзагера Ьц Llt не выполняются. Во-вторых, локальное равновесие может сохраняться, но свойства системы непрерывно изменяются по мере отклонения от равновесия. В этом случае система сохраняет ряд свойств линейных систем, в частности, остается справедливой теорема о минимуме продукции энтропии в стационарном состоянии. И, наконец, в третьем случае возникает динамический порядок, новые типы организации вещества в пространстве и времени, присущие только открытым, далеким от равновесия системам, именуемым диссипативными системами. [35]
Как мы увидим дальше, динамический порядок, возникновение динамических структур и их упорядоченное поведение во времени возможны лишь вдали от равновесия. Линейная неравновесная термодинамика, кратко изложенная в этой главе, справедлива лишь вблизи равновесия. Первое описывает сопряжение различных кинетических процессов вследствие отличия недиагональных коэффициентов L ( i j) от нуля, второе есть математическое выражение теоремы Пригожина о минимуме производства энтропии в стационарном состоянии. Несомненно, что в биологической открытой системе реализуются сопряженные процессы. Поэтому общая феноменологическая теория Онза-гера - Пригожина позволяет объяснить важные биологические явления. Вопрос о применимости теоремы Пригожина к биологическим системам более сложен. Как мы видели, продукция энтропии о минимальна лишь в тех стационарных состояниях биологических систем, которые близки к равновесию. Но в физике линейная зависимость реакций системы от воздействия, вызвавшего эту реакцию, есть всегда лишь первое приближение, справедливое для малых воздействий. В нашем случае малость означает малое удаление от равновесия. Для рассмотрения биологических систем и их динамической упорядоченности необходимо выйти за пределы линейной термодинамики. [36]
Нетрудно найти примеры таких зон, когда речь идет о человеке и об изменении окружающего мира, отмечающем его целеустремленную деятельность. Даже модели мозга типа счетных машин обладают в глазах их творцов этой особенностью, создавая вокруг себя зону организации. Вполне очевидно, что различные формы высшей интеллектуальной деятельности характеризуются громадной способностью к созданию зон организации. Образование в результате действия организационного потенциала зоны организации облегчает живым клеткам формирование их собственной структуры из менее организованных материалов. Все механизмы клетки, действие которых направлено на саморепродукцию или развитие, функционируют так, что на каждом этапе всей последовательности реакций организационная работа минимальна. Синтез белка осуществляется только тогда, когда и пространственные и энергетические условия таковы, что ферментному аппарату остается лишь замыкать цепочки аминокислот. На языке термодинамики это и должно было бы означать, что аппараты клетки стремятся приблизиться к стационарному состоянию с минимальной продукцией энтропии за единицу времени, но организационная работа явно не имеет простого термодинамического эквивалента. [37]
Страницы: 1 2 3