Самоорганизация в неравновесных системах - Николис Г.
Скачать (прямая ссылка):
Общее введение
Прежде чем стала возможной какая-либо интерпретация функциональной упорядоченности, сравнимой по общности с равновесной, «жизненные» процессы были в некотором смысле поставлены «пне природы», вне физических законов. Так, живым организмам пытались Приписать случайный характер, представляя происхождение жизни как результат ряда чрезвычайно маловероятных событий. В современной классиче-. ской динамике проводится четкое различие между «событиями» и «регудярносгями». Законы динамики рассматривают регулярность чередования событий, но не события сами но себе. Отдельными событиями являются, например, начальные условия, о которых классическая динамика не может сделать какого-либо утверждения. В лучшем случае мы можем воспользоваться бодьцмаионскон вероятностной интерпретацией второго закона термодинамики, чтобы приписать каждому возможному начальному состоянию соответствующую вероятность. При этом как только начальное условие становится определенным, за счет необратимых процессов система перейдет в свое наиболее вероятное состояние.
Таким образом, жизнь, рассматриваемая как результат «невероятных» начальных условий, совместима с законами физики {начальные условии можно выбирать произвольным образом), однако не следует из законов физики (которые не предписывают определенных начальных условий). Такой точки зрении придерживается, например, Mono в своей известной книге*). Более того, с такой позиции само существование жизни представлялось бы в виде непрекращающейся борьбы целой армии демонов Максвелла против законов физики во имя поддержания чрезвычайно маловероятных услонпп. Излагаемые в на-шеи книге результаты свидетельствуют и пользу иной точки зрения. Весьма далекие от «неестественных» процессов, биологические процессы следуют из законов физики, присущих нелинейным системам, находящимся в существенно неравновесных условиях. Именно чти специфические черты позволяют использовать потоки энергии н вещества для построения и поддержания функциональной и структурной упорядоченности.
Выше мы настойчиво подчеркивали многообразие форм самоорганизации. Это неизбежно порождает чрезвычайную пест-рогу средств и методов, используемых при подходе к изучению этих проблем. Столь же разнообразным может оказаться и круг читателей этой книги. По этой причине нам представляется полезным предложить несколько различных способов ее изучения.
1. Дли читателей, интересующихся и первую очередь приложениями (например, химикам- эксперименгаторам, биологам,
*) Monod J.. l.e Ilasard et i.'i Necessile. Senil. lJ;ms. 1970.
Общее введение
25
социологам),термодинамический анализ (часть!) наряду с гл.5, 6 и 7 вплоть до разд. 7.5 должен дать достаточную основу для непосредственного изучения частей IV и V, посвященных конкретным физико-химическим и биологическим задачам.
2. Читатели, интересующиеся главным образом общей теорией и ее фпзпко-хнмнчеекпмп приложениями, должны прочесть исю гл. 7, а также гл. 8 и часть III. Однако таким читателям не обязательно вникать во Многие детали гл. 14, 15 и 17.
3. По-видимому, большинство читателей найдет гл. II и 12 технически более сложными но сравнению с остальным материалом. Это представляется нам неизбежным следствием современного сосюянии теории флуктуации. Тем не менее мы включили эти главы в книгу без колебаний, чтобы дать читателю современную картину этого развивающегося и становящегося все более важным аспекта явлении самоорганизации.
4. Поскольку многие из описанных в книге результатов все еще siHJiянп[Я предметом активных исследований, мы сочли необходимым время от времени переключаться от академического стиля, характерного для изложения общих методов и приемов, к стилю научного сообщении. Читатель должен полностью осознать тот факт, что дальнейшее развитие Этой области науки, по-видимому, будет Происходить взрывообразно, в виде истинной неустойчивости!
Пскоюрые представления, развитые в данной книге, являются плодом коллективных усилии; большой вклад внесли представители групп, работающих в области статистической механики и термодинамики из Брюссельского университета и Техасского университета в Остине. Мы выражаем особую признательность П. Ад дену, А, Баблояпи, Дж. Л. Дснойбургу, Т. Эрно, Р. Гэрей, А, Гольдбетеру, М. Гсршкович-Кауфман, Дж. Гирно, В. Хорстэмке, Л, Качмареку, К. Кптахара, Р. Лсфе-веру, М. Малск-Мансур, А. Назареа, Дж. Портнову, М. Занглсру, Дж, С, Турнеру, Дж. В, Турперу, А.Ван Ннпельсеру и Р. Вельху.
Нам приятно выразить благодарность за плодотворные дискуссии, предложения и поддержку со стороны Дж. Ф. Г. Ох-мути из университета в Индиане, Р, Балеску из Брюссельского университета, Ж: Шаню нз университета VII в Париже, М. Эй-гена из института Макса Планка в Гёттингене, П. Глеисдорфа из Брюссельского университета, Б. Гесса из института Макса Планка а Дортмунде, Ж. Козака из Нотрдамского университета, Р, Мазо из Орегонского университета, Ж. С. Ннколнса пз Университета в Патрасе, Р. Нойеса из Орегонского университета, П. Резпбуа пз Брюссельского университета, Дж. Росса Из Массачусетскою технологического института, Альбера и Лнпи Заифельд нз Брюссельского университета, Р. С. Щехтера из
