Самоорганизация в неравновесных системах - Николис Г.
Скачать (прямая ссылка):
26
Общее введение
Техасского университета в Остине, Д. Томаса ю Технологического университета в Компшіе, Р. Томлса нч Брюссельского университета и Д, Уоллса из университета в Вайкато.
R последний период своеіі жилі и профессор Ларон Кацир-Качальскпй выступал активным поборником пселсдовашш в области явлений самоорганизации, Плодотворный обміни идеями с ним принес нам большую пользу.
Постоянный интерес к нашей работе и поддержка господина Ж. Сольвея л профессора Л. Жомота, президента Свободною университета н Брюсселе, вдохновляли нас при работе над книгой.
Большую пользу нам принесли такіке широкие контакты с со [рудниками Исследовательских лабораторий технического центра компании Дженерал моторе в Уоррене (шт. Мичиган), особенно с вице-президентом доктором П. Ф. Чепеа, доктором IJ. Германом и господином Л. Батеруорсом.
Наконец, нам приятно поблагодарить госпожу С. Дсрёмо-Уздлепс и госпожу Л. Феври за выполнение трудной работы по оформлению рукописи и господина П. Кине за эффективную техническую помощь п работе.
Настоящее исследование получило поддержку со стороны Национального исследовательского фонда Бельгии, министерства образования Бельгии (Ministere de l'Ftliicaliot] Nationale et de la Culture Francaise e( Ministere ile l'Fducation Nationale et de la Culture Neerlandaise), фонда P. A. Уолча (Хьюстон, шт. Техас) п Онкологического фонда Caisse Generale d'Epargne el de lietrailc (Бельгия).
ЧАСТЬ I
ОСНОВЫ ТЕРМОДИНАМИКИ
ГЛАВА 1
ВВЕДЕНИЕ
1.1. ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ
Целью этой книги, как отмечалось в Общем введении, является единое описание явлений самоорганизации в сложных системах, т. е. в системах с большим числом взаимодействующих субъеднннц. Кок научный опыт, так и нищи ежедневные наблюдения свидетельствуют о том, что такие системы, по крайней мере при выполнении определенных условии, могут характеризоваться когерентным поведением на масштабах, значительно превосходящих размеры отделений субъеднницы. Биологическая упорядоченность, генерация когерентного света лазером, возникновение пространственной или временной упорядоченности в химических реакциях- и гидродинамике и, наконец, функционирование экосистем в животном мире или жизнь человеческого общества-¦ все эти примеры являются поразительной Иллюстрацией явлении самоорганизации.
В дополнение к положениям, развитым в Общем введении, в этой вводной главе нам хотелось бы сделать некоторые замечания об упорядоченности биологических систем, в определенном смысле являющихся прототипом систем с различными типами самоорганизации и когерентного поведении. Хорошо известно, что статус живых существ с точки зрения законов физики и особенно термодинамики является весьма спорным Вопросом, породившим продолжительную дискуссию. По згой
28
Глава i
причине, прежде чем перейти к рассмотрению конкретных задач, во анодных замечаниях было бы полезно более точно определить пашу позицию.
Биологические системы являются чрезвычайно сложными п упорядоченными объектами. Оки обладают уникальной способностью сохранить и передавать информацию в виде структур и функций, возникших" в прошлом в результате длительной 'чно.июции. Вместе с тем поддержание жщнн, Даже п ее простейшей бактериальной форме, предполагает наличие постоянного обмена веществ и синтеза макромолекул, panno как и регуляции этих процессов. Явлении такого рода возможны благодаря чрезвычайно неоднородному распределению вещества в живых клетках, которое обусловлено протеканием нескольких тысяч реакции со сложными обратными связями в о(л,еме, составляющем несколько кубических микрон. Наконец, в процессе развития взрослого организма из оплодотворенного яйца имеет место передача генетической информации ия макроскопические расстояния в течение макроскопических отрезков времени. Здесь также регуляння играет первостепенную роль. От первого деле-ния клетки до образования взрослого организма, включая днф-фереицнровку на специализированные клетки ц ткани, a также образование отдельных органов, все'процессы должны протекать в нужное время п в нужном месте — в противном случае возникла бы совершенно хаотическая картина, приводящая к смерти.
Современная молекулярная биология достигла замечательных успехов при интерпретации такого когерентного поведения живых систем в терминах структуры составляющих систему молекул. Отсюда ясно, что в молекулярной биологии функциональная упорядоченность рассматривается как следствие структурной упорядоченности. Жизненные процессы описываются в ней на языке информации, ее кодирования и передачи. Генетический материал клетки в молекулярной биологии уподобляется магнитной ленте электронно-вычислительной машины. Записанная на ней программа предопределяет последовательность операций, назначенных к выполнению, с четким определением порядка их следования во времени — короче говоря, псе, »го снизано с выкипанием н воспроизведением организма. Однако ?i генетической программе не все фиксировано одинаково жестко. Такие явлении, как регенерация тклней, или даже память, или обучение обучающихся организмов с высоки развитой нервной системой, являются иллюстрацией определенной пластичности, позволяющей получать от внешней среды дополнительную информацию.
