Самоорганизация в неравновесных системах - Николис Г.
Скачать (прямая ссылка):
Все эти важные вопросы обстоятельно рассмотрены в данной книге. Идеи и методы, с которыми встретится здесь читатель, представляют особый интерес в связи с проблемой эволюции макромолекул. Не вызывает сомяеннй. что окружающий пас мир не является результатом «игры в кости с независимыми испытаниями». Чтобы речко ускорить процесс ^нолюцнн. Л1. Эй-ген ввел конкуренцию гиперциклов. И. Пригожий рассматривает эту проблему с более общих позиций. Эволюция трактуется как последовательность переходов в иерархии структур возрастающей сложности, причем отбор идет в услоцпях псе возрастающей диссипации, тогда как любое стационарное состояние удовлетворяет принципу минимума возникновения энтропии. Ппнвцо было бы. думать, что проблема происхождения генетического кода тем самым решена. Скорее можно утверждать, что наметились подходы к ее решению, п, видимо, нрав был Ф. Крик, который давно писал об аналогии между процессом эволюции макромолекул и химическим сите.-юч в открытом реакторе.
Стремясь расширить область приложения теории самоорганизации, авторы кратко обсуждают (стр. 488 и далее) некото-
nvpeuudu
7
pue задачи социально!**! чннлкщпп. Однако возможность применения развиваемых методов к социальным явлениям весьма проблематична, так как они крайне сложны и плохо поддаются формализации. Подробный анализ этого круга вопросов можно найти, например, в сборнике «Биологическое и социальное н развитии человека* (М., Паука, 1977).
Увлекательная киша Г. Пнколиса и И. Прнгожипа весьма неоднородна и но характеру описываемых систем, и по степени сложности. Наряду с разделами, адресованными математикам и физикам, имеются главы, чтение которых не требует специальной подготовки, Большое число наглядных иллюстраций и детальный анализ конкретных примеров существенно облегчают изучение материала. Книга состоит из пяти частей. Часть 1 имеет вводный характер и должна помочь в освоении последующего материала. Часть II посвящена математическим аспектам самоорганизации в рамках детерминистического подхода. Здесь представляют особый интерес разделы, где рассмотрены модели, приводящие к возникновению как пространственных, так и временных диссипативпих структур. В части Ш анализируются стохастические подходы к изучению самоорганизации, возникающей через флуктуации. Большое значение имеет обсуждение флуктуации в неравновесных системах, а также теории «среднего ноля* и' се модификаций применительно к флуктуациопным явлениям. В части IV" изложен ряд конкретных результатов, относящихся к проблеме регуляции в химических н биологических системах. Здесь представлены практически все уровни регуляции — от молекулярного до клеточного. Особый интерес представляет часть V, где читатель найдет ряд новейших результатов, касающихся приложении термодинамики к проблемам эволюции н рассмотрению экосистем. Кратко обсуждается также возможность использования развитых методов в теории нейронных сетей ц для описания иммунных реакций организма.
Можно надеяться, что издание на русском языке книги, посвященной исследованию проблемы самоорганизации, будет с интересом встречено научной общественностью. Ясно и увлекательно написанная, хорошо иллюстрированная и снабженная обширной библиографией, книга Г. Николиса и И. Притожнпа будет нужной н полезной для широкого круга физиков, химиков и биологов.
В заключение мы считаем своим долгом поблагодарить авторов за сотрудничество при работе над переводом.
Ю. Чизмаджее
СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
?4^ сродство реакции р
А, В,... начальные и конечные продукты в реакционной последовательности Dt коэффициент диффузии компонента /
dt диффузионная частота компонента i
Е внутренний энергия
i\ ннутренняя энергия на единицу объема
F свободная энергия: производящая функция
/ приведенная производящая функции
J обобщенный поток
Км константа равновесия
к во.шоное число
k0 константа скорости
I характерная длина
LkL феноменологические коэффициенты
L линеаризованный оператор реакционно-диффузионной
системы
Р производство энтропии, распределение вероятностей
А' оптропня
sv плотность энтропии
s независимая переменная в представлении производя-
щей функции
7" температура; период колебаний
V объем
AV элемсн г объема
У постоянная движения
скорость реакции (>
vL-kt вероятности перехода в единицу времени
Л, Y,... промежуточные продукты реакции
X обобщенный поток
2Df диффузионная частота компонента i в формализме
нелинейного кинетического уравнения
0 обобщенный термодинамический потенциал
А бифуркационный параметр; размер клетки в много-
мерном кинетическом ураипепин
и-, химический потенциал компонента i
v(p стехиометрнческий коэффициент компонента (' в ре-
акции р
р масса единицы объема
а плотность производетна читропии
X поверхность
т|э кумулянгняя производящая функция
и собственное значение; чистота колебаний
ОБЩЕЕ ВВЕДЕНИЕ
Эпоха, в которую мы живем, знаменуется бурным развитием естественных наук. Диапазон доступных исследонанию масштабов физического мира Стал воистину фантастическим. Так, в области микромира физика элементарных частиц открывает процессы, протекающие на расстояниях порядка Ю 1Е см за времена порядка Ю-22 с. С другой стороны, в космологии мы встречаемся со временами порядка лет (возраст Вселен-
