Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Гленсдроф П. -> "Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктруций" -> 89

Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктруций - Гленсдроф П.

Гленсдроф П., Пригожин И. Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктруций — М.: Мир, 1973. — 280 c.
Скачать (прямая ссылка): termodinamicheskayateoriyastrukturi1973.djvu
Предыдущая << 1 .. 83 84 85 86 87 88 < 89 > 90 91 92 93 94 95 .. 99 >> Следующая


Как мы видели, состояние покоя мембраны отвечает такой ее молекулярной организации, которая отделена конечным расстоянием от структуры возбужденного состояния. Возбуждение мембраны происходит скачкообразно и индуцируется малыми возмущениями. Само возбужденное состояние мембраны появляется в результате постепенного отклонения от равновесия. Процесс возбуждения основан на связи кооперативных структурных переходов в мембране с транспортом ионов. Таким образом, в нашей модели мы можем рассматривать мембранное возбуждение как эффективный фазовый переход *).

ГЛАВА

- 17 -

ЕДИНСТВО ФИЗИЧЕСКИХ ЗАКОНОВ И УРОВНЕЙ ОПИСАНИЯ

17.1. Введение**)

Довольно примечательным совпадением является то, что эволюционная идея возникла в XIX веке в двух прямо противоположных формах.

*) Необходимо подчеркнуть, что рассмотренная в этом разделе модель имеет лишь косвенное отношение к электрически возбудимой мембране, поскольку в системе присутствуют только нейтральные частицы. Транспорт заряженных частиц через мембрану в решеточной модели и сопутствующие электрические явления исследованы в работах Hill Т., Yi-der Chen, Proceed. Nat. Acad. Sei. (USA) 66, 607 (1970); Чизмаджев Ю. А., Мулер А. А:; Маркин В. С., Биофизика, 17, 1012 (1972); Фишман С. M., Х,одоров Б. И., Волькенштейн М. Б., Биофизика, 17, 421 (1972). — Прим. ред.

**) Эта глава написана по двум последним статьям,Пригожина [146, 147], ЕДИНСТВО ФИЗИЧЕСКИХ ЗАКОНОВ И УРОВНЕЙ ОПИСАНИЯ

259

В термодинамике принцип Карно — Клаузиуса формули-лируется как эволюционный закон непрерывной дезорганизации, или разрушения изначально заданной структуры. В биологии или социологии идея эволюции, напротив, ассоциируется с усложнением организации.

Ясно, что обе концепции имеют глубокий философский смысл. Распространение термодинамической концепции эволюции на мир в целом приводит к идее о том, что «структура» возникла в каком-то, весьма от нас удаленном «золотом веке» и что последующее развитие связано с непрерывным переходом к хаосу.

Биологическая концепция эволюции утверждает нечто прямо противоположное. Никто не высказал ее лучше, чем французский философ Анри Бергсон [5, 6], взгляды которого отражают состояние биологии того времени: «Чем глубже мы проникаем в природу времени, тем больше понимаем, что длительность есть изобретение, создание форм, непрерывное производство чего-то абсолютно нового». Идеи Спенсера в некотором смысле аналогичны. Спенсер полагает, что основным принципом эволюции в природе служит принцип «неустойчивости однородного» (подробное обсуждение идей Спенсера см. в работе [70]).

Как можно примирить эти два диаметрально противоположных аспекта эволюции?

Несомненно, что оба аспекта соответствуют различным граням физической реальности. Например, если мы смешаем две жидкости, то возникает диффузия с прогрессирующим «забыванием» системой ее начальных условий. Это типичный пример ситуации, описываемой увеличением энтропии. Напротив, в биологических системах неоднородность является правилом. Неравенство концентраций поддерживается химическими реакциями и активным переносом. Следовательно, «когерентное» поведение — характерная черта биологических систем [197].

Действительно ли существуют два не сводимых один к другому типа физических законов? Отличие поведения столь разительно, что такой вопрос вполне уместен (см., например, работу [69]).

Точка зрения, развиваемая в данной книге, сводится к тому, что существует только один тип физических законов, но различны термодинамические ситуации: вблизи и вдали от равновесия, Разрушение структур наблюдается, вообще говоря, в непосредственной близости к термодинамическому равновесию. Напротив, рождение структур может наблюдаться (при определенных нелинейных кинетических закономерностях) за пределом устойчивости термодинамической ветви. Это замечание подтверждает точку зрения Спенсера [70]: «Эволюция есть интеграция материи и сопутствующая диссипация движения-».

Для всех этих ситуаций второй закон термодинамики остается справедливым. 260

ГЛАВА 10

17.2. Биологические структуры

Интересно описать биологические структуры как открытые химические системы, действующие за пределом устойчивости термодинамической ветви. Эта модель в применении к живым системам, очевидно, неполна, поскольку требуется значительно более точная информация о типах химических реакций для того, чтобы объяснить такую характерную особенность жизни, как явление воспроизведения.

В разд. 15.7 мы видели, что важные биохимические процессы действительно должны возникать за пределом устойчивости термодинамической ветви. Качественно аналогичные рассуждения можно провести и для биологических циклов в целом, таких, как фотосинтез [3, 155]. Можно даже внутри этих циклов изолировать некоторые отдельные группы реакций, протекающих за пределом устойчивости термодинамической ветви [61, 161]. Это, по-видимому, — один из способов, с помощью которого организм поддерживает свою «когерентность».

Необходимость поддерживать состояние биологической системы вне термодинамической ветви требует наличия некоторой биологической информации.
Предыдущая << 1 .. 83 84 85 86 87 88 < 89 > 90 91 92 93 94 95 .. 99 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed