горизонт событий. музыка, редкости, раритеты.
ценное из блогов и других источников
| главная » статьи » естественнонаучное |
Живое из неживого. Диссипативные структуры Ильи Пригожина и самоорганизация неравновесных систем.
| В XIX веке изучали лишь наиболее простые, замкнутые системы, не обменивающиеся с внешней средой ни веществом, ни энергией; при этом в центре внимания находилась конечная стадия термодинамических процессов, когда система пребывает в состоянии, близком к равновесию. Тогдашняя термодинамика была равновесной термодинамикой. Именно равновесные состояния (в разреженном газе) изучал Больцман, с чем и была связана постигшая его творческая неудача: горячо восприняв идею эволюции (хорошо известна его оценка: "Девятнадцатый век - это век Дарвина"), он потратил массу сил и времени на то, чтобы дать дарвинизму строгое физическое обоснование - но так и не сумел этого сделать. Более того, введенный им принцип порядка налагает прямой запрет на возникновение организованных (и потому менее вероятных) структур из неорганизованных - т.е. на прогрессивную эволюцию. На неравновесные же процессы в то время смотрели как на исключения, второстепенные детали, не заслуживающие специального изучения. Ныне ситуация коренным образом изменилась, и как раз замкнутые системы теперь рассматривают как сравнительно редкие исключения из правила. При этом было установлено, что в тех открытых системах, что находятся в сильно неравновесных условиях, могут спонтанно возникать такие типы структур, которые способны к самоорганизации, т.е. к переходу от беспорядка, "теплового хаоса", к упорядоченным состояниям. Создатель новой, неравновесной термодинамики Пригожин назвал эти структуры диссипативными - стремясь подчеркнуть парадокс: процесс диссипации (т.е. безвозвратных потерь энергии) играет в их возникновении конструктивную роль. Особое значение в этих процессах имеют флуктуации - случайные отклонения некой величины, характеризующей систему из большого числа единиц, от ее среднего значения (одна из книг Пригожина так и называется - "Самоорганизация в неравновесных системах. От диссипативных структур к упорядочению через флуктуации"). Одним из простейших случаев такой спонтанной самоорганизации является так называемая неустойчивость Бенара. Если мы будем постепенно нагревать снизу не слишком толстый слой вязкой жидкости, то до определенного момента отвод тепла от нижнего слоя жидкости к верхнему обеспечивается одной лишь теплопроводностью, без конвекции. Однако когда разница температур нижнего и верхнего слоев достигает некоторого порогового значения, система выходит из равновесия и происходит поразительная вещь. В нашей жидкости возникает конвекция, при которой ансамбли из миллионов молекул внезапно, как по команде, приходят в согласованное движение, образуя конвективные ячейки в форме правильных шестиугольников. Это означает, что большинство молекул начинают двигаться с почти одинаковыми скоростями, что противоречит и положениям молекулярно-кинетической теории, и принципу порядка Больцмана из классической термодинамики. Если в классической термодинамике тепловой поток считается источником потерь (диссипации), то в ячейках Бенара он становится источником порядка. Пригожин характеризует возникшую ситуацию как гигантскую флуктуацию, стабилизируемую путем обмена энергией с внешним миром. Еще более удивительны явления самоорганизации, происходящие в неравновесных химических системах (например, в так называемых химических часах). Если в ячейках Бенара речь шла о согласованных механических движениях молекул, то здесь мы имеем дело со столь же согласованными, "как по команде", их химическими превращениями. Предположим, что у нас имеется сосуд с молекулами двух сортов - "синими" и "красными". Движение молекул хаотично, поэтому в любой из частей сосуда концентрация "синих" и "красных" молекул будет несколько отклоняться от средней то в одну, то в другую сторону, а общий цвет реакционной смеси должен быть фиолетовым с бесконечными переходами в сторону синего и красного. А вот в химических часах мы увидим нечто совершенно иное: цвет всей реакционной смеси будет чисто-синий, затем он резко изменится на чисто-красный, потом опять на синий, и т.д. Как отмечает Пригожин, "столь высокая упорядоченность, основанная на согласованном поведении миллиардов молекул, кажется неправдоподобной, и если бы химические часы нельзя было наблюдать "во плоти", вряд ли кто- нибудь поверил бы, что такой процесс возможен". (По поводу последнего следует заметить, что первооткрывателю этого типа реакций Белоусову П.Б. пришлось на протяжении многих лет доказывать, что демонстрируемые им - причем именно "во плоти"! - химические часы не являются просто фокусом). Помимо химических часов, в неравновесных химических системах могут наблюдаться и иные формы самоорганизации: устойчивая пространственная дифференциация (в нашем примере это означало бы, что правая половина сосуда окрасится в красный цвет, а левая - в синий), или макроскопические волны химической активности (красные и синие узоры, пробегающие по фиолетовому фону). Однако для того, чтобы в некой системе начались процессы самоорганизации, она должна быть как минимум выведена из стабильного, равновесного состояния. В ячейках Бенара неустойчивость имеет простое механическое происхождение. Нижний слой жидкости в результате нагрева становится все менее плотным и центр тяжести смещается все дальше наверх; по достижении же критической точки система "опрокидывается" и возникает конвекция. В химических системах ситуация сложнее. Здесь стационарное состояние системы представляет собой ту стадию ее развития, когда прямая и обратная химические реакции взаимно уравновешиваются, и изменения концентрации реагентов прекращаются. Вывести систему из этого состояния очень трудно, а в большинстве случаев - просто невозможно; не зря реакции типа "химических часов" были открыты лишь недавно, в пятидесятые годы (хотя их существование было теоретически предсказано математиком Р. Вольтерра еще в 1910 г.). Для того, чтобы устойчивость стационарного состояния оказалась нарушенной, есть одно необходимое (но не достаточное) условие: в цепи химических реакций, происходящих в системе, должны присутствовать автокаталитические циклы, т.е. такие стадии, в которых продукт реакции катализирует синтез самого себя. А ведь именно автокаталитические процессы, как мы помним по разделу Происхождение жизни, составляют основу такого процесса, как жизнь. Итак, жизнь можно рассматривать как частный случай в ряду процессов химической самоорганизации в неравновесных условиях, происходящих на основе автокатализа. Источник: http://www.medbiol.ru/medbiol/lifehist/000bc9eb.htm | |
| Просмотров: 4152 | Метки: | Рейтинг: 0.0/0 | наверх |
| Метки: |
| Всего комментариев: 0 | |
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
[ Регистрация | Вход ]
Некоторые статьи из «Чтива» на горизонте в случайном порядке.
|
|
|
|
Основные разделы.
Главная 
Осколки Неба Музыка кино Редкости СуперХоккей Николай Парфенюк Андрей Мисин
Дореволюционная Россия в цвете Треки из нашей кинофантастики Чтиво Советское кино
Советская мультипликация Интернет Поиск & метки Гостевая Обратная связь
Один трек из коллекции
Осколки Неба Музыка кино Редкости СуперХоккей Николай Парфенюк Андрей МисинДореволюционная Россия в цвете
Треки из нашей кинофантастики Чтиво Советское киноСоветская мультипликация
Интернет Поиск & метки Гостевая Обратная связь Один трек из коллекции 
Глазами Curiosity (2) На колёсах марсохода есть несимметрично расположенные прорези. Каждые три их ряда повторяются, и складываются в следующим образом: «. — — -»; «. — — .»; «. — . .». В переводе из кода Морзе это даёт аббревиатуру JPL — Jet Propulsion Laboratory (лаборатория NASA, работавшая над марсоходом).
Физкультурники. 1928 г. Фото Аркадия Шайхета (1898 - 1959 гг.)
Кто-то мастерски облагородил торец дома.
Агитационный самолет «Крокодил». 1935 г.
Ремонт магнитофона на орбите. На снимке космонавты А.А. Волков и С.К. Крикалев.
«Чайка» на советской выставке в Нью-Йорке. 1957 год.
The Man with the Scythe, 1896. «Человек с Косой». © Henry Herbert La Thangue.
Политрук. Сталинград. 1942 г. Фото Аркадия Шайхета (1898 - 1959 гг.)
|
|---|
| ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
|
|---|
|
|---|
 Партейка. Владимир Ленин, Александр Богданов и Максим Горький, за игрой в шахматы. Капри, 1908. |
| ||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
|
|---|
... к огромному сожалению, этот ансамбль не достиг тех вершин, которых заслуживал и сейчас их диски являются украшением коллекции лишь истинных любителей британской сцены рубежа 60-х-70-х годов.
И это несмотря на то, что почти все участники в дальнейшей карьере смогли принять участие во многих гораздо более известных группах..
Группа выпустила всего два альбома. Особенно сильным и стильным получился второй, 1970-го года, альбом "Far canal", из которого на радио иногда крутят первую композицию (We've Had It). Вещь совершенно фантастическая... >> клик
| ||
|---|---|---|
|
|
|---|
|
|
|---|
|
|---|
| Онлайн всего: 8 Гостей: 8 Пользователей: 0 |
2024 | 