ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Иерархическая термодинамика выявляет направленность эволюции открытых природных систем Винильная полимеризация и сополимеризация циклоолефинов с кализаторами на основе комплексов переходных металлов Маковецкий из "Панорама современной химии России Синтез и модификация полимеров" опираясь на общие законы природы, используя метод дедукции, создал самую строгую физическую теорию [1]. Эта безукоризненная термодинамическая теория способствовала вьщающимся успехам в естественных науках и содействовала осознанию окружающего нас мира. По-видимому, наиболее ощутимые результаты были достигнуты в области физико-химических наук с точки зрения выявления движущих сил самопроизвольных процессов, протекающих в мире химических и супрамолекулярных превращений. [c.7] Хотя термодинамическая теория, созданная Дж. У. Гиббсом и другими классиками естествознания, опирается на идеализированные равновесия модели, она с хорошим приближением использовалась и используется во многих естественных науках. [c.7] В дальнейшем, термодинамическая теория была развита применительно к системам и процессам, близким к состоянию равновесия [2, 3]. Полученные результаты оказались весьма интересными и полезными, но сравнительно скромными. [c.7] В середине прошлого столетия были также заложены представления о термодинамике ( термодинамической кинетике ) систем, далеких от состояния равновесия [4]. Это направление, с практической точки зрения, до сих пор не принесло существенных результатов [5], поскольку стало опираться на кинетические функции и игнорировать использование функций состояния. По подобному пути пошла современная синергетика, опирающаяся на нелинейные модели [6]. Достигнутые результаты в этой сфере исследований иногда представляют несомненный интерес с позиций математического моделирования сложных процессов. В то же время, подходы синергетики удаляют нас от физики, химии, биологии явлений. [c.7] Таким образом, желания отдельных исследователей отойти от классических методов познания мира не привели к большому,, ранее ожидаемому, прогрессу в науке. [c.7] Преувеличение перспектив упомянутых новых подходов, а также отсутствие представлений о возможности выделения в био-мире временн ых иерархических структур , привели к ряду недоразумений в сфере биологических наук. Так, в течение многих десятилетий полагали, что к живым системам рационально не применимы методы равновесной (квазиравновесной) термодинамики, поскольку эти системы являются открытыми. К тому же часто ошибочно утверждалось, что живые системы, якобы, самопроизвольно удаляются от состояния равновесия, а подавляющее большинство процессов в живых организмах следует рассматривать только с позиции существования в биомире диссипативных структур. [c.8] После того, как автор настоящей работы сформулировал закон временн ых (temporal) иерархий, стало очевидным, что методы Ж. Л. Лагранжа, Дж. У. Гиббса, других классиков могут быть применены к динамическим открьггым живым системам. Была создана иерархическая равновесная (квазиравновесная) термодинамика и показано, что линейные модели с достаточно хорошим приближением могут использоваться при описании эволюционных процессов и многих превращений, происходящих на всех иерархических уровнях живой (а также неживой) материи. [c.8] Следуя путеводной звезде Ж. Л. Лагранжа, Р. Клаузиуса, Дж. У. Гиббса, других классиков, опираясь на один из самых мощных методов познания мира - метод математической дедукции (который, кстати, Эрвин Шредингер [7] называл не просто общим, но и страшным методом), удалось построить, как полагает автор, достаточно строгую физическую (физико-химическую) теорию биологической эволюции и старения живых существ [8, 9]. [c.8] Необходимо заметить, что химики, биологи, геологи и ученые других специальностей много десятилетий используют методы равновесной термодинамики, исследуя разнообразные превращения в лабораторных условиях in vitro). [c.9] Таким образом, термодинамическая теория биологической эволюции и старения живых существ полностью сняла ранее введенные ограничения, связанные с открытым характером биосистем и якобы существенной неравновесностью большинства процессов в живых системах. Теория согласуется с опьггом физики, химии и биологии, а с практической точки зрения - с многовековым опытом медицины, диетологии, социологии и других разделов знания [9]. [c.9] Подробное обоснование упомянутой теоретической модели можно найти в монографиях автора, например, [9, 10] и ряде последних публикаций [11-18]. [c.9] В работах автора было обосновано, что понимание природы и движущей силы биологической эволюции в целом, как филогенеза, так и онтогенеза, существенно упрощается, если изучать эволюцию состава и строения - структуры биообъекта и его иерархических подсистем [9-18]. [c.9] Любая высшая О ) иерархическая структура возникает в результате самосборки - термодинамической самоорганизации структур низшей (j -l) иерархии. Например, в качестве низшей иерархии (у-1)-ой структуры можно выбрать молекулярную (химическую) структуру, т i h) биообъекта либо его части. В этом случае высшей структурой следует считать супрамолекулярную (надмолекулярную), /-ую структуру, т. е. ш-структуру системы. При этом следует иметь в виду, что в качестве гт-структуры можно выбрать совокупность всех составляющих im -структур организма, либо отдельные составляющие общей ш-структуры. Такими составляющими г/й-структурами являются супрамолекулярные структуры организмов, гт-структуры различных тканей, клеточных образований, сенсорных структур и т. д. [c.9] Кроме того, в работах автора [9] были упомянуты качественные примеры применимости соотношения (3) при самосборке организмов (образование семьи и других социальных структур), популяций и т. п. [c.11] Следует особо указать на принцип стабильности вещества или принцип обратных связей, выявленный и в дальнейшем сформулированный автором [8, 9]. Одна из формулировок принципа гласит [9, 12] при образовании наиболее стабильных структур высшего иерархического уровня природой самопроизвольно преимущественно используются (отбираются) наименее стабильные структуры низшего иерархического уровня. Принцип объясняет причины практически безграничного эволюционного развития биомира. Похоже, что он является общим, приложимым не только ко всем иерархиям живой, но и неживой природы. [c.11] Справедливость термодинамической теории эволюции и старения, как это неоднократно подчеркивал автор [9], подтверждается многочисленными общеизвестными фактами, касающимися изменения соотношения низкоплавких и высокоплавких структур в тканях организмов при изменении температуры их тел (среды обитания организмов). Однако, до сих пор многие биологи, эволюциг онисты, геронтологи и другие исследователи при построении моделей эволюции и старения не учитывают это обстоятельство. [c.12] Представляется целесообразным обратить внимание читателя на модели, изучение которых позволяет поверить в предсказательную силу термодинамической теории. [c.12] Давно из)П1ены другие упрощенные схемы - модели, касающиеся плавления нуклеиновых кислот, белков и их комплексов. Эти. модели ранее применяли только к лабораторным закрытым системам переменного состава. После формулировки закона временн ых иерархий (1-2) стало очевидным, что многие из известных моделей можно применять к живым открытым системам, которые на определенных временах являются квазизакрьггыми. [c.12] Вернуться к основной статье