химический каталог




Общая биофизика

Автор М.В.Волькенштейн

тойчивы и согласуются с теоремой о минимальной продукции энтропии. Однако на достаточно большом удалении от равновесия, при некотором значении Rc избыточная продукция энтропии, равная

i

может стать отрицательной. При этом пороговом значении Rc возниРис 2.2. Нелинейная система химических реакций.

кает неустойчивость и система переходит с термодинамической ветви на новую ветвь CD, состояния на которой вновь устойчивы. Области неустойчивых состояний на рис. 2.3 — это ЕС и BF. На новой ветви могут возникнуть организация системы во времени, организация в пространстве и новые множественные стационарные состояния [18] (см. также § 8.1).

За термодинамическим порогом Rc происходит усиление флуктуации, достигающих макроскопического уровня и делающих устойчивым новый режим, представляемый структурой, возникающей вслед за неустойчивостью. Этот эффект, будучи совместим с граничными условиями, наложенными на систему, достоверен. Пригожий и соавторы рассматривают в качестве примера [17, 18] гидродинамическую проблему Бенара. Горизонтальный слой жидкости, подогреваемой снизу, переходит при критическом значении градиента температуры в состояние внутреннего конвективного движения, образуя упорядоченные кооперативные структуры. Эффект непосредственно связан с нелинейностью уравнений гидродинамики. Сходным образом нелинейные, автокаталитические химические процессы приводят в области, расположенной за термодинамическим порогом, к возникновению специфических структур в пространстве и их упорядоченного поведения во времени (см. гл. 8).

В отличие от равновесных упорядоченных структур например, от кристалла, структуры, отвечающие нетермодинамическим ветвям, являются диссипативными. Иными словами, они возможны только в открытых системах вследствие обмена веществом и энергией с окружающей средой и поддерживаются вдали от равновесия граничными условиями. Порядок з равновесной системе возникает в соответствии с условием минимума свободной энергии. Напротив, диссипативная система упорядочивается вследствие возрастания флуктуации до макроскопического уровня.

В работах Пригожина и его школы выполняется программа обобщения неравновесной термодинамики на нелинейную область. Как уже сказано выше, такое обобщение сводится к формулировке критериев устойчивости, к рассмотрению флук-туационных эффектов. Основной результат состоит в объяснении возникновения диссипативных структур. Конкретный их анализ, однако, выходит за рамки термодинамического формализма. Поведение открытой системы вдали от равновесия может быть описано либо на основе детерминистических кинетических уравнений (химических, гидродинамических и т.д.), либо путем решения соответствующих стохастических задач. Примеры таких описаний, приведенные в монографии Глансдорфа и Пригожина [17], действительно не являются термодинамическими. Наибольший интерес здесь представляют различные типы фазового движения, «фазовые портреты» систем, выражающие их кинетические свойства. Эти проблемы рассматриваются ниже (см. гл. 8 и 9).

Основное положение, формулируемое Пригожиным и его школой, состоит в том, что биологическая система есть диссипативная система, далекая от равновесия. Развитие клеток и организма, а также филогенетическое развитие означает возникновение новых и новых типов «порядка через флуктуации». Так образуются биологические иерархические структуры. В основе биологического развития лежат нелинейные взаимосвязанные химические и диффузионные процессы. Соответственно, они моделируются нелинейными кинетическими уравнениями. Вблизи равновесия физическая система не хранит «памяти» о флуктуа-циях, вызвавших отклонение от равновесия. Напротив, диссипативная система «помнит» о прошлых неустойчивостях.

Пригожий и Николис [18] пишут, что согласно мнению ряда биологов подходящим языком для описания пространственно-временной биологической организации «является язык теории систем, в частности, идеи, основанные на теории автоматов. Эта концепция, в частности, развивается Розеном (см. [19]). По-видимому, противоположную позицию занимают специалисты по

молекулярной биологии, считая, что знание соответствующего низшего уровня биологической активности (в частности, информации, закодированной в ДНК) позволяет определить свойства на высших уровнях».

В действительности между теорией автоматов и молекулярной биологией нет противоречия. Биологическое значение информации, содержащейся в ДНК, рассмотрено в гл. 9.

Кинетическое моделирование нелинейных систем, анализ условий их устойчивости, получение фазовых портретов встречаются со значительными трудностями, определяемыми необходимостью макроскопического описания. Новый перспективный метод получения кинетических уравнений и их анализа был развит А. Качальским и его сотрудниками [20—22]. Это так называемая «термодинамика сетей» (network thermodynamics). Она представляет собой феноменологическую теорию, построенную на основе глубокой аналогии между электрическими сетями и произвольной динамической системой — механической или термодинамическ

страница 27
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223

Скачать книгу "Общая биофизика" (4.77Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
тв-тумбы
купить шторки на номера авто
frameled саратов
asking alexandria тур по россии 2016 москва

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(25.03.2017)