Философия И.Р. Пригожина и диссипативные структуры в современной химии

Размещено на http://www.allbest.ru/

6

ФИЛОСОФИЯ И.Р. ПРИГОЖИНА И ДИССИПАТИВНЫЕ СТРУКТУРЫ В СОВРЕМЕННОЙ ХИМИИ

Каныгина О.Н., д-р физ.-мат. наук, профессор,

Мешкова В.В., Чичерина В.Р.

Оренбургский государственный университет

Пригожин Илья Романович - американский и бельгийский физхимик российского происхождения. Учёный, мыслитель, естествоиспытатель, философ, специалист в области химии, физики и биологии. Родился 25 января 1917 года в Москве в еврейской семье фабриканта и пианистки. Из России Пригожины эмигрировали в 1921 году сначала в Литву, затем в Берлин, а уже в 1929 году семья переехала в Бельгию, где Илья Романович закончил Free University of Brussels (Брюссельский свободный университет) в 1941 году и получил широкую известность в научных кругах.

В 1943 году Пригожин становится бакалавром естественных наук и пишет диссертацию о значении времени и превращении в термодинамических системах, за которую спустя два года получает докторскую степень. В 1947 году Илья Романович был назначен профессором физической химии в Свободном университете и в течение 14 лет читал в нем курс физической химии, а в 1962 году стал директором Солвеевского международного института физики и химии в Брюсселе. С 1961 по 1966 год Пригожин сотрудничал с институтом Ферми в Чикаго. В 1967 году в городе Остин Илья Романович основал Центр по изучению сложных квантовых систем (англ. Center for Complex Quantum Systems); в скором времени Центру присвоили его имя. Одновременно Пригожин работает и в Остине, и в Брюсселе [1].

В 1967 году Пригожин представил концепцию диссипативной структуры в работе под названием «Structure, Dissipation and Life». В этот момент стало понятно, что наряду с классическими равновесными структурами также появляются на достаточном расстоянии от равновесия когерентные диссипативные структуры. Диссипативные структуры - устойчивые пространственно-неоднородные структуры, возникающие в результате развития неустойчивостей в однородной неравновесной диссипативной среде и именно И.Р. Пригожин предложил данный термин, которым пользуются все химики и физики в XXI веке. Примером возникновения диссипативных структур служат «ячейки Бенара», которые возникают при критической разности температур между верхним и нижним слоями жидкости при ее нагревании (жидкость находится в кювете). Эта тема рассматривается в книге, написанной Пригожиным и Полом Гэнсдорфом в 1971 году, с названием «Structure, Stabilite et Fluctuations». 

Между тем научная репутация Пригожина как теоретика, так и экспериментатора распространилась и за пределами Европы. Самым значительным признанием ценности его деятельности в изучении необратимых процессов и термодинамики сложных систем является победа в премии Солвей в 1965 году и присуждение Нобелевской премии по химии в 1977 году «за работы по термодинамике необратимых процессов, особенно за теорию диссипативных структур». Результаты его работы над диссипативными структурами стимулировали многих ученых химиков во всем мире.

Многообразие интересов Пригожина также подтверждается дерзкой попыткой привести свои собственные идеи и, прежде всего, интуицию к фундаментальной роли необратимости для спонтанных процессов самоорганизации в областях, отличных от химико-физических. Будучи увлеченным, разносторонним и универсально мыслящим ученым, Пригожин предпринимает попытку навести мосты между естественными и гуманитарными науками. От конкретной модели сложного поведения в химии Илья Романович продвигается к глубоким мировоззренческим обобщениям о смене научной парадигмы и радикальных изменениях в видении мира. Эволюционная парадигма охватывает всю химию, а также биологию и социальные науки. Происходит открытие нового мира необратимости, внутренней случайности и сложности. Результатом этих размышлений является книга, написанная в 1979 году вместе с Изабель Стенгерс, «La Nouvelle Alliance. Metamorphose de la Science» («Новый альянс: метаморфоза науки»). Эта книга, безусловно, самая известная для неквалифицированной аудитории, поддерживает идеальную связь между названием и текстом, который, в свою очередь, вызвал широкую дискуссию, в частности, публикацию «Шанс и необходимость. Очерк о естественной философии современной биологии», написанную в 1970 г. Жаком Моно, французским молекулярным биологом, лауреатом Нобелевской премии в 1965 году [2, 3]. 

В пятидесятые годы XX века ученые фокусировались на равновесии, не концентрируя свое внимание на необратимых явлениях, которые считали в основном переходными. Пригожин изучил эту проблему в физической химии. Он приписывал необратимым процессам конструктивную роль в отличие от классического подхода, который видел в них только распад. Это новое и лучшее понимание роли времени в физических науках и в биологии открыло перспективы нового понимания биологических системы.

В нескольких очень важных книгах, таких как «От бытия к становлению: время и сложность в физической науке», на основе серии трех лекций, представленных в Техасском университете в 1978 году (Остин, 3, 5 и 7 апреля 1978 года), благодаря сотрудничеству других ученых, таких как греческий математик Грегуар Николис, Пригожин представил некоторые формальные модели системных процессов и вместе со своими сотрудниками разработал упрощенную теоретическую модель для описания феномена самоорганизации, который можно наблюдать за порогом химической нестабильности. Эта модель, так называемый «брюсселятор» (по имени Брюссельской научной школы), который содержит систему дифференциальных уравнений, описывает эволюцию отдельных сложных систем, таких как химические часы. Интересной особенностью этой модели является то, что независимо от начальных концентраций система переходит в исходный периодический диапазон концентраций. Общая траектория называется предельным циклом, и ее период зависит от значений коэффициентов скорости. Наиболее известный пример химической нестабильности - реакция Белоусова-Жаботинского (рисунок 1), исследованная в России в начале 60-х годов [4].

Рисунок 1 - Схема реакции Белоусова - Жаботинского (RBr-бромпроизводное восстановителя).

Пригожин развивал философию нестабильности. Особое внимание он уделял рассмотрению проблемы времени, происхождению стрелы времени, природе необратимости. Сущность происходящей в наши дни научной революции состоит, с его точки зрения, в том, что современная наука настаивает на том, что креативность проявляется на любом уровне природной организации. Природа содержит нестабильность как существенный элемент; как правило, имеет место не единичная бифуркация (от лат. bifurcus - раздвоение, приобретение новых качеств динамической системой при малом изменении ее параметров), а целые их каскады. Мы живем в эпоху флуктуаций и бифуркаций, когда индивидуальные действия являются существенными. Поэтому конец определенностей в науке означает начало особой ответственности человека за судьбы природы и человечества.

И. Пригожин доказал, что в стационарном состоянии при фиксированных внешних параметрах скорость производства энтропии в термодинамической системе минимальна (теорема Пригожина) и производство энтропии для необратимых процессов в открытой системе стремится к минимуму (критерий Пригожина). Обосновал термодинамические соотношения для газов в неравновесном состоянии, доказал, что макроскопическое выражение для интенсивности источника можно получить из основных уравнений кинетической теории [5].

Илья Пригожин написал восемь книг. В дополнение к своей Нобелевской премии он получил множество наград, включая Медаль Декарта, Императорский орден Восходящего Солнца и Золотую медаль шведской академии Румфорда. Он принадлежал к шестидесяти четыре национальным и профессиональным организациям, включая Национальную академию наук и Американскую академию искусств и наук. В 1989 году король Бельгии наградил Пригожина титулом Виконта, особенно важным для того, кто не родился в Бельгии.

философия нестабильности диссипативная структура

Список литературы

1. Васильева Л. Н. Наследие И. Р. Пригожина и социальные науки ? М.: Социологические исследования, 2009. № 6. - C. 28 ? 37.

2. Пригожин И. Р., Стенгерс И. Время, хаос, квант - М.: Эдиториал УРСС, 2000. - 239 с.

3. Пригожин И. Р. Философия нестабильности // Вопросы философии. 1991. № 6. - С. 46 - 52

4. Шапошник В. А. Философские проблемы химии: учебное пособие для аспирантов и магистрантов химического факультета / Воронежский государственный университет. - Воронеж: Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета. 2011. - 104 с.

5. Ilya Prigogine, Isabelle Stengers. ORDER OUT OF CHAOS, Man's new dialogue with nature. Heinemann. London. 1984 (Рус. издание: Порядок из хаоса: Новый диалог человека с природой: Пер. с англ./ Общ. ред. В. И. Аршинова, Ю. Л. Климонтовича и Ю. В. Сачкова. - М.: Прогресс, 1986. - 432 с.

Размещено на Allbest.ru