на главную
проекты
события
публикации
 
состав Академии
подразделения
награды Академии
пресс-центр
 
контакты
новости
фотохроника
ссылки
Адрес для почты
109147, Москва,
Б.Факельный пер. 38
Телефон
+7(495) 939-7165
Тел./факс
+7(495) 685-5395
   
 
| КАРТА САЙТА | ЧАСТЫЕ ВОПРОСЫ |
РЕГИСТРАЦИЯ ЗАБЫЛ(А) ПАРОЛЬ ЗАЧЕМ РЕГИСТРИРОВАТЬСЯ?

Иерархическая термодинамика – общая теория существования и развития живого мира


ГлавнаяINSTITUTE of Physico-Chemical Problems of EvolutionBiological Evolution and AgingИерархическая термодинамика – общая теория существования и развития живого мира

Георгий Гладышев

Главный научный сотрудник Института химической физики РАН им. Н.Н.Семенова,
Консультант Чикагского института термодинамики людей - США
доктор химических наук, профессор физической химии, академик АТСССР,
действительный член АИН им. А. М. Прохорова, академик МАН,
почетный академик МАН ВШ

“В мире не происходит ничего, в чем не был бы
виден смысл какого-нибудь максимума или минимума.”
Леонард Эйлер

“… истинная, единственная цель науки –
раскрытие не механизма, а единства.”
Анри Пуанкаре

“Одина из принципиальных целей теоретического исследования
в любой области знания состоит в том, чтобы найти ту точку
зрения, с позиции которой изучаемый объект проявляется
в своей величайшей простоте”
Джозайя Уиллард Гиббс

Обычно термодинамику определяют как науку, которая изучает наиболее общие тепловые свойства макроскопических тел. Однако современную термодинамику сложных систем можно рассматривать как науку, исследующую преобразование материи и энергии в макросистемах.

Термодинамика изучает общие закономерности систем, содержащих большое число частиц независимо от особенностей рассматриваемых объектов и механизмов протекающих в них процессов.

Положения термодинамики должны быть применимы к любым системам всех уровней организации материи. Классическая (равновесная) термодинамика имеет дело со свойствами систем, находящихся в состоянии равновесия. Она не описывает протекание процессов во времени.

Термодинамика – феноменологическая наука. Это обстоятельство иногда подчеркивают, чтобы не путать эту науку, например, со статистической термодинамикой, которая является разделом статистической физики, связанным с обоснованием принципов термодинамики на основе законов движения и взаимодействия составляющих систему частиц.

Известна также неравновесная термодинамика или термодинамика неравновесных процессов. В этой сфере науки часто рассматривают два типа систем:

1. Системы близкие к состоянию равновесия или линейные системы;
2. Системы далекие от состояния равновесия или нелинейные системы.

Важно иметь в виду, что линейные системы могут рассматриваться как квазитермодинамические, или квазитермостатические системы.

Пренебрежение строгой терминологией в области “неравновесной термодинамики” иногда создает трудности в осознании явлений, при использовании термодинамических (точнее, - квазитермодинамических) или чисто кинетических подходов.

Автор настоящего доклада полагает, что опыт, накопленный точными науками, позволяет считать, что при изучении природных объектов целесообразно применять методы термодинамики (точнее, квазитермодинамики, т.е. приближенной термодинамики) не только к молекулярным системам, но и к системам любых (индивидуальных) иерархий . Это возможно при допущении, что функции состояния этих систем с приемлемым приближением имеют реальный физический смысл, то есть могут быть охарактеризованы как функции, имеющие полные дифференциалы. Отсюда уместно считать, что иногда при исследовании реальных моноиерархических (однотипных) систем, близких к состоянию равновесия, разумно вводить фактор времени и говорить о кинетической термодинамике . Такая термодинамика, разумеется, является линейной. Подходы и методы такой термодинамики (в общем случае,- термодинамики гетерогенных систем) согласуется с известной линейной термодинамикой Л.Онсагера, которая на феноменологическом уровне занимается описанием поведения молекулярных систем , близких к состоянию равновесия. Термодинамика неравновесных процессов Л. Онсагера устанавливает связь между кинетическими коэффициентами , определяющими интенсивность перекрестных процессов переноса теплоты, массы, количества движения, химических реакций и др.

Ларс Онсагер

Из сказанного следует, что если считать, что изучаемые однотипные (моноиерархические системы), содержащие достаточно большое количество частиц, с разумным приближением могут быть охарактеризованы с помощью функций состояния, то целесообразно говорить о термодинамическом подходе к исследованию этих систем. Такими системами могут являться не только молекулярные ансамбли, но и ансамбли твердых или жидких частиц, клеток, живых организмов и других объектов. При этом указанные ансамбли могут быть образованы не только из непосредственно взаимодействующих однотипных частиц, но и из однотипных частиц, находящихся в обособленных объемах гетерогенных систем. Примером последнего типа ансамбля является, совокупность клеточных однотипных органоидов, распределенных в клетках тканей организма. В этом случае можно говорить о единой иерархии клеточных супрамолекулярных структур - органоидов, свойства которых можно усреднять по макрообъемам тканей организмов, популяций и т.д. Подобным примером в мире неживой материи является суспензия, содержащая в суспензионных частицах микроэмульсионные частицы. В этом случае можно говорить о едином ансамбле (совокупности) всех микроэмульсионных частиц, находящихся во всех суспензионных частицах исследуемой системы.

В последние десятилетия автором был выявлен и сформулирован закон временн`ых иерархий, который позволяет выделять из природных открытых полииерархических живых систем квазизакрытые квазиравновесные (линейные) моноиерархические системы. Указанный общий закон природы дает возможность, с известным приближением, независимо изучать поведение выделенных систем на каждом временн`ом (а также часто, на структурном) иерархическом уровне. Другими словами, становится возможным исследовать поведение (эволюцию) этих систем, практически, не принимая во внимание превращения, происходящие на других иерархических уровнях. Применяя закон временн`ых иерархий, автор в 1977-1978 годах заложил основы иерархической термодинамики. В соответствии с этим законом живая природа как бы сама опирается на однонаправленные перекрывающиеся последовательности “временных триад” Н.Боголюбова , что строго обосновывает возможность независимого изучения каждой, отдельно выделенной, иерархии.

Николай Боголюбов

Предлагаемый мной подход к изучению биологической эволюции (филогенеза) и онтогенеза с позиции упомянутого закона согласуется с опытом физики, которая в определенном смысле “опирается на сильное разделение времен”. Иерархическая термодинамика позволила объяснить причины вариации химического состава живых объектов в процессе онтогенеза и филогенеза (биологической эволюции) и сделать многочисленные предсказания. Это явилось неопровержимым доказательством разрабатываемой мной теории.

Таким образом, иерархической равновесной (точнее, квазиравновесной) термодинамикой я стал называть термодинамику (точнее,- линейную кинетическую термодинамику) реальных иерархических систем или их подсистем, когда допустимо говорить о реальном смысле функций состояния, характеризующих эти системы или их подсистемы на каждом выделенном временн`ом (а также часто, на структурном) иерархическом уровне.

Говоря более лаконично, можно определить иерархическую термодинамику как приближенную, но все же, достаточно строгую, кинетическую линейную термодинамическую теорию квазиравновесных квазизакрытых систем.

Относительно не зависимое существование (проявление) в живом мире химических (молекулярных), супрамолекулярных (межмолекулярных), организменных, популяционных, экологических и других структур позволяет независимо исследовать эволюцию и поведение этих структур, а также их совокупностей, с позиций иерархической термодинамики. Удается также выявлять обратные термодинамические связи меду смежными иерархическими структурами. Эти связи проявляются через (сформулированный мной) термодинамический принцип стабильности вещества.

Методы иерархической термодинамики, как я уже, фактически, заметил, могут быть применены к неживым объектам. Однако в этом случае затруднительно говорить о полииерархическом обмене вещества (обмене на многих иерархических уровнях), характерном для живой материи. Хотя в ряде лабораторных и геологических системах имеет место обмен вещества, который является упрощенной моделью функционирования живой материи. В ряде работ автора, как раз, указано на аналогию функционирования реакционных равновесных хроматографических колонок, геологических систем и живых объектов.

С рассматриваемых позиций можно ответить на общий вопрос: почему термодинамика может быть применима ко всем иерархиям во Вселенной?

Ответ на этот вопрос связан с существованием общих законов природы (включая закон временн`ых иерархий) и возможностью применения к выделяемым системам “математического чуда” – аппарата полных дифференциалов.

На каком фундаменте появилась иерархическая термодинамика (квазитермодинамика) живых систем?

Конечно же, фундаментом этой общей теории явились работы классиков, - «работы, произрастающие из веков”. Однако, краеугольными камнями этого фундамента, прежде всего, являются вариационные принципы, представления о полных дифференциалах и общие законы природы. Опираясь на этот фундамент, в закладке которого выдающуюся роль сыграли работы Ж.Лагранжа, Л.Эйлера, С.Карно, Р.Клаузиуса и других творцов, Дж.У.Гиббс построил самую точную физическую теорию.


Жозеф Луи Лагранж

Сади Карно

Рудольф Клаузиус

Эта теория как раз и легла в основу моей квазиравновесной термодинамики квазизакрытых живых систем. Перенесение принципов термодинамики (термостатики) Дж. У. Гиббса на все реальные временн`ые иерархии материи становится возможным благодаря, существующему в природе, разделению времен (существованию несоизмеримых шкал времени).

Следует заметить, что я упомянул только некоторые имена классиков, которые закладывали фундамент, создаваемой мной, иерархической термодинамики живых систем. Имена других творцов можно найти в современных энциклопедиях и учебниках. Перечислять все эти имена довольно ответственно, - это должны делать естествоиспытатели – историки науки.

В то же самое время, я, естественно, выделяю имя великого Дж. У.Гиббса, теория которого сыграла ключевую роль при построении моей иерархической термодинамики. Закон временн`ых иерархий обосновано позволил распространить модель физико-химической термодинамики Дж. У. Гиббса на иерархии живой материи. Так, я стал говорить о супрамолекулярной, популяционной, социологической, экологической термодинамике, исторической и психологической термодинамике и т.д.

В последнее время с позиции иерархической термодинамики удалось пересмотреть давно опубликованные результаты многочисленных работ в области наук о жизни. Я имею в виду работы, в которых их авторы, без достаточных обоснований, пытались с позиции термодинамики объяснять результаты исследований, касающихся живых объектов. Ранее эти результаты, часто также без серьезной аргументации, не признавались сторонниками “термодинамики” открытых систем, далеких от состояния равновесия. Считали, что только системы такого типа доминируют в реальном мире живого. Существовало своего рода табу на применение равновесной (квазиравновесной) термодинамики к эволюционирующим живым объектам. Другими словами, полагали, что в принципе невозможно, применять методы классической термодинамики (или квазитермостатики) к живым объектам в связи с их открытым характером и, якобы, большим удалением от состояния равновесия. При этом часто молчаливо предполагалось, что речь идет только о химическом равновесии. Однако, в этом случае, обычно, даже не уточнялось, о каком равновесии идет речь, - либо о химическом равновесии внутри организма, либо о химическом равновесии организма с окружающей средой и т.п. К тому же некоторые авторы не принимали во внимание, что жизнь связана не только с химическими превращениями, но с супрамолекулярными взаимодействиями, взаимодействиями между организмами, популяциями, экосистемами, а также взаимодействиями на других иерархических уровнях.

Сейчас многие стали осознавать, что “термодинамика” диссипативных систем, далеких от состояния равновесия является кинетикой, а вовсе не термодинамикой, поскольку она оперирует кинетическими функциями, не имеющими полного дифференциала. Более того, оказалось, что многие процессы в иерархических структурах живой материи можно рассматривать как квазиравновесные.

В последние годы Либб Тимс создал термодинамику людей ( Human Thermodynamics ).

Важно отметить, что термодинамика Л. Тимса изучает взаимодействия между двумя или более макрочастицами (человеческими организмами – Human molecules ). Эти взаимодействия, в соответствии с требованиями термодинамики, определяются большим количеством микрочастиц (супрамолекулярных и молекулярных структур), содержащихся в указанных макрочастицах - организмах. Кстати, я думаю, что подобным образом, с позиции термодинамики, можно рассматривать, например, гравитационные и электромагнитные взаимодействия макротел, поскольку эти взаимодействия, в конечном счете, определяются большими совокупностями микрочастиц, находящихся в объемах и на поверхностях тел.

Либб Тимс

Как я полагаю, основы иерархической термодинамики в целом, уже созданы (как бы очерчены). Все же представляется полезным в будущем издать книгу (сборник отдельных работ) в этой области, а не обобщать полученные результаты в виде очередной монографии. В представленных последних публикациях используется еще достаточно не устоявшаяся терминология. К тому же, недавно в США вышла в свет монография Либба Тимса, в которой рассмотрены основные достижения в обсуждаемой мной области.

Представляемые материалы, несомненно, могут быть использованы при написании монографий и учебников в будущем.

Замечу, что данная заметка, на мой взгляд, поможет читателю избежать неоднозначного понимания смысла разнообразных терминов, используемых в ранних публикациях автора.

Полагаю, что в ближайшее время появятся новые исследования, подтверждающие мнение о том, что иерархическая термодинамика “действует” на всех уровнях организации материи, во всех уголках нашей Вселенной. Надеюсь, что иерархической термодинамике живых, а также неживых систем, в той или иной форме, суждено стать одной из ключевых теорий во всех областях знаний.

С краткой историей развития термодинамики можно ознакомиться на web-страницах Institute of Human Thermodynamics (USA) и по монографии Либба Тимса, изданной в 2007 году в США:

Имеется много информации на сайтах:

INSTITUTE of Physico-Chemical Problems of Evolution
http :// www . humanthermodynamics . com / HT - history . html
http :// www . humanthermodynamics . com / JHT / Second - Law - Systems - Evolution . html
http://www.ceser.res.in/ijamas/cont/fida.html,
а также на Biological Evolution and Aging,
http://humanthermodynamics.wetpaint.com/page/Human+thermodynamics,
http://tripatlas.com/Georgi_Pavlovich_Gladyshev,
http://humanthermodynamics.wetpaint.com/ ,
http://humanthermodynamics.wetpaint.com/page/Georgi+Pavlovich+Gladyshev,
http://humanthermodynamics.wetpaint.com/page/Libb+Thims

Резюме

Доклад содержит обобщающие заключения автора в области иерархической квазиравновесной термодинамики, применимой ко всем квазизакрытым системам реального мира. Иерархическая термодинамика – общая теория, применимая к системам, которые могут быть охарактеризованы функциями состояния, имеющими реальный физический смысл. Она, как и классическая (равновесная) термодинамика, опирается на аппарат полных дифференциалов.

Иерархическая термодинамика является линейной кинетической термодинамикой систем, близких к состоянию равновесия, в которых наблюдаются изменения функций состояния во времени.

Иерархическая термодинамика создана на фундаменте точной физико-химической термодинамической теории Дж.У.Гиббса. Она является развитием этой безукоризненной теории и, с известным приближением, применима к системам всех временн`ых (часто также, структурных) иерархий реального мира. Особый интерес представляет применение иерархической термодинамики к живым объектам, исследование которых с использованием методов классической термодинамики, как полагали, в общем случае было невозможно в связи с их открытым характером и, якобы, большим удалением от некого состояния равновесия.

Есть основания считать, что иерархической термодинамике суждено стать одной из ключевых теорий всех областей науки.

Сентябрь 2006

Об авторе

Георгий Павлович Гладышев

Президент Международной Академии Творчества (Россия; Калифорния, США)

Главный научный сотрудник Института химической физики им. Н.Н.Семенова РАН, сотрудник и консультант Института термодинамики людей (Чикаго, США), доктор химических наук, профессор физической химии.

Профессор Георгий Павлович Гладышев создал основы иерархической и супрамолекулярной термодинамики, предложил термодинамическую теорию происхождения жизни, биологической эволюции и старения живых существ.

Сформулировал закон временн`ых иерархий и принцип стабильности вещества.

Заложил основы физико-химической геронтологии и диетологии.

Предложил физико-химическую модель образования Солнечной системы, предсказав существование колец Урана и Нептуна.

Объяснил образование периодических структур в атмосфере комет и других космических объектов.

Предложил модели возникновения оптической активности биологических молекул в живой природе.

Создал физико-химическую модель шаровой молнии.

Описал явление периодической полимеризации.

Предложил пионерские технологии процессов полимеризации и стабилизации полимеров (многие из них внедрены в промышленность с большими экономическими эффектами).

Выполнил работы по определению активности ингибиторов – антиоксидантов, а так же провел ряд исследований в области физико-химической медицины..

Профессор Г. Гладышев избран академиком Академии творчества СССР (наука-культура), почетным академиком Международной академии наук Высшей школы и Российской академии наук Высшей школы (Москва), академиком Всемирной (Международной) Академии наук (Мюнхен), действительным членом Российской Академии Естественных наук. Он также является действительным членом Российской Академии инженерных наук им. А.М. Прохорова, членом Академии Всемирной литературы (Англия), многих других академий и научных обществ. Директор Института физико-химических проблем эволюции Международной академии творчества, Почетный президент Ассоциации производителей геронтологически ценных продуктов (Украина). Один из научных руководителей Международного семинара “Философские проблемы эволюции Вселенной” (Украина), редактор и член редколлегий нескольких научных журналов (США, Швейцария, Франция, Сингапур).

Георгий Павлович Гладышев является лауреатом золотой медали и премии Дж.У.Гиббса 1991 года.

Награжден «Орденом Славы» (Англия), является членом Английского общества «Орден Славы». Имеет титул «Всемирный интеллектуал» (Великобритания 1993 год). В 1993 году удостоен титула «Человек столетия» (Кембридж). Имеет ряд наград Международной академии наук, Американского биографического центра, премий и наград других научных организаций нескольких стран.

Имя профессора Г. П. Гладышева, вслед за именами Р.Бойля, С.Карно, Р . Клаузиуса , Дж.К.Максвелла, Дж.У.Гиббса, Л.Онсагера, включено в ряд создателей термодинамики, развитие которой привело к зарождению современной термодинамики человеческого общества ( Institute of Human Thermodynamics , США).

Биография Георгия Павловича опубликована во всемирно известных справочниках о выдающихся людях века: «200 лидеров» (США), «500 первых» (Великобритания), «Кто есть кто в современном мире» (Англия, США), «Кто есть кто в современной России (Москва, Россия), «Современная наука» (Англия) и многие другие.

Американским Биографическим институтом Георгию Павловичу Гладышеву пожалован пожизненный титул «Его превосходительство».

Георгий Павлович помимо научной работы, занимается популяризацией науки и преподавательской деятельностью. Он автор десяти монографий, изданных на различных языках, сотен статей в рецензируемых журналах, ряда авторских свидетельств и пионерских (не имеющих аналогов) патентов развитых стран. Все основополагающие исследования выполнил без соавторов.

Телефон +7(495) 685-53-95


Орден Славы Академии


Институт физико-химических проблем эволюции (на англ.языке)


Институт коммерции
и права

© Международная Академия творчества. Перепечатка материалов сайта без согласования запрещена.
© AVE-студия (Артур Вецкус):, разработка и поддержка.


Rambler's Top100