Впоследствии принцип Ле Шателье был применен для открытых систем в условиях стационарного состояния. В этом случае он обрел следующее содержание: всякое превращение

(процесс), приводящее к нарушению стационарного состояния (динамического равновесия), тормозит причину возмущения.

Необходимо помнить, что все процессы носят необратимый характер. Существующая же обратимость явлений относительна уже хотя бы потому, что процессы протекают во времени, а время необратимо, однонаправленно, асимметрично. Это имеет самое непосредственное отношение не только к индивидуальным биологическим системам (отдельные особи), но и к более сложным (популяция, вид и т. д.). Однонаправленность программы их существования жестко предопределена: возникновение (зарождение) — развитие — гибель.

Для биологических систем особое значение имеет взаимодействие протекающих в них необратимых процессов. Однако поскольку в биологической системе, как и в любой другой открытой системе, процесс есть производное потоков /, то речь должна идти о взаимодействии потоков. Взаимодействие двух потоков в открытой системе описывается двумя феноменологическими уравнениями:

Формула 4где I1.1, I2.2 — коэффициенты с однозначными индексами, характеризующие отдельный процесс (диффузия, теплопроводность, электропроводность и др.); I1.2, I2.1 — коэффициенты с неоднозначными индексами, отражающие взаимодействие необратимых процессов (термодиффузия, электроосмос, термоэлектричество и др.)- Эти коэффициенты называются феноменологическими. Онзагер (1931) установил, что в области действия феноменологических уравнений коэффициенты, отражающие взаимодействие процессов, равны между собой Iik = Ik (i, k=1, …, n). Это равенство (равенство взаимоотношений Онзагера) утверждает, что если поток необратимого процесса X испытывает влияние силы необратимого процесса K(xk), то и поток процесса K также испытывает влияние силы X посредством того же самого коэффициента.

На основании этого принципа Н. Пригожин сформулировал и доказал главное свойство стационарного состояния — в стационарной неравновесной системе скорость возрастания энтропии (или скорость рассеяния свободной энергии) dSi/dt, обусловленная потоками необратимых процессов, имеет положительное и минимальное (но не нулевое) из возможных значение.

При достаточной стройности и логической строгости изложенного следует, однако, помнить, что принцип Ле Шателье буквально гласит: «Всякое изменение одного из факторов равновесия видоизменяет систему в том направлении, в котором рассматриваемый фактор испытывает изменение, противоположное первоначальному». Это значит, что «принцип Ле Шателье относится к системам, находящимся в равновесии, и изменение состояния, т. е. реакции системы, которую требует принцип при изменении окружающей среды, ведет именно к ожидаемому при данной окружающей среде равновесию, иначе говоря, принцип указывает, при каком именно направлении реакции при данной новой окружающей среде наступит равновесие» (Бауэр, 1935). Короче, изменение состояния системы при изменении окружающей среды приводит к вещественно-термодинамическому равновесию между ними. Между тем, как уже было сказано, все открытые системы, и тем более биологические, стационарны и неравновесны с окружающей средой. Фигурально выражаясь, состояния возможного в земных условиях вещественно-термодинамического равновесия, т. е. максимума энтропии, биологические системы могут достичь после гибели, да и то не сразу, а только в процессе окончательной минерализации и растворения в среде.

Источники и литература

  • Логинов А. А. Очерки по общей физиологии. Основные свойства и закономерности живых систем. Минск, «Вышэйш. школа», 1976.