Thermodynamic mechanisms of formation and evolution of living systems On the sculpting living organisms and systems
G.P. Gladyshev
This note is devoted to the definition of "the thermodynamic mechanism" of molecules origin and life origin and its development during different transform cycles of matter and energy. The author hopes that advanced readers have to understand the thermodynamic hierarchical model of life that's based on the methods of classical thermodynamics of J. W. Gibbs, on "the law of temporal hierarchies" and on the "principle of substance stability". Methods of classical thermodynamics and methods of hierarchical thermodynamics should help us to explain and confirm the theory of evolution of Charles Darwin and Alfred Wallace. Hierarchical thermodynamics answers the question "What is the cause of origin, existence and evolution of life.
Термодинамические механизмы образования и эволюции живых систем
Г.П. Гладышев
Настоящая заметка посвящена определению понятия «термодинамического механизма» возникновения и эволюции химического вещества, зарождения жизни и ее развития в круговоротах вещества и энергии. Автор надеется, что подготовленный читатель легко осознает общую иерархическую квазиравновесную термодинамическую «модель явления жизни», созданную на основе методов классической термодинамики Дж.У.Гиббса, «закона временных иерархий» и «принципа стабильности вещества». Методы квазиприближенной классической термодинамики и, созданной на ее основе, иерархической термодинамики объясняют эволюцию и подтверждают учение Ч.Дарвина и А.Уоллеса. Иерархическая термодинамика отвечает на вопрос «что является причинами зарождения, существования и эволюции жизни». Однако она однозначно не дает ответа на вопрос о местах появления начальных (примитивных) форм жизни.
С позиции преобразования материи и энергии под термином «термодинамический механизм» будем понимать последовательное изменение энергетических состояний (функций состояния) молекулярных, супрамолекулярных и других материальных иерархических структур в ходе их превращений и зарождения, развития (эволюции), смерти живых систем в круговороте материи и энергии. Следует иметь в виду, что «термодинамический механизм» не предполагает рассмотрение каких-либо химических механизмов превращения при реакциях индивидуальных молекулярных структур. «Термодинамический механизм» не делает какие-либо допущений относительно структуры молекул и супрамолекулярных структур, а также структур высших иерархий при энергетическом изменении состояния систем под действием извне и при стремлении выделенных систем к состоянию внутреннего равновесия и равновесия с окружающей средой.
В часто рассматриваемом конкретном случае при изучении превращения иерархических систем будем говорить об изменениях удельной функции Гиббса образования структур различных иерархий (включая внутренние подиерархии каждой иерархии) в цепи образования и функционирования живых систем -- ΔḠi = f(t). Изменения этих величин (ΔḠi) со временем (t) на уровнях конкретных иерархий (i) связано с несамопроизвольными и самопроизвольными процессами, протекающими на уровне этих иерархий. Несамопроизвольные процессы в выделяемых квазизакрытых системах протекают под действием энергетических воздействий окружающей среды. Окружающей средой заданной конкретной структурной иерархии является смежная высшая иерархия (физический термостат), а также все другие высшие иерархии. Самопроизвольные процессы протекают под воздействием «внутренних факторов». Эти процессы определяются вторым началом термодинамики, описывающим поведение сложных термодинамических систем, то есть систем, в которых совершаются все возможные виды работ, имеющих место в выделенной квазизакрытой системе. Все процессы образования и развития живых объектов рассматриваются с точки зрения близкой к равновесию динамической (кинетической) квазиравновесной термодинамики квазизакрытых систем.
Зарождение живой системы (организма) протекает с участием нуклеиновых кислот, которые является своего рода затравками, вызывающими процессы близкой к равновесию кристаллизации (образования поликристаллов) – образования супрамолекулярной структуры. Здесь движущей силой процессов является, прежде всего, химическая и супрамолекулярная термодинамика. По мере появления гетерогенности в развивающейся живой структуре (что сопровождается образованием новых структурных иерархий), увеличивается роль поверхностных и межфазных электромагнитных сил, проявляются явления капиллярности (осмоса) внутри живой системы (организма). Кроме того, по мере увеличения размеров иерархических структур начинает ощущаться влияние окружающей среды: гидродинамических и электромагнитных полей, механических и гравитационных и других взаимодействий. Наблюдается многоуровневый (полииерархический) процесс ваяния (конструирования) живых объектов. Этот процесс ваяния направляется не только внутренними самопроизвольными процессами, но несамопроизвольными воздействиями окружающей среды на организмы и другие иерархические структуры. На каждом иерархическом уровне действуют соответствующие силы и физические поля. Происходит возникновение обликов и форм живых существ и систем. Создается дизайн природных объектов.
Вследствие большого разнообразия «иерархических физических термостатов» возникает огромное разнообразие организмов, популяций, экологических систем и подобных структур. Ваяние структур протекает при участии различных тропизмов. Все разнообразие формируется при действии «принципа стабильности вещества» и «многообразных термостатов», влияющих на формы и функции живых образований.
Если принять представленную термодинамическую схему появления жизни, эволюции живых форм и систем, то исчезают «загадочные механизмы» феномена жизни. Становится понятным, что жизнь (в местах, приемлемых для ее существования) возникает, развивается и затухает, а далее, возникает вновь в циклах превращения вещества и энергии. Эти циклы управляются иерархической термодинамикой внешних и внутренних воздействий, формирующих живые объекты. Как полагает автор, для осознания явления жизни достаточно законов классической термодинамики, закона временных иерархий и принципа стабильности вещества, применяемых к условиям, когда возможно появление первичных молекул – материала для зарождения жизни, возникновения самой жизни, ее развития и существования. Для осознания явления жизни не требуются представление о диссипативных структурах и «термодинамика» И. Пригожина*
Литература
G. P. Gladyshev
http://www.mdpi.org/ijms/papers/i7030098.pdf"
http://creatacad.org/?id=39&lng=eng#appendix%201
Иерархическая термодинамика формирует дизайн окружающего мира
http://creatacad.org/?id=48&lng=eng"
Pavel B. Klimov and Barry OConnor
Один из новых фактов, доказывающий обратимость эволюции. В определенной мере этот факт служит подтверждением того, что окружающая среда ваяет организмы. http://sysbio.oxfordjournals.org/content/early/2013/03/06/sysbio.syt008
http://www.sciencedaily.com/releases/2013/03/130308093424.htm
_________________________________________
* «Термодинамика диссипативных явлений» И.Пригожина является некой кинетикой, описывающей поведение систем, далеких от состояния равновесия. В этой «термодинамике» отсутствуют функции состояния, поскольку их аналоги, используемые И. Пригожиным, не имеют полного дифференциала. Так, «энтропия И. Пригожина», иногда обозначаемая как S’, в системе далекой от равновесия не имеет полного дифференциала.
«Термодинамика» систем далеких от равновесия сыграла отрицательную роль в признании эволюционной теории Ч. Дарвина. Заблуждения И.Пригожина и его «термодинамика» были восприняты противниками эволюции, как реальная – «истинная термодинамика». Однако многие физики и химики показали, что это ошибочная теория и что она является не более чем мифом. Представители креационизма же использовали искаженные представления «об истинной термодинамике» и олицетворили ее с «термодинамикой» И. Пригожина, как «истинной термодинамикой». Противники теории эволюции, ссылаясь на критику «термодинамики» И. Пригожина, выдвинули аргументы о несостоятельности «истинной термодинамики» для описания эволюции.
Однако методы иерархической и квазиприближенной классической термодинамики подтверждают теорию эволюции и учение Ч.Дарвина и А.Уоллеса.
Ilya Prigogine and the Myth of the "Self-Organization of Matter"
http://harunyahya.com/en/Books/592/darwinism-refuted/chapter/23