Теорема Пригожина

И. Пригожин (1946) на основе изучения открытых систем сфор­мулировал основное свойство стационарного состояния: в стацио­нарном состоянии при фиксированных внешних параметрах скоро­сть продукции энтропии в открытой системе, обусловленная проте­канием необратимых процессов, постоянна во времени и минималь­на по величине.

Таким образом, согласно теореме Пригожина стационарное со­стояние характеризуется минимальным рассеянием энергии.

По теореме Пригожина для поддержания стационарного состоя­ния тратится некоторое количество энергии, причем в каждом слу­чае самое минимальное. Организм стремится работать на самом вы­годном энергетическом режиме. При этом энтропия возрастает с минимальной скоростью.

Однако теорема Пригожина не позволяет характеризовать стаци­онарное состояние с точки зрения устойчивости к внешним воздей­ствиям и самопроизвольным флуктуациям в самой открытой систе­ме. Теорема Пригожина приложима к живым организмам лишь в качестве первого приближения, ибо она предполагает постоянство кинетических параметров, которое в организме в полной мере не выдерживается, особенно в начальный период его развития.

Стационарное состояние живого организма характеризуется вы­сокой динамичностью: в организме протекают такие процессы, ко­торые нарушают стационарное состояние тех или иных систем (повышение температуры тела при воспалительных процессах). Если эти изме­нения не превышают определенных пределов, то стационарное со­стояние может восстановиться, т. е. небольшие отклонения от ста­ционарного состояния не ведут к необратимым изменениям. Биоло­гические системы обладают способностью к саморегуляции (уста­новление наиболее экономичных, наиболее надежных уровней в ра­боте живых организмов). Это положение впервые было сформули­ровано в работе Ле-Шателье.

Всякая система, находящаяся в состоянии химического равнове­сия и отклонившаяся от этого состояния под воздействием внешнего возмущения, стремится самопроизвольно вернуться в равновесное состояние за счет изменения параметров в направлении, противо­положном тому, которое вызвало возмущение.

Принцип автостабилизации биологических систем имеет прямое отношение к теореме Пригожина, так как стремление энтропии в стационарном состоянии к минимальной величине приводит к то­му, что при отклонениях от стационарного уровня в системе насту­пают такие изменения, которые стремятся вернуть ее к минимуму производства энтропии. Принцип Ле-Шателье является следствием закона сохранения энергии, лежит в основе регулирования по типу обратных связей и поддержания гомеостаза в организме.

Принцип автостабилизадии в применении к биологическим системам состоит в том, что увеличение потока положительной энтро­пии при отклонении системы от стационарного уровня (заболева­ние) приводит к появлению таких внутренних изменений, которые ограничивают этот поток, т. е. в организме происходят процессы, способствующие ликвидации причин, вызывающих заболевание, и система настраивается на более термодинамически выгодный ритм функционирования.