Эрвин Ласло - Век бифуркации. Постижение изменяющегося мира

Изменение энтропии системы определяется известным уравнениемПригожина dS = diS + deS. Здесь dS — полное изменение энтропии в системе, dtS — изменение энтропии, обусловленное необратимыми процессами внутри системы, deS — энтропия, перенесенная через границы системы. В изолированной системе величина dS всегда положительна, поскольку однозначно определяется величиной diS, которая с необходимостью возрастает, когда система выполняет работу. Что же касается величины dS, то она может компенсировать величину diS и даже превосходить ее. Поэтому в открытой системе величина dS не обязательно должна быть положительной; она может быть равна нулю или отрицательной. Открытая система может находиться в стационарном состоянии (dS — О) или расти и усложняться (dS × О). Изменение энтропии в такой системе определяется уравнением deS = diS × О, т. е. энтропия, производимая необратимыми процессами в системе, смешается в сторону окружающей среды.

Примером автокатализа может служить реакция, протекающая по схеме X + Y → 2X. При столкновении одной молекулы X и одной молекулы Y синтезируются две молекулы X. Уравнение для скорости химической реакции в этом случае имеет вид

dX/dt = kXY.

Когда концентрация молекул Y поддерживается постоянной, концентрация молекул X экспоненциально возрастает. Кросс-каталитические реакционные циклы подробно изучались брюссельской школой Ильи Пригожина. Модель таких реакций, известная под названием брюсселятора, состоит из следующих четырех этапов:

А → Х, (1)

В + X → Y + D, (2)

2X + Y → 3X, (3)

X → Е (4)

В этой модели сложной химической реакции X и Y — промежуточные молекулы в последовательности превращений молекул А и В в молекулы D и Е. На стадии 2 молекула X порождает молекулу Y, а на стадии 3 дополнительная молекула X возникает при столкновении X с одной молекулой Y. Таким образом, стадия 3 сама по себе автокалитическая, тогда как стадии 2 и 3 вместе описывают кросс-катализ.