Formula vieții a lui Ilya Prigogine, laureat al Premiului Nobel în 2003

 

Astăzi noi ne bucurăm de unele lucruri ce se întâmplă în natură și societate, precum și avem unele îngrijorări legate de viața noastră pentru viitor.

Discutam zilele trecute cu colegul meu, Prof. Sergey Travin, despre „formula vieții a lui Ilya Prigogine”, care se referă la conceptul de „structură disipativă" și a fost dezvoltată în domeniul termodinamicii și al chimiei fizice de către Prigogine și colaboratorii săi în anii 1970. Această formulă ilustrează modul în care sistemele deschise, adică sistemele care interacționează și schimbă energie și materie cu mediul lor ambiant, pot prezenta comportamente complexe și auto-organizate în timp a materiei. Pentru această descoperire i-a fost acordat Premiul Nobel în 2003.

Formula vieții a lui Prigogine poate fi exprimată în felul următor:

structuri disipative = auto-organizare + fluctuații + schimb de energie și materie

        

Structura disipativă se referă la anumite sisteme fizice deschise care sunt capabile să-și mențină o ordine și stabilitate în ciuda interacțiunii continue cu mediul lor ambiant.

        Aceste sisteme  pot evolua către noi ordini și structuri prin intermediul proceselor de auto-organizare.

     Fluctuațiile reprezintă variațiile stării sistemului în timp, care sunt rezultatul interacțiunii sale cu mediul. Aceste fluctuații pot juca un rol crucial în inițierea unor procese de auto-organizare și în apariția unor structuri complexe.

    Schimbul constant de energie și materie cu mediul ambiant este esențial pentru menținerea și evoluția structurilor disipative. Prin intermediul acestor schimburi, sistemul poate asimila energie și materie din mediul său și poate elimina produsele de degradare și deșeurile rezultate în urma proceselor interne, conform postulatului Schrödinger: „organismele vii  pompează negentropie (ordine) în mediul lor ambiant prin procesele lor metabolice și de interacțiune cu mediul”.

    De exemplu, plantele utilizează energia solară pentru fotosinteză și transformă materiile brute în substanțe organice complexe. Organismele animale, la rândul lor, consumă aceste substanțe organice, eliberând deșeuri și energie prin respirație, menținându-și astfel metabolismul și ordinea internă.

    Evoluția logistică a vieții:  În lupta pentru supraviețuire, câștigă specia cu cea mai mare rată de conversie a energiei libere în biomasă, figura de mai jos.

    Aceste curbe sunt descrise de următoarea formula  matematică:

unde:

r – rata fertilității,

m - rata mortalității

K - „capacitatea portantă” a mediului, adică câte persoane poate hrăni mediul.

         Pentru orice valoare inițială a numarului de indivizi N(X)₀, dimensiunea populației atinge valoarea staționară:

Formula cantitativă pentru ideea darwiniană de supraviețuire a speciei „cele mai potrivite” este: cea mai adaptată este specia la care la un moment dat valoarea (K – m/r) este mai mare.

 De aici rezultă ca formula  vieții a lui Ilya Prigogine este următoarea:

       Formula vieții a lui Prigogine subliniază faptul că procesele vitale și comportamentele complexe pot apărea în sistemele deschise, în care fluxul de energie și materie este constant și interacțiunea cu mediul joacă un rol important. Această abordare a adus contribuții semnificative în înțelegerea fenomenelor biologice, sociale și economice, și a pus bazele unui nou domeniu de cercetare cunoscut sub numele de termodinamică a sistemelor deschise (ecologice).

 Președintele Societății Chimiștilor din Moldova, Acad. Prof. Gheorghe DUCA