Abstract
Супрамолекулярная термодинамика» или «термодинамика межмолекулярных взаимодействий» – феноменологическая термодинамика, изучающая квазизакрытые квазиравновесные системы
Супрамолекулярная термодинамика – феноменологическая термодинамика простых, сложных, гомогенных или гетерогенных систем, исследующая системы на интегральном уровне [4]. Взаимодействия в сложных гетерогенных системах, вследствие межмолекулярных взаимодействий различной природы в термодинамической системе, не могут быть результативно исследованы методами статистической термодинамики.
Размер выделенного исследуемого микрообъема системы должен существенно превосходить объем «среднестатистического» мерцающего или долгоживущего кластера. Другими словами, должен выполняться критерий:
V микрообъем >> V кластер (1) .
Заметим, что критерий (1) может быть представлен в терминах несоизмеримости средних молекулярных масс вещества (находящегося в микрообъеме) и кластера.
Для ясности можно сделать следующее пояснение. С точки зрения представлений о полижидкокристаллической структуре биологических систем, «биологическим мерцающим кластером» следует считать объединение сравнительно небольшого количества молекул и их фрагментов, а также ионов, которое (объединение) на малых временах может рассматриваться как самостоятельная единица, обладающая определёнными свойствами.
Использование критерия (1) снимает вопросы относительно определения границ исследуемого микрообъема живой (биологической) системы, как термодинамической системы. Любой исследуемый микрообъем (или «микромасса») биосистемы, удовлетворяющий представленному критерию, может быть охарактеризован усредненной величиной термодинамической функции, в частности, усредненной величиной функции Гиббса.
Супрамолекулярная термодинамика утверждает, что в процессе онтогенеза (а также филогенеза и эволюции в целом) удельная функция Гиббса образования супрамолекулярных структур тканей организмов, стремится к минимуму:
(2)
где V – объем исследуемой системы, m – микромасса выделяемых «кластерных» микрообъемов, соответствующих критерию (1); x, y, z – координаты; символ «–» означает, что величина
Подобное равенство, записанное для сложных биологических [1, 2, 4] и полимерных [6] систем, предполагает учет межмолекулярных (супрамолекулярных) и других физических взаимодействий (например, электромагнитных и гравитационных) во всех иерархических структурах живого мира.
Примечание
Четкое разделение термодинамической стабильности молекулярных (химических) и супрамолекулярных структур (как и структур высших иерархий) в живых системах в настоящее время не представляется возможным. В идеализированном случае следовало бы определять усредненную (отнесенную, например, к единице объема) стабильность молекул (химических связей), образующих ткань живого объекта. Аналогично этому, необходимо было бы определять супрамолекулярную (межмолекулярную) стабильность структур с участием молекул и ионов живой ткани, – структур, образующихся при переходе этих молекул и других компонентов живой системы из гипотетического состояния газа (молекул, находящихся в вакууме или инертном газе без существования межмолекулярных и внутримолекулярных взаимодействий) в супрамолекулярные живые структуры. Делать это невозможно. Однако есть выход из указанной ситуации. Можно предположить, что существует корреляция между идеальной супрамолекулярной стабильностью структур ткани и изменением относительной супрамолекулярной стабильности этой ткани, которое (изменение) наблюдается при переходе живой биологической структуры при нагревании в денатурированное (расплавленное) состояние в стандартных условиях в водной среде. Оказалось, что такое предположение (основанное на известных количественных данных, например, полученных методом ДСК) оправдано. Сделанное предположение и используемые известные приближения позволили автору выявить термодинамическую направленность эволюции, филогенеза и онтогенеза. Удалось обосновать принцип стабильности вещества, применяемого к молекулярной и супрамолекулярной иерархиям, а также, впоследствии,- к высшим иерархиям живой материи. Замечу, что в ранних работах автор не упоминал все, сделанные им, предположения и приближения. Это, по-видимому, затрудняло восприятие его работ и сделанных выводов. Можно утверждать, что первая публикация «О термодинамике биологической эволюции» была написана в 1976-1977 годах на интуитивной основе с использованием качественных физико-химических закономерностей. Успех применения методов термодинамики в науках о жизни, как я полагаю, связан с моим стремлением согласовывать закономерности, существующие в мире живого, с общими законами природы (законами сохранения и началами термодинамики) и выявлением возможности использования аппарата полных дифференциалов при исследовании квазиравновесных полииерархических динамических систем.
1. Гладышев Г.П. Супрамолекулярная термодинамика – Ключ к осознанию явления жизни. Издание второе – М – Ижевск. ISBN: 59397-21982. 2003.
2. Gladyshev Georgi P. Thermodynamics Theory of the Evolution of Living Beings.- Commack, New York: Nova Science Publishers, Inc.- 1997.- 142 P.
3. Гладышев Г.П. Термодинамическая теория эволюции материи. Биологическая эволюция, развитие и старение живых существ. http://knol.google.com/k/georgi-p/thermodynamic-theory-of-evolution-of/169m15f5ytneq/3#
4. Some notions and terms used in the theory http://creatacad.org/?id=58&lng=eng http://creatacad.org/?id=57&lng=eng
5. Гладышев Г.П. Живые системы и мерцающие кластеры. http://knol.google.com/k/georgi-p/живые-системы-и-мерцающие-кластеры/169m15f5ytneq/19#
6. Kozlov G.V., Novikov B.U. A cluster model for the polymer amorphous state // Physica-Uspekhi. – 2001. – V. 44, № 7.- P. 681-724.
7. Gladyshev, Georgi, P. (1978). “On the Thermodynamics of Biological Evolution“, Journal of Theoretical Biology, Vol. 75, Issue 4, Dec 21, pp. 425-441 (Preprint, Chernogolovka, Institute of Chem. Phys. Academy of Science of USSR, May, 1977, p. 46).
23.02.20011