Часть 3. Концепция устойчивого неравновесия Глава 1. Неустойчивое равновесие

Очень часто утверждают, что живая система находится в неустойчивом равновесии. Что под этим подразумевается? Вначале мы должны себе уяснить, что понимается под динамическим равновесием в физике или в физической химии.

1.1 Динамическое равновесие

Посмотрим, что об этом говорит Э.Нернст: «Тот взгляд, что в равновесии не существует абсолютного бездействия между реагирующими веществами, но что скорее, строго говоря, реагирующие составные части неизменно подлежат дальнейшему взаимному воздействию и что здесь как раз уравновешивается только взаимный обмен, имеет основное значение для уяснения изменений вещества вообще. Обычно говорится, что равновесие в этом и в аналогичных случаях не статическое, но динамическое. Таким образом, равновесие между водой и водяным паром, согласно Клаузиусу, следует понимать примерно не так, как будто здесь не происходит ни испарения жидкой воды, ни сгущения газообразной, скорее оба процесса непрерывно имеют место и при равновесии, т. е. при соприкосновении насыщенного водяного пара с водой» [22].

Если мы изолируем систему при неизменных внешних условиях, что наступает с выключением источника, доставляющего воду, то мы получим систему, которая не находится в равновесии как динамическом так и статическом, подобно заведенной машине, которая очень быстро останавливается; вода убывает, и наступает равновесие. За счет появившейся при этом кинетической энергии воды, однако, не исполняется никакой работы против равновесия для сохранения работоспособности системы, следовательно, не создается разности потенциалов, не создается источника, следовательно, не наполняется вышележащий резервуар воды. Таким образом, «динамическое равновесие» системы существует только до тех пор пока независимо от исполнения работы самой системой существует источник энергии - потенциальная энергия вышележащего резервуара воды или источника. Наоборот, состояние работоспособности живых систем получается за счет работы самой системы. Работоспособность живых систем получается не непосредственно благодаря притоку энергии из существующего независимо от системы источника энергии. Живая система создает источник энергии, разность потенциалов, за счет существующей в системе свободной энергии. Это означает, что она работает против равновесия при существующей окружающей среде. Дело в том, что источником энергии для живых организмов является, как мы знаем, химическая энергия питания, которая освобождается путем расщепления пищи. Необходимый для организации расщепления пищи кислород не поступает по закону диффузии к живому организму без работы последнего, но всасывается, как например, у человека, при участии самой системы, для чего нужна та большая работа, которую производят дыхательные мышцы. Эти отношения имеют место не только у высших животных и многоклеточных организмов, но и во всякой живой системе, до самых примитивных одноклеточных включительно. Они все имеют соответствующие механизмы, которые за счет свободной энергии системы используют источники энергии окружающей среды для сохранения работоспособности, то есть против наступления равновесия при имеющихся внешних условиях. При динамическом или статическом равновесии неживых систем источник энергии для сохранения работоспособности, а именно, неравновесия системы находится вне системы, у живых систем, наоборот, внутри ее [68].

Изложенного материала достаточно, чтобы показать, что соответственно нашему разграничению живых систем от неживых, живые системы не имеют никакого отношения к так называемому динамическому равновесию. Представление, что живая система находится в динамическом равновесии, с физической точки зрения неправильно и ведет поэтому с биологической точки зрения к ошибочным заключениям.