Введение

Бельгийский физико-химик (1917–2003)

Виконт Илья́ Рома́нович Приго́жин (/p//r//ɪ/'/ɡ//oʊ//ʒ//iː//n/; Илья́ Рома́нович Приго́жин; 25 января 1917 [по старому стилю 12 января 1917] – 28 мая 2003) – бельгийский физико-химик русского еврейского происхождения, получивший известность благодаря работам в области диссипативных структур, сложных систем и необратимости. Наиболее значительным достижением Пригожина стало присуждение ему Нобелевской премии по химии в 1977 году, а также премии Франки в 1955 году и медали Рэмфорда в 1976 году.

Ранняя жизнь и учеба

Пригожин родился в Москве за несколько месяцев до Октябрьской революции 1917 года в еврейской семье. Его отец, Рувим (Романин) Абрамович Пригожин, был химическим инженером, учившимся в Императорской Московской технической школе и владевшим мыловарней; его мать, Юлия Вихман, была пианисткой, учившейся в Московской консерватории. В 1921 году, после национализации фабрики новым советским режимом и нарастающего чувства незащищенности в условиях гражданской войны, семья покинула Россию. После непродолжительного пребывания в Литве они переехали в Германию и обосновались в Берлине; восемь лет спустя, из-за ухудшающейся экономической ситуации и растущей угрозы нацизма, они перебрались в Брюссель, где Пригожин получил бельгийское гражданство в 1949 году. Его брат Александр (1913–1991) стал орнитологом. В юности Пригожин увлекался музыкой, историей и археологией. Он окончил Афине д'Иксел в 1935 году, специализируясь на греческом и латинском языках. Родители советовали ему стать юристом, и он первоначально поступил на юридический факультет Свободного университета Брюсселя. В то время он заинтересовался психологией и изучением поведения; чтение об этих предметах пробудило интерес к химии, поскольку химические процессы влияют на разум и тело; это также привело к более глубокому интересу к физике, объясняющей химию. В итоге он оставил юридический факультет. После этого Пригожин одновременно поступил на химический и физический факультеты Свободного университета Брюсселя, чего достиг с "необыкновенным успехом"; он получил степень, эквивалентную степени магистра, по обеим дисциплинам в 1939 году, а в 1941 году под руководством Теофиля де Дондера защитил докторскую диссертацию по химии.

Ранняя карьера, Вторая мировая война

Он начал свою исследовательскую карьеру в период немецкой оккупации Бельгии. С 1940 года он читал студентам подпольные лекции. В 1941 году университет был официально закрыт в знак протеста против насильственного назначения оккупантами профессоров фламандского пронацистского движения «Новый порядок»; он продолжал проводить подпольные лекции до освобождения Бельгии в 1944 году. За это время он опубликовал 21 статью. В 1943 году Пригожин и его будущая жена, Хелен Жофе, были арестованы немцами; после многочисленных вмешательств, в том числе со стороны королевы Елизаветы, они были освобождены через несколько недель. В Остине, в 1967 году, он стал соучредителем Центра термодинамики и статистической механики, ныне Центра сложных квантовых систем. В том же году он вернулся в Бельгию, где возглавил Центр статистической механики и термодинамики. Он был членом многочисленных научных организаций и удостоен множества наград, премий и 53 почетных степеней. В 1955 году Пригожин был удостоен премии Франки за точные науки. За исследования в области необратимой термодинамики он получил медаль Рэмфорда в 1976 году, а в 1977 году – Нобелевскую премию по химии «за вклад в термодинамику неравновесных процессов, в особенности теорию диссипативных структур». В 1989 году король Бельгии пожаловал ему титул виконта бельгийского дворянства. До своей смерти он был президентом Международной академии наук в Мюнхене и в 1997 году стал одним из основателей Международной комиссии по дистанционному образованию (CODE) – всемирного агентства по аккредитации. В 1985 году Пригожин получил почетную докторскую степень Университета Хериот-Ватта, а в 1998 году – почетное звание доктора honoris causa в ЮНАМ (Национальном автономном университете Мексики) в Мехико. Пригожин был женат первым браком на бельгийской поэтессе Хелен Жофе (также известной как Хелен Пригожин как автор), и в 1945 году у них родился сын Ив. После развода в 1961 году он женился на химике польского происхождения Марии Прокопович (также известной как Мария Пригожин). В 1970 году у них родился сын Паскаль. В 2003 году он был одним из 22 лауреатов Нобелевской премии, подписавших Гуманистический манифест.

Исследования

Пригожин определил диссипативные структуры и их роль в термодинамических системах, далеких от равновесия, за что получил Нобелевскую премию по химии в 1977 году. По сути, Илья Пригожин обнаружил, что приток и рассеяние энергии в химических системах могут приводить к возникновению новых структур (именно поэтому они называются диссипативными) благодаря внутренней самоорганизации. В своей работе 1955 года Пригожин установил связь между диссипативными структурами и нестабильностью Рэлея — Бенара, а также механизмом Тьюринга.

Теория диссипативных структур

Теория диссипативных структур привела к новаторским исследованиям в области самоорганизующихся систем, а также к философским размышлениям о формировании сложности в биологических организмах и поиску творческой и необратимой роли времени в естественных науках. Вместе с профессором Робертом Германом он также разработал основы двухфлюидной модели – модели транспортного потока в транспортном проектировании для городских сетей, аналогичной двухфлюидной модели в классической статистической механике. Формальное понятие самоорганизации, предложенное Пригожиным, также использовалось как "связующее звено" между общей теорией систем и термодинамикой, сочетая неопределенность некоторых ключевых концепций теории систем с научной строгостью.

Работа над нерешенными проблемами в физике

В последние годы его работа была сосредоточена на фундаментальной роли индетерминизма в нелинейных системах как на классическом, так и на квантовом уровне. Пригожин и его коллеги предложили расширение квантовой механики на основе пространства Лиувиля. Пространство Лиувиля – это векторное пространство, образованное множеством (самосопряжённых) линейных операторов, снабжённых внутренним произведением, действующих на гильбертово пространство. Существует отображение каждого линейного оператора в пространство Лиувиля, однако не каждый самосопряжённый оператор пространства Лиувиля имеет соответствие в гильбертовом пространстве, и в этом смысле пространство Лиувиля обладает более богатой структурой, чем гильбертово пространство. Предложение Пригожина и его коллег о расширении пространства Лиувиля было направлено на решение проблемы «стрелы времени» в термодинамике и проблемы измерения в квантовой механике. Пригожин был соавтором нескольких книг с Изабель Стенгерс, включая «Конец определённости» и «Новый союз» («Порядок из хаоса»).

Конец уверенности

В своей книге 1996 года "Конец определённости", написанной в соавторстве с Изабеллой Стенгерс и опубликованной на английском языке в 1997 году под названием "Конец определённости: время, хаос и новые законы природы", Пригожин утверждает, что детерминизм больше не является жизнеспособной научной концепцией: "Чем больше мы узнаём о нашей Вселенной, тем сложнее становится верить в детерминизм". Это существенное отступление от подхода Ньютона, Эйнштейна и Шрёдингера, все из которых формулировали свои теории в терминах детерминированных уравнений. По мнению Пригожина, детерминизм теряет свою объяснительную силу в условиях необратимости и нестабильности. Пригожин возводит полемику вокруг детерминизма к Дарвину, чья попытка объяснить индивидуальную изменчивость посредством эволюционирующих популяций вдохновила Людвига Больцмана на объяснение поведения газов с точки зрения совокупности частиц, а не отдельных частиц. Это привело к возникновению статистической механики и осознанию того, что газы подвержены необратимым процессам. В детерминированной физике все процессы обратимы во времени, то есть могут протекать как вперёд, так и назад во времени. Как объясняет Пригожин, детерминизм по сути отрицает направленность времени. Без направленности времени больше не существует привилегированного момента, известного как "настоящее", которое следует за определённым "прошлым" и предшествует неопределённому "будущему". Всё время просто существует, будущее столь же определено (или неопределено), как и прошлое. С появлением необратимости направленность времени вновь возвращается в физику. Пригожин приводит многочисленные примеры необратимости, включая диффузию, радиоактивный распад, солнечное излучение, погоду, возникновение и эволюцию жизни. Подобно погодным системам, организмы являются нестабильными системами, существующими вдали от термодинамического равновесия. Нестабильность не поддаётся стандартному детерминированному объяснению. Вместо этого, из-за чувствительности к начальным условиям, нестабильные системы можно объяснить лишь статистически, то есть в терминах вероятности. Пригожин утверждает, что ньютоновская физика была трижды "расширена": сначала с введением пространства-времени в общей теории относительности, затем с использованием волновой функции в квантовой механике и, наконец, с признанием индетерминизма при изучении нестабильных систем (теории хаоса).

Публикации

Дефэй, Р. и Пригожин, И. (1966). Поверхностное натяжение и адсорбция. Longmans, Green & Co. LTD.

Пригожин, И. Поведение материи в неравновесных условиях: фундаментальные аспекты и применение в энергетических задачах, Министерство энергетики США, отчеты о прогрессе: сентябрь 1984 г. – ноябрь 1987 г. (7 октября 1987 г.). Физический факультет Техасского университета в Остине. 15 апреля 1988 г. – 14 апреля 1989 г. (январь 1989 г.), Центр исследований в области статистической математики при Техасском университете в Остине. 15 апреля 1990 г. – 14 апреля 1991 г. (декабрь 1990 г.), Центр исследований статистической механики и сложных систем при Техасском университете в Остине. Пригожин, И. "Время, динамика и хаос: интеграция «неинтегрируемых систем» Пуанкаре", Центр исследований статистической механики и сложных систем при Техасском университете в Остине, Управление энергетических исследований Министерства энергетики США, Комиссия Европейских сообществ (октябрь 1990 г.). Редактор (вместе со Стюартом А. Райсом) серии книг «Достижения в химической физике», издаваемой John Wiley & Sons (в настоящее время более 140 томов). Пригожин, И. (статьи и интервью) Предопределено ли будущее?, World Scientific, 2003. (145 с.).

Премия Ильи Пригогина по термодинамике

Премия Ильи Пригожина по термодинамике была учреждена в 2001 году и находилась под патронатом самого Ильи Пригожина до его смерти в 2003 году. Она вручается раз в два года во время Совместной европейской конференции по термодинамике (JETC) и охватывает все области термодинамики (прикладную, теоретическую и экспериментальную, а также квантовую и классическую термодинамику).