НОБЕЛОВИ ЛАУРЕАТИ / 1977 г. / ХИМИЯ / ИЛЯ ПРИГОЖИН

Иля Пригожин (Илья Пригожин)

25 януари 1917 г. – 28 май 2003 г.

Нобелова награда за химия

(За приноса му към неравновесната термодинамика, по-специално към теорията за дисипативните структури.)

Белгийският химик Иля Пригожин е роден в Москва в началото на руската революция. Родителите му – Роман Пригожин, инженер-химик, и Юлия (Вишман) Пригожина, музикантка – имат още един син. Благодарение на старанията на майката Иля от детството си свири на пиано. Пригожин, както тя си спомня по-късно, научава да чете нотите по-рано от думите. През 1921 г. Пригожини емигрират от Русия. Отначало живеят в Литва и Германия, а през 1929 г. се заселват в Белгия. Годините на местене, както казва Пригожин, създават у него „остра възприемчивост към промените“. „Когато започнах да уча физика и химия, бях поразен от това, че изчезна факторът време“. Пригожин се интересува от история и философия. А бъдещето си свързва с професията на пианист.

Начално и средно образование Пригожин получава в Берлин и Брюксел, а след това учи химия в Свободния университет в Брюксел, където особено го привлича термодинамиката – наука, свързана с топлинната и други форми на енергията. Като става през 1943 г. бакалавър по естествени науки, Пригожин пише дисертация за значението на времето и превръщането в термодинамичните системи, за която две години по-късно е удостоен с докторска степен. През 1947 г. е назначен за професор по физическа химия в Свободния университет, а през 1962 г. става директор на Международния институт по физика и химия „Солвей“ в Брюксел.

Принципите на термодинамиката са формулирани в средата на XIX в. след изобретяването на парната машина, когато взаимодействието на топлинната, електрическата и механичната работа привлича значителен интерес. Според една от първите версии на първия закон за термодинамиката, закона за запазване на енергията, във всяка затворена система енергията не изчева и не възниква, а преминава от една форма в друга. Вторият закон на термодинамиката (законът за ентропията) описва тенденцията на системите да преминават от състояние на по-голям към състояние на по-малък ред. Ентропията е мярка за безредие, или за нарушаване на реда, в системата. Колкото по-голямо е нарушаването на реда, толкова по-голяма е ентропията. През XIX в. американският математик и физик Джозая Уилард Гибс разработва теория за статистическата термодинамика при обратимите системи в условие на равновесие. Теофил дьо Дондер, професор на Пригожин в Свободния университет и основател на Брюкселската термодинамична школа, формулира теорията за неравновесните необратими системи.

Пример за обратимо равновесие може да бъде топенето на парче лед при температура, която надвишава само малко температурата на замръзване на водата. Ентропията на парчето лед се повишава с разтапянето на кристалите на повърхността на леда, които се превръщат във вода. Едновременно с това ентропията на тънкия слой вода на ледената повърхност намалява, защото топлината от нея се отнема за топенето на леда. Този процес може да се направи обратим, като се понижи температурата на системата до точката на замръзване на водата: водата на повърхността кристализира и ентропията на леда намалява, а ентропията на слоя вода нараства. Във всеки процес (на топене и замръзване) при температурата на замръзване на водата или близка до нея ентропията на системата остава непроменена. Пример за необратима неравновесна система може да бъде топенето на парче лед в чаша с вода при стайна температура. Ентропията на парчето лед нараства, докато не се разтопят всичките кристали. Когато топлината се поглъща отначало от обема на водата в чашата, а след това от околния въздух, ентропията на цялата система нараства.

Пригожин се интересува преди всичко от термодинамичното неравновесие на специфично отворените системи, в които или материята, или енергията, или и едното, и другото се обменят с външната среда по време на реакции. При това количеството на материята и енергията или отделно количеството на материята или количеството на енергията се увеличават или намаляват с времето. За да обясни поведението на системите, които не са в равновесие, Пригожин формулира теорията за дисипативните структури. Смятайки, че неравновесието може да служи за източник на организация и ред, той представя диспасивните структури чрез математически модел със зависими от времето нелинейните функции, които описват способността на системите да обменят материя и енергия с външната среда и спонтанно да се рестабилизират. Станалият днес класически пример за дисипативна структура във физическата химия е известен като нестабилност на Бенард. Такава структура се появява, когато слоевете на лесно подвижна течна среда се нагряват отдолу. При достатъчно високи температурни градиенти топлината се предава чрез средата, както обикновено, и голям брой молекули в течността образуват специфични геометрични форми, наподобяващи живи клетки.

Скоро става очевидно, че човешкото общество, също като биологичната среда, е пример за дисипативни и недисипативни структури. През 1952 г. английският математик Алън М. Тюринг първи предполага, че термодинамичните нестабиллности като тези, посочени от Пригожин и неговите колеги, са характерни за самоорганизиращите се системи. През 60-те и 70-те години Пригожин развива създадената от него теория за дисипативните структури и описва образуването и развитието на ембрионите. Критичната точка на раздвоение в неговия математически модел съвпада с точката, в която хаотичната биологична система става последователна и стабилизирана. Пригожин предполага, че неговата теория и математическите му модели на системите, които зависят от времето, могат да да бъдат използвани в еволюционните и социалните схеми, в характеристиките на конния транспорт и в политиката по отношение на използването на природните ресурси, а също така в такива области, каквито са нарастването на населението, метеорологията и астрономията.

През 1967 г. Пригожин е назначен за директор на Центъра за статистическа механика и термодинамика „Ила Пригожин“, който той основава към Тексаския университет в Остин. Оттогава работи едновременно и в Брюксел, и в Остин.

През 1961 г. Пригожен се жени за Марина Прокопович. Семейството има двама сина. Пригожин е известен сред своите колеги като вежлив човек и необикновен учен, чийто диапазон на интересите е извънредно широк. Той се увлича от литература и археология, свири на пиано, обича много да слуша музика.

Освен с Нобелова награда Пригожин е удостоен със златния медал Сванте Арениус на Шведската кралска академия на науките (1969 г.), с медала Баурк на Британското химическо дружество (1972 г.), с медала Котениус на Германската академия на естествоизпитателите „Леополдина“ (1975 г.) и с медала Ръмфорд на Лондонското кралско дружество (1976 г.). Ученият е член на Белгийската кралска академия на науките, на Нюйоркската академия на науките, на Румънската академия на науките, на Кралското научно дружество в Упсала и на Германската академия на естествоизпитателите „Леополдина“. Чуждестранен член е на Американската академия на науките и изкуствата, на Полското и Американското химическо дружество и на други организации. Присвоени са му почетни степени от университетите в Нюкасъл ъпон Тайн, Поатие, Чикаго, Бордо, Упсала, Лиеж, Екс ан Прованс, Джорджтаун, Кракув и Рио де Жанейро.

Превод от руски: Павел Б. Николов