Spojil chaos a samoorganizaci hmoty

V dějinách vědy a techniky jsou osobnosti, které se těší trvalému zájmu veřejnosti. Na druhé straně existují také tací, kteří stojí mimo centrum pozornosti laiků i odborníků. Zatímco například teoretický fyzik Stephen Hawking (1942) je jedním z nejznámějších vědců a myslitelů naší doby, jen úzký okruh specialistů zná jeho kritika a oponenta, rusko-belgického fyzikálního chemika, filozofa, nositele Nobelovy ceny a univerzitního profesora Ilyu Prigogina (1917-2003). Přitom jeho objevů v oblasti termodynamiky nerovnovážných stavů a struktur a teorie samoorganizace využívá řada teoretických i aplikovaných oborů - nejen přírodní vědy, ale i tak odlišná odvětví lidské činnosti, jako je obchod, management, ekonomika, energetika, psychologie, umění, hudba, teologie apod. Jádrem Prigoginova díla je myšlenka samoorganizace, kterou zobecnil ve svých filozofických dílech.

Ilya Prigogin své teorie experimentálně ověřoval na řadě konkrétních sociálních a přírodních jevů. Slavná je například jeho analýza budování termitiště. Jako chemik demonstroval myšlenky hlavně na příkladu autokatalytických reakcí, které jsou četné zejména v organické chemii a biochemii. Jsou to takové reakce, kdy jejich produkt vlastní reakci urychluje. Studoval celou řadu vzájemně propojených chemických dějů a popsal vznik složitých struktur v prostoru, i vznik oscilací v čase, kdy koncentrace jednotlivých látek v reakci vykazuje vlnový sinusový průběh tak přesný, že by se podle něj daly řídit i hodinky. Proto tento jev nazval chemické hodiny.

Sté výročí narození

Narodil se před 100 lety jako Ilja Romanovič Prigožin 25. ledna 1917 v Moskvě, ale jeho rodiče, podobně jako mnoho dalších ruských intelektuálů, opustili již v roce 1921 rozvrácené bolševické Rusko a emigrovali do Německa. V roce 1927 přesídlila rodina do Belgie, kde se usadila natrvalo. Otec byl chemický inženýr, což ovlivnilo směřování dalšího vzdělání jeho synů. Starší Alexandr (1913-1991) se později stal významným přírodovědcem (ornitologem). Mladší Ilya vystudoval chemii na Svobodné univerzitě v Bruselu (Université Libre de Bruxelles) a v roce 1941 zde získal doktorát chemie. Na své alma mater zůstal jako vědecký pracovník a již od roku 1947 se stal jejím řádným profesorem fyzikální chemie. Jeho celoživotním vědeckým oborem se stala nerovnovážná termodynamika – nově se vytvářející speciální obor na pomezí fyziky, chemie a biologie, který se zabývá časovým vývojem složitých nerovnovážných systémů. Okolo sebe shromáždil velký mezioborový tým, který zahrnoval nejen fyziky a chemiky, ale také matematiky, techniky, biology, sociology, psychology i manažery. V roce 1962 se stal ředitelem Mezinárodního ústavu fyziky a chemie a v roce 1968 ředitelem Centra statistické mechaniky a termodynamiky Texaské univerzity v Austinu. Stal se tak jedním z prvních tzv. létajících profesorů – mezi evropským a americkým kontinentem. Byl členem mnoha národních akademií věd (např. Královské společnosti v Londýně), čestným doktorem řady světových univerzit a nositelem významných ocenění (Francquiho cena, Rumfordova medaile).

Vůdce termodynamické školy

Díky téměř oslnivému vstupu do světa vědy se stal přirozeným vůdcem skupiny vědců zabývajících se termodynamikou a nejvýznamnějším představitelem bruselské termodynamické školy založené jeho učitelem, belgickým matematikem a fyzikem profesorem Théophilem Ernestem De Donderem (1872-1957). Ten v roce 1923, kromě mnoha dalších objevů, odvodil vztah mezi afinitou (popisující ochotu atomu nebo sloučeniny reagovat s jiným atomem či sloučeninou) a Gibbsovou energií chemické reakce. Josiah Willard Gibbs (1839-1903) byl matematik a jeden z prvních amerických teoretických fyziků a chemiků. Působil po celý život jako profesor na Yaleově univerzitě. Jako fyzik vytvořil teoretický základ pro chemickou termodynamiku, jako matematik vynalezl kvaterniony a vektorovou analýzu (nezávisle na Heavisidovi). Prigogin začal od roku 1944 pracovat na Chemické termodynamice, založené právě na De Donderově a Gibbsově metodě. V roce 1947 vyšla jeho monografie Termodynamické studie nevratných dějů, ve které upozornil na to, že v termodynamice nevratných dějů je třeba používat tzv. Curierův princip. Podle něj průběh chemické reakce v izotropním prostředí nemůže vyvolat směrový (vektorový) tok nějaké látky – od té doby se princip nazývá Curiův-Prigoginův teorém.

Teorie samoorganizace

V termodynamice nevratných dějů se používá celá řada dalších Prigoginových teorémů, z nichž nejznámější je ten, který ukazuje, že časová změna produkce entropie – neboli zrychlení entropie v systému – je pro nevratné děje v blízkosti termodynamické rovnováhy při stálých vnějších podmínkách vždy nulová nebo záporná. Proto v této oblasti dochází k ustavování stabilních ustálených stavů. Větu rozšířil i na stavy vzdálené rovnováze. Své názory o vzniku schopnosti samoorganizace složitých systémů, při které se z původní neuspořádanosti a chaosu rodí nový řád a vznikají úplně nové struktury s vysoce uspořádaným chováním, shrnul Prigogin v řadě článků a knih. Vhodné je připomenout osobnost Isabelly Stengersové, belgické profesorky filozofie a historie vědy na Svobodné univerzitě, Prigoginovy studentky a poté spolupracovnice a přítelkyně působící jako spiritus agens jeho gigantického díla. Světovým bestsellerem se stala zejména jejich kniha Řád z chaosu, která vyšla anglicky (Order out of Chaos) v roce 1984 (český překlad opožděně vydala až v roce 2001 Mladá fronta). Obsahuje široký panoramatický pohled na změny v základech soudobé vědy, na proměny vztahu člověka a přírody. Prosazuje názor, že je třeba nastolit jednotu přírodních a společenských věd, překonat „dvojí kulturu“, tj. přírodovědnou a humanitní.

Nobelova cena

V roce 1997 získal Prigogin Nobelovu cenu za chemii – za výzkumy termodynamiky nevratných dějů, zejména za teorii disipativních struktur zabývající se schopností systému přeskočit na vyšší úroveň. Byla to čtvrtá Nobelova cena udělená v oblasti termodynamiky. Předtím ji v roce 1920 získal W. Nernst, v roce 1949 W. Giauque a v roce 1968 L. Onsager. Prigoginovy práce vždy vyvolávaly řadu polemik (mýtus „sebeorganizace hmoty“), širokých diskuzí, osobních sporů a kritik (například okolo jeho tzv. obecného evolučního kritéria, údajně svévolné záměny dvou odlišných konceptů „seřazený“ a „uspořádaný“). Jisté je, že jeho teorie samoorganizace spolu s teorií chaosu a synergií budou žhavými vědními obory 21. století. Milovník Goetha, hry na klavír, historie a archeologie, sběratel moderního umění, oblíbený učitel, energický organizátor a diskutér, zemřel na počátku nového tisíciletí, 28. května 2003 v Bruselu, kde strávil většinu svého života.

Zdroje

Haškovec, V., Müller, O.: Galerie géniů aneb kdo byl kdo. Věda, filozofie, umění. Albatros, Praha 1999.

Hawking, S.: Stručná historie času. Argo, Praha 2011.

Heczko, S.: Teorie chaosu a chování otevřených systémů. Marathon, 2003/4.

Krob., J.: Ilya Prigodine: Čas k stávání (k historii času). KLP, Praha 1997.

Marko, A. : Nová smlouva s přírodou. Vesmír, 80, 50, 2004.

Obdržálek, J.: Úvod do termodynamiky, molekulové a statistické fyziky. Matfyzpress, Praha 2015.

Prigogine, I., Stengersová, I.: Nová aliance. Pokroky matematiky, fyziky a astronomie 29, 181-185 a 241-252, 198 č/5.

Prigogine, I., Steghersová, I.: Řád z chaosu. Nový dialog člověka s přírodou. Mladá fronta, Praha 2001.

Prigogine, I.: Proměny vědy – kultura a věda dnes. Světová literatura 1987, č. 6, s. 109.

Prokšová, J., Obdržálek, J.: Ilya Prigogine - představitel moderní termodynamiky. Školská fyzika 2/2001.

Sodomka, L., aj.: Kronika Nobelových cen. Euromedia Group, Praha 2004.

Weinlich, R.: Laureáti Nobelovy ceny za chemii. Alda, Olomouc 1998.