Общая термодинамика рассматривает три типа систем: изолированные (или адибиотические) системы, полностью автономные и не обменивающиеся веществом и энергией с окружающей средой; замкнутые системы, также не обменивающиеся веществом, но способные к обмену энергией; открытые системы, обменивающиеся с окружающей средой и веществом и энергией. Все биологические системы являются открытыми, так как обмениваются с окружающей средой и веществом и энергией (193).
Термодинамике живых систем стали уделять особое внимание с середины 20—го века, в связи с работами Пригожина, который считал, что для описания процессов развития, роста и старения организмов можно и нужно использовать критерий эволюции термодинамики линейных необратимых процессов. Известна теорема Пригожина: в стационарном состоянии продукция энтропии внутри термодинамической системы при неизменных внешних параметрах является минимальной и константной. Если система не находится в стационарном состоянии, то она будет изменяться до тех пор, пока скорость продукции энтропии, или, иначе, диссипативная функция системы не примет наименьшего значения.
В живых системах, как считается, можно приравнять диссипативную функцию к интенсивности теплопродукции, а следовательно, интенсивности дыхания и гликолиза, которые в основном и определяют теплопродукцию организма. При этом теорема Пригожина приобретает простой биологический смысл, так как сводится к утверждению, что в процессе возрастных изменений организмов происходит непрерывное снижение интенсивности этих процессов. Согласно термодинамической теории Пригожина—Виам, во время развития, роста и последующих возрастных изменений организмов происходит непрерывный процесс старения системы, выражающийся в уменьшении удельной скорости продукции энтропии в организмах. Многочисленные экспериментальные данные, полученные в последнее время, достаточно хорошо подтверждают это положение (58).
Против теоремы Пригожина—Виам выдвинуто два основных возражения: 1) считается, что эта теория все же недостаточно проверены экспериментально; 2) ограничения, накладываемые на системы термодинамикой линейных необратимых процессов, не выполняются во время развития и роста животных.
У человека после рождения основной обмен и скорость теплопродукции, рассчитанная на единицу веса, заметно возрастает и лишь затем начинает постепенно снижаться. С точки зрения термодинамики необратимых процессов это означает, что после рождения происходит изменение внешних параметров системы, которое должно сопровождаться переходом системы в новое стационарное состояние (теорема Пригожина выполняется только при неизмененных внешних параметрах). Характерно, что для внутриутробного развития млекопитающих получены совершенно иные данные, чем для только что родившихся животных: на протяжении изученных стадий внутриутробного