Ilya Prigogine

Wir wachsen im direkten Verhältnis zu der Menge des Chaos, das wir aufrechterhalten und zerstreuen können

Viscount Ilya Romanovich Prigogine war ein physikalischer Chemiker und Nobelpreisträger, bekannt für seine Arbeiten zu dissipativen Strukturen, komplexen Systemen und Irreversibilität.

Biografie

Prigogine wurde in Moskau wenige Monate vor der Russischen Revolution von 1917 in eine jüdische Familie geboren. Sein Vater, Roman Ruvim Abramovich Prigogine, war ein Chemieingenieur an der Kaiserlichen Moskauer Technischen Schule; seine Mutter, Yulia Vikhman, war Pianistin. Da die Familie das neue Sowjetsystem kritisierte, verließen sie Russland 1921. Sie gingen zunächst nach Deutschland und 1929 nach Belgien, wo Prigogine 1949 die belgische Staatsbürgerschaft erhielt. Sein Bruder Alexandre 1913–1991 wurde Ornithologe.

Prigogine studierte Chemie an der Freien Universität Brüssel, wo er 1950 Professor wurde. 1959 wurde er zum Direktor des International Solvay Institute in Brüssel, Belgien, ernannt. In diesem Jahr begann er auch an der University of Texas at Austin in den Vereinigten Staaten zu unterrichten, wo er später zum Regental Professor und Ashbel Smith Professor für Physik und Chemieingenieurwesen ernannt wurde. Von 1961 bis 1966 war er mit dem Enrico Fermi Institute der University of Chicago verbunden. In Austin gründete er 1967 das Center for Thermodynamics and Statistical Mechanics, heute Center for Complex Quantum Systems. In diesem Jahr kehrte er auch nach Belgien zurück, wo er Direktor des Center for Statistical Mechanics and Thermodynamics wurde.

Er war Mitglied zahlreicher wissenschaftlicher Organisationen und erhielt zahlreiche Auszeichnungen, Preise und 53 Ehrendoktorate. 1955 wurde Ilya Prigogine der Francqui-Preis für exakte Wissenschaften verliehen. Für seine Studien zur irreversiblen Thermodynamik erhielt er 1976 die Rumford-Medaille und 1977 den Nobelpreis für Chemie. 1989 erhielt er von dem König der Belgier den Titel eines Viscount in der belgischen Adelsgesellschaft. Bis zu seinem Tod war er Präsident der International Academy of Science, München und war 1997 einer der Gründer der International Commission on Distance Education CODE, einer weltweiten Akkreditierungsagentur. Prigogine erhielt 1985 einen Ehrendoktor der Heriot-Watt University und wurde 1998 von der UNAM in Mexiko-Stadt mit einem Ehrendoktor ausgezeichnet.

Prigogine war zunächst mit der belgischen Dichterin Hélène Jofé verheiratet, auch bekannt als Autorin Hélène Prigogine, und 1945 bekamen sie einen Sohn Yves. Nach ihrer Trennung heiratete er 1961 die in Polen geborene Chemikerin Maria Prokopowicz, auch bekannt als Maria Prigogine. 1970 bekamen sie einen Sohn Pascal.

2003 war er einer von 22 Nobelpreisträgern, die das Humanistische Manifest unterzeichneten.

Forschung

Prigogine ist am besten bekannt für seine Definition von dissipativen Strukturen und ihrer Rolle in thermodynamischen Systemen weit weg vom Gleichgewicht, eine Entdeckung, die ihm 1977 den Nobelpreis für Chemie einbrachte. Zusammengefasst entdeckte Ilya Prigogine, dass die Einfuhr und Zerstreuung von Energie in chemische Systeme zur Entstehung neuer Strukturen führen konnte, daher dissipative Strukturen aufgrund von interner Selbstorganisation. In seinem Text von 1955 zog Prigogine Verbindungen zwischen dissipativen Strukturen und der Rayleigh-Bénard-Instabilität sowie dem Turing-Mechanismus.

Theorie der dissipativen Strukturen

Die Theorie der dissipativen Strukturen führte zu Pionierforschung in selbstorganisierenden Systemen sowie zu philosophischen Überlegungen zur Bildung von Komplexität in biologischen Entitäten und der Suche nach einer kreativen und irreversiblen Rolle der Zeit in den Naturwissenschaften. Siehe die Kritik von Joel Keizer und Ronald Fox.

Mit Professor Robert Herman entwickelte er auch die Grundlagen des Zwei-Fluid-Modells, ein Verkehrsmodell in der Verkehrstechnik für städtische Netzwerke, analog zum Zwei-Fluid-Modell in der klassischen statistischen Mechanik.

Prigogines formales Konzept der Selbstorganisation wurde auch als „komplementäre Brücke" zwischen der Allgemeinen Systemtheorie und der Thermodynamik verwendet und versöhnte die Unklarheit einiger wichtiger Systemtheorie-Konzepte

Arbeiten zu ungelösten Problemen der Physik

In seinen späteren Jahren konzentrierte sich seine Arbeit auf die fundamentale Rolle des Indeterminismus in nichtlinearen Systemen sowohl auf klassischer als auch auf Quantenebene. Prigogine und Mitarbeiter schlugen eine Liouville-Raum-Erweiterung der Quantenmechanik vor. Ein Liouville-Raum ist der Vektorraum, der durch die Menge der selbstadjungierten linearen Operatoren gebildet wird, ausgestattet mit einem inneren Produkt, das auf einem Hilbert-Raum wirkt. Es existiert eine Abbildung jedes linearen Operators in den Liouville-Raum, doch nicht jeder selbstadjungierte Operator des Liouville-Raums hat ein Gegenstück im Hilbert-Raum, und in diesem Sinne hat der Liouville-Raum eine reichere Struktur als der Hilbert-Raum. Der Erweiterungsvorschlag des Liouville-Raums von Prigogine und Mitarbeitern zielte darauf ab, das Zeitpfeil-Problem der Thermodynamik und das Messproblem der Quantenmechanik zu lösen.

Prigogine verfasste mehrere Bücher gemeinsam mit Isabelle Stengers, darunter The End of Certainty und La Nouvelle Alliance Order out of Chaos.

The End of Certainty

In seinem 1996 erschienenen Buch La Fin des certitudes, geschrieben in Zusammenarbeit mit Isabelle Stengers und 1997 auf Englisch als The End of Certainty: Time, Chaos, and the New Laws of Nature veröffentlicht, argumentiert Prigogine, dass der Determinismus nicht länger ein tragfähiger wissenschaftlicher Glaube ist: „Je mehr wir über unser Universum wissen, desto schwieriger wird es, an den Determinismus zu glauben." Dies ist ein großer Bruch mit dem Ansatz von Newton, Einstein und Schrödinger, die alle ihre Theorien in Form von deterministischen Gleichungen ausdrückten. Nach Prigogine verliert der Determinismus seine Erklärungskraft angesichts von Irreversibilität und Instabilität.

Prigogine verfolgt den Streit über den Determinismus zurück zu Darwin, dessen Versuch, individuelle Variabilität nach evolvierende Populationen zu erklären, Ludwig Boltzmann inspirierte, das Verhalten von Gasen in Form von Populationen von Partikeln anstelle von einzelnen Partikeln zu erklären. Dies führte zum Gebiet der statistischen Mechanik und zur Erkenntnis, dass Gase irreversible Prozesse durchlaufen. In der deterministischen Physik sind alle Prozesse zeitumkehrbar, was bedeutet, dass sie rückwärts sowie vorwärts durch die Zeit verlaufen können. Wie Prigogine erklärt, ist der Determinismus grundsätzlich eine Ablehnung des Zeitpfeils. Ohne Zeitpfeil gibt es keinen bevorzugten Moment mehr, der als „Gegenwart" bekannt ist, der einem bestimmten „Vergangenheit" folgt und einer unbestimmten „Zukunft" vorausgeht. Die gesamte Zeit ist einfach gegeben, wobei die Zukunft so bestimmt oder so unbestimmt ist wie die Vergangenheit. Mit Irreversibilität wird der Zeitpfeil in die Physik zurückgeführt. Prigogine vermerkt zahlreiche Beispiele von Irreversibilität, darunter Diffusion, radioaktiver Zerfall, Sonnenstrahlung, Wetter und das Auftreten und die Entwicklung von Leben. Wie Wetterlager sind Organismen instabile Systeme, die weit weg vom thermodynamischen Gleichgewicht existieren. Instabilität widersteht der standardmäßigen deterministischen Erklärung. Stattdessen können instabile Systeme aufgrund ihrer Empfindlichkeit gegenüber Anfangsbedingungen nur statistisch erklärt werden, das heißt in Bezug auf Wahrscheinlichkeit.

Prigogine behauptet, dass die Newtonsche Physik jetzt dreimal „erweitert" wurde: zunächst mit der Einführung der Raumzeit in der allgemeinen Relativitätstheorie, dann mit der Verwendung der Wellenfunktion in der Quantenmechanik und schließlich mit der Anerkennung des Indeterminismus in der Untersuchung instabiler Systeme Chaostheorie.

Veröffentlichungen

• Prigogine, I.; Defay, R. 1954. Chemical Thermodynamics. London: Longmans Green and Co.
• Prigogine, I. 1955. Introduction to Thermodynamics of Irreversible Processes. Springfield, Illinois: Charles C. Thomas Publisher.
• Prigogine, Ilya 1957. The Molecular Theory of Solutions. Amsterdam: North Holland Publishing Company.
• Prigogine, Ilya 1961. Introduction to Thermodynamics of Irreversible Processes Second ed.. New York: Interscience. OCLC 219682909.
• Defay, R. & Prigogine, I. 1966. Surface tension and adsorption. Longmans, Green & Co. LTD.
• Glansdorff, Paul; Prigogine, I. 1971. Thermodynamics Theory of Structure, Stability and Fluctuations. London: Wiley-Interscience.
• Prigogine, Ilya; Herman, R. 1971. Kinetic Theory of Vehicular Traffic. New York: American Elsevier. ISBN 0-444-00082-8.
• Prigogine, Ilya; Nicolis, G. 1977. Self-Organization in Non-Equilibrium Systems. Wiley. ISBN 0-471-02401-5.
• Prigogine, Ilya 1980. From Being To Becoming. Freeman. ISBN 0-7167-1107-9.
• Prigogine, Ilya; Stengers, Isabelle 1984. Order out of Chaos: Man's new dialogue with nature. Flamingo. ISBN 0-00-654115-1.
• Prigogine, I. The Behavior of Matter under Nonequilibrium Conditions: Fundamental Aspects and Applications in Energy-oriented Problems, United States Department of Energy, Progress Reports: September 1984 – November 1987, 7 October 1987. Department of Physics at the University of Texas-Austin 15 April 1988 – 14 April 1989, January 1989, Center for Studies in Statistical Mathematics at the University of Texas-Austin. 15 April 1990 – 14 April 1991, December 1990, Center for Studies in Statistical Mechanics and Complex Systems at the University of Texas-Austin.
• September 1984 – November 1987, 7 October 1987. Department of Physics at the University of Texas-Austin
• 15 April 1988 – 14 April 1989, January 1989, Center for Studies in Statistical Mathematics at the University of Texas-Austin.
• 15 April 1990 – 14 April 1991, December 1990, Center for Studies in Statistical Mechanics and Complex Systems at the University of Texas-Austin.
• Nicolis, G.; Prigogine, I. 1989. Exploring complexity: An introduction. New York, NY: W. H. Freeman. ISBN 0-7167-1859-6.
• Prigogine, I. "Time, Dynamics and Chaos: Integrating Poincare's 'Non-Integrable Systems'", Center for Studies in Statistical Mechanics and Complex Systems at the University of Texas-Austin, United States Department of Energy-Office of Energy Research, Commission of the European Communities October 1990.
• Prigogine, Ilya 1993. Chaotic Dynamics and Transport in Fluids and Plasmas: Research Trends in Physics Series. New York: American Institute of Physics. ISBN 0-88318-923-2.
• Prigogine, Ilya; Stengers, Isabelle 1997. The End of Certainty. The Free Press. ISBN 978-0-684-83705-5.CS1 maint: ref=harv link
• Kondepudi, Dilip; Prigogine, Ilya 1998. Modern Thermodynamics: From Heat Engines to Dissipative Structures. Wiley. ISBN 978-0-471-97394-2.
• Prigogine, Ilya 2002. Advances in Chemical Physics. New York: Wiley InterScience. ISBN 978-0-471-26431-6. Archived from the original on 17 December 2012. Retrieved 29 July 2008.
• Editor with Stuart A. Rice of the Advances in Chemical Physics[dead link] book series published by John Wiley & Sons presently over 140 volumes
• Prigogine I, papers and interviews Is future given?, World Scientific, 2003. ISBN 9789812385086 145p.