Prigogine, Ilya (1917-2003)

EnglishNederlandsfrançais

FR

Nobelprijswinnaar, natuurkundige gespecialiseerd in de thermodynamica, geboren te Moskou op 25 januari 1917 en overleden te Brussel op 28 mei 2003.

Biografie

De kleine Ilya werd geboren enkele maanden voor de Russische Revolutie. Moeilijkheden met het Sovjetregime leidde er toe dat het gezin Prigogine in 1921 Rusland verliet. Via omzwervingen door Litouwen en Duitsland belandde het in 1929 in België. Prigogine, toen twaalf jaar oud, haakte in in de Grieks-Latijn van het Atheneum van Elsene. Vervolgens studeerde hij scheikunde aan de ULB. In 1939 werd hij licentiaat in de scheikunde en de natuurkunde. In 1941 promoveerde hij tot doctor in de scheikunde. Daarna ging het snel: in 1945 behaalde de ambitieuze scheikundige zijn aggregaat voor het hoger onderwijs. Twee jaar later werd hij tot docent aan de ULB benoemd . Prigogine doceerde er onder meer thermodynamica en statistische mechanica. In 1949 kreeg hij officieel de Belgische nationaliteit.

Aan de ULB werd Prigogine in 1950 benoemd tot buitengewoon hoogleraar en in 1951 tot gewoon hoogleraar. In 1959 werd hij aangesteld als directeur van het Solvay Instituut te Brussel. In hetzelfde jaar begon hij ook les te geven aan de Universiteit van Texas (Austin). Hij stichtte aan deze universiteit het Center for Complex Quantum Systems. Van 1961 tot 1966 was hij lid van het Enrico Fermi Institute van de Universiteit van Chicago. In 1967 werd hij aan de Universiteit van Texas benoemd tot professor natuurkunde en scheikundige technologie. Hij werd er bovendien directeur van het Center for Studies in Statistical Mechanics and Thermodynamics. Vanaf 1967 verdeelde hij zijn tijd tussen Brussel en Austin. In 1977 werd Prigogine aan de Universiteit van Texas benoemd tot regental professor.

In zijn onderzoek werd Prigogine sterk beïnvloed door Théophile De Donder en Jean Émile Charles Timmermans. Onder Prigogines invloed kreeg de Brusselse school voor thermodynamica, opgericht door De Donder, internationale faam.

Prigogine werd op 12 december 1953 corresponderend lid van de Académie royale des Sciences, des Lettres et des Beaux-Arts de Belgique en effectief lid op 10 december 1960. Hij was voorzitter van de Academie in 1969. In hetzelfde jaar was hij ook voorzitter van de Klasse Wetenschappen. Hij was corresponderend lid van de Société royale des Sciences de Liège. Hij was lid van het Belgisch Genootschap voor Biofysica. Hij was lid van meer dan 58 wetenschappelijke academies, waaronder die van zijn geboorteland Rusland. Aan het NFWO was hij lid van de commissie voor Fysicochemie en Electrochemie.

In 1946 werd de scheikundige van Russische origine met de Van Laar prijs bekroond . In 1951 ontving hij de Adolphe Wetrems-prijs, vier jaar later gevolgd door de Francqui-prijs voor exacte wetenschappen. In 1965 voegde Prigogine de Ernst-John Solvay prijs aan zijn palmares toe. Prigogine was titularis van de Francqui-leerstoel aan de Rijksuniversiteit van Luik voor de periode 1957 tot 1958. Voor zijn studie van de thermodynamica van irreversibele processen werd hem in 1976 de Rumfordmedaille toegekend. Voorts verzamelde hij een vijftigtal eredoctoraten, ondermeer van de Universiteit van Newcastle upon Tyne en de Universiteit te Poitiers. In 1986 benoemde koning Boudewijn hem tot burggraaf. Hij ontving het Grootkruis in de Orde van Leopold II en hij was Commandant in het Franse Erelegioen. In 1987 werd hij ereprofessor aan de ULB.

In 1977 ontving Prigogine ten slotte de grootste eer: de Nobelprijs voor Scheikunde, voor zijn bijdragen aan de niet-evenwichtsthermodynamica, in het bijzonder de theorie van de dissipatieve structuren.

De Haute Ecole Libre de Bruxelles, verbonden aan de ULB werd genoemd naar Ilya Prigogine (HELB IP). Prigogine was de oprichter van de Ilya Prigogine Prijs in Thermodynamica. Deze prijs wordt om de twee jaar uitgereikt aan een beloftevolle onderzoeker in de thermodynamica door het European Center for Advanced Studies in Thermodynamics.

Werken

Prigogine schreef meer dan 20 boeken en ongeveer 1000 artikelen. Zijn doctoraat handelde over de thermodynamica, met name over de speciale betekenis van tijd.

Prigogine bouwde in zijn onderzoek voort op het werk van Théophile De Donder. Die laatste had zich beperkt tot reactieve systemen die uniform in de ruimte worden gehouden. Prigogine breidde deze in de jaren '40 uit tot een veel ruimere klasse van systemen. Zijn bijdragen, alsook die van Lars Onsager, Eckhart en Josef Meixner hebben geleid tot een coherente formulering die vandaag nog als vertrekpunt dient voor het formalisme van de thermodynamica van irreversibele processen. Een uiteenzetting van deze formulering vinden we in het aggregatieproefschrift van Prigogine dat in 1947 werd gepubliceerd. De bestaande thermodynamica besprak enkel de systemen in evenwicht. Lars Onsager (1903-1976) had reeds gewezen op deze beperking en begon de thermodynamische studie van niet-evenwichtssystemen. Prigogine breidde dit uit tot systemen ver van hun evenwicht: de dissipatieve (verspreidende, verdwijnende, uitdijende) structuren.

Tegelijk hechtte Prigogine een groot belang aan de rol van de notie tijd. In zijn boek The End of certainty (1997) verklaarde hij zich nader: evenwichtsprocessen zijn omkeerbaar in de tijd en hebben dus geen voorkeursrichting. Deze wordt opgelegd door omstandigheden van buitenaf, m.a.w. door een determinisme dat de tijdsrichting ontkent. De tijdsrichting stuwt de processen naar een onomkeerbaarheid. De meeste natuurprocessen spelen zich immers af volgens een tijdsverloop. Prigogine gaf als voorbeelden van onomkeerbaarheid: diffusie, radioactief verval, zonnestraling, het weer, de biologische cel, het ontstaan en de evolutie van het leven. Organismen zijn onstabiele systemen, ver van hun thermodynamisch evenwicht, die enkel op statistische wijze, dus met waarschijnlijkheden kunnen verklaard worden en niet deterministisch.

In de formulering van Prigogine en Onsager hebben alle betrokken variabelen betrekking op irreversibele processen, met dissipatief karakter. In de aanwezigheid van inertiële elementen (circuits met inductieve elementen, enz ..) is het theorema niet langer geldig. Het zoeken naar een universeel evolutieprincipe of evolutiecriterium hield de Belgische thermodynamici bijna twee decennnia bezig. Prigogine en Paul Glansdorff ontdekten in 1954 een universele ongelijkheid voor een deel van de variatie van de entropieproductie die samenhangt met de variatie van de veralgemeende krachten. Na verder onderzoek moesten de beide mannen een universele variationele formulering opgeven, maar zij stelden vast dat de uniciteit en de stabiliteit van de niet-evenwichtsregimes op losse schroeven stond. Dit leidde in 1971 tot het thermodynamisch stabiliteitscriterium t.o.v kleine perturbaties. Deze resultaten werden in 1977 bekroond met de toekenning van de Nobelprijs voor Scheikunde aan Prigogine.

Met Raymond Defay schreef Prigogine Tension superficielle et adsorption (1952), tot op heden een gezaghebbende tekst. Nog met Defay schreef hij een Treatise on Thermodynamics: Based on the Methods of Gibbs and De Donder.

Statistische mechanica
De traditionele methoden van de statistische mechanica van het evenwicht werden door Prigogine gebruikt om de eigenschappen van mengsels in gecondenseerde fase te interpreteren. Zijn benadering is bondig beschreven in de monografie The Molecular Theory of Solutions uit 1957. De microscopische studie van niet-evenwichtsfenomenen draagt de meest karakteristieke signatuur van de Belgische school van de statistische mechanica. Prigogine deed hier een beroep op de klassieke middelen van de kinetische gastheorie, met name de transportvergelijking van Boltzmann. In 1953 behandelden Prigogine en zijn Engelse medewerker Gerhardt Klein de vraag welk type van irreversibele gedragingen zich in een harmonische vaste stof konden voordoen. In 1955 kwam Léon Van Hove met de eerste bevredigende afleiding van een transportvergelijking vanuit het formalisme van de kwantummechanica. Zijn werk werd in 1956 door Prigogine, in samenwerking met zijn postdoctoraal onderzoeker Robert Brout veralgemeend .

Onder impuls van Prigogine werd onderzoek gedaan om uit de waarschijnlijkheidsverdelingen "exacte" irreversibele evolutievergelijkingen af te leiden, met als voornaamste karakteristiek het integreren van concepten en instrumenten van de ergodische theorie en de functionele analyse.

Levenswetenschappen
De ogenschijnlijke tegenstelling tussen de groeiende complexiteit van levende organismen in de biologische evolutie en de toename van entropie in een geïsoleerd systeem stond ook centraal in het werk van Prigogine. Aanvankelijk exploreerde hij de implicaties van het theorema van minimum productie van entropie. Later ontwikkelde hij het concept dissipatieve structuur. Met het concept van de dissipatieve structuur werd er een nieuw pad geopend en versnelde het onderzoek. Prigogine ontwikkelde een kinetisch model dat tegelijkertijd eenvoudig en instructief bleek te zijn. Dit model werd de Brusselator genoemd. Het genereerde een grote variatie aan structuren die werden gecreëerd door diffuse-reactie processen.

De vloeistofmechanica en transportfenomenen
De vloeistofmechanica biedt vele voorbeelden van irreversibele processen, vanaf de transfer van massa en warmte tot spectaculaire niet-lineaire gedragingen die leiden tot geordende structuren in warmte-convectie of tot spatiotemporele chaos en turbulentie. Vanaf 1970 verkenden Prigogine en Paul Glansdorff een interessante klasse van dergelijke fenomenen, met koppelingen tussen diffusie en geleiding van warmte. Zij gebruikten de methode van lokale potentialen alsook digitale en analytische methoden, wat gepaard ging met laboratoriumproeven.

Wetenschapsfilosofie
Ilya Prigogine was de grondlegger van wat vandaag als de 'chaostheorie' bekend staat, een theorie die in essentie zegt dat in een situatie van instabiliteit elementen de neiging hebben om zich te organiseren tot structuren van een hogere orde (auto-organisatie). Hij ontdekte dat niet alle chemische en fysische processen streven naar een bepaalde evenwichtstoestand, zoals tot dan toe was aangenomen. Hij toonde aan dat er zogenaamde ver-uit-evenwicht systemen bestaan, die beschikken over een zelforganiserend vermogen. Ze ontwikkelen zichzelf autonoom in een cyclus van creatie, stabilisatie en destructie zonder interactie met de omgeving. Chaos wordt daarmee meer dan de donkere keerzijde van orde. In de afwezigheid van orde blijkt een creatieve, scheppende kracht in het universum te schuilen.

Samen met Isabelle Stengers schreef hij het boek Dialoog met de Natuur, waarin geprobeerd wordt filosofische consequenties te trekken uit de irreversibele thermodynamica. In Order out of chaos (1984) stellen Prigogine en Stengers: "Onze visie op de natuur ondergaat een radicale wijziging richting multipliciteit, tijdigheid en complexiteit". Prigogine achtte zijn thermodynamica niet alleen toepasbaar op chemische processen, maar ook op maatschappelijke evoluties.

Verkeersmodellen
Prigogine waagde zich ook aan verkeersmodellen in stedelijke netwerken met de Bose-Einstein statistiek. Zijn werk over de theorie van autoverkeer bevestigde zijn veronderstelling, dat zelfs menselijk gedrag in al zijn complexiteit, kan worden teruggebracht tot wiskundige formules.

Publicaties

• Korte lijst met publicaties in de Catalogus KBR, geconsulteerd op 22/02/2011 om 14u.
• Lijst met publicaties in Balescu, Radu, "Ilya Prigogine", in: Stuart Alan, Rice, "Special volume in memory of Ilya Prigogine", in: Advances in Chemical Physics, 135 (2007).

Bibliografie

• Prigogine, Ilya, "Autobiography Nobel Prize in Chemistry 1977"
• Eftehari, Ali, "Obituary Prof. Ilya Prigogine (1917-2003)", in: Adaptive Behavior, 11 (2003), nr. 2, 129-131.
• "Obituaires: Ilya Prigogine", in: SIAM News, 36 (2003), nr. 7..
• Balduck, Paul, "Ilya Prigogine (1917-2003)", in: Galerij Belgische scheikundigen, KVCV.
• Nicolis, Grégoire, "De thermodynamica, de wetenschap van het niet-lineaire en de statische mechanica", in: Robert Halleux, Geert Vanpaemel, Jan Vandersmissen en Andrée Despy-Meyer (red.), Geschiedenis van de wetenschappen in België 1815-2000, Brussel: Dexia, 2001, vol. 2.
• Stengers, Isabelle, "The challenge of complexity: unfolding the ethics of science in memoriam Ilya Prigogine", in: ECO Special Double Issue, 6 (2004), 92-99.
• "Autobiographie Ilya Prigogine", in: Florilège des Sciences en Belgique, deel 2, Brussel, 1980, 39-51.
• Balescu, Radu, "Ilya Prigogine", in: Stuart Rice (red.), "Special volume in memory of Ilya Prigogine", in: Advances in Chemical Physics, 135 (2007), 1-82.