Что такое конструкция?

Конструкция — это полный набор степеней свободы статистичес­кой системы, не участвующих в тепловом движении в течение времени, интересующего наблюдателя. Хорошим примером может служить по­следовательность различных мономеров в белке после того, как внутри­клеточная биохимическая машина изготовила молекулу белка с данной последовательностью мономеров.

В общей форме понятие конструкции — это почти то же самое, что понятие макросостояния. В самом деле, при обычном определе­нии макросостояния системы подчеркивается, что оно определяется немногими фиксированными параметрами, например, объемом систе­мы, давлением и др. Наиболее важен тот факт, что эти параметры не меняются за времена, достаточные для того, чтобы другие степени свободы системы успели релаксировать к состоянию термодинамиче­ского равновесия. Таким образом, конструкция есть не что иное, как обобщенное понятие макросостояния, когда его определяют большое число параметров. Это число зависит от масштаба времени. В слу­чае биополимеров время релаксации некоторых конформационных степеней свободы, которые определяют пространственную структуру

макромолекулы, может быть очень велико. Такие степени свободы можно считать частью конструкции, если характерное время изуча­емого процесса достаточно коротко. В противном случае их следует включить в число тепловых степеней свободы.

Имеется очевидная аналогия конструкции с тем, что изучает физика неупорядоченных систем (кристаллы с дефектами, спиновые стекла и т. п.).

При изучении подобных систем обычно подчеркивается их неупо­рядоченность, отсутствие трансляционной и других очевидных симме­трий. Реализация таких систем не подчиняется какому-либо контролю и практически никогда не может быть воспроизведена. Это вызывает представление о том, что не индивидуальные свойства какого-либо образца, а только их соответствующее усреднение по всем возможным реализациям беспорядка представляет интерес.

Ситуация в биологических системах резко отличается. Синтети­ческий аппарат живой клетки в состоянии производить в макроскопи­ческом количестве идентичные копии молекул биополимеров с одной и той же реализацией беспорядка.

Итак, двумя главными утверждениями этого раздела являются следующие:

1. Конструкция — это почти то же самое, что макросостояние, если не считать того, что она связана с большим количеством степеней свободы.

2. Конструкция — это почти то же самое, что реализация беспорядка, если не считать того, что ее следует описывать индивидуально, а не в виде некоего среднего.

3.4.3.