Вот
в чём всё дело.
Р.К. Дело в выборе подходов.
В.А. Как говорил академик Владимиров (и Виталий Иосифович Голь
данский, кстати, говорил то же самое): «Учёные полжизни тратят на постанов
ку задачи. После того как вы поставили задачу, вы испытываете блаженство,
купаясь в море чётко сформулированной мысли».
В данном случае, конечно, мне представляется, что самая захватывающая ча
сть этой задачи связана с катастрофой ошибок, парадоксом Левинталя, то е
сть с тем, что мы называем «переходом к непреодолимой сложности». Я, Рэм, х
очу пофантазировать… Не пофантазировать, а, в конце концов, поговорить в
от на какую тему.
Ведь мы же всё прекрасно понимаем, насколько сильно живое отличается от
неживого. А в чём, собственно, различие? Репликация? Пожалуйста, повторили
на маленьких молекулах. Органические соединения? Пожалуйста, сделали их
естественным путём. В чём, тем не менее, это ощущение совершенно непреодо
лимого конфликта, непреодолимой пропасти? В сложности? Определите, что т
акое сложность! В уникальности? «Это не может появиться, потому что это не
может появиться никогда». Да, мы уже близки к этому. К тому, что перед нами н
ечто, что само по себе повторить невозможно. Вот это и есть катастрофа оши
бок. Это и есть парадокс Левинталя. И мне кажется, это центральная проблем
а, которая, если будет атакована правильным образом и если будет найден с
пособ решения, тогда только мы сможем сделать хоть какой-то шаг в направл
ении создания осмысленной теории эволюции. Я думаю, что на решение этих п
роблем, в химии Ц тоже, и в физике Ц тоже, конечно, нужно потратить больши
е усилия. Я мечтаю создать центр, где бы можно было бы собрать людей…
Р.К. Вот кристаллограф Гавеззотти в одном из обзоров построил
образ идеальной лаборатории такого типа. Она требует, по его расчётам, тр
и миллиона долларов. И потом по миллиону долларов в год.
В.А. Да нет.
Р.К. Владик, никуда не денешься.
В.А. Нет, это как-то совершенно неправильно. Хотя мы говорим сей
час уже не о науке, а о её организационной стороне…
Р.К. Но ты же поставил задачу уже…
В.А. Нет, нет. Наука не требует больших денег, это неправильно.
Р.К. Это разве большие деньги?
В.А. Конечно, три миллиона долларов Ц это большие деньги.
Р.К. Для такой проблемы?
В.А. Нет, наука не требует больших денег, идеи не требуют больши
х денег. Технологии Ц да. Мир идёт по пути развития научных технологий то
лько для того, чтобы приблизить их непосредственно к рынку, это стоит дор
ого. Но научные идеи и создание среды, в которой могли бы генерироваться н
аучные идеи, это стоит недорого. И не надо пугать людей.
А.Г. Но стоят достойного уровня жизни учёного.
В.А. Абсолютно правильно, достойного уровня, но не жизни, а как в
ам сказать… Просто должна быть некая среда, в которой ты ощущал бы себя до
стойно. Вот собственно и всё. Речь идёт о среде. Ну, ладно, это, так сказать, д
етали…

Живая и неживая материя


21.05.03
(хр.00:50:06)

Участники :
Мстислав Владимирович Крылов Ц доктор биологических наук

Михаил Наумович Либенсон Ц доктор физико-математических на
ук

Мстислав Крылов : Эволюция живой и неживой материи подчиняетс
я одним и тем же концептуальным законам физики и химии. И поэтому мы вмест
е с доктором физико-математических наук Михаилом Либенсоном решили раз
работать эту проблему на двоих.
Наверное, ты начнёшь, расскажешь, как возникла Вселенная, об инфляционно
й гипотезе, о большом взрыве, а потом я уже перейду к тому времени, когда на
чала формироваться естественная материя и живые организмы.
Михаил Либенсон : Спасибо за такую возможность. Я должен сказа
ть, что, хотя я знаком с общим взглядом на Мир, основанным на теории Большо
го Взрыва, с тем, как возникла и развивается Вселенная, я не являюсь глубок
им профессионалом в этой области. Я читаю лекции «Концепции современног
о естествознания» студентам одного из вузов Петербурга. И очень этой тем
ой интересуюсь. Но, поскольку здесь претензий на какие-то новые вещи у нас
нет, я просто напомню, что, согласно теории Большого Взрыва, Вселенная воз
никла как флуктуация, и первоначально, в первый момент, который и определ
ить-то трудно (потому что я дольше говорю, чем это состоялось), плотность и
сходного вещества (Вселенная возникла из сингулярности) была чудовищно
й Ц 10 в 97-й степени грамм на кубический сантиметр, а температура Ц 10 в 32-й ст
епени градусов, Кельвина, или Цельсия (тут неважно, в чём определять), а дал
ьше началось стремительное расширение того, что образовалось, и темпера
тура падала. А то, что образовалось, начало стремительно меняться, преобр
азовываться. И проходило некоторые стадии. Эти стадии в течение первых т
рех минут прошли так много ступеней эволюции, что изучение их ещё только,
так сказать, начинается. Если перечислить только, то сначала получилось
нечто с огромным отрицательным давлением, и, согласно общей теории относ
ительности, такая вещь не могла быть устойчивой. Из неустойчивости получ
илось то, что уже стало после расширения обычным веществом. Но там присут
ствовала огромная доля излучения. И то, что известно из физики элементар
ных частиц, позволило понять, что потом, спустя ничтожные доли секунды, по
лучились первые барионы, а через очень короткое время пошло образование
ядер. И на протяжении долей секунды образовались первые ядра самых лёгки
х элементов Ц водорода и гелия. Образование же тяжёлых элементов, кирпи
чиков хорошо нам знакомого вещества, произошло уже гораздо позже и длило
сь не доли секунды, а миллионы лет. И за это время то, что возникло, охватило
огромные области. Но к этому мы ещё вернёмся, когда появятся картинки, а по
ка коснёмся вот чего. Главный и очень важный момент для общего нашего рас
сказа в том, что мы увидим серьёзные усложнения системы, которая возникл
а как некая неоднородность.
Усложнение Ц это очень важное свойство мира, который продолжает расшир
яться, оставаясь неравновесным и сугубо нелинейным, по оценкам, уже 12-15 мил
лиардов лет. Вот что можно сказать во вступлении о неживой природе.
М.К. Ну что же, расширяющейся Вселенной свойственна неравнове
сность. И многие процессы, протекающие во Вселенной, неравновесны, в том ч
исле и жизнь. Жизнь можно охарактеризовать как открытую неравновесную с
истему, находящуюся в стационарном состоянии, когда приток вещества и эн
ергии равен оттоку.
В неравновесных системах могут проходить процессы самоорганизации. Эт
и системы становятся чувствительны даже к очень слабым воздействиям. Он
и становятся чувствительными к слабым гравитационным полям, к электром
агнитным полям. Короче говоря, эти системы становятся необычайно чувств
ительными к любым флуктуациям. И они способны подстраиваться под изменя
ющиеся условия. Кроме того, эти системы ещё и стремятся к уменьшению прои
зводства энтропии. Одним из мощных антиэнтропийных факторов является у
сложнение системы. Поэтому усложнение, о котором сказал Михаил Наумович
, определяется именно состоянием системы, её неравновесностью. И эти усл
ожнения, конечно, протекают с участием обратных связей, либо положительн
ых, либо отрицательных.
Что можно сказать об общности законов физики и химии для живых организмо
в? Размеры клетки определяются законами диффузии. Известно, что масса кл
етки растёт пропорционально кубу, а поверхность клетки, через которую ос
уществляется диффузия веществ, также растёт, но пропорционально квадра
ту. Значит, клетка не может быть очень большой. Таким образом, закон диффуз
ии накладывает ограничения на размеры клетки.
Ещё пример Ц мы все прекрасно знаем, что стволы растений, крупных деревь
ев, скажем, имеют в разрезе радиальную форму. Вот эта радиальная форма опр
еделяется гравитацией. Скажем, «торпедовидная» форма животных, быстро п
еремещающихся в плотных средах Ц акул, дельфинов Ц определяется гидро
динамическими законами. Наконец, размеры или, вернее даже, масса летающи
х птиц определяется законами аэродинамики. Самая большая птица, которая
может летать, это дрофа, и она не может иметь весь больше 23-24 килограмм.
Александр Гордон : Жить в физике и быть свободным от физики нев
озможно.
М.К. Невозможно. Законы физики диктуют очень жёстко конформац
ию живой материи.
М.Л. Если можно, я тут скажу несколько слов. Уже прозвучало, что и
неживой и живой материи присуще свойство самоорганизации. Надо сказать
, что это очень важная концепция Ц концепция самоорганизации, которая и
звестна давно и происходит от естественных наук. Она стала более широкой
и глобальной по своему значению, влиянию и применению, чем первоначальн
о.
Здесь существенно подчеркнуть, что самоорганизация возникает в открыт
ых системах, где должны быть развитыми системы обратных связей Ц положи
тельных и отрицательных. Положительные обратные связи важны в том отнош
ении, что в нелинейной системе может самопроизвольно происходить перех
од из одного состояния в другое. Флуктуация, которая связана положительн
ыми обратными связями с этими условиями, позволяет ей самой не самоуничт
ожаться быстро, а продолжать действовать. И постепенно системе уже невоз
можно оставаться в предыдущем состоянии, и она переходит в новое. А отриц
ательные обратные связи стабилизируют ситуацию. Поэтому мы имеем во вре
мени некий переход. В пространстве он может сопровождаться образование
м диссипативных структур, вообще, неким формообразованием. И это существ
енно. Причём, имеются системы с накоплением изменений.
Система может запомнить изменение, а потом его усилить на следующих цикл
ах. Это тоже объединяет и физические законы, и то, что может иметь место в б
иологических системах. Об этом мы ещё поговорим попозже.
М.К. Я хотел бы поговорить о том, каким образом процессы, сущест
вующие в неживой материи, используются живыми системами. Так скажем, пер
едача энергии в сопряжённых химических реакциях происходит через пром
ежуточный продукт. Если мы себе представим реакцию, скажем, А-В-С, а следую
щую реакцию сопряжённую С-D-E, то С будет общим продуктом для этих двух цепо
чек химических систем, причём, в одной она будет конечным продуктом, а в др
угой системе будет начальным продуктом. Такие процессы существуют в нео
рганической природе, и они очень широко распространены в биологической
природе.
И очень важны для понимания функционирования живых систем так называем
ые процессы кросс-катализа. Например, реакция Жаботинского-Белоусова, г
де химические молекулы синхронно меняют своё тождество, и раствор превр
ащается по цвету то в красный, то в синий. Эту реакцию называют «химически
ми часами» Ц через равные промежутки времени меняется цвет раствора. Эт
о объясняется тем, что конечный продукт катализирует начальный продукт,
это кросс-катализ. Такие реакции широко наблюдаются в биологии. Скажем, с
интез нуклеиновых кислот определяется белками. А структура белков, и их
синтез определяется нуклеиновыми кислотами. Кросс-катализ имеется и в н
еживой природе, и в живой природе, то есть существует некий континуум эво
люционных процессов в этих системах.
М.Л. В итоге такого вступления мы постарались проследить прим
еры закономерностей, известных из физики и хорошо уже проверенных, в час
тности, закономерностей самоорганизации, и сделать качественные вывод
ы, которые очень похожи на то, что имеет место и в живой природе. Это даёт бо
льше оснований думать о том, что они действительно связаны между собой. И
вообще говоря, в чём-то природа едина и не нуждается в каких-то специфиче
ских, очень иногда надуманных концепциях, объясняющих непреодолимое ра
зличие между неживой и живой природой. Мы, конечно, не касаемся всего сраз
у. Здесь очень много вопросов можно задать. Мы можем говорить только о том
, о чём говорим сами.
И ещё можно сказать вот что. Концепция рождения и развития Вселенной, соб
ственно, не такая уж старая. Когда я учился в школе, нас учили, что Вселенна
я безгранична, она никогда не начиналась во времени, и никогда не закончи
тся. И уже начав работать, я узнал, что существуют просто захватывающие по
своему сюжету сценарии развития Вселенной, Ц это уже вторая половина XX
века.
Любопытно вот что отметить. Считается, что XX век Ц это время триумфа биол
огии. Сколько много важных Нобелевских премий присуждено за выдающиеся
работы в области биологии и примыкающей к ней медицине. Много работ, коне
чно, и по физике удостоено Нобелевской премии. Но среди выдающихся дости
жений науки, на мой взгляд, как-то не очень заметно то, что сделал ряд учёны
х (их не так много), которые разработали концепцию Вселенной. Просто для эт
ого нужно иметь глубокие профессиональные знания, гораздо более глубок
ие, чем может пропустить через себя даже человек, имеющий высшее образов
ание. И в этом трудность Ц как донести это до слушателей, читателей, зрите
лей.
А.Г. Ещё одна проблема. Дело в том, что наблюдательные эксперим
ентальные данные, особенно в астрофизике, с каждым днём обновляются, при
бавляются, заставляют теоретиков менять свои представления о том, что бы
ло справедливо ещё год назад, два года назад. Поэтому, конечно, астрофизик
а Ц и космология, как следствие, Ц сейчас тоже впереди, на коне. Но всё-та
ки, не проводя жирной черты между живой и неживой природой, утверждая, что
и та, и другая развиваются и действуют по одним и тем же законам усложнени
я, самоорганизации и усложнения Ц всё-таки мы натыкаемся-то на невозмож
ность экспериментальным путём получить ту самую первую форму жизни, ту с
амую первую, не знаю, как её назовём, Ц «матрицу», способную репродуциров
аться. И это остаётся огромной загадкой.
М.К. Я бы на этот вопрос ответил так.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29