Природные естественные тела. Смотреть что такое "тело" в других словарях



ТЕЛО

Для немецких романтиков тело есть символ души, - символическое выражение душевно-духовных процессов, которых является задачей трансцендентального идеализма (Новалис , Шеллинг, Окен , Г. Стеффенс, К. Г. Карус). Организмические аналогии нашли свое воплощение не только в натурфилософии романтиков (Г. Г. Шуберт, Шеллинг), но и в их философии искусства. Гегель рассматривал человеческое тело как органическую целостность. В теле непосредственного единичного существа получает существование идея, что обрекает ее на от внешних сил природы и социальных условий: “дух воплощает себя в теле” (Гегель. Эстетика, т. l. M., 1968, с. 176), причем в наиболее адекватной форме - в человеческом теле. В античном искусстве нашла свое воплощение духовная как нечто телесное, как прекрасный телесный облик. Дух, понимаемый Гегелем как расчлененных понятий, воплощается в человеческом теле, придавая живому организму определенность природного бытия и одновременно устремленность к восхождению к конкретности определений. В противовес панлогизму Гегеля Шопенгауэр рассматривал человеческое тело как выражение воли (Шопенгауэр А. Мир как и представление, § 18,20). К. Маркс впервые обратил внимание на то, что природа превращена в человеческой культуре в неорганическое тело общественного производства, расширив понимание тела до телесности социальных амплификаторов, воплощающих в себе различные способности человека (мышление , волю и др.).

В европейской философии 2-й пол. 19 - нач. 20 в. тело рассматривалось либо как символическая внутреннедушевных процессов и Я (от Ф. Бенеке, Г. Тейхмюллера до Э. Кассирера), как воплощение энтелехии (от Г. Лассона до Г. Дриша), либо как инструмент действия, система моторных навыков и диспозиций действия, где тело репрезентирует настоящее, а - над временем (А. Бергсон), либо как сексуальное , оказывающееся источником психических травм (3. Фрейд).

Новый поворот в отношении к телу был намечен Ф. Ницше, который в противовес всем “презирающим тело” провозгласил: “Я не следую вашим путем, вы, презирающие тело! Для меня вы не мост, ведущий к сверхчеловеку” (Так говорил Заратустра. М., 1990, с. 31). Реальный поворот в осмыслении значимости тела в восприятии мира, пространства, времени и в трактовке тела связан с феноменологией Э. Гуссерля и феноменологией восприятия М. Мерло-Понти. Для Гуссерля тело является не только способом бытия-в-мире, но и формой опытного отношения сознания, которое позволяет достичь понимания своего места в пространственно-временном континууме природы. Эти особенности естественной установки при определении тела должны быть вынесены за скобку с помощью феноменологической редукции, которая позволяет понять тело как способ конституирования различных уровней региональной онтологии. Феноменология обратила внимание на роль восприятия собственного тела в генезисе всех душевно-духовных способностей человека, в формировании понятий пространства и времени, объекта и субъекта. Перцептивное восприятие собственного тела оказывается исходной точкой рассмотрения мира. Так, Мерло-Понти подчеркивал, что нашего тела как объекта является решающим моментом в генезисе объективного мира, в конституирован™ объекта (Феноменология восприятия. СПб., 1999 с. 106-107). “Тело - это , который меня не покидает... Если объект - это некая неизменная , то он является таковьм не вопреки изменению перспектив, но в самом этом изменении, или через него” (там же, с. 128). Подчеркнув перспектив для осознания собственного тела, он отметил, что “внешние объекты я наблюдаю с помощью тела”, а “свое тело я не наблюдаю” (там же, с. 129) и тело создает тем самым перцептивное , где господствует мое тело. Мерло-Понти вводит понятие телесной схемы как формы осознания положения моего тела в интерсенсориом поле, которая оказывается решающей для определения пространства и всего мира (там же, с. 142,196). Проводя различие между телом как половым бытием и как выражением и речью, он сравнивает место тела в мире с местом сердца в организме: “Оно постоянно поддерживает в видимом нами спектакле, оно его одушевляет и питает изнутри, составляет вместе с миром единую систему” (там же, с. 261). Современный (М. Фуко, Ж. Л. Нанси, Ж. Деррида и др.), выдвинув программу деперсонализации субъекта, обратил внимание на сопряженность чувственности и мысли, на телесность сознания, которая не позволяет использовать оппозицию “внешнее-внутреннее” и апеллирует к аффективным сторонам человеческого бытия, прежде всего к сексуальности и негативным аффектам (садомазохизму, жестокости и др.). При этом постмодернисты, особенно Фуко, обратили внимание на то, что социальные практики формируют определенные телесные практики и соответственно определенное понимание тела. В “Истории сексуальности” он показал роль систем надзора и наказания в формировании социального отношения к сексуальности и к телу. Эта линия, в значительной степени продолжавшая анализ М. Моссом “техники тела”, т. е. того способа, каким от общества к обществу люди узнают, как использовать свое тело, была восполнена линией, обратившей внимание на биопсихические и даже тактильные способы репрезентации тела. Так, Ж. Л. Нанси отметил роль прикосновений, касаний, показа в генезисе представлений человека о собственном и чужом теле. Итак, современный постмодернизм весьма неоднороден в трактовке тела - наряду с представлениями о социальном теле, о теле без органов, весьма напоминающими эфирные тела оккультистов, большое место в нем занимают сексуальные и биопсихические аналогии и метафоры.

А. П. Огурцов

В различных религиозных, философских или научных системах понятие “тело” может иметь различные, не совпадающие друг с другом значения, которые обычно задаются через оппозицию к значениям таких понятий, как “дух”, “ум”, “разум”, “душа”, “сознание”, “самость”, “Я”, “психика”, “мышление”, или через соотнесение с такими понятиями, как “вещь”, “предмет”, “объект”, “плоть”. Наличие в культуре этого понятия свидетельствует о состоявшейся категоризации бытия на “внешнее” и “внутреннее” - то, что открыто взгляду (явлено) в вещах и человеке, и невидимое - потустороннее, сферу идеальных сущностей и т. д.

В новоевропейской культуре понятие “тело” задается ближайшим образом через идущую от Декарта оппозицию res cogitans и res corporea, т. е. мыслящих и телесных вещей, обладающих различной субстанциальностью. В отличие от мышления как субстанции мыслящей вещи под субстанциальностью тела начинает пониматься чистая протяженность (пространство). Каждая телесная вещь представляет собой некое простран ственное . Эта является общей для множества новоевропейских доктрин, исходящих как из самоочевидной предпосылки из противопоставления природы (телесных вещей) и духа (мыслящих вещей). Соответственно строится оппозиция “наук о природе” (естествознания) и “наук о духе”.

Познание вещей (естествознание) предполагает их объективных “первичных качеств” - величины, фигуры, состава и взаимного расположения частей, их состояния покоя или характерного пространственного перемещения. “Вторичные качества” характеризуют субъективные свойства вещей - цвет, запах и все то, что так или иначе связано с состоянием ощущающего, воспринимающего, познающего субъекта. Иными словами, использование первичных качеств дает универсальное, необходимое и знание о телесных вещах, а вторичных - , случайное и уникальное. В чистом виде подобное противопоставление характерно лишь для наиболее “объективной” науки - физики. Другие науки в силу специфики их предметов вынуждены так или иначе привлекать и . Напр., в медицинской семиотике (науке о симптомах) цвет, звук и запах выступали в качестве “физикальных” объективных характеристик в отличие от субъективных жалоб больного. Однако и здесь базисное значение имело понятие тела как некоторой пространственной фигуры. Не случайно, что в новоевропейской медицине анатомия является фундаментальной дисциплиной, а умение рисовать - неотъемлемым навыком медикатеоретика, ставшим неуместным лишь во 2-й пол. 20 в. с развитием современной фотографии. Новоевропейское противопоставление res cogitans и res corporea является условием медицинской практики, поскольку на нем строится различение между страданием, обусловленным “грехом” (предмет заботы священника), и страданием, имеющим телесное происхождение (предмет заботы врача).

Для гуманитарных дисциплин, предпосылочно ориентированных на всеобщего (представленные в “духе”, “разуме”, “сознании” и т. д.), характерна использовать понятие “тело” какуникализирующий и маргинализирующий . Постмодернизм доводит эту тенденцию до пределов, рассматривая тело как сферу “трансгрессии”. В феноменологии Гуссерля понятие “мое живое тело” играет ключевую роль для конституции мира внеположных друг другу объектов и входит в него как “центральное звено”. Ж.-П.Сартр и М. Понти акцентируют внимание на базисном различии между непосредственно нерефлексивно и пререфлексивно данным мне “живым телом” и объективным физическим телом. Живое тело определяет человеческое “бытие-в-мире” через телесную

§ 120. Положение жизни в научном мироздании нам совсем неясно. Установилась в научной литературе традиция обходить этот вопрос и предоставлять его всецело философским и религиозным построениям, сейчас слабо связанным с научными и оторванными от реальных, научно достоверных, построений науки нашего времени или даже им противоречащим.

За быстрым темпом роста естествознания в XX столетии не может поспевать ни философская, ни религиозная мысль современного человечества. Вследствие этого философское или религиозное решение проблем все больше теряет значение в науке. Наука должна подойти к этой проблеме сама. Этого сейчас нет.

Мы не только не знаем, куда надо поставить линию жизни в научной реальности, но обходим в науке саму проблему.

Сейчас, когда биогеохимия конкретно, научно поставила на очередь дня связь жизни не только с физикой частичных сил и с химическими силами, что было известно и раньше, но и со строением атомов, с изотопами, - оставаться в таком инертном положении научная мысль не может.

Неизвестно, является ли жизнь только земным, планетным явлением, или же она должна быть признана космическим выражением реальности, каким являются пространство-время, материя и энергия. Можно сейчас в научной работе придерживаться любого из этих взглядов без противоречия точно установленным научным данным. Впрочем, первое представление, что жизнь только земное, а не общепланетное явление, по-видимому, вскоре защищать не придется.

Долгое время, научно, жизнь признавалась как явление, свойственное исключительно Земле. Мы не можем считать ее, несомненно, всегдашним планетным явлением, так как для более далеких от Солнца планет, как, например, Юпитер, Сатурн, Уран (Плутон?), низкая температура делает жизнь, сколько-нибудь подобную земной, невероятной, если считать, что нет других форм жизни, кроме тех, которые определены термодинамическим и химическим полем нашей биосферы. Такие представления не раз высказывались, например, Прейером, допускавшим существование жизни при высокой температуре. Пока это научные допущения, не опирающиеся на факты, а исходящие из возможности, гипотетически допускаемой. В областях очень низких температур - за пределами, возможными в биосфере, - несомненно, сохраняется латентная жизнь, по-видимому, неопределенно долго.

Для нашей Земли мы не знаем со сколько-нибудь значительной степенью вероятности геологических отложений, образовавшихся в период ее истории, когда жизни на ней не было. Но вполне доказанным реальное отсутствие их пока не является, и возможно допустить два противоположных представления: 1) жизнь на Земле появилась в пределах геологического времени, 2) она уже существовала от [времени] самых древних архейских пород, нам известных. Геологи, придерживающиеся этой последней рабочей гипотезы, выражают свое мнение изменением их названия - археозой вместо архея. По-видимому, для самых древних архейских пород наблюдается усиление среди них пород магматического происхождения, и одной из основных задач геологии является сейчас точное научное выяснение этого представления. Достигли ли мы в геологически древнейших метаморфических породах безжизненных отложений? Есть веские основания в этом сомневаться, но сомнение не есть доказательство. Решение этого вопроса, вполне возможное, есть задача дня.

С другой стороны, многое указывает, что жизнь находится сейчас не только на Земле, но и на других планетах. Можно это считать более чем вероятным.

Довольно правдоподобны указания на возможность существования жизни, в основном аналогичной нашей, на Марсе и на Венере. И здесь вопрос находится в такой стадии, что позволяет ждать его быстрого бесспорного научного разрешения в ту или в другую сторону. Пока этого еще нет, но положительное разрешение кажется мне наиболее вероятным.

Мне представляется при данных обстоятельствах возможным учитывать, что в ближайшее время наличие планетной, а не только земной жизни в реальности будет установлено.

§ 121. Уже сейчас научно возможно, исходя из этого, поставить в науке общий вопрос о том, является ли жизнь только земным явлением или свойственным только планетам, или же она в какой-то степени и в какой-то форме отражает явления большого масштаба, явления космических просторов, столь же глубокие и вечные, какими для нас являются атомы, энергия и материя, геометрически выявившие пространство-время.

Возможно даже допустить, учитывая слабое развитие наших знаний в этой области, что земная и даже планетная жизнь есть частный случай проявления жизни, как частным случаем проявления электрических явлений будут северные сияния или грозы земной атмосферы. Мы находимся здесь в почти чуждой науке области научных гипотез и даже научной фантазии, какими можно только считать представления о жизни в областях необычных для Земли температуры и тяготения.

Научно отбросить даже такое допущение мы не можем. Так далеки мы от научного понимания жизни.

В философии - в самых противоположных ее системах - вопрос о вечности жизни ставился и ставится многократно. В целом ряде философских систем жизнь рассматривается как одно из главных всегдашних проявлений реальности.

Вопрос о жизни в Космосе должен сейчас быть поставлен и в науке. К этому приводит ряд эмпирических данных, на которых строится биогеохимия, ряд фактов, которые как будто указывают на принадлежность жизни к таким же общим проявлениям реальности, как материя.

энергия, пространство, время; в таком случае науки биологические, наряду с физическими и химическими, попадут в группу наук об общих явлениях реальности.

§ 122. Удобно пользоваться в биогеохимии - в этом аспекте - одним логическим понятием конкретных наук о природе, особенно многообразно и ярко проявляющимся в биосфере, но мало обратившим на себя внимание философской и логической мысли.

Им хотя неизбежно и пользуются, но значение его, мне кажется, достаточно не сознают.

Углубленного философского и логического анализа его я не знаю.

Этим понятием является понятие об естественном теле. Естественным телом в биосфере мы будем называть всякий логически отграниченный от окружающего предмет, образовавшийся в результате закономерных природных процессов, в биосфере или вообще в земной коре происходящих.

Таким естественным телом будет каждая горная порода (и формы ее нахождения - батолит, шток, пласт и т. д.), будет всякий минерал (и формы его нахождения), всякий организм как индивид и как сложная колония, биоценоз (простой и сложный), всякая почва, ил и т. д., клетка, ядро ее, ген, атом, ядро атома, электрон и т. п., капитализм, класс, парламент, семья, община и т. п., планета, звезда и т. п. - миллионы миллионов возможных "естественных тел". Как видно из приведенных примеров, мы видим здесь две категории понятий. Одни - отвечают понятиям, предмет которых реально существует в природе и не является только созданием логического процесса. Например, определенная планета, определенная почва, организм и т. п. А с другой стороны, понятия, которые целиком или в основной своей части являются созданием сложного логического процесса - обобщением бесчисленного множества фактов или логических понятий. Например, почва, горная порода, звезда, государство и пр.

Наука в действительности строится путем выделения естественных тел, и при научной работе важно одновременно точно учитывать не только понятия, им отвечающие, но и реально существующие научно определенные естественные тела.

Для естественного тела слово и понятие неизбежно не совпадают.

Понятие, ему отвечающее, не есть что-нибудь постоянное и неизменное, оно меняется иногда очень резко и по существу с ходом научной работы, с ходом жизни человечества.

Слово, понятию естественного тела отвечающее, может существовать века и тысячелетия.

Философия неизбежно не выходит за пределы понятий-слов. У нее нет возможности подходить к понятиям-предметам. В этом основное отличие логической работы ученого и философа.

Было время, например в эпоху Демокрита из Абдеры, когда это было иначе. Но сейчас это время безвозвратно прошло.

Наука в отличие от философии при логическом и методологическом анализе никогда не ограничивается только словами, отвечающими естественным телам. Она непосредственно считается - постоянно проверяет научными опытом и наблюдением - с отвечающими понятиям самими естественными телами.

Особенно резко это отличие выявляется в области точного естествознания по сравнению с большой областью проблем гуманитарных наук. Хотя и в гуманитарных науках обращение непосредственно к "естественным телам" является неизбежным и все увеличивается по мере уточнения научной работы. В этом отношении XIX и XX вв. здесь сглаживают существенную разницу с науками о природе. Уже выросла точность и достоверность наук о человеке, который сам является для научной мысли "естественным телом". Мы присутствуем только при начале изменения.

Я позже остановлюсь на вопросах, связанных с логическим значением "естественного тела".

Здесь же я касаюсь этого только постольку, поскольку это необходимо для понимания последующего.

Замечу, что в современной логике вопрос этот не получил достаточного внимания и не был подвергнут научной разработке. А между тем больше 2500 лет тому назад, еще до Аристотеля, великий натуралист и философ Демокрит (а вероятно, еще более ранний мыслитель Левкипп) имел ясное понятие об этой проблеме - но она замерла, когда логика Аристотеля охватила научную и философскую мысль. О вероятном развитии идей и работ Демокрита, о существовании литературы в течение столетий до начала нашей эры, их отражавшей, мы можем сейчас только умозаключать.

Вся эта литература исчезла уже более тысячи лет тому назад, и только археологические раскопки могут, может быть, открыть ее нам.

Но факт был. Она существовала и влияла на творческую мысль человека в биосфере в течение столетий, однако ход ее выявления и замирания нам неизвестен. По-видимому, независимо и в истории индийской логики мы встречаемся с тем же явлением в близких веках.

Вероятно, одни и те же причины его вызвали: отсутствие социально-политических условий жизни для развития техники и для выявления свободной от давления религии и философии научной работы личности.

§ 123. В биогеохимии выдвигаются на первое место естественные тела, характерные для биосферы, - живые естественные тела и сложные естественные тела из косных и живых - биокосные тела, вне биосферы не существующие.

Некоторые из таких естественных тел давно уже определены и выделены, уже многие десятки тысяч лет тому назад, до выявления науки, - выделены обыденной жизнью. Таковы - люди, животные, растения, леса, поля и т. д. Огромное количество их выделено и постоянно выделяется наукой. Таковы, например, планктон, бентос и т. п. Движение научной мысли определяется прежде всего точностью и количеством таких установлений естественных природных тел, число которых растет непрерывно с ходом научного времени. Одновременно с установлением новых естественных тел идет уточнение старых, и иногда при анализе старых понятий создается новая наука.

Как живой пример такого рода процесса (в котором мне в молодости пришлось принять участие и в котором росла моя мысль) достаточно вспомнить и обдумать - создание в России в конце XIX в. могучего движения в области установления нового понятия о почве, которое привело к новому пониманию почвоведения. В литературе того времени, прежде всего под влиянием мысли крупного натуралиста В. В. Докучаева, мы найдем многочисленные отголоски выяснения в новом свете старого понятия о почве как об естественном теле, о котором говорили задолго до Докучаева, но которого не понимали. Идея о почве как об естественном теле, отличном от горных пород и минералов, является центральной, причем, как всегда бывает, понимание этого В. В. Докучаевым не явилось единственным и окончательным.

Новым понятием о естественном теле является и представление о живых веществах как совокупностях живых организмов, лежащее в основе геохимии, следовательно, и биогеохимии.

§ 124. Чрезвычайно характерно, что в биосфере наблюдаются естественные тела резко различного характера. Естественные тела косные - например: минерал, горная порода, кристалл, химическое соединение, созданное в лаборатории, продукты человеческого труда, гнезда, гидрометеоры, вулканические продукты и т. п. От них резко отличаются живые организмы - естественные тела живые - все миллионы их видов и все миллионы миллионов их индивидов. Совокупности живых организмов - живые вещества - тоже являются естественными телами - живыми, как совокупности неделимых одного и того же вида - однородные живые тела или разных видов, морфологически различных - разнородные живые тела. Есть ряд других сложных живых естественных тел, например биоценозы и т. п.

В биосфере можно выделить множество естественных тел, которые состоят одновременно из живого и косного вещества. Таковы, например, почвы, илы и т. п. Изучение таких естественных тел играет в науке огромную роль, так как в них можно изучать самый процесс влияния жизни на косную природу - динамическое, устойчивое равновесие, организованность биосферы. Можно логически построить бесчисленное множество таких сложных природных систем, о системы, почти всю массу сложного естественного тела, до таких, в которых по весу преобладают так же или еще более интенсивно естественные тела косные.

Удобно отделять еще косные естественные тела, созданные жизненным процессом, например: угли, диатомиты, известняки, нефти, асфальты и т. п., в строении и в свойствах которых мы можем научно устанавливать былое влияние жизни.

§ 125. Хотя я позднее вернусь более подробно к значению в логике естествознания понятия об естественных телах, я считаю полезным и в этом введении подчеркнуть на этом основном объекте науки (а не только естествознания) некоторые черты, отличающие работу ученого от работы философа.

Философ принимает слово, определяющее естественное тело, только как понятие и делает из него все выводы, логически из такого его анализа вытекающие.

В стройных системах, из такого анализа вытекающих, он может делать такие глубокие, хотя и неполные выводы, которые и ученому открывают в нем новое и которые он должен учитывать. Ибо кроме природного дара отдельных личностей философский анализ требует выучки, сложился тысячелетиями. Он требует эрудиции и трудного размышления, требует всей жизни. Особенно в широких и всеобъемлющих естественных телах, например: в понятиях реальности, космоса, времени, пространства, разума человека и т. п., ученый, вообще говоря, не может идти так глубоко и вместе с тем так отчетливо, как может философ. На это у него, вообще говоря, не хватит времени и сил.

Ученый должен пользоваться - быть в курсе творческой и ищущей философской работы, но не может забывать ее неизбежную неполноту и недостаточную точность определения естественных тел в области, подлежащей его ведению. Он всегда должен вносить в выводы философа поправки, учитывая отличие реальных естественных тел, им изучаемых, от понятий о них (слова в обоих случаях одинаковы), с которыми работает философ. Эти поправки в некоторые эпохи научного развития могут, как это имеет место в нашу эпоху, в корне изменять заключения философа и совершенно ослаблять их значение для натуралиста.

Ученый, логически анализируя понятие, отвечающее данному естественному телу, непрерывно возвращается к его научному предметному исследованию - числом и мерою - как природного тела.

Нередко в ходе научной работы ученые возвращаются непосредственно к пересмотру свойств естественного тела мерой и весом, опытом, описанием и уточнением наблюдения, тысячи раз на протяжении десятков лет, столетий. В результате все представление об естественном теле может в корне измениться. Так, представления натуралиста о кварце, природной воде или грызунах как естественных телах в XVIII-XX столетиях в корне переменились, и выводы, логически правильно сделанные в эти века, оказались неточными. Многое, "само собою разумеющееся" в XIX веке и раньше - окажется неверным в наше время, и "само собою разумеющееся" в наше время - окажется неверным в веке XXI.

Мы ярко пережили это в таких естественных телах, как, например, пространство-время или вода, благодаря новым научным открытиям.

Философ вынужден считаться сейчас с существованием пространства-времени, а не с независимыми друг от друга двумя "естественными телами" - пространством и временем. Вывести это философским путем он в данном случае мог, но доказать правильность своего заключения философ не мог. Отдельные философы - интуицией в конце концов - к этому представлению приходили и повлияли, по-видимому, на научную мысль, но только научная мысль и научная работа доказали неизбежность признания реальности пространства-времени как единого всеобъемлющего естественного тела, из пределов которого пока, может быть и по сути вещей, не может выйти научная мысль, изучающая реальность.

Сейчас становится ясным из всей суммы нашего точного знания, что нераздельность пространства-времени есть эмпирическое научное положение, прочно вошедшее в XX в. в научную работу.

Вместо двух естественных тел - пространства и времени - получилось одно. В конце XVII в. раздельное существование их было математически обосновано Ньютоном и привело в теории тяготения к огромным научным достижениям. В мышлении Ньютона, к этому пришедшего, ярко видно влияние философских и теологических идей. Сам Ньютон, который придавал теологии решающее значение, не считал их неразрывно связанными. Только в наше время мы пережили новый глубокий поворот, и в системе Космоса выявилось пространство-время как неразрывное единое, по-видимому его всецело охватывающее, но, возможно, с ним не идентичное.

На этом примере мы ясно видим, что естественные тела реальности разнородны по своей сложности. В пространстве-времени, возможно, заключаются все естественные тела, научно охватываемые.

§ 126. В другом частном примере - воды - мы имеем более конкретное и определенное представление.

Понятие воды до конца XVIII столетия было чрезвычайно неопределенно. Однако только в немногих случаях в наблюдении природы проявлялось сомнение в ее реальном существовании там, где теперь оно для нас является элементарной научной истиной. Так было дело с абсолютно сухими телами или с невидимым водяным паром. Только в наше время выяснилось основное явление проникновения всей биосферы и, по-видимому, всей земной коры единым естественным телом - водяным равновесием земной коры. Отпадают многочисленные, частью фантастические, частью наукообразные, представления натурфилософов и теософов, продолжающиеся до нашего времени и, вероятно, имеющие в психологии масс опору для своего постоянного выявления.

Возможно, что это научное обобщение имеет еще не охваченный наукой остаток, который не отвечает таким исканиям, но их возбуждает.

В конце XVIII в. химический количественный состав воды был определен, и с этого времени понятие о воде так резко изменилось, что философский анализ воды, ее натурфиюсофское исследование стало анахронизмом; произошло коренное изменение. Произошло это не сразу - по инерции бесплодная работа натурфилософов, теперь совсем забытая, продолжалась в XIX в. еще несколько поколений.

Интерес к этим вопросам пропал в западной философии только в 1830-х годах, когда фантастическая творческая работа натурфилософов стала уж слишком резко противоречить успехам научного знания. Приблизительно в то же время и одно-два десятилетия позже научное понятие о воде было окончательно принято и учтено индийской философской мыслью, стоявшей в это время, по крайней мере, на уровне западной философии, если не выше.

В XX в. мы переживаем новое, не менее резкое изменение в понимании этого естественного тела, которое заставляет нас пересматривать в корне все наше представление о воде в природе, и особенно в биосфере, - вскрылась сложность строения всякой воды, сперва ассоциационная, затем неизбежно идущее электролитическое разложение ее молекул и, наконец, физико-химическое различие самих ее молекул, благодаря существованию нескольких водородов и кислородов - в пределе 18 разных комбинаций, а если учесть возможные ассоциации молекул и их электролитическую диссоциацию, то сотни различных по строению химически чистых вод.

Всякие попытки продолжать "философское" исследование вод - если оставить в стороне мистические представления, с которыми в научной области конкретно совершенно правильно не считаются, - являются ясным для ученого анахронизмом, и эта область вышла из ведения философского творчества.

Однако мы встречаем еще попытки теософических исканий, далеких и от философии и от науки, более близких к первым - плоды невежества и исканий иных бесчисленных путей логики природы, чем тяжелый и большой путь науки.

§ 127. Из предыдущего ясно огромное логическое значение понятия об естественном теле для научной работы.

Оно так велико, что обычно натуралист об этом не задумывается.

В действительности для научного мыслителя вся реальность, весь космос, научно построяемый, есть естественное тело, находящееся в пространстве-времени. Иначе ученый не может работать, не может научно мыслить.

Для ученого, очевидно, поскольку он работает и мыслит как ученый, никакого сомнения в реальности предмета научного исследования нет и быть не может.

Единый, связанный между собой, научно определяемый космос является для него - поскольку опыт, наблюдение и логический и математический анализ не покажут другого - основным естественным телом. Совпадает ли с ним пространство-время - покажет научное исследование . Пока область научного изучения не выходит из пространства-времени. Но ученый должен допускать возможность - т. е. должен научно изучать всевозможные комбинации тождества космоса, научно выраженного с пространством-временем и его несовпадение. Это проблема научного исследования нерешенная.

Точно так же проблема единого космоса, научно выражаемого, не может считаться научно решенной. Наша Земля входит как составная часть в Солнечную систему. Солнечная система - вместе с миллионами таких систем - входит как неразрывная часть в определенный космический остров - определенную галаксию. Связаны ли между собою другие существующие галаксии, которые мы можем наблюдать? Логических ограничений для решения этого вопроса сейчас не видно.

Человек, биосфера, земная кора, Земля, Солнечная система, ее галаксия (мировой остров Солнца) являются естественными телами, неразрывно связанными между собою. Для всех есть одно и то же пространство-время, но не решено еще, охватывает ли в этих просторах пространство-время все явления, научно доступные, или нет.

Также научно не доказано, например, являются ли туманности и другие мировые острова - галаксии - неразрывною частью единого - нашего - космоса? Это только научно вероятно и надобности в другом представлении при научной работе нет.

Живые системы

Между живым и косным ощущается непроходимая грань, несмотря на любые ухищрения, к которым прибегают те, кто стремится доказать обратное. В.И. Вернадский приводит двенадцать сравнительных характеристик живого и косного, отражающих принципиальные различия в организации (самоорганизации) биоорганических, биокосных и косных естественных тел в биосфере (Вернадский В.И. Научная мысль как планетное явление. М.: Наука, 1991). Нынешние редакторы обычно делают примечание, что некоторые из представлений Вернадского в данной области не подтвердились более поздними исследованиями. Однако это не совсем верно; правильнее было бы сказать, что были обнаружены конвергентные с точки зрения, отдельных характеристик явления. Более того, каждая из двенадцати сравнительных характеристик может быть уточнена исходя из результатов современных исследований с указанием установленных элементов конвергентного подобия. Миры живого, биокосного и косного столь неисчерпаемо различны, что едва ли целесообразно рассматривать их трансформацию с единых методологических позиций.

Далее приведем сводку двенадцати сравнительных характеристик живого и косного, отражающих принципиальные различия в организации (самоорганизации) биоорганических, биокосных и косных естественных тел в биосфере по Вернадскому:

Живые и косные естественные тела и их проявления в биосфере

Косные естественные тела	Живые естественные тела
I. Тел, аналогичных живым естественным дисперсным телам, – в косной части биосферы нет. Дисперсное косное вещество сосредотачивается в биосфере; в более глубоких частях планеты оно заглушается давлением. Оно (косное вещество) создается или при умирании живого вещества или под влиянием газовых или жидких фаз, всегда являющихся биокосными	Проявляются только в биосфере и только в форме дисперсных тел в виде живых организмов и их совокупностей - в макроскопических (поле тяготения) и в микроскопических разрезах реальности.
II. В косных естественных телах нет проявления правизны и левизны, не подчиненных законам симметрии твердого тела	Правизна-левизна характеризует состояние пространства занятого телом живого организма и его проявлений в окружающей организм среде
III. Новое косное естественное тело создается физико-химическими и геологическими процессами, безотносительно к ранее бывшим естественным телам, живым или косным. Процессы его образования могут идти и в живых телах, изменяясь в своих проявлениях и давая биокосные естественные тела, внедренные в живое естественное тело.	Новое живое естественное тело - живой организм родиться только от другого организма. Абиогенеза в биосфере нет. Нет и признаков его былого проявления в геологическом времени. Живой организм родиться поколениями из живого такого же (в сущности близкого) организма. В ходе геологического времени происходят по невыясненным еще сейчас законам процессы мутации и рождение морфологически и физиологически иного нового поколения организмов, отличного от старого (эволюция видов)
IV. Процессы, создающие косное естественное тело, обратимы во времени. Пространство, в котором они идут, неотличимо от изотропного или анизотропного пространства Евклида.	Процессы, создающие живое естественное тело, необратимы во времени. Возможно, что это окажется следствием особого состояния пространства-времени, имеющего субстрат, отвечающий неевклидовой геометрии
V. Размножения нет. Создается косное естественно тело физико-химическими и геологическими процессами, синтетически воспроизводимыми экспериментом.	Живое естественно тело создается размножением - созданием нового живого естественного тела из предшествующего живого естественного тела из поколения в поколение. Оно создается сложным биохмическим процессом, не выходя из своего состояния пространства.
VI. Число косных естественных тел не зависит от размеров планеты, а определяется свойствами планетной материи-энергии. Биосфра получает и отдает непрерывно материю-энергию в космическое пространство. Существует с ним непрерывный материально-энергетический обмен.	Число живых естественных тел количественно связано с размерами определенной земной оболочки биосферы. Допустима и требует проверки – рабочая научная гипотеза о космическим обмене живых естественных тел.
VII. Площадь и объем проявления косных естественных тел не ограничены в пределах планеты и масса их колеблется в геологическом времени.	Масса живых веществ (совокупностей живых естественных тел) близка к пределу и, по-видимому, остается подвижно-неизменной (квазистационарной)в течение геологического времени. Она определяется в конце концов количеством и колебаниями лучистой солнечной энергии, охватывающей биосферу.
VIII. Минимальный размер косного естественного тела определяется дисперсностью материи-энергии – атомом, электроном, корпуксулой, нейтроном и т.д. Максимальный размер определяется размерами планеты, которая само по себе может быть рассматриваема как биокосное естественное тело. Диапазон размеров огромен – 10 в степени 22	Минимальный размер живого естественного тела определяется дыханием, главным образом газовой миграцией атомов Максимальный размер по наблюдению в течение геологического времени, не превышает размеров для животных и растений, равных сотням метров. Диапазон колебаний равен 10 в степени 10
IX. Химический состав косных естественных тел всецело является функцией состава окружающей среды, в которой они создаются	Химический состав живых организмов образуется ими самими из окружающей среды, из которой они питанием и дыханием выбирают нужные им для жизни и размножения - для создания новых живых естественных тел – химические элементы...
Х. Количество разных химических соединений – молекул и кристаллов – в косных естественных телах земной коры, следовательно и биосферы, ограничено. Существуют немногие тысячи естественных «земных» – а вероятно и «космических» соединений – молекул и кристаллических пространственных решеток. Этим определяется ограниченное количество видов косных естественных тел биосферы и ее биокосных естественных тел.	Количество химических соединений в живых естественных телах и количество характеризуемых ими живых естественных тел безгранично. Мы знаем уже миллионы видов организмов и миллионы миллионов отвечающих им молекул и кристаллических решеток.
XI. Все природные процессы в области естественных косных тел – за исключением явлений радиоактивности - уменьшают свободную энергию среды (процессы обратимые), в данном случае – свободную энергию в биосфере.	Природные процессы живого вещества в их отражении в биосфере увеличивают свободную энергию биосферы
ХII. Изотопические смеси (земные химические элементы) не меняются в косных естественных телах биосферы (за исключением радиоактивного распада). По-видимому, существуют природные процессы за пределами биосферы – движения газов под высокими давлениями, которые нарушают установившуюся изотопическую смесь, но, с другой стороны, изучение химических элементов метеоритов – галактического вещества – указывает, что изотопические смеси в них те же, как и в земных элементах. Постоянство атомных весов установлено только в первом приближении и возможно, что реально существующие отклонения выявятся при более чувствительной методике.	По-видимому, изменение изотопических смесей является характерным для живого вещества свойством. Доказано это для водорода и калия. Явление настоятельно требует точного изучения. Так как оно связано с затратой энергии, то в миграции химических элементов живых веществ теоретически должна быть и реально наблюдается резкая задержка выхода химических элементов из биогенной миграции. Впервые это явление было замечено К. фон Бэром для азота.

Современная наука считает объект живым, если он обладает следующими признаками:

1. обмен веществ
2. саморегуляция
3. самовоспроизведение.

Применительно к биологическим объектам это означает необходимость питания, т.е. поглощения из внешней среды одних веществ, их переработку и выделение во внешнюю среду других веществ – результатов этой переработки. Для исправного функционирования системы необходимо постоянно поддерживать ее внутреннее состояние, т.е. ряд параметров физико-химического уровня. Цель такой жизни – размножение, т.е. создание подобных себе организмов, их рост, снова размножение и т.д. Цикл повторяется многократно, поддерживая существование данного вида.

На уровне растений этот цикл обеспечивается физико-химическими процессами, информация о которых передается по наследству. У животных работой организма управляет нервная система, подчиняясь также наследуемым стереотипам поведения. Существуют три главных инстинкта, которые имеются у всех без исключения животных. Это инстинкт размножения, самосохранения и поиска пищи. Саморегуляция осуществляется, как и у растений, по заданным программам без вмешательства высших нервных отделов. Формы растительной и животной жизни на Земле очень разнообразны. Все виды растений и примитивные виды животных ведут именно такой простой образ жизни. Поведение их при этом может быть и довольно сложным (у пчел, муравьев), но все они не отступают от жесткой программы, не проявляют какие-либо свойства и типы поведения, которые не направлены на удовлетворение этих простых инстинктов.

Впервые «отклонения» появляются у млекопитающих. Только им свойственно понятие «игра». Игра вообще может быть абстрактной, т.е. «для души» и может служить моделью поведения, когда дети в процессе игры приобретают навыки, знания и умение, необходимое во взрослой жизни. Такой тип игр есть у человеческих детей (да и у взрослых), у щенят, котят, телят, лисиц и т.д., т.е. практически у всех млекопитающих. Но ведь такая игра – это фактически моделирование реальной ситуации, а раз есть моделирование, значит есть способность переносить понятия и образы из реальности на модель и обратно, т.е. есть способность рассуждать, анализировать и обобщать. Конечно, все приобретенные в ходе игры навыки и знания, в конечном итоге будут использованы в борьбе за существование, в добывании пищи или «обольщении» будущего супруга. Но ведь можно обойтись и без игр. Да и надо уметь играть, т.е. уметь отличать серьезное от «понарошку», реальное от «как будто», и это уже мышление. Играющая собака кусает своего партнера (кроме зубов инструмента для игры нет), но такие укусы безвредны и безболезненны. Т.е. собака знает, что сейчас кусание «понарошку» и не сжимает челюсти до конца.

Говоря о разумности, необходимо дать какие-то критерии этого понятия, т.е. какими качествами должен обладать разум и его носитель. Обобщив современные представления об этом вопросе, можно сказать, что разум должен обладать следующими качествами:

1) наличием языка, т.е. способа кодирования информации и умения ее расшифровывать, передатчика и приемника этой информации;

2) осознанием своего «я», т.е. умением отличать себя самого от других подобных разумов, сохранить и защитить свой суверенитет;

3) внутренней потребностью общаться с себе подобными, т.е. поддерживать обмен информацией между носителями разума;

4) наличием абстрактного мышления, т.е. способностью оперировать отвлеченными понятиями и отклоняться от прямой логики в случае необходимости;

5) (активным изменением среды обитания).

Последний пункт взят в скобки, т.к. разум не обязан менять среду, да и не всегда может это сделать. Но наличие резкого изменения среды может быть признаком разума. Что касается логического мышления, то оно не требует наличия разума как такового и может быть представлено просто системой жестких связей, передающихся по наследству. Во всяком случае, логикой обладают примитивные организмы и даже созданные человеком машины, которые не могут быть отнесены к разумным существам.

При изучении организмов, претендующих на разумность, экспериментально сравнительно легко обнаружить наличие языка (п.1), хотя его расшифровка бывает крайне трудоемкой и не всегда приводит к успеху. Так же сравнительно легко проверить п.3 (высокоразвитые животные, отделенные от себе подобных на длительное время, заболевают и могут даже погибнуть). Можно обнаружить экспериментально и наличие абстрактного мышления, образного, да и логического тоже (п.4). В работе исследователя самым трудным оказывается п.2, т.е. обнаружить у животного «самосознание» очень и очень сложно. Дав животному имя и приучив его к этому имени, можно искусственно выделять его и отделять от собратьев, но это не дает ответа на вопрос, поскольку не ясно, как же такое разделение происходит в природе. Несомненно, что у всех животных, живущих стаями, семьями и тому подобными группами, также есть какие-то внутригрупповые имена или нечто подобное. Но это опять-таки не означает наличия самосознания у данного организма. Поэтому этот пункт остается самым малоисследованным, самым сложным, самым «неустойчивым».

Одним из основных понятий теории познания является отражение . Отражение – это всеобщее свойство материи, заключающееся в воспроизведении особенностей объекта или процесса. Отражение в различных формах присуще всем телам и объектами. Отражение подразделяется на физическое, химическое, биологическое, психологическое т.д. Например, алмаз оставляет след на стекле и этот процесс можно назвать отражением. Отражение бывает и в живой природе, в виде ощущения, восприятия, раздражения и т.п. Высшая форма психического отражения – мышление. Принципиальная разница между отражением в живой и неживой природе состоит в том, что только в живой природе результат отражения используется объектом для самоприспособления, самосохранения и т.п. Понятие отражения входит и в общественную жизнь.

Разум в живой природе есть, и человек не является полным монополистом в этой области. Вопрос только в том, что же все-таки считать разумом? Представляется наиболее верной такая точка зрения: психическая деятельность, т.е. отражение объектом окружающего мира, появляется у живых организмов только с появлением нервных клеток. Главное отличие нервных клеток от всех остальных состоит в том, что все клетки источником своей деятельности имеют физические и химические законы и разнообразные химические реакции, сопровождающиеся образованием тех или иных веществ и также электромагнитными явлениями; результатом деятельности этих клеток также являются химические вещества и электромагнитные поля. Нервные клетки совершают качественный скачок. Помимо всего перечисленного они используют и выделяют в результате своей деятельности информацию. Иными словами, если обычные клетки можно уподобить высокопроизводительным заводским цехам, автоматически производящим заданную продукцию, то нервные клетки - научно-исследовательскому институту, который ничего не производит, но зато координирует работу заводов, дает им задания и, кроме того, осуществляет связь с другими министерствами, городами и странами, т.е. несет в себе и управленческие функции. Цель существования нервных клеток – переработка информации. И число этих клеток, их внутренняя программа определяют интеллектуальный, психический и т.п. потенциал организма.

Другой важный вывод, который можно сделать, состоит в том, что для развития разума до высоких уровней требуются не только внутренние возможности и ресурсы нервной системы, но и какой-то стимул, толчок. В развитии человека роль такого толчка сыграло начало трудовой деятельности. В развитии остальных животных такую роль могли сыграть как обычные природные изменения условий, которые вообще привели к развитию жизни на Земле от простейших до млекопитающих, так и какие-то специфические толчки, которые нам пока неизвестны.

Клетка как элементарный структурный компонент живой материи. Живая клетка является фундаментальной частицей структуры живого вещества. Она является простейшей системой, обладающей всем комплексом свойств живого, в том числе способностью переносить генетическую информацию. Клеточная теория была создана немецкими учеными Теодором Шванном и Матиасом Шлейденом. Ее основное положение состоит в утверждении, что все растительные и животные организмы состоят из клеток, сходных по своему строению. Исследования в области цитологии показали, что все клетки осуществляют обмен веществ, способны к саморегуляции и могут передавать наследственную информацию. Жизненный цикл любой клетки завершается или делением и продолжением жизни в обновленном виде, или гибелью. Вместе с тем выяснилось, что клетки весьма многообразны, они могут существовать как одноклеточные организмы или в составе многоклеточных. Срок жизни клеток может не превышать нескольких дней, а может совпадать со сроком жизни организма. Размеры клеток сильно колеблются: от 0,001 до 10 см. Клетки образуют ткани, несколько типов тканей – органы, группы органов, связанные с решением каких-либо общих задач называются системами организма. Клетки имеют сложную структуру. Она обособляется от внешней среды оболочкой, которая, будучи неплотной и рыхлой, обеспечивает взаимодействие клетки с внешним миром, обмен с ним веществом, энергией и информацией. Метаболизм клеток служит основой для другого их важнейшего свойства – сохранения стабильности, устойчивости условий внутренней среды клетки. Это свойство клеток, присущее всей живой системе, называют гомеостазом. Гомеостаз, то есть постоянство состава клетки, поддерживается метаболизмом, то есть обменом веществ. Обмен веществ – сложный, многоступенчатый процесс, включающий доставку в клетку исходных веществ, получение из них энергии и белков, выведение из клетки в окружающую среду выработанных полезных продуктов, энергии и отходов.

В настоящее время к миру живого относят также вирусы, которые не имеют клеточной структуры. Кроме того, существуют также некоторые организмы с клеточным строением, клетки которых не имеют типичной структуры. Это так называемые прокариоты, их клетки не имеют ядер. Прокариоты являются историческими предшественниками организмов с развитыми клетками. К ним относят бактерии и сине-зеленые водоросли. Нити нуклеиновых кислот у этих клеток расположены не в ядре, а в цитоплазме.

Общепризнано, что структуры, управляющие жизнедеятельностью клетки, расположены в ядре в длинных цепях молекул нуклеиновых кислот (ДНК и РНК), исходной единицей которых является ген (от греч. «рождающий»).

Все, что происходит в клетке, совершается по законам математики, физики и химии.

Самоорганизация и системность

Проблема самоорганизации материальных систем становится сейчас одной из центральных проблем науки. Существенный вклад в решение этой проблемы вносит системный и информационный подходы. Терминология, выработанная в этих областях исследования, приобрела общенаучный характер в описании и объяснении процессов самоорганизации. Но обе эти области исследования имеют дело в основном с материальными системами уже достаточно высокого уровня организованности: биологические системы, социальные, технические и т.д. Процессы самоорганизации в неживой природе остаются вне интересов этих подходов.

Решение этой задачи берет на себя научная дисциплина, именуемая синергетикой. Ее основоположниками считаются Г. Хакен и И. Пригожин. Закономерности явлений самоорганизации, открываемые синергетикой, не ограничиваются областью неживой природы: они распространяются на все материальные системы. Как отмечает Г. Хакен, принципы самоорганизации, изучаемые этой наукой, распространяются «от морфогенеза в биологии, некоторых аспектов функционирования мозга до флаттера крыла самолета, от молекулярной физики до космических масштабов эволюции звезд, от мышечного сокращения до вспучивания конструкций» («Синергетика». М., 1980).

Г. Хакен и И. Пригожин делают акцент, прежде всего, на процессуальности материальных систем. Все процессы, протекающие в различных материальных системах, могут быть подразделены на два типа: во-первых, это процессы, протекающие в замкнутых системах, ведущие к установлению равновесного состояния, которое при определенных условиях стремится к максимальной степени неупорядоченности или хаоса, и, во-вторых, это процессы, протекающие в открытых системах, в которых при определенных условиях из хаоса могут самопроизвольно возникать упорядоченные структуры, что и характеризует стремление к самоорганизации. Основными характеристиками первого типа процессов является равновесность и линейность, главными характеристиками второго типа процессов, в которых проявляется способность к самоорганизации и возникновению диссипативных структур, является неравновесность и нелинейность. Природные процессы принципиально неравновесны и нелинейны; именно такие процессы синергетика рассматривает в качестве предмета своего изучения. Постулирование универсальности неравновесных и нелинейных процессов позволяет ей претендовать на статус общеметодологической дисциплины, сопоставимой с теорией систем и кибернетикой.

По мнению ряда ученых, возникновение синергетики, возможно, знаменует начало новой научной революции, поскольку она не просто вводит новую систему понятий, но меняет стратегию научного познания, способствует выработке принципиально новой научной картины мира и ведет к новой интерпретации многих фундаментальных принципов естествознания. Суть предлагаемых изменений в стратегии научного познания, по мнению основателей новой науки, заключается в следующем. Традиционная наука в изучении мира делала акцент на замкнутых системах, обращая особое внимание на устойчивость, порядок, однородность. Все эти установки как бы характеризуют парадигмальное основание и способ подхода к изучению природных процессов традиционной науки. Синергетический подход акцентирует внимание ученых на открытых системах, неупорядоченности, неустойчивости, неравновесности, нелинейных отношениях. Это не просто дополнительный в «боровском» смысле взгляд на мир, а доминантный взгляд, который должен характеризовать науку будущего. По мнению И. Пригожина синергетический взгляд на мир ведет к революционным изменениям в нашем понимании случайности и необходимости, необратимости природных процессов, позволяет дать принципиально новое истолкование энтропии и радикально меняет наше представление о времени. Предисловие к английскому изданию книги «Порядок из хаоса» И. Пригожин публикует под заголовком «Новый диалог человека с природой».

Свое понимание феномена самоорганизации И. Пригожин связывает с понятием диссипативной структуры – структуры спонтанно возникающей в открытых неравновесных системах. Классическими примерами таких структур являются такие явления, как образование сотовой структуры в подогреваемой снизу жидкости (т.н. ячейки Бенара), «химические часы» (реакция Белоусова – Жаботинского), турбулентное движение и т.д.

В книге И. Пригожина и И.Стенгерс «Порядок из хаоса» процесс возникновения диссипативных структур объясняется следующим образом. Пока система находится в состоянии термодинамического равновесия, ее элементы (например, молекулы газа) ведут себя независимо друг от друга, как бы в состоянии гипнотического сна, и авторы работы условно называют их генами. В силу такой независимости к образованию упорядоченных структур такие элементы неспособны. Но если эта система под воздействием энергетических взаимодействий с окружающей средой переходит в неравновесное «возбужденное» состояние, ситуация меняется. Элементы такой системы «просыпаются от сна» и начинают действовать согласованно. Между ними возникают корреляции, когерентное взаимодействие. В результате и возникает то, что Пригожин называет диссипативной структурой. После своего возникновения такая структура не теряет резонансного возбуждения, которое ее и порождает, и одним из самых удивительных свойств такой структуры является ее повышенная «чувствительность» к внешним воздействиям. Изменения во внешней среде оказываются фактором генерации и фактором отбора различных структурных конфигураций. Материальная система такого типа включается в процесс структурогенеза или самоорганизации. Если предполагается, что именно неравновесность является естественным состоянием всех процессов действительности, то естественным оказывается и стремление к самоорганизации как имманентное свойство неравновесных процессов. Схематическое описание возникновения диссипативных структур и связанного с ними процесса структурогенеза объясняет и название дисциплины. Термин «синергетика» образован от греческого «синергиа», которое означает содействие, сотрудничество. Именно «совместное действие» или когерентное поведение элементов диссипативных структур и является тем феноменом, который характеризует процессы самоорганизации.

Значение синергетического подхода к изучению природных процессов трудно переоценить. Этот подход позволяет решить вопрос, который «мучил» основателей термодинамики: почему вопреки действию закона возрастания энтропии, который характеризует естественное стремление материальных систем к состоянию теплового равновесия и беспорядку, окружающий нас мир демонстрирует высокую степень организации и порядка. Именно этот вопрос в свое время пытался решить Л.Больцман с помощью своей флуктуационной гипотезы. Синергетический подход подводит конкретно-научную базу под умозрительные философские постулаты о внутренней активности материи, ее стремлении к структурной самоорганизации. Он выступает основанием для развития эволюционной концепции, или, как говорит И. Пригожин, революционной парадигмы в физике на всех уровнях описания. «Есть все основания верить, что со временем эволюционная парадигма позволит установить генетическую связь между структурными уровнями существования материальных систем, подобно тому как дарвиновская теория эволюции позволила установить такую связь между живой и неживой природой. Как замечает И. Пригожий, «жизнь при нашем подходе перестает противостоять «обычным» законам физики. Впредь физика с полным основанием может описывать структуры, как формы адаптации к внешним условиям» (Пригожий И., Стенгерс И. «Порядок из хаоса». М., 1986). Аналогичным образом оценивает перспективу синергетического подхода Г.Хакен. Он говорит о возможности развития концепции «обобщенного дарвинизма, действие которого распространяется не только на органический, но и на неорганический мир...» («Синергетика». М., 1980).

Возникновение синергетики в значительной степени стимулировало исследования в области теории происхождения жизни. Так, западный ученый М. Эйген, опираясь на исследования И. Пригожина, развил принципиально новую теорию биогенеза (см.: Эйген М., Винклер Р. «Игра жизни». М., 1979).

Можно утверждать, что именно синергетика на настоящий момент является наиболее общей теорией самоорганизации. Она формулирует общие принципы самоорганизации, действительные для всех структурных уровней материи, на языке математики описывает механизмы структурогенеза, в ее рамках способность к самоорганизации выступает как атрибутивное свойство материальных систем.

С точки зрения синергетики процесс самоорганизации состоит в поддержании более устойчивых форм организации материи на фоне менее устойчивых. Самоорганизация сложных систем возможна только в условиях квазиустойчивости на грани бифуркационного срыва; именно такое состояние отвечает минимально возможной энтропии, ибо стабильность, равновесие есть резкое возрастание энтропии. Согласно И. Пригожину, явление самоорганизации есть следствие неравновесных термодинамических процессов.

Феномен самоорганизации одинаково присущ неживому (косному) и живому мирам, но ее роль возрастает по мере усложнения систем: косное вещество –> химические процессы –> живой мир. Первые научные факты самоорганизации были установлены для химических процессов – известная реакция Белоусова-Жаботинского.

Зачастую обнаруживается, что новые модные теории не столь уж новы. Например, механизм неустойчивости Бинара многократно документировался в различных природных системах, в частности при изучении руд и метасоматитов. По мнению В.Л. Русинова, «рудная система включает в себя блок земной коры, в котором происходят процессы извлечения рассеянных (рудных) элементов из области с кларковыми концентрациями, перенос этих элементов (с возможной концентрацией в транспортном теле) и осаждение в концентрированном виде. При этом происходит передача элементов из области их низкой концентрации в область с высокой концентрацией при помощи транспортного тела (гидротермального раствора, расплава, газа)» (Русинов В.Л. Синергетика рудообразующих систем // Геология рудных месторождений. Г997. № 1.).

Однако это всего лишь общие и далеко не полные представления о рудной системе. В результате одних и тех же процессов возможны как концентрация рудных элементов, так и их рассеяние. Изучение унаследованного развития оруденения от древних геологических эпох к более молодым показывает, что в сложных рудных системах наряду с хаотично гнездовым обогащением происходит интенсивное рассеяние рудного вещества, ранее находившегося в более концентрированном виде. Известно, например, что так называемые регенерированные (вторично-гидротермальные) месторождения отличаются от соответствующих первичных образований более бедными минеральными парагенезисами и более низкими концентрациями ряда элементов. Вместе с тем, анализируя масштабы и соотношение докембрийских и фанерозойских месторождений, можно высказать достаточно обоснованное предположение, что крупные и комплексные рудные скопления с течением времени сменялись менее крупными, но более дифференцированными. Вероятно, это можно рассматривать в качестве признака самоорганизации и фрактальности рудных систем.

В структурной схеме самоорганизации биосистемы выделяют два фактора: электромагнитный и информационный (энтропийный). Они образуют полевой «каркас», поддерживаемый вещественным остовом живой материи, и являются материальным носителем биоинформации. Биоинформация в структуре самоорганизующейся биосистемы является регулятором энтропийного содержания и процессов обмена свободной энергией, которые поддерживают гомеостаз и метаболизм организма, т.е самоорганизующуюся сущность.

В мировой науке, начиная с классических работ А.И. Опарина в 20-х гг., далее обобщенных в знаменитой книге «Возникновение жизни на земле», основное внимание уделяется биохимии структурирования первых объектов жизни. Фаза химической эволюции на фоне восстановленной атмосферы заняла порядка 1 млрд. лет. Схема этого этапа приведена на рисунке.

Схема предбиологического этапа – схема образования химического уровня систем (ХУС). Символ «сумма» означает суммировано наращивание сложности молекул, а добавление символа «интеграл» означает, что, наряду с наращиванием сложности, происходит интеграция, в итоге приводящая к образованию паттернов – своего рода «молекулярных матриц» для последующего синтеза на биологическом уровне систем (БУС).

На переходе ХУС –> БУС имеем, с точки зрения биохимии, матрицы-паттерны; первичный этап биопоэза развернут. Биопоэз – это гипотетический процесс одноэтапного происхождения (самопроизвольного зарождения) живой системы из неживого вещества; элемент многих идеалистических концепций происхождения жизни. В последующей фазе БУС реализуется, прежде всего, посредством полинуклеотидов и РНК с качеством авторепродукции; в последней важную роль выполняют свойства биохимического сродства аденин – урапил и цитозин – гуанин, что даст возможность наращивания (пока чисто «механически») нуклеотидной цепи. При этом, например, сам аденин образуется при конденсации молекул цианистого водорода: 5HCN –> C5Н5N5.

Дальнейший процесс, ставший уже каноническим в теории биопоэза представлен схематически на следующем рисунке.

Схема предбиологического этапа – схема образования и концентрации (автономизации) «предживых» молекул.

В этой фазе, уже целенаправленно (в рамках биомолекул) реализующих механизм авторепродукции – короткие цепи РНК –> образование дополнительных цепей –> удвоение молекул-прототипов, спонтанно возникающие протеноиды ускоряют протекание процессов синтеза и репликации. То есть наблюдаем фазу самоорганизации через самовоспроизведение. Гиперциклы Эйгена-Шустера, равно как и репликаза (циклы РНК), по всей видимости и дали «свободу выбора» оптимальных для строения каркаса живого биомолекул из числа гипотетически возможных сетей-структур полинуклеотидов и полипептидов. При этом контроль здесь реализовался по параметру max {Rep} – максимально возможной для данной химии соединений способности к репликации.

Как бы в реальности не происходил этот процесс, описание которого относится к статистической физико-химии, но по принципу «существующие и возникающие» (И. Приroжин), а также – в существующем заложено онтологически вновь возникающее, – следующий, несомненно безошибочный шаг сделал А. И. Опарин: его решающая догадка о коацерватах. Именно коацерваты являются качественным скачком, отделяющим предбиологический этап от собственно биологического в биопоэзной фазе эволюции.

Принцип пространственной локализации А. И. Опарина состоит в следующем. Переход от макромолекул биологического уровня систем к пространственно разделенным (автономизированным) агрегациям жизненно важных биоструктур с качествами авторепродукции, характеризующихся локально протекающими химическими реакциями, обладающими способностью к росту, делению. к обмену веществом с окружающей средой – мутации своего состава, является качественным скачкам в переходе от синтеза на биологическом уровня систем к собственно биопоэзу.

Синтез белков, ДНК и РНК. На следующем рисунке проведена «биохимическая канва» в возникновении и структурировании жизни. Она имеет две параллельные эволюционные цепи: вещественную и информационную с горизонтальными срезами: качественными скачками на этапах I-VI.

«Биохимическая канва» в возникновении жизни: В – вещественная цепь; И – информационная цепь.

Этап I суть завершение химического усложнения геохимической среды на ранней Земле, приведшее к появлению на поверхности суши, в первичном океане и отчасти в литосфере, органических молекул на С-, N-, Н-, О-основе. На вопрос: характерен ли этот набор элементов для инициации жизни именно на Земле или это вселенская «биохимическая константа», – скорее всего (на сегодняшнем, недостаточном уровне знания) следует ответить в смысле второго утверждения, не исключая кремний-органику, фтор-органику и другие первозлементы в иных условиях.

Этап II есть образование из совокупности примитивов биологически важных молекул (БМВ), то есть, в сущности, еще абиогенных структур, аминокислот и нуклеотидов. Отметим качественную важность этого этапа: здесь не только образование базовых БВМ, но и предтеча разделения возникающей жизни на две параллельные цепи: вещественную и информационную.

На этом этапе еще не идет речь о целеуказании, этап этот экстенсивный, то есть создается полный набор аминокислот и нуклеотидов (нуклеотидных остатков), то есть «посев» органики – поле для отбора доминирующих БВМ; отсюда и 60 известных аминокислот, и положенное число нуклеотидов.

Этап III в общих чертах может быть описан химией полимеров, но в отношении уже «выбранных» БВМ: аминокислот и нуклеотидов, только выбрал не химик-экспериментатор, а Природа.

Этап IV есть качественный скачок, отделяющий стадию стохастического БУС от БУС векторизованного. Вторая специфика этого этапа в цепи предпоэза (в цепях В и И) – это активное вхождение в структуры БВМ элемента фосфора.

Этапы V и VI самоочевидны. Вещественный каркас возникающего биообъекта обеспечивается многими специфическими свойствами белков, в том числе его моноконформативность в нативном состоянии и специфичность к выполнению четко определенных биохимических реакций, обусловленная его пространственной структурой.

Начальные страницы истории жизни на Земле полны пробелов и темных мест. Среди них такое: обязателен ли как атрибут живого генетический механизм наследственности? Непременное ли это свойство в организации живой материи? Как он появился, из чего развился? Наконец, возникает старая дилемма о курице и яйце: что раньше появилось на свет божий в эволюции – белки или нуклеиновые кислоты ДНК и РНК? Разговор об этом вновь и вновь заходит на научных конференциях и семинарах, на страницах научной печати.

Опарин и Холдейн. Исследователи происхождения жизни порой неоправданно противопоставляют имена двух крупнейших авторитетов в этой области – А.И. Опарина и английского ученого Дж. Холдейна. Действительно, между их подходами есть большое различие. Опарин подходил к данной проблеме прежде всего как эволюционист, Холдейн – как генетик. Но между их школами на самом деле вовсе нет того противоречия, какое им иногда приписывают: они, наоборот, хорошо дополняют друг друга. Но понимание этого пришло не сразу. Дело в том, что основное содержание концепции Опарина – пути становления и эволюции обмена, а Холдейна – эволюция генетического механизма. Поэтому представители разных биологических дисциплин «естественно» расходились в разные стороны: биохимики более склонялись к Опарину, генетики – к Холдейну.

Однако сами «руководители школ», видимо, не чувствовали потребности к разделу и даже, наоборот, всячески подчеркивали авторитет и заслуги друг друга в данной области. В одной из последних работ Дж. Холдейн отмечал: «А. Опарина и меня можно рассматривать как древнейших представителей той науки, которая занимается вопросом происхождения жизни на Земле. Однако между нами существенная разница. В то время как я не очень глубоко разбираюсь в этом вопросе, Опарин посвятил ему всю свою жизнь.

Нет никакого сомнения в том, что приоритет принадлежит не мне, а профессору Опарину». Со своей стороны А.И. Опарин также высоко ценил работы своего английского коллеги.

Своеобразная взаимная дополнительность обеих концепций уже хорошо осознана в научном мире, где их давно воспринимают как одну цельную теорию. Так, еще в 1963 году Дж. Бернал писал: «Среди возможных путей возникновения жизни мы хотим выделить один, истинный. Гипотеза Опарина – Холдейна вывела эту проблему из сферы чистых спекуляций...» Спустя почти двадцать лет эту же мысль подчеркнул известный американский ученый-биохимик С. Поннамперума: «Ныне мы постепенно учимся принимать гипотезу Опарина – Холдейна о том, что жизнь есть особое сложное свойство живой материи...»

Но любая теория – не мертвое закостенелое знание, а живое, развивающееся учение. И вот уже нет среди нас ни Дж. Холдейна, ни А.И. Опарина, а споры и дискуссии вокруг их идей не прекращаются. Происходит это потому, что наука каждый день естественно приносит все новые и новые данные, факты и идеи.

Тупики самосборки. Сегодня соединение обеих концепций часто понимают как один из вариантов теории самосборки в единое целое белков и нуклеиновых кислот. И тут в полную силу встает вопрос, кто раньше, кто из этих составляющих древнее. Другими словами, с чего началась собственно жизнь?

Целый ряд исследователей, и в первую очередь генетики, считают, что без передачи наследственности в виде набора генов нет и не может быть никакой жизни. Действительно, если посмотреть на окружающую нас природу, то нетрудно увидеть, что все ее многообразие на молекулярном уровне сводится к поразительному однообразию. Всего четыре нуклеотида в разных комбинациях кодируют двадцать аминокислот. И все эти четыре «буквы» кода составляют генетический «алфавит». Слова (кодоны) в этом языке трехбуквенные, и каждое слово – «на вес золота»: оно определяет синтез, как правило, одной определенной аминокислоты. Порядок «записи» слов-кодонов в молекуле нуклеиновой кислоты диктует собой последовательность присоединения разных аминокислот в синтезируемой молекуле белка. Этот генетический код универсален, можно даже считать, что он единственный на Земле, а значит, для всей известной жизни. Картина вполне законченная. Но в ней не ясно одно, может быть, самое важное звено: как, каким образом он возник? Надо сказать, что тут мнения «как оно могло бы быть» расходятся.

С одной стороны, известно, что только молекулы нуклеиновых кислот оказались способными в точности хранить наследственную информацию и с помощью белков копировать ее на такие же молекулы. Поэтому естественно связывать с ними такое свойство живых организмов, как размножение. С другой стороны, непонятен способ их первичного появления на Земле. В опытах по абиогенному синтезу они образуются неизмеримо труднее, чем аминокислоты, составные части белков. А вероятность их объединения и случайного возникновения «осмысленного» набора нуклеотидов в ДНК ничтожно мала. «Картина одинокой молекулы ДНК на отмели первичного океана, производящей всю остальную жизнь, была бы менее правдоподобной, чем об Адаме и Еве в райском саду», – писал по этому поводу Дж. Бернал.

Так, в ретроспективе процесса возникновения жизни все более отчетливо вырисовывался тупик. Мало что можно было почерпнуть в этом плане и в работах классика генетического направления Дж. Холдейна. «...Меня совершенно не привлекала теория, согласно которой возникновению жизни предшествовала биохимическая эволюция, продолжавшаяся много миллионов лет», – писал он в 1963 году. По его мнению, возникновение клетки было одноактным событием, когда подходящий набор элементарных нуклеотидных единиц оказался в силу случайности собранным вместе. Но вероятность этого события, как показали оценки, настолько мала, что для его ожидания не хватило бы и всего времени существования Вселенной.

Может быть, по этой причина Ф. Крик, первооткрыватель структуры ДНК, выступил в 1971 году с «новой» гипотезой происхождения жизни на Земле. По его мнению, жизнь, а вернее, первый «ген» был занесен на нашу планету «космонавтами с молибденовой звезды». То есть все та же неистребимая и неистощимая на выдумки идея панспермии. Потому эта гипотеза может считаться новой в кавычках. Намечавшийся тупик принял окончательную логическую форму и превратился в глухую стену, преграждающую путь всякому познанию.

Итак, поскольку нет ответа на вопрос, как возник первичный «ген», открытым остается пока и вопрос о происхождении генетической системы у организмов, а значит – и самих организмов.

Посмотрим теперь, как решается эта проблема в «лагере» биохимиков-эволюционистов. Общим направлением их работ был осуществляемый в лаборатории абиогенный синтез сложных органических соединений, в первую очередь аминокислот, из простых исходных веществ. Последними служили вода, аммиак, метан, окись и двуокись углерода, азот, водород, кислород. Их смеси подвергали самым разнообразным физическим воздействиям. Электрические разряды, нагревание, ударные волны, высокое давление, облучение лазерным лучом – вот далеко не полный перечень воздействий, исправно вызывавших синтез аминокислот и других органических соединений.

Возможность сравнительно легкого естественного возникновения отдельных аминокислот в условиях первичной Земли теперь уже не вызывает сомнений. Но дальше – снова контуры тупика: молекулы белка, составленные из аминокислот, не способны к самовоспроизведению.

Конечно, и тут не все гладко. Отдельные короткие, «урезанные» белки – полипептнды – в принципе могут синтезироваться, так сказать, «на самих себе». Но они при этом оказываются весьма неточными матрицами. И связано это с тем, что здесь синтез пептидов происходит по принципу «подобное к подобному». Возникающие при этом многочисленные ошибки в копировании, видимо, не позволили этому способу укрепиться в эволюции. Интересно, что в случае копирования у нуклеиновых кислот на матрице собираются комплементарные, то есть противоположные ей, последовательности нуклеотидов. Благодаря этому точность воспроизведения молекул оказывается очень высокой. Принцип матричного копирования «от противного» потому оказался единственным работающим в живой природе.

Итак, неизвестно, как полимеры аминокислот могли бы эволюционировать в живую клетку. Неясно и то, возможна ли вообще подобная этапность событий: в начале цепи аминокислот – полипептиды, а в конце, через много этапов, – живая клетка.

«Для отдельно взятой белковой молекулы присущая ей каталитическая активность не может служить основанием для ее естественного отбора. Эта активность приобретает смысл только в целостной системе, когда она способствует более быстрому росту системы и ее динамической устойчивости», – подчеркивал А.И. Опарин. Он также считал, что любые изменения в макромолекуле, находящейся в растворе, даже вызвавшие ускоренное ее образование, могли бы определить только ее локальное накопление, образование в данном месте «органических залежей», но не организмов.

Где же выход из ситуации? С одной стороны, только нуклеиновые кислоты способны к «размножению», но их случайное возникновение маловероятно. С другой – легко образующиеся белковоподобные вещества не могут самовоспроизводиться. Казалось бы, выход подсказывается самим этим «разделением труда»: необходима сборка в одно целое тех и других макромолекул. Именно она, такая целостная и способная к размножению фазово обособленная система, может быть подвергнута отбору и, следовательно, эволюционировать.

Моделью такой обособленной структуры могли бы послужить мембранные пузырьки, о которых рассказал Д.Н. Островский.

Когда-то на поверхности воды первичного океана «плавало» в виде пленки множество абиогенно синтезировавшихся молекул органических веществ. Ветер, волнение и другие причины повсеместно создавали из этой пленки маленькие пузырьки. И в пленке, и в стенках пузырьков молекулы органики «торчали» гидрофильными концами к воде, а гидрофобными – наружу. В пленке эти последние выходили на воздух, а в пузырьке – отграничивали воду внутри от воды снаружи. Изначально эти пузырьки обладали избирательной проницаемостью для разных веществ, потому и оказались в роли накопителей рассеянных вокруг них органических соединений.

Попутно был сделан и еще один неожиданный вывод. Если под клеткой понимать небольшое пространство, окруженное мембраной, где происходят превращения энергии и катализ реакций веществ, то такая «клетка» могла бы возникнуть даже раньше живого в общепринятом смысле слова. То есть мембранный пузырек послужил, может быть, своеобразной колыбелью, где жизнь как таковая и зародилась.

Казалось бы, путь для решающих экспериментов уже ясен. Для того чтобы создать настоящую живую протоклетку, надо взять смесь нуклеотидов и аминокислот, подвергнуть все это различным физическим воздействиям, и самосборка некоего простейшего организма из имеющихся готовых частей – полуфабрикатов «не замедлит состояться». Но в том-то и дело, что таким путем ни один организм, ни одна самая простая живая клетка пока еще не получились.

Надежды самоорганизации. А нет ли в арсенале науки какого-то другого методологического подхода? Оказывается, есть. «Великая основная мысль, – что мир состоит не из готовых, законченных предметов, а представляет собой совокупность процессов, в которой предметы, кажущиеся неизменными, равно как и делаемые головой мысленные их снимки, понятия, находятся в беспрерывном изменении, то возникают, то уничтожаются...». Это сказано Ф. Энгельсом сто лет назад, но имеет самое прямое отношение к делу.

Действительно, в любой живой клетке и белки, и нуклеиновые кислоты выполняют строго определенные функции. Именно их «работа» делает клетку живой в собственном смысле этого слова. А в опытах по самосборке экспериментаторы этой работы-то и не воссоздают. Опытные условия позволяют лишь «складировать» исходные вещества вперемежку.

Хорошо, а как тогда можно обеспечить их слаженную работу? Неясно. Известно только, что в природе она чрезвычайно тонко подогнана, организована. Тут следует вспомнить известный взгляд А.И. Опарина: не готовые части определили собой конструкцию и механизм работы целого, то есть клетки, а, наоборот, целое в своем развитии создало «целесообразность» своих частей. То есть молекулярные структуры клетки сложились исторически для оптимального выполнения нужной функции. Функция породила структуру – так это надо понимать. А когда-то, на заре эволюции, они, эти функции, исполнялись, вероятно, гораздо более простыми, примитивными структурами.

О чем говорит подобное рассуждение? Видимо, о том, что на начальных этапах развития первичные «клетки» могли бы обходиться и без белков, и без нуклеиновых кислот, поскольку те и другие – очень сложные образования и сами являются результатом длительной эволюции.

Для обозначения исторического развития простых структур в сложные вводится понятие «самоорганизация». В отличие от самосборки оно предполагает длительный исторический процесс, идущий под действием естественного отбора.

Тогда, чтобы понять возможные пути возникновения жизни, нужны принципиально иные модельные подходы. На первом этапе эти подходы должны «забыть» конкретные макромолекулярные структуры, известные нам из знания нынешних организмов. Они обязаны обратиться прежде всего к функциям, действительно необходимым для поддержания самой жизни.

Сегодня уже имеются примеры таких построений, причем все они знаменуют собой новые качественные сдвиги в познании живого. В их ряду особо стоит отметить концепцию А.П. Руденко об эволюционном катализе, гипотезу о гиперциклах М. Эйгена и теорию диссипативных структур. Перечисленные модели во многом пересекаются и дополняют друг друга. Основная их идея может быть коротко выражена следующим образом.

Самоорганизуется, существует и развивается во времени и пространстве не какая-то конкретная структура, а процесс . В простейшем случае – это химическая реакция, например у Руденко, называемая базисной. В ходе такой реакции порождаются продукты, оказывающиеся катализаторами для следующей аналогичной или какой-то иной реакции. Продукт последней реакции становится катализатором начальной. И цепь, таким образом, замыкается.

Реакционная зона, где все это происходит, уже явно отличается от окружающей среды. Этот химический реактор оказывается открытой системой: в него втягиваются исходные вещества и энергия, а выбрасываются переработанные продукты реакций и тепло. Сама зона приобретает черты пространственно-временной обособленности – кинетического континуума. Реакционная зона может структурироваться, все более удлиняя цепь реакции. Именно такой самоорганизующийся континуум и может оказаться объектом действия естественного отбора. Под его давлением этот «реактор» усложняется, увеличивая количество катализаторов и совершенствуя их качество.

Затем, когда цепь реакций внутри континуума достаточно усложнится, неизбежно должен произойти его переход в новое качество. Из крайне неустойчивой во времени и пространстве структуры этот континуум превратится в обособленное образование типа простейшей «протоклетки».

Интересно, что подобная модель не нуждается ни в каких полимерах. Их появление в качестве катализаторов, а в дальнейшем и матриц, уже понимается как результат последующей эволюции открытых каталитических систем. Одновременно и возникновение генетического кода из первопричины жизненных процессов низводится до средства, пусть и очень сильного, позволяющего расширить возможности развития. А сами жизненные процессы, по А.П. Руденко, начинаются с момента, когда каталитические системы обретают возможность делиться в пространстве.

Мы не будем останавливаться на конкретной химической природе каталитических систем (отметим только, что в их основе могут лежать, например, обратимые – челночные – реакции разложения воды и углеводородов под действием света, в частности солнечного).

Идеи эволюционного катализа заслуживают пристального внимания. Учеными было приведено много новых данных в пользу этого подхода. Так, например, ионы металлов показали себя сильными катализаторами базисных реакций. Недаром, очевидно, они входят в состав большинства современных коферментов – биокатализаторов биохимических реакций. Эти весьма ценные для всего дела самоорганизации свойства могут быть усилены. Оказывается, чем сложнее соединение, куда входит ион металла, тем сильнее выражены его способности ускорять базисные реакции.

Интересно, и пока не совсем понятно, как образуется пространственная структура – кинетический континуум. Ведь именно он в данной модели выступает основным претендентом на роль промежуточного звена между живым и неживым. Его главная черта – отсутствие жесткой структуры. Это просто «сгусток» реакций, место протекания которых в пространстве лишь слегка выделяется из его общего фона. Такая «горячая точка» получается очень неустойчивой: стоит кончиться, исчезнуть какому-то звену, скажем, одному из промежуточных катализаторов, как все сразу же распадется, рассеется в «холодной» среде. Такова цена «чуть структурированных» процессов.

Можно предположить, что такие континуумы долгое время могли существовать на планете. Другое дело, можно ли их считать предшественниками настоящих живых организмов. Скорее всего, да. На возможность в прошлом таких примитивных «догенетических» форм жизни неоднократно указывал и А.И. Опарин. Но они, вероятно, на одном из поздних этапов не выдержали конкуренции с более совершенными «генетическими» формами и безвозвратно исчезли. Так, вероятно, получилась и та универсальность генетического кода, которую мы наблюдаем в окружающей природе.

Не исключено, что в эволюционном прошлом попыток создания кода было несколько, но уцелела одна, самая совершенная. М. Эйген в одной из работ отмечал, что наш код «далек от случайного, и невольно приходит в голову мысль, что здесь «сработал» какой-то оптимизационный принцип». А лучший в мире «оптимизатор», как известно, – естественный отбор. Задача выбрать лучший, а остальные уничтожить вполне ему по силам.

Но, так или иначе, код у организмов есть, и в проблеме происхождения жизни когда-то придется решать, откуда он взялся и каков мог быть механизм его «приобретения». Этот момент служит центральным и неразрешенным вопросом всей проблемы.

Эволюционное мышление требует признания следующего предположения. Современный аппарат передачи наследственности у организмов не мог сложиться иначе, чем путем многоэтапной молекулярной эволюции, имевшей свои ошибки и тупики. Первыми самокопируюшимися единицами были, вероятно, короткие цепи нуклеиновых кислот. Они – как и современные ДНК – вполне способны размножаться и вне всякой связи с живым организмом, так сказать, в пробирке. Но тогда возникает вопрос: как, каким образом появились на Земле первые нуклеотидные матрицы?

Результаты исследований последних лет дают новый вариант ответа: синтез полимеров на минеральных поверхностях. Поистине велики возможности эволюции материи, если она для своего движения вперед в состоянии использовать столь различные пути.

Итак, на повестке дня – минеральные матрицы. Вообще говоря, эта идея ненова. На возможную роль минералов в синтезе жизненно важных полимеров указывал Дж. Бернал еще в 1951 году. Но в прежнем понимании минералы выступали как концентраторы рассеянных органических молекул. Сегодня же обращается внимание на их именно информационные свойства.

Кто может выступать в качестве информационной матрицы? Этой способностью, как оказалось, обладает целый ряд минералов, составляющих горные породы (базальты, глины, песок, вулканическое стекло, пепел). Так, например, происходит синтез полипептидов на глинах и полинуклеотидов на базальтах. Естественно, возникло предположение: а не могли бы эти матрицы послужить основой для образования генетического кода первых предклеточных систем?

Значит, вот оно, новое направление поиска, гипотез и размышлений – минералогический код. Ведь он возникает сам собой, без всякого участия живых организмов, просто в силу собственных, чисто геохимических особенностей и закономерностей. У этого кода есть свои «буквы» – ими выступают катионы алюминия, железа, магния и другие образования в структуре силиката. Они образуют «слова» – своеобразные минералогические кодоны. Подобные кодоны управляют синтезом аминокислот на поверхности минерала и, таким образом, определяют последовательность аминокислот, включаемых в полимерную белковую цепь. В минералах может «работать» трех-, четырех- и пятибуквенный неперекрывающийся код.

Эти способности, в частности у глин, считают исследователи, дают возможность матричного синтеза как самих глин – уже прослежено воспроизводство до тридцати поколений слоев глин, – так и полипептидных и полинуклеотидных полимеров.

На основании этого ученые предполагают, что информация, ставшая в конце концов генетической, развивалась по цепи: геохимические процессы – минералообразование – автокатализ (или эволюционный катализ). Тогда и роль информационной матрицы в предбиологической эволюции могла бы постепенно передаваться от катализаторов, а ими могли выступать минералы и полипептиды, к РНК, а затем и к ДНК. А уже ДНК, в силу своей устойчивости к повреждениям, оказалась наиболее надежной для выполнения функций передачи наследственности. Поэтому становится понятным и тот возможный путь, который привел организмы к обзаведению генетическим механизмом передачи наследственности.

Говоря о происхождении жизни, мы чаще всего имеем в виду какие-то структуры. Но жизнь, по верному замечанию Л. Берталланфи, – это скорее процесс, чем структура, процесс сохранения неравновесного состояния органической системы извлечением энергии из среды. Органические вещества, попадавшие в океан, вероятно, накапливались в виде нефтеподобной пленки. Основываясь на модельных опытах, можно предположить, что при высокой температуре и под действием ультрафиолетовых лучей здесь возникали протеиноидные микросферы (вроде тех, которые получал американский исследователь С. Факс, нагревая протеиноидную смесь), полинуклеотиды и многослойные мембраны. Считают, что первичной матрицей была РНК, так как ее удается синтезировать без участия специализированных энзиматических систем.

Отношения между РНК-овыми частицами и протеиноидными микросферами могли складываться по типу хищник – жертва. На это указывает агрессивность вторгающихся в клетку нуклеиновых кислот РНК-овых вирусов, может быть, наиболее древних из сохранившихся до наших дней организмов, способных в то же время вступать в симбиотические отношения с генами хозяина. Первичные РНК-овые частицы также, вероятно, могли превращаться из хищников в симбионтов микросфер. Они таким образом приобретали белковый футляр и благодаря высокой избирательной способности по отношению к продуктам обмена стабилизировали внутреннюю среду микросферы.

Эволюционное решение известного парадокса «курицы и яйца» (для воспроизведения белков нужны нуклеиновые кислоты, для воспроизведения нуклеиновых кислот – белки, так что же было раньше – РНК, ДНК или белки?), по-видимому, заключается в том, что раньше не было ни «курицы», ни «яйца» в том виде, в каком мы их знаем сейчас.

Взаимоотношения между РНК-овыми, ДНК-овыми и белковыми частицами в ходе их совместной эволюции не оставались постоянными. Не только возрастала взаимозависимость, но происходила переоценка ценностей, превращение цели в средство и наоборот. Белковые тельца служили всего лишь футлярами нуклеиновых кислот. Но от футляров требовалась устойчивость, способность приспосабливаться к различным условиям. Со временем их самоценность возрастала, и теперь уже мысль о том, что ДНК избрала для своего воспроизведения трубкозубов и людей, звучит гротескно.

Мы, «футляры», считаем ее не более чем средством нашего воспроизведения и не без оснований, хотя следы прежних отношений еще различимы в механизмах, обеспечивающих устойчивость воспроизведения генетической матрицы в ущерб «футлярам». Один из таких архаичных механизмов – естественная смерть.

Мы располагаем лишь косвенными данными о начальных стадиях органической эволюции, но можем предположить, что уже тогда протекали процессы, неоднократно повторявшиеся в будущем, а именно переход антагонистических отношений в сотрудничество, «сборка» сложных конструкций из готовых блоков и «переоценка ценностей» со смещением отношений «цель – средство» в сторону формирующейся системы высшего ранга.

Как и в эволюции промышленного производства, решающее значение имело совершенствование технологии, позволявшее осваивать новые источники энергии и переходить на менее дефицитное сырье. Первые фотосинтетики, вероятно, использовали в качестве донора водорода не воду, а сероводород или другие высоковосстановленные соединения. Умение расщеплять воду давало независимость от сырья, запасы которого ограничены. Отходы жизнедеятельности – кислород, например, – вначале губительные для жизни, все больше вовлекались в воспроизводство, становясь жизненно необходимыми.

Старый спор «курица или яйцо?», может быть, наконец-то близится к разрешению. Новые данные показывают, что ни белки, ни нуклеиновые кислоты порознь не играют определяющей роли в возникновении живого. Более того, их весьма удачное совмещение, наблюдаемое в ныне живущих организмах, похоже, совсем не явилось «началом» жизни. Оно, видимо, послужило лишь прекрасной находкой, случившейся на каком-то этапе уже биологической эволюции, однако сильно облегчившей жизнь самой жизни.

Но тогда возникает закономерный вопрос: чем же взамен упомянутого совмещения белков и нуклеиновых кислот следует охарактеризовать эти самые первичные, «догенетические» организмы? Очевидно, кроме понятий автокаталитической системы и кинетического континуума, потребуются другие, может быть, философские, физические и биологические критерии. Без их разработки и формулирования вопрос «что такое жизнь?» еще долго будет открытым.

О коренном материально-энергетическом отличии живых и косных естественных тел биосферы

От автора Прошло больше трех лет, прежде чем автор мог вернуться к Проблемам биогеохимии. Работая в последнее время над книгой - Основные понятия биогеохимии - в связи с ходом научного охвата природы, автор считает полезным, - не ожидая ее окончания, которое неизбежно затягивается, выделить и отдельно развить в Проблемах биогеохимии некоторые отдельные вопросы, затронутые им в книге, обратить внимание на которые он считает нужным сейчас же.
Такой проблемой - в этом втором выпуске Проблем биогеохимии - является эмпирически устанавливаемое в нем автором коренное, не допускающее исключений, материально-энергетическое отличие живого вещества в биосфере от остальных ее природных объектов и проявлений.
Автор подошел к нему, исходя из изучения жизни как совокупности всех живых организмов планеты, т.е. живого ее вещества, учитывая особую структуру области, заселенной живым веществом - биосферы, единственной области планеты, закономерно связанной с космическими просторами.
Автору кажется, что с этой стороны еще не подходили к явлениям жизни, а между тем, из такого нового подхода вытекают большие следствия, которые могут быть проверены опытом и наблюдением. Он считает, что напечатанная здесь таблица, не заключает никаких гипотез и теорий, а является точным изложением научных фактов и связанных с ними эмпирических обобщений. Она не выходит из рамок науки в область философских представлений и в то же самое время резко и определенно выявляет значение жизни - живого вещества - в биосфере как и планетного явления.
В связи с поднятыми здесь общими вопросами автор в следующем, 3-м, выпуске, который готовится к печати, выдвигает более общий вопрос - О состояниях физического пространства, который касается не только биогеохимии, но и всего изучения природы и который с проблемами биогеохимии неразрывно связан.
Автор надеется в ближайшее время сдать его в печать. Оба выпуска тесно связаны по тематике.
Москва, сентябрь, 1938г.
***
Основные понятия
I. Живое вещество. Биосфера как оболочка планеты. Новое ее геологическое состояние - ноосфера. Естественные тела и природные явления биосферы - косные, живые и биокосные. Их система - научный аппарат. Левизна-правизна в живом веществе как проявление состояния занятого ими пространства. Свободная энергия биосферы как проявление в ней живого вещества и его биогеохимической энергии
1. В моей биогеохимической работе, которую я систематически и непрерывно веду с начала 1916г., я в последнее время оформил выводы, которые указывают на глубокое непереходимое отличие - энергетически-материального характера - явлений жизни от всех процессов, идущих в биосфере, - отличие, которое, с одной стороны, может быть выражено количественно точно, а с другой требует новой математической работы в области геометрии.
Вскрывается новая проблематика изучения жизненных явлений, которая открывает новые стороны явлений жизни и новые возможности научной работы. Я считаю поэтому полезным обратить внимание на эти представления, не ожидая, когда будет закончена предпринятая мною переработка биогеохимии.
2. В основу биогеохимии кладутся немногие основные представления, не заключающие в себе никаких гипотез, а являющиеся точными и ясными научными понятиями, научными эмпирическими обобщениями опыта и наблюдения натуралиста.
Таким эмпирическим научным обобщением, столь же непреложным, как правильно научно установленный факт, является, прежде всего, само понятие живого вещества биосферы.
Живое вещество биосферы есть совокупность ее живых организмов.
В дальнейшем вместо понятия жизнь я буду брать понятие - живое вещество - в таком его понимании.
Обычно в аспекте биосферы отдельный живой организм теряется; на первое место выступает совокупность организмов - живое вещество. Однако и в биогеохимии - в строго определенных случаях - приходится принимать во внимание временами отдельный организм, его индивидуальность.
Это неизбежно приходится делать в тех случаях, когда в качестве геологического фактора выступает, как мы это видим сейчас, деятельность человека, в которой отдельная личность иногда ярко проявляется и отражается на крупных явлениях планетного характера. Она меняет, ускоряет и вызывает огромного значения геологические процессы своим проявлением в биосфере.
Мы живем в небывало новую, геологически яркую эпоху. Человек своим трудом - и своим сознательным отношением к жизни - перерабатывает земную оболочку - геологическую область жизни биосферу. Он переводит ее в новое геологическое состояние, его трудом и сознанием биосфера переводит в ноосферу. Им создаются в биосфере новые, не существовавшие раньше биогеохимические процессы. Биогеохимическая история химических элементов - планетное явление - резко меняется. На нашей планете создаются, например, в огромных массах новые свободные металлы и их сплавы, в ней никогда не существовавшие, таковы, например, алюминий, магний, кальций. Резчайшим образом изменяется и нарушается растительная и животная жизнь. Создаются новые расы и виды. Лик планеты меняется глубочайшим образом. Создается стадия ноосферы. Сейчас в биосферной земной оболочке происходит бурный расцвет, дальнейшая история которого представляется нам грандиозной.
В этом геологическом процессе - в основе своей биогеохимическом - отдельный индивид живого вещества, людской совокупности - крупная личность - ученый, изобретатель, государственный деятель - может иметь основное решающее и направляющее значение, проявляться как геологическая сила.
Такое проявление индивидуальности в процессах огромного биогеохимического значения есть новое планетное явление. Оно сложилось, стало проявляться резче и глубже с ходом времени, в последние десятки тысяч лет на фоне истории биосферы миллиардной длительности, когда его не было.
В биогеохимических процессах - за пределами этих явлений - совокупность живых существ - живое вещество, - как и прежде играет основную роль. Оно характеризуется как совокупность всех организмов, сводимая к математически выраженной совокупности средних живых организмов. В биогеохимии изучается, прежде всего, проявление совокупности, а не среднего неделимого. В большинстве других биологических наук мы изучаем главным образов среднее неделимое, причем в науках медицинских и зоотехнических, выступает в последние тысячелетия значение - как и во всех наукам гуманитарных - неделимого, индивидуальности, личности.
Морфологически в биогеохимии живое вещество проявляется как вид, род, раса и т.п. Мы различаем живое вещество однородное - родовое, видовое и т.п. и живое вещество неоднородное, как лес, степь, биоценоз вообще, состоящее из однородных живых веществ, их закономерные смеси.
Удобство такого подхода к явлениям жизни заключается в том. что мы при этом не сходим в наших суждениях и представлениях в шаткую область гипотез и философских построений о жизни, господствующих в биологической мысли. Мы при этом не выходим из области научных фактов и научных эмпирических обобщений, стоим на их прочной почве.
3. Наряду с понятием живого вещества выдвигаются еще два эмпирических обобщения - понятие о среде жизни, как биосфере, и о живом организме, как о живом природном (естественном) теле.
Живое вещество находится на нашей планете только в 6иосфере, которая и есть область жизни.
Этим совершенно точно определяются ее пределы. Исходи из этого определения, к биосфере принадлежит атмосфера - вся тропосфера. А сейчас живые организмы - человек и его неизбежные путники: насекомые, растения и микробы - проникают сами или с помощью приборов еще выше в стратосферу. Одновременно культурный человек (и его неизбежные живые спутники) проникает в глубь за пределы поверхностного рельефа, сообщающегося с тропосферой, на несколько километров вниз от земной поверхности. Вскрылось сейчас и планетное значение открытого в конце прошлого столетия нахождения жизни - микробного живого вещества, главным образом, анаэробного - в земных глубинах, местами превышающих три километра и, вероятно, больше. Нижняя граница биосферы лежит, таким образом, на несколько километров ниже уровня геоида. Весь Всемирный океан в нее входит.
Биосфера представляет собой определенную геологическую оболочку, резко отличную от всех других геологических оболочек нашей планеты. И это не только потому, что она заселена живым веществом, которое является огромного значения геологической силой, ее совершенно перерабатывающей, меняющей ее физические, химические и механические свойства. Но это единственная оболочка планеты, куда проникает заметным образом космическая энергия, ее еще более живого вещества изменяющая. Главным ее источником является Солнце. Его энергия - тепловая, световая и химическая - на ряду с энергией химических элементов есть первоисточник создания живого вещества.
Живое вещество проникает всю биосферу и ее в значительной степени создает. Оно аккумулирует энергию биосферы, главным образом тепловую и химическую энергию солнечных лучей и химическую энергию земных атомов. Возможно, что известную роль играет радиоактивная энергия.
4. Материально-энергетически вещество, строящее биосферу, резко неоднородно. Мы в нем с этой точки зрения должны различать главную массу вещества ее, не входящую в живое вещество, - вещество, которое я буду называть косным, не живым. По весу основная масса его состоит из горных пород. Но по объему выступают на первое место жидкие и газообразные тела - океан и атмосфера.
В них находится - живет - совокупность живых организмов планеты - ее живое вещество.
Между ними и косным веществом биосферы есть единственная непрерывная материальная (resp. энергетическая) связь, непрерывно идущая во время дыхания, питания, размножения живого вещества, основная для его существования: миграция атомов - химических элементов - из косных тел биосферы в живые естественные тела и обратно - биогенная миграция атомов. Она проявляется в виде движения - ухода и прихода определенных химических соединений и отдельных химических элементов - из живого вещества и в живое вещество в процессах питания, дыхания, выделений, размножения, характеризующих живое вещество Эти процессы определяют биогеохимическую энергию живого вещества, основным проявлением которой является размножение живого вещества.
Все эти проявления биогенной миграции и биогеохимической энергии определяются размерами, химическим составом и энергии биосферы. Благодаря этому в биосфере могут существовать не всякие организмы, а только строго определенные ее структурой. Живой организм и живое вещество являются закономерной функцией биосферы.
Это обычно забывают. И неправильным образом, - особенно в философских рассуждениях, но и в биологии, - противопоставляют живой организм среде, как будто это два независимых объекта Такое сравнение есть логическая ошибка. Особенно ярко это проявляется в философии и в корне подрывает огромно количество ее заключений. Я не буду здесь на этом останавливаться.
5. Не менее важно понятие природного или естественного тела. Странным образом это основное понятие, в сущности проникающее все естествознание, обычно оставляется без внимания и без серьезного логического анализа. Однако им пользуются почти бессознательно на каждом шагу.
Мне пришлось в молодости ярко и сознательно пережить проявление его значения. Мой учитель В.В. Докучаев в свое творческой работе в почвоведении выставил положение, что почва есть особое естественное тело, отличающееся от горной породы. Как известно, он доказал этот тезис и тем самым позволил вникнуть своим современникам на ярком примере успешного синтеза, в основы творческой работы естествознания.
Но в истории науки и в научной текущей жизни такие события редки. Обыкновенно споры не доходят до основных положений научного знания. Об этих положениях не говорят и о них забывают.
Вдумавшись, легко убедиться, что в основе всего естествознания лежит понятие об естественном (природном) теле и о природном явлении. В наших дальнейших рассуждениях мы будем касаться только биосферы и рассматривать явления, учитывая живое вещество.
Ученые в биосфере изучают только объекты, которые создаются в биосфере силами, имеющими в ней место, или явления, в ней этими силами вызываемые. Объекты, с которыми они имеют дело удобно называть естественными или природными телами биосферы, а явления - природными ее явлениями. Задача науки заключается в том, чтобы точно исчислить, описать и определить все естественные тела и все природные явления, существующие и существовавшие, в биосфере. Работа длится поколениями, и миллиарды миллиардов научных фактов и научных обобщений - т.е. естественных тел и природных явлений - научно охвачены, сосчитаны и приведены в систему. Они составляют основу науки; из них строятся эмпирические обобщения, сводимые опять-таки к естественным телам и к природным явлениям.
Странным образом среди текущей работы ученый не обращает внимания на особый характер своей научной работы по сравнению с другими духовными проявлениями человечества - с искусством, с религией, с философией. Можно говорить вообще об ученом, а не о натуралисте, так как вся область гуманитарных наук (в том числе логика, психология и история философии или религии, или искусства) имеет дело с естественными телами и природными явлениями - и только с ними.
В результате этой работы создается основное содержание науки, для которого странным образом до сих пор нет обще-принятого выражения. Мне пришлось назвать его и, может быть, удобно называть его научным аппаратом. Этот аппарат начал создаваться в астрономии еще за тысячи лет до нашей эры и был воспринят - дошел до нас в виде числовых данных для положений солнца, звезд, планет в эллинских сводках (Гипарх, Птоломей). Работа возобновилась в средние века в Средней Азии. Она всюду велась в летописях в форме точных записей комет, болидов, метеоритов и т.п. С XVI столетия началось быстрое накопление материала и были созданы первые крупные обобщения, основанные на его обработке. Но и в астрономии основное движение, непрерывное с тех пор и быстро развивающееся, тоже началось в большом масштабе только в XVIII веке. В этом же веке - в веке описательного естествознания - стремление точно сосчитать, отметить и описать всякое естественное тело и записать всякое природное явление стало сознательной задачей точного естествознания.
Линней (1707-1778), опираясь на работу более старых натуралистов, ввел понятие о системе природы и подсчитал впервые число видов животных и растений - однородных живых веществ, населяющих биосферу. Он знал в 1758г. всего 4162 вида животных (в 1768 - 5936) и в 1768г. - 7788 видов растений. Всего живых организмов Линней (1768) различал 13 724. Горных пород и минералов еще меньше. Сейчас количество видов растений приближается к 200 тысячам и, может быть, превысит 300 тысяч. Число видов животных подходит к 800 тысячам и, вероятно, в действительности отвечает нескольким миллионам, может быть достигнет 10 миллионов.
В сущности, система природы, понятая широко, отвечает тому, что я называю научным аппаратом. Колоссальное количество чисел, отвечающих физическим и химическим свойствам, - растущее, как снежный ком, все увеличиваясь с ходом времени, добытое главным образом путем опыта ученого, а не путем наблюдений биосферы и впервые создаваемое в биосфере научным трудом, во много раз превышающее количество живых естественных тел живых веществ и не имеющее границ, - делает обозначение их как системы природы, мне кажется, логически неясным и неудобным и практически невыгодным. Поэтому понятие научного аппарата в котором мы разбираемся только благодаря тому, что он сведен в научную систему, - проще. В него целиком входят система природы и научный аппарат гуманитарных наук, охватываемый также научной системой, всецело проникнутый индивидуальностью.
6. Каждый объект естествознания есть естественное тело или естественное явление, создаваемое природными процессами. В настоящее время многие квадрильоны, если не больше, естественных тел и природных явлений научно сведены вместе, подсчитаны и научно определены в системе научного аппарата. Число тел и явлений непрерывно растет, система научного аппарата также научно непрерывно совершенствуется. Благодаря этому мы все резче разбираемся в бесчисленном количестве научных фактов. В них заключается основное содержание науки. Переработанные научные обобщением и временными научными гипотезами и теориями, охваченные математической дедукцией и анализом, они являются научной истиной, точность и глубина которой с каждым поколением увеличивается.
Этим точная наука отличается от философии, религии и искусства, где научного аппарата нет и где научная истина, иногда вскрываемая интуитивным творчеством, может быть узнана только тогда, когда научно будет вновь доказана. Эта творческая интуиция иногда намного предшествует научному ее пониманию, и в этих областях человеческого творчества таятся неясные современникам научные истины будущего. Но точно разобраться в них без науки - не сведя их к научному аппарату - мы не можем.
7. Можно различить в биосфере три типа естественных тел: тела живые (например, растение, жук и т.п.), тела косные (например, горная порода, кварц, и т.п.) и тела биокосные (например, почва, озерная вода и т.п.).
Биосфера состоит из резко ограниченных областей, образованных живыми, косными и биокосными телами - водами, живым веществом, горными породами, воздухом и т. п. Переход живых тел в тела косные происходит при их отмирании; когда живое тело перестанет, как таковое, существовать, образуются органогенные горные породы (например, биолиты) и косные тела (на пример, газы). Биолиты часто являются биокосными телами. Никогда не наблюдается образования живого организма непосредственно из косных тел: принцип Ф. Реди (все живое из живого) не нарушается.
Понятие о косном (мертвом) и живом природных телах как резко различных природных объектах, - есть древнее бытовое, исторически - тысячелетия - внедренное представление, понятие здравого смысла. Оно не может возбуждать сомнений, всем понятно и ясно.
В научной работе - в течение даже столетий - не много можно найти случаев сомнений, причислять ли данный природный объект к живому существу иди к косному телу, является ли данное природное явление проявлением живого или косного. Одним из таких сомнений - может быть, самым глубоким - является вопрос о вирусах. Может быть, иными являются вопросы, поставленные Д.Ч. Бозе в Калькутте о проявлении жизни в живой и косной материи одинаково, но различно по степени. Но это философские проблемы, которые Бозе пробовал решать с помощью научной методики, как раньше в XIX столетии это менее точно ставил в Европе философски Г.Т. Фехнер. В этом случае вопрос о живом веществе биогеохимии не затрагивается, так как живое вещество в ней есть совокупность живых организмов: Фехнер и Бозе пытались проникнуть в материально-энергетическую субстанцию, общую живому и косному телу.
8. Понятие биокосного естественного тела есть понятие новое - биогеохимически научно точно и определенно отличающееся от понятия косного и живого естественного тела. В биосфере естественные тела этого рода ярко выражены и играют большую роль в ее организованности. Биокосные естественные тела характерны для биосферы. Это закономерные структуры, состоящие из косных и живых тел одновременно (например, почвы), причем все их физико-химические свойства требуют иногда чрезвычайно больших поправок, если при их исследовании не учтено проявление находящегося в них живого вещества.
Биогенная миграция химических элементов (атомов) играет в их свойствах большую, нередко преобладающую, роль.
Всякая почва есть характерное биокосное тело. Это ясно видел уже В.В. Докучаев.
Биокосными телами является подавляющее большинство земных вод. Только в отдельных случаях в них не играет основной роли живое вещество. Этого нет например, в горячих вулканических водах, богатых серной или соляной кислотой, нет в крепких рассолах. А все же даже в Мертвом море есть микробное живое вещество, не играющее, правда, решающей роли. Чисты от живого вещества в первые моменты дождевые воды. Все воды океанов и морей, рек и озер, все их илы представляют биокосные тела. Газовый режим, химический состав и иловые осадки всех этих вод - их химия - в основном определяются живым веществом.
Роль биокосных естественных тел чрезвычайна и еще не учтена настоящим образом в организованности биосферы.
Процесс выветривания горных пород есть биокосный процесс, что обычно не учитывается. Мне кажется, это объясняет отсталость этой области химической геологии (коры выветривания) от современного уровня знания. К нему подходят только, как к процессу физико-химическому. Биогеохимический подход к решению этой проблемы должен дать много.
9. До сих пор я не выходил за пределы понятий живого вещества, биосферы, естественных тел и природных явлений (косных, живых, биокосных), - основанных на огромном эмпирическом, точном материале опыта и наблюдений. Они не могут вызывать теоретических сомнений и не требуют никаких новых научных гипотез или научных теоретических построений для своего понимания. Можно спокойно и плодотворно для научной работы здесь сводить в систему и обобщать накопляющиеся научные факты.
Но для понимания дальнейшего мне необходимо коснуться двух больших новых явлений, в научном изучении которых нельзя итти путем простого обобщения научных фактов, а необходимо ввести новые понятия и найти новую форму для охвата фактов.
Оба эти явления чрезвычайно мало охвачены теоретической мыслью и не осознаны в своем научном значении. Они сейчас находятся на грани современного научного знания.
Это. во-первых, понятие правизны - левизны и, во-вторых, понятие биогеохимической энергии.
Правизна-левизна есть исконное бытовое понятие, едва охваченное научной и философской мыслью. На его первостепенное значение для понимания явлений жизни - организма, живого вещества - впервые обратил внимание Л. Пастер и независимо от него несколько раньше Бешан, но Пастер охватил вопрос глубже и выявил в нем явления, которые дают нам возможность точно научно проникнуть в эту огромную область проблем, всего значения которых Пастер не мог предвидеть. Понятие о биогеохимической энергии было введено мною в 1925г. в отчете моем Fondation Rosenthal в Париже, который никогда целиком не был напечатан. В моей книге я охватываю этот вопрос, насколько это сейчас возможно.
Остановимся сперва на правизне и левизне в ее отношении к живому веществу и к биосфере.
10. Мы можем здесь не считаться с А. Бешаном, глубоким натуралистом-экспериментатором. Бешан - старший современник Пастера, его враг и соперник, его надолго переживший, - не сумел добиться нужных условий для систематической работы. Он исходил из того же факта, из которого исходил и Пастер, - из открытия в начале XIX столетия в одном из мелких производств Эльзаса превращения виноградной кислоты или ее солей в левую винную кислоту при развитии в ней плесени. Было создано этим путем новое производство левой винной кислоты. В этом химическом воздействии плесени как живого вещества и Бешан и Пастер, оба глубокие химики, увидели замечательное, исключительное свойство жизни - живого вещества, - непонятное, необычное, неизвестное и, повидимому, невозможное в обычных химических явлениях.
Задуматься над этим и отметить это - увидеть здесь проблему - уже было большим делом, но только первым началом. Надо было исследовать и выразить явление в конкретных научных фактах.
Жизненные условия не дали этой возможности Бешану. Но Пастер поставил его в связь с совершенно особым свойством энантиоморфных кристаллов, характеризующих - под. влиянием живого вещества - рацемические кислоты и соли. В результате получается один изомер - левый или правый, другой не существует, может быть, используется организмом. В этом Пастер правильно увидел резкое нарушение закона кристаллической симметрии. Это нарушение сказалось в том, что правые и левые формы оказываются в живом веществе телами резко различной устойчивости, химически явно не идентичным и, чего никогда не наблюдается для них в косных естественных телах. Очевидно, наблюдаться и не может.
Он назвал это явление диссимметрией, но не обратил внимания и не связал с обычной в живом веществе правизной- левизной, с их морфологической и физиологической структурой. Он изучал это явление как кристаллограф и химик, но не как биолог. Сам Пастер не дал более точного определения диссимметрии и не учитывал тех изменений, которые произошли в кристаллографии, когда он вернулся в последние годы своей жизни снова к этой проблеме. Гораздо большее значение имело сделанное при этом Пастером открытие диссимметрии молекул, совершенно аналогичной диссимметрии кристаллических многогранников. Оно вызвало создание целой новой науки - стереохимии. В связи с нею в химию вошло понятие асимметрии (т.е. отсутствия симметрии в пространственных формулах окружения атома углерода). Этом слово одновременно в физике и в кристаллографии употребляется в совершенно отличном смысле, создавая путаницу.
11. Создалась путаница, мешающая работе. Диссимметрия молекул, открытая Пастером, указала, что в химической формуле, в том числе и в растворах, отражается присутствие живого вещества, выявляется в химических реакциях неравенство правых и левых атомных структур. Они химически различны в живом веществе, химически и идентичны в косной химической среде. Пастер не знал, что в сущности (как это открылось после его смерти) то же явление он же открыл и в кристаллах. Ибо в них он имел аналогичное атомной структуре молекул распределение в пространстве правых и левых спиральных расположений атомов. Это точно вытекало из представления о кристаллическом пространстве - говоря современным языком - геометрически построенном Е.С. Федоровым и К. Шёнфлиосом в конце прошлого века. Е.С. Федоров правильно видел в совпадении выведенных ими 230 (в действительности - 219) групп с распределением атомов в кристаллическом пространстве доказательство атомного строения химических соединений. Окончательно это было доказано в XX столетии опытом - рентгенографическим анализом кристаллов. Современники Пастера - Зеебер, Ампер и Годан - это предвидели, но Пастер стоял вне влияния их идей.
После Пастера П. Кюри обобщил понятие диссимметрии, - рассматривая явление, открытое Пастером в организмах, как частный ее случай, - и применил ее для основных физических явлений, электрических и магнитных полей и т.д. как основной постулат физики. Но Кюри не смог окончательно развить свои идеи; внезапная смерть прервала его работу в самом разгаре. В его бумагах не осталось никакого связного изложения достигнутых им результатов. Нужно только отметить, что Кюри доказал существование различных форм диссимметрии и логически вывел, что явление, связанное с какой-нибудь формой диссимметрии, должно иметь причину, обладающую той же формой диссимметрии. Удобно называть этот вывод принципом П. Кюри.
При таком состоянии вопроса, я думаю, будет более правильным оставить в стороне понятие и слово диссимметрия и употреблять вместо нее старинное, всем известное представление о различии правизны и левизны в организмах, так резко проявляющееся в человеке. Но так как есть теория (мне кажется, - ошибочная) о проявлении правизны в человеке только в неолите, правильным будет принять для правизны-левизны более общее представление, которое употреблял Кюри перед смертью, понятие о различных состояниях пространства. Он не успел его за смертью оформить, но оно по существу, конечно, вполне отвечает разным формам диссимметрии которыми занимались Кюри и Пастер.
Это понятие было широко распространено среди натуралистов в области описательного естествознания и идет далеко в глубь XVIII столетия. Здесь дело не раз о разном состоянии пространства на нашей планете в связи с ее обращением вокруг Солнца, о различии движений и явлений посолонь и противусолонь. Пастер признал возможность разного состояния космического пространства и этим объяснял проявление открытой им в живом веществе диссимметрии. По существу мы должны видеть в состоянии пространства основной геометрический субстрат всех материальных временных и энергетических его проявлений.
В данном случае это будет такое состояние пространства, в котором правизна и левизна, сводимые к правым или левым спиральным структурам атомов, химически идентичны в косных телах и различны в живых. Это - одно из глубочайших геометрических свойств естественных тел - осталось без достаточного внимания и в философии, и в математике и в естествознании. Но в быту мы все знаем это явление хорошо. Оно известно нам с детства, ибо человек есть естественное живое тело, в котором правизна резко отлична (и химически) от левизны. Левши, например, встречаются один примерно на 16 тысяч человек. В последнее время эти явления начинают обращать на себя большое, но мне кажется, все еще не достаточное внимание в биологии.
Математики-геометры особенно - не могут оставлять его дальше вне круга своего зрения и должны разработать это основное геометрическое явление.
Я вернусь к вопросу о состоянии пространства в общем охвате в связи с частным его проявлением в неравенстве правизны и левизны в следующем этюде о проблемах биогеохимии. Здесь я не могу дольше на нем останавливаться. Мне кажется, удобно говорить при этом о физическом пространстве, как предлагал это Гельмгольц.
12. Необходимо остановиться еще на одном явлении, далеко не охваченном научным обобщением о проявлении действенной энергии живого вещества в биосфере.
Уже Р. Майер, почти сто лет назад, учитывал такое проявление живого вещества. Он указал, что в органогенных минералах - в ископаемых углях - мы имеем аккумулятор свободной энергии, захваченной в этой форме живым веществом каменноугольной эпохи, используем ископаемый солнечный луч того времени.
Но в общей форме - о создании и накоплении свободной энергии в биосфере живым ее веществом и природными процессами, с ним связанными, - эта идея сложилась у многих в середине XIX столетия, когда создавалось само представление об энергии.
Я хочу здесь коснуться этого более конкретно: не как основной проблемы энергетики планеты, а как проблемы биогеохимической.
Проявляемая живым веществом в биосфере свободная энергия, сводимая к работе, связанной с движением атомов, проявляющаяся в движениях живого вещества, была названа мной в 1925г. биогеохимической энергией (§17, п.V). Так как биохимическая энергия чрезвычайно резко отличает живое вещество от косного, необходимо в общих чертах на этом здесь же остановиться.
13. Биогеохимическая энергия живого вещества теснейшим образом связана с тремя основными проявлениями живого вещества в биосфере: во-первых, с единством в ней всего живого вещества, во-вторых, с непрерывным созданием им в биосфере свободной энергии, способной производить работу и, в-третьих, с заселением биосферы живым веществом.
Во всех этих трех случаях проявление биогеохимической энергии различно, и взятая в целом биогеохимическая энергия является не однородной. Она, в конце концов; связана с движением живого вещества в биосфере с движением пассивным или активным (по отношению к живому веществу), связанным с передвижением масс живого вещества в биосфере, сводимым в конечном итоге к движениям атомов или химических элементов.
Из сказанного ясно, что биогеохимическая энергия не есть особая форма энергии, свойственная живому, это не есть жизненная энергия, проявления которой искал В. Оствальд, - аналогичная тепловой, химической, световой, электрической и т.п. энергиях. Она не касается закона сохранения энергии, но выявляется в нем в виде форм энергий, уже раньше известных.
Мы можем сейчас точно проследить реальные источники биогеохимической энергии. Ими являются в конечном счете энергия солнечных лучей (световая, тепловая и химическая) и энергия химических элементов, строящих тело живого вещества (энергия химическая и тепловая). Вероятно участие в ней и радиоактивных элементов.
Точный количественный учет калорического эффекта в жизненных процессах, мне кажется, бесспорно устанавливает такое ее происхождение. Она, в сущности, является следствием проявления организованности биосферы и организованности живого вещества, ее населяющего.
Я не могу здесь на этом останавливаться. Отмечу только главные формы ее проявления. Наиболее важной является биогеохимическая энергия, связанная с заселением планеты. Я пытался оценить ее в виде определенной для каждого вида живых веществ максимальной скорости передачи его жизни, - как я ее, может быть, неудачно, называл раньше, - т.е. скорости заселения всей планеты данным организмом. Это энергия, связанная с размножением организмов. Каждое живое вещество может этим путем перемещаться по планете и в определенный срок, различный для каждого живого вещества, может теоретически заселить всю планету. В самых быстрых случаях это заселение может произойти для бактерий - в сутки-полтора, а для слона, - одного из наиболее медленно размножающихся организмов - в тысячу - тысячу сто лет. При полном заселении живое вещество может покрыть всю поверхность планеты, т.е. оно заполнит все линии и площади, реально существующие на планете. Одну из этих кривых линий, линию земного экватора, т.е. точно определенную максимальную по длине земную линию (кривую), можно взять за параметр для сравнения, единый и общий для всех живых веществ. Когда я говорю здесь о заселении планеты, я предполагаю, что заселение идет в условиях, при которых оно могло бы продолжаться нормально и впредь, если бы этому не препятствовало отсутствие места - площади для заселения. Скорость заселения может при этом выражаться величиной v, которая колеблется в пределах от близких к скорости звука в воздухе, от больше 33000 см/сек (для некоторых бактерий) до сотых долей см/сек (для слона).
Другими словами, дело идет о длительном и прочном заселении планеты организмом в нормальных условиях его жизни, при которых он может существовать в ней поколениями, а не о том взрыве жизни, когда избыток народившихся организмов вымирает из-за недостатка пищи или места для жизни.
Представления эти не вошли пока в научное сознание. Я убежден, что дело будущего их использовать. Надо заметить, что скорость звука отвечает такому реальному условию, при котором воздушная среда, в которой организм живет, даже в случаях жизни водной (в природных водах есть своя подводная атмосфера), не разрушается в своем нормальном строении. Это показывает, что энергия биогеохимическая, так выраженная, почти достигла физически возможных ей пределов. Полученные таким образом скорости заселения могут быть количественно между собою сравниваемы, и можно, например, утверждать, что для слона скорость заселения в 10^7 раз меньше, чем для бактерии.
Но биогеохимическая энергия заселения не охватывает всех проявлений этой энергии. Я здесь отмечу еще две ее формы. Во-первых, создание массы живого вещества и ее сохранение метаболизмом неизменною во время его существовании. И, во-вторых, ту огромную новую форму биогеохимической энергии, какой в биосфере является техническая работа человечества, сложно руководимая его мыслью - сознанием. Любопытно, что рост машин с ходом времени в структуре человеческого общества тоже идет в геометрической прогрессии подобно тому, как идет размножение всякого живого вещества, людского в том числе.
Эти проявления биогеохимической энергии совсем уже не охвачены научным исследованием.
Настоятельно необходимо направить научную работу в эти области биогеохимии, не только в виду их большого теоретического значения, но, и в виду, мне кажется, несомненного их значения для задач государственной жизни. Надо сознательно подходить в ней к происходящему сейчас стихийному процессу перехода биосферы в ноосферу.
Собрать факты и изучить проблемы, связанные с биогеохимической энергией, является для этого первоочередной задачей. Я не сомневаюсь, что это рано ли, поздно ли будет сделано. В книге своей я надеюсь вернуться к этому еще раз.
Основное своеобразное свойство биогеохимической энергии резко и ярко проявляется в росте свободной энергии 6иосферы с ходом геологического времени, особенно резко с проявляющимся переходом ее в ноосферу.
II. Таблица материально-энергетического отличия живых естественных тел биосферы от ее косных естественных тел Отличия по энергетическим процессам живого вещества от косного укладываются в рамки тех же форм энергии, какие выявляются в косных естественных телах. Химический состав сводится в обоих формах естественных тел к тем же химическим элементам, но возможно, что в живом веществе атомные веса некоторых или всех элементов смещены. Основное отличие наблюдается в пространстве-времени живых веществ. Необходимо на ряду с материей и энергией изучение проявления в нем времени. Допустима и требует проверки в связи с этим научная гипотеза об особой геометрической структуре пространства тел живого вещества - не отвечающего евклидовой геометрии, лежащего в основе материально-энергетических и временных свойств живого вещества, отличающего его от косных естественных тел биосферы
14. На основании всего, что известно сейчас о биосфере, попробую сжато выразить, вне всяких теорий и гипотез, то резкое отличие живого вещества биосферы от косных ее естественных тел, которое так резко и характерно для земной оболочки, для нас наиболее близкой и родной.
Мне кажется, что это нужно и важно сделать теперь же, до выхода моей книги - когда-то это еще будет.
В такой форме и в таком аспекте, сколько знаю, это никогда еще не было сделано и, следовательно, не могло в целом обсуждаться, - важнейшая проблема лежит вне кругозора натуралиста.
Чрезвычайно важно, чтобы натуралисты подумали над пониманием такого основного явления в биосфере.
Важно, чтобы в их распоряжении были при этом не столько теоретические научно-философские представления о жизни, которые сейчас занимают мысль философа, сколько те точные данные, которые охватывают биологию, и все ее определения жизни, которые с ними связаны.
В ниже приводимой таблице, мне кажется, я даю только такие эмпирические обобщения и не выхожу из области научных фактов.
Как раз на эту сторону вопроса сейчас необходимо обратить внимание и их-то и надо принять за основу научной работы.
15. Непереходимое резкое различие между живым естественным телом и косным естественным телом биосферы может быть сведено в сжатой форме к следующей таблице: Таблица материально-энергетического отличия живых естественных тел биосферы от ее косных естественных тел
Живые естественные тела
I. Живые естественные тела проявляются только в биосфере и только в форме дисперсных тел, в виде живых организмов и их совокупностей - живого вещества. Они наблюдаются как в макроскопическом (поле тяготения), так и в микроскопическом разрезе реальности.
Синтез живого естественного тела не был никогда воспроизведен. Выяснилось, что есть для этого какое-то основное условие, в лабораториях отсутствующее.
Л. Пастер видел его в отсутствии в условиях лаборатории диссимметрии - особого состояния пространства (§10-11).
Возможно, но до сих пор не доказано проникновение живых естественных тел в биосферу из космического пространства.
II. Живые естественные тела представляют собой нечто единое целое - живое вещество биосферы - как морфологически, имея единую морфологическую единицу - клетку, так и материально-структурно, имея единую протоплазму, и, наконец, - динамически-структурно, всегда обладая размножением.
Едва ли можно отрицать, что такое единство всех живых естественных тел связано с их генетическим единством в ходе времени.
III. Химическое различие правых и левых форм одного и того же химического соединения характеризует состояние физического пространства, занятого телом живого организма, и его проявлений в окружающей его среде, в биосфере. В твердых (кристаллических и мезоморфных) и жидких продуктах, образуемых биохимическими процессами, это химическое неравенство резко проявляется. Преобладают или правые или левые изомеры. Это проявляется резко и глубоко в свойствах живого вещества биосферы, вплоть до молекул, строящих его тела. Законы симметрии твердого кристаллического состояния материи резко нарушены.
Такие состояния пространства, занятого телом живого вещества, создаются в биосфере только из ранее существовавших живых естественных тел. Получаются рождением (принцип Реди).
Можно здесь видеть проявление принципа Кюри (§ 11).
Повидимому, прав Л. Пастер, что для основных для жизни первичных химических соединений существуют внутри тела организма (в его физическом пространстве) только стерически левые изомеры, правые или не появляются или перерабатываются организмами. К сожалению, до сих пор это огромной важности явление, легко поддающееся решению, остается не решенным и пока только очень вероятным.
IV. Новое живое естественное тело, живой организм - родится только из другого живого организма, ему подобного. Во времени чередуются для каждого живого вещества свои, определенным темпом образованные поколения (принцип Реди).
В геологическом времени, на протяжении по крайней мере двух миллиардов лет, живые вещества являются пластичными - идет процесс эволюции видов. По-видимому, по не вполне еще выясненным законам (частью процесс мутации?) для разных живых веществ временами наблюдается новое поколение, морфологически и физиологически изменение, явно отличное от предыдущего, - создается новое видовое живое вещество. Наблюдается в течение не менее двух миллиардов лет единый эволюционный процесс, тесно связанный с историй планеты. Как показал Дана (1852) в ходе времени неизменно, но большими остановками, порядка десятков, может быть, сотен миллионов лет, идет при этом образование в биосфере в ее живом веществе все более и более функционально мощно выраженного центрального нервного аппарата, - мозга.
Благодаря этому с конца плиоцена геологическая роль живого вещества в биосфере резко растет - дала скачок. Благодаря человеческому творчеству биосфера быстро переходит в новое состояние - в ноосферу.
V. Живых жидких и газообразных естественных тел в биосфере нет. Жидкости и газы в каждом живом теле смешаны с коллоидальными-мезоморфными и твердыми структурами.
Произвольное движение, в значительной степени саморегулируемое, является общим признаком всякого живого естественного тела в биосфере.
Есть две формы такого движения для живого вещества. Одна - пассивная - создается размножением, и есть общее свойство всех живых веществ. Другая - активная - выражается для огромного большинства животных и для меньшинства растений произвольным передвижением отдельных особей и их колоний в среде живого вещества.
Первая форма движений - растекание в биосфере или заселение биосферы - по характеру своих законов аналогична газовой массе и подобно ей оказывает давление, величина которого зависит от темпа размножения (биогеохимическая энергия заселения). Скорость заселения в пределе биосферы живым веществом достигает физически возможного максимума - скорость звука в газовой среде дыхания.
Для микроскопических организмов, живущих в жидкостях, есть еще форма движений, сводимая к молекулярному движению жидкостей, нам видная в Броуновском движении.
VI. Живое естественное тело живет, т.е. растет и размножается.
Благодаря этому каждый живой организм является источником и центром биогенной миграции атомов из биосферы в организмы и обратно. Тем самым он является источником свободной энергии в биосфере - свободной биогеохимической энергии.
Этим биогенным током атомов создается - биохимическим путем - бесчисленное количество химических молекул в живом веществе, которое непрерывно меняется. Получаемые в организмах химические соединения могут быть большей частью другими приемами созданы в наших лабораториях. В биосфере они почти все образуются только в живом веществе.
В живом веществе их синтез идет с недостижимой пока и неслыханно для наших лабораторий скоростью.
Благодаря этому биогеохимическая энергия выдвигается в биосфере по мощности как основная сила изменения биосферы.
VII. Число живых естественных тел биосферы количественно связано с размерами биосферы. Допустима, но требует проверки, рабочая научная гипотез о космическом обмене живых естественных тел.
VIII. Масса живых веществ биосферы близка к пределу и, повидимому, остается подвижно-неизменной в течение исторического времени. Она определяется прежде всего лучистой солнечной энергией, попадающей в биосферу, и биогеохимической энергией заселения планеты.
Повидимому, масса живого вещества растет в ходе геологического времени, и процесс захвата земной коры живым веществом еще не закончен.
IX. Минимальный размер живого естественного тела определяется дыханием, т.е. газовой биогенной миграцией атомов (в конце концов - числом Лошмида). Он порядка 10^-6 см. Максимальный размер в течение двух миллиардов лет не превысил немногих сотен метров. Причина этого не выяснена. Диапазон небольшой: 10^9.
X. Химический состав живых естественных тел создается ими самими. Питанием и дыханием они выбирают для своего бытия и для создания новых живых естественных тел нужные им химические элементы (автарксия живого вещества). Повидимому, они могут менять при этом состав изотопических смесей (менять атомные веса химических элементов).
Так, они создают сами основную часть своего тела, как в определенных рамках независимые автономные тела в биосфере - в большом биокосном естественном теле планеты.
XI. Количество химических соединений - молекул и кристаллов - в живых естественных телах не ограничено. Они связаны с индивидуальностью и различны в каждой особи живого вещества. Мы знаем уже миллионы видов организмов и миллионы миллионов отвечающих им различных молекул и кристаллических решеток. Хотя далеко не все они описаны, но научного сомнения в таком их характере быть не может.
XII. Природные процессы живого вещества в их отражении в биосфере увеличивают ее свободную энергию (т.е. уменьшают ее энтропию).
В результате этого процесса свободная энергия биосферы увеличивается, выражая этим основное значение живого вещества в структуре биосферы и тем самым планеты.
XIII. В живых веществах биосферы всегда наблюдаются чрезвычайно сложные смеси химических молекул. Это всегда тела мезоморфной структуры (коллоидальные, реже кристаллические и т.д.). Молекулы воды, химически и физически связанные, в значительной мере сохраняющие свои характерные свойства, резко преобладают (вне стадий латентных состояний живого вещества). Они составляют по весу от 60 до 99% (может быть, больше). В латентных состояниях количество этих молекул колеблется от 4 до 15% (может быть, меньше).
Стехиометрических отношений в валовом химическом составе живых тел нет. Но химический состав их строго определен и более постоянен, чем химический состав изоморфных смесей природных минералов. Он является характерным видовым, расовым и т.д. признаком каждого живого вещества.
В таком аспекте для живого вещества, взятого в целом, нет особых биогенных химических элементов. Все элементы биосферы им захвачены. Но характерно, что для всякого химического элемента в его геохимии в биосфере есть живые вещества, которые его концентрируют и этим отличаются от других живых веществ. Роль живого вещества здесь явно планетного характера.
Очевидно, элементы воды - кислород и водород - господствуют в подавляющей массе живого вещества. Преобладающие, за их исключением, элементы протоплазмы (С, N, Р, S, К, Na, CI, Са, Fe, Si, Mg и т.д.) должны быть характерны для всех организмов. Элементы скелетных частей, может быть, в общем в биосфере играют еще более важную роль - Fe, Са, Mg, Р, S, N, С, Н, О, Мn, Si.
Число необходимых для каждого видового вещества, для его длительной нормальной жизни, химических элементов быстро при изучении увеличивается и сейчас для более изученных доходит до 60. Без них их нормальное длительное существование невозможно. Рассеянные элементы (главным образом, так называемые микро-элементы) часто играют первостепенную роль. Можно думать, что число элементов в каждом живом веществе превышает 80.
Явления рассеяния химических элементов проявляются здесь, так же, как в косных естественных телах. Этот процесс, повидимому, выходит за пределы вещества планеты.
XIV. Повидимому, изменение (в определенных пределах) их изотопических смесей атомного веса является характерным для живого вещества свойством. Доказано это для водорода, для углерода и калия, вероятно для кислорода и азота. Явление настоятельно требует точного изучения (Возможность этого явления была впервые указана мною в 1926г. См. В. Вернадский. Изв. А.Н., 1926).
Становится более чем вероятным, что, входя в живой организм, химический элемент меняется в своем изотопическом составе.
Так как этот процесс должен быть связан с затратой энергии, то надо ждать, что в биогенной миграции химических элементов, которая связывает живое и косное вещество в биосфере, должна наблюдаться резкая задержка выхода этих элементов из циклов биогенной миграции.
Это явление давно было отмечено К.М. фон Бером для азота. Возможно, что это общее явление.
XV. Резко отличающуюся картину представляют собой живые естественные тела биосферы. Огромное большинство их меняется в своей форме эволюционным процессом и переходит в другие видовые или родовые живые вещества. Это есть проявление времени в живом веществе биосферы.
Это проявление гораздо более сложное, чем это представляется нам, в нашем понимании эволюции. Ибо до сих пор эволюционный процесс не охвачен числом, не учтен (что сейчас возможно) количественно темп его изменения. При всей пластичности живого вещества есть случаи для некоторых живых веществ полной неподвижности. Организм не меняется в своей морфологическо-физиологической структуре, оставаясь в современной биосфере живым свидетелем ее прошлого. Дело идет о сотнях миллионов лет (радиолярии с протерозоя, лингулы с кембрия в течении более полумиллиарда лет). К сожалению, это явление морфологического постоянства не изучено до сих пор биологами (персистенты).
В живых телах происходит, повидимому, непрерывная миграция атомов, резко противоположная их неподвижности в ходе времени в косных атомных структурах. Метод меченых атомов начинает вскрывать перед нами новый процесс непрерывного биогенного замещения внутри молекул однозначных атомов друг другом - непрерывный внутримолекулярный биогенный ток атомов.
XVI. Физико-химические процессы, создающие живое естественное тело в биосфере, необратимы во времени. Возможно, что это окажется следствием особого состояния пространства-времени, имеющего субстрат, отвечающий не-Эвклидовой геометрии.
Это можно сейчас высказать как научную рабочую гипотезу, подлежащую проверке. Из нее логически следует допущение, что в нашей реальности существуют явления перехода состояний пространств, геометрически разных, одно в другое. Существование живого вещества биосферы земли есть одно из проявлений этого рода.
Косные естественные тела
1. Среди косных дисперсных естественных тел биосферы нет тел, аналогичных телам живым. Дисперсные косные формы сконцентрированы, как и живые, в биосфере, но они идут много глубже ее. Глубже, повидимому, в гранитной оболочке их существование заглушается давлением.
Они создаются в биосфере при умирании живого вещества (например, микроскопических организмов), из его отбросов и выделений, при движении газов или жидких фаз в ветрах, в движущихся водах, в нефтях и т.п. Они вносятся также в биосферу из нижних ее частей газами или жидкостями, вулканическими взрывами и извержениями, тектоническими движениями из более нижних земных оболочек. Они создаются обычными физико-химическими процессами и синтетически воспроизводятся в условиях наших лабораторий.
Постоянно и непрерывно идет проникновение в биосферу дисперсных косных тел - космической пыли и метеоритов из космических просторов, - частью из галаксии.
II. Косные естественные тела чрезвычайно разнообразны и взятые в целом никакой единой генетической связи между собой не представляют.
Ничего общего, единого, аналогичного клетке, протоплазме и размножению - общих для всех естественных живых тел проявлений - для косных естественных тел биосферы нет.
III. В косных естественных телах и в природных явлениях нет различия в химических проявлениях правизны и левизны для одного и того же химического соединения. Эти тела химически в них идентичны. Правизна и левизна строго подчинены законам симметрии твердого однородного тела (монокристалла). В частности, количество правых и левых кристаллических многогранников одного и того же химического соединения, одновременно образующихся в косной среде, - одинаково. Дисперсные капли, т.е. однородные кристаллические многогранники, - индивиды твердого химического соединения, во внутреннем своем строении резко отличаются от обыкновенного (изотропного) пространства Эвклидовой геометрии, но из рамок этой геометрии не выходят.
Правизна и левизна в косных естественных телах геометрически и химически тождественны. Всегда оба проявления присутствуют в одинаковом числе и химически неотличимы. Можно утверждать, что эта тождественность - химическая - правых и левых форм есть неизбежное проявление атомного строения однородного твердого химического соединения и физического, материально так выраженного, геометрического пространства Эвклида. Это с одной стороны, проявление атомного строения, а с другой -геометрии Эвклида.
IV. Новые косные естественные тела создаются в биосфере физико-химическими и геологическими процессами безотносительно от ранее бывших естественных тел, живых или косных; они образуются бесчисленными путями из естественных тел, на получаемый продукт обычно непохожих.
Косные тела могут образовываться в живых естественных телах. Ничего подобного размножению в создании косных естественных тел в биосфере нет.
Нет никакого изменения косных естественных тел биосферы, аналогичного эволюционному процессу живых веществ. Мы сейчас видим в биосфере в общем те же самые косные естественные тела и те же явления их образования на протяжении но крайней мере двух миллиардов лег. В течение геологического времени появляются новые косные тела только под влиянием эволюционного процесса живых веществ. Резко и мощно они создаются, - и значение их растет, - в ноосфере в современную эпоху, в результате творчества человечества.
V. В косном естественном дисперсном теле - в твердом или в мезоморфном - нет специально свойственного ему движения, как целого естественного тела. Его нет и в жидких и в газообразных косных телах, которые состоят из сложно подвижных молекул и принимают форму вместилищ, в которых они находятся. Газообразные тела оказывают при этом давление на стенки замкнутых вместилищ. Их движение определяется законами температуры и давления.
VI. Косное естественное тело безусловно косно. Оно меняется от внешних причин, в биосфере выветривается, причем этот биокосный процесс идет медленно и проявляется в геологическом времени. Косное тело не растет и, повидимому, не увеличивается в своей массе.
Ничего аналогичного росту (и размножению) живых организмов мы для косного тела не имеем.
Когда рост организма сравнивают с ростом кристалла, - это недоразумение, которое становится ясным при первом прикосновении логического анализа. Атомы косного тела не выявляют внутри него никаких признаков движения, аналогичного биогенной миграции атомов.
VII. Число косных естественных тел биосферы определяется общими свойствами материи-энергии. Оно не явно зависит от размеров планеты.
Биосфера получает и отдает непрерывно материю-энергию космическим пространствам. Существует здесь непрерывный материально-энергетический обмен косными естественными телами.
Повидимому, здесь наблюдается установившееся динамическое равновесие - проявление той же организованности (а не механизма), какая характерна для биосферы и для живого вещества.
VIII. Площадь и область проявления косных естественных тел в биосфере ограничены ее размерами и могут увеличиваться только с ее ростом.
Повидимому, в ходе геологического времени биосфера увеличивается движением живого вещества. В этом процессе косные естественные тела биосферы играют пассивную роль.
IX. Минимальный размер косного естественного тела биосферы определяется дисперсностью материи-энергии - атомом, электроном, нейтроном и т.д. Максимальный размер определяется размерами биосферы - биокосного естественного тела. Диапазон огромный - 10^40, вероятно, больше.
X. Химический состав косных естественных тел биосферы является функцией состава и свойства окружающей среды, в которой они создаются. Он пассивно определяется структурой биосферы в течение геологического времени.
XI. Количество разных химических соединений - молекул и кристаллов - в косных естественных телах биосферы (и в земной коре) ограничено. Существуют немногие тысячи таких молекул и кристаллов. Этим определяется небольшое, по существу, число форм косных естественных тел биосферы.
XII. Все природные процессы в области естественных косных тел - за исключением радиоактивности - уменьшают свободную энергию биосферы (физико-химические процессы обратимы). Этим путем свободная энергия биосферы уменьшается, увеличивается ее энтропия.
XIII. Химический состав косных естественных тел может отвечать почти теоретически чистому химическому соединению с точными стехиометрическими отношениями между элементами. В минералах преобладают твердые растворы (изоморфные смеси).
Во всех косных телах рассеяны свободные атомы химических элементов. Они проникают все земное вещество, не входят в состав молекул, не всегда входят в узлы пространственных решеток.
Сейчас известны два непрерывно идущих, проявления рассеяния атомов: проникающие (космические) излучения и радиоактивные процессы, непрерывно воспроизводящие рассеяние атомов - всегда бренных - в земном косном веществе биосферы. Значение этого явления едва начинает нами сознаваться. Оно требует теоретической и экспериментальной обработки.
XIV. Изотопические смеси (земные химические элементы) заметно не меняются в косных естественных телах биосферы (за исключением радиоактивного распада).
Повидимому, существуют природные процессы за пределами биосферы, - например, движения газов под высокими давлениями и при высокой температуре в земной коре, - которые нарушают изотоническую смесь. Эти смещения не нарушают общего постоянства в первом приближении атомных весов, ибо для метеоритов (галактического вещества) в изученных случаях получается тот же атомный вес с точностью до второй десятичной.
Одной из основных задач геохимии в данный момент является более точное определение атомного веса химических элементов косных тел, чем это возможно химическим путем.
XV. Для подавляющего большинства твердых и мезоморфных естественных тел биосферы характерна их устойчивость в течение геологического времени, - больше двух миллиардов лет, по крайней мере. Этим объясняется немногочисленность их видов. В. Брагг правильно указал, что среди кристаллических структур (и, очевидно, молекул) космоса выявляются только наиболее устойчивые и прочные в ходе времени. Мне кажется, можно видеть в этом факте проявление очень длительного состояния того космоса, который мы изучаем.
Изучение радиоактивности горных пород показывает, что атомы основного вещества литосферы не смещаются с места в течении сотен миллионов лет до двух миллиардов, находясь все время в движении.
XVI. Все физико-химические процессы в косных естественных телах обратимы во времени.
Пространство, в котором они имеют место, - пространство Эвклидовой геометрии,- отвечает изотропному или анизотропному, кристаллическому состоянию.
III. Дополнительные разъяснения Допустимость представлений о разных одновременно существующих в биосфере состояниях пространства-времени. Ее геометрическая неоднородность. Время должно изучаться в ней также, как материя и энергия. Рабочая гипотеза об особом геометрическом состоянии живого вещества биосферы, отвечающем одной из Римановских геометрий
16. Анализируя таблицу (§15), мы видим, что различия между живыми и косными телами в биосфере могут быть сведены к трем основным параметрам: 1) различия по энергии, 2) различия по химическим проявлениям и 3) различия по пространству-времени.
Мне кажется, что первые параметры не требуют особых толкований с точки зрения научной работы. Когда исходили в объяснении природы от человека, неизбежно брали его как мерило для сравнения и тем самым признавали примат философии над наукой.
В связи с этим думали видеть в живых естественных телах проявление особой жизненной силы (исходя из вдумывания в психические процессы), резко и определенно отличающей живое от мертвого. Я оставляю в стороне еще более ранние воззрения анимистического характера. Из области современной науки все эти представления, и новые и старые, ушли или уходят в прошлое.
Новые виталистические представления основываются не на научных данных, - являющихся для них скорее иллюстрацией, - а на философских представлениях (например, энтелехия Дриша и т.п.). Также скорее связано с философскими, чем с научными данными представление об особой жизненной энергии (В. Оствальд). Факты не подтвердили ее реального существования.
Происхождение энергии живого вещества (§7), не вызывает сомнений. Количественные опытные подсчеты вполне это подтверждают.
17. Равным образом нет надобности останавливаться на химическом составе. Нет, как недавно еще думали, особых, жизнь несущих биогенных химических элементов (§15, п.XIV).
Не исключена возможность, впрочем, другого их атомного веса, но вне биосферы (может 6ыть, и в ней иногда?) аналогичные
изменения должны происходить и в косных естественных телах.
Все эти явления требуют систематического научного изучения.
Несомненно, подавляющее количество биохимически образующихся молекул резко иные, чем химические соединения косных естественных тел. В последних они не образуются. Но благодаря биогенной миграции они образуются в геохимических круговоротах биосферы, в которых атомы безразлично переходят из живого в косное тело и обратно (В. Вернадский. Очерки геохимии. Л., 1934. Ill pass). Реакция идет за счет одной и той же энергии.
Надо учитывать возможность задержки химических элементов в биогенной миграции в случае изменения их атомного веса
(§ 15, п.XIV). Это решится опытом и наблюдением в ближайшее время.
18. Но для пространства-времени дело обстоит более сложно. Здесь мы вступаем, с одной стороны, в область научно не исследованного, а с другой - в такой субстрат всех природных явлений (в их геометрию), который натуралист привык оставлять без внимания в своих научных работах.
Этот субстрат - геометрическое состояние физического пространства - лежит глубже, чеч все физико-химические явления. Но пожалуй, он еще более реален, чем они.
Сейчас, - иногда ошибочно утверждаемое как аксиома, - господствует представление, что во всех земных явлениях проявляется одна и та же геометрия. Но натуралист не может строить свои представления на аксиомах хотя бы логики, так как аксиоматический их характер не может быть доказан иначе, чем научным опытам и наблюдением. Логика всегда менее объемлюща, чем природа (биосфера, в данном случае), так как она отвечает отвлечению, т.е. упрощенной картине природы.
Считаясь с возможностью одновременного проявления разных геометрий на нашей планете, мы должны опытным путем проверить их реальность. Если натуралист подходит к явлениям, которые позволяют это проверить опытом и наблюдением, он обязан это сделать.
До нашего века в научно изученных явлениях считались только с Эвклидовой геометрией трех измерений. В новых научно-философских концепциях, связанных с построениями Эйнштейна, реально считаются с пространством четырех измерений, причем это пространство отвечает, по мнению некоторых, пространству не Евклида, а Римана.
Теоретическая физическая мысль правильно ищет здесь новых путей, но она не доводит своего анализа до конца, как этого требует логика.
Продолжение

В.И. Вернадский. Проблемы биогеохимии. Вып.2. О коренном материально-энергетическом отличии живых и косных естественных тел биосферы. М.; Л., 1939