Главная >  Потенциал энергии 

 

3. Сама Земля и все, что на нейпроисходило вчера и будет происходитьзавтра, суть частные проявления единогопроцесса самоорганизации материи,подчиняющейся единой системе законов,действующих в Универсуме. Эти законы тоже,вероятно, изменяются во времени (во всякомслучае, такая гипотеза естественна), нохарактерные значения времени их изменениялежат за пределами доступных нам знаний иизмерений. Это заставляет нас считать ихнеизменными.

 

Отбирая материал дляметодологического дополнения, я все времяпытаюсь перебросить мост междуестествознанием и гуманитарными науками,показать, что они могут излагаться на одномязыке - это все составляющие одной системызнания, неразрывно связанные между собой.Более того, мне хотелось показать, чтопроблемы истории человека и его духовногомира нельзя оторвать от того, чтопроисходит вокруг нас, от развития иПрироды. Очень многие понимают эту связь, норассматривают ее как одностороннюю:Природа влияет на человека, участвует вформировании цивилизации, но не наоборот.Но теперь цивилизация становится одним изважнейших геологообразующих факторов,поэтому происходящее в Природе зависит и отчеловека. Вот почему, говоря о развитииживого вещества на нашей планете, я будустремиться использовать тот же языкдинамических систем, который наиболеесоответствует описанию происходящего вПрироде. Это особенно удобно для описанияпроцессов информационной природы, которыенаиболее ярко показывают общуюнаправленность мировой эволюции иобъясняют в некотором смыслепредопределенность появления интеллекта иобщественных форм развития живого вещества,коль скоро оно уже возникло.

 

Удивительно и то, что жизнь нанашей планете вспыхнула практическимгновенно, практически одновременно споявлением Земли как космического тела. Вовсяком случае через миллиард лет после того,как Земля сформировалась в качественебесного тела, на ее поверхности ужесуществовала развитая биосфера - сферафункционирования живого вещества. Это былипрокариоты, которые, используя углекислыйгаз, производили кислород - для нихсмертельно ядовитое вещество! К этомувремени возникли не просто очаги жизни, абиосфера как целостная система. Она,конечно, была совсем иной, чем мы еепредставляем сегодня. Но это была уженастоящая сфера жизни, и мы видим остатки еебылой и весьма интенсивнойжизнедеятельности.

 

Все развитие нашего миравыглядит сложным переплетениемразнообразных противоположных начал ипротиворечивых тенденций на фоненепрерывного действия случайных причин,разрушающих одни стабильные структуры исоздающих предпосылки для появления новых.Несмотря на огромные достижения наукипослевоенных лет, она, как и во временаВернадского, беспомощна поднять завесу надосновной земной тайной - тайной ЖИЗНИ.Появление ЖИЗНИ на нашей планете,возникновение буфера между космосом инеживым, или, по терминологии Вернадского,косным веществом Земли, как и много лет томуназад, остается уделом гипотез, которые досих пор не подкреплены надежнымэмпирическим материалом. Мы знаем только то,что около четырех миллиардов лет тому назадна Земле появилась качественно новая формаорганизации материи, которая обладаетрядом удивительных свойств. И главное изних - усваивать энергию Солнца с помощьюфотосинтеза, снова производить живоевещество из косного вещества планеты.

 

Для того чтобы правильно оценитьроль живого вещества в мировой эволюции ите скрытые возможности, которые таит этотпроцесс, достаточно сопоставить состояниедвух космических тел - Земли и Луны. Все, чтомы видим на Земле вокруг нас, порожденоЖИЗНЬЮ. Ничего похожего мы не видим на Луне.

 

Появление на Земле живоговещества качественно изменилогеологическую историю, многократно ускориввсе геохимические процессы в ее внешнейоболочке. На поверхности Земли возниклиокеаны, а вокруг нее сформировалась мощнаяатмосфера, содержащая не толькоуглекислоту, но и кислород (правда, вничтожных количествах).

 

Попытка найти ответ на этотвопрос, как мне представляется, должнаосновываться на одной из двухальтернативных гипотезах.

 

О причинах появления жизни наЗемле думали многие поколения ученых. Вконце прошлого века Сванте Аррениуспредложил гипотезу панспермии: жизньзанесена на Землю из космоса. Эта гипотезадолгое время была очень популярна, иВернадский относился к ней крайне серьезно.И действительно, механизм панспермии можетсодействовать распространению жизни воВселенной. Но вряд ли гипотеза Аррениусарешает проблему - она сводит один вопрос кдругому, не менее трудному: а откуда взяласьжизнь в космосе?

 

Вторая гипотеза - это точказрения универсального эволюционизма. Онасчитает, что ЖИЗНЬ - это результат эволюцииУниверсума. И возникла она как естественныйэтап его усложнения.

 

Первая - это признать, что ЖИЗНЬвозникла независимо от Универсума, что онаизвечна и изначальна, как и Универсум. Такименно и считал великий шведскийестествоиспытатель. Для Аррениуса несуществовало самого вопроса! Кстати, наэтой точке зрения почти всю жизнь стоялВернадский. Только в самом конце своегожизненного пути он стал сомневаться в ееправильности.

 

Ни одна из этих гипотез не имеетдостаточно надежного экспериментальногофундамента, и выбор одной из них носит вомногом субъективный характер, как игипотеза о начальном взрыве, породившемнашу Вселенную. Я принимаю вторую гипотезу,поскольку принял гипотезу о начальномвзрыве, с которой несовместима первая. Этагипотеза мне представляется болееубедительной, чем другие, так как еще в 1947году Гамов обнаружил реликтовое излучение,факт которого несовместим с предположениемо вечности Универсума. Вот почемувозникновение биосферы Земли я считаюпервой фундаментальной бифуркацией вистории нашей планеты. Однажды произошлаперестройка развития небесного тела,именуемого Землей, с непредсказуемымрезультатом - возникла та форма организацииматерии, которую мы теперь называем ЖИЗНЬЮи содержание которой до сих пор остаетсянами плохо понятым.

 

Существует еще одна точка зрения- креационизм, предполагающаясправедливость теории сотворения. Подобныесистемы взглядов я отказываюсь обсуждать -в принципе. Хотя и признаю их правомочность!

 

Так или иначе, но с феноменом,который мы называем ЖИЗНЬЮ, имеет местоисключительность сочетания по меньшей меретрех особенностей данной формысуществования материи: метаболизма, т.е.способности обмениваться со средойматерией и энергией, способностиредупликации, т.е. воспроизведения того илииного организма или системы организмов, истремления к сохранению своей целостности,т.е. способности формировать петлиотрицательной обратной связи, невытекающей непосредственно из принципа ЛеШателье, т.е. из законов сохранения.

 

В каком-то из ученых трактатов япрочел примерно следующее определение того,что автор называет жизнью. Он считает, чтожизнь - это форма существования материи,обладающая способностью к метаболизму иредупликации. Еще в некоторых сочинениях явстречал замечание о том, что важнейшейособенностью живого организма является егостремление обеспечить собственныйгомеостазис.

 

Последние десятилетия внесли вэти представления весьма существенныекоррективы.

 

Обычно предполагается, чтотолько живое вещество способно всовокупности обладать тремяперечисленными свойствами. Другими словами,предполагалось, что эти свойства являютсяне только необходимыми (что не вызываетсомнения), но и достаточными дляидентификации живого вещества в качествеживого и позволяют определить его отличиеот неживой материи.

 

Некоторые пояснения мы можем дать спомощью следующей простой математическоймодели. Обозначим через х(t) некотороеколичество однотипных элементов в моментвремени t. Представим себе, чтовоспроизведение себе подобных происходит вдискретные моменты времени

 

В 60-е и 70-е годы появилась серияработ М. Эйгена, которые в совокупности былиудостоены Нобелевской премии, и многие изних недавно переведены на русский язык. Вэтих работах было показано, что такой явнонеживой объект, как биологическиемакромолекулы, обладают всеми указаннымисвойствами.

 

Тогда динамику этого процесса мыможем описать с помощью следующегобалансового соотношения:

 

t, t + d, t + 2d, t + 3d, ...

 

Выписанное соотношение являетсячастным случаем так называемогодемографического уравнения, посколькупервое слагаемое правой части описываетинтенсивность появления нового количества х(т.е. рождаемость), причем функция f -неотрицательная функция своих аргументов,если они отличны от нуля, и

 

x(t + nd) = f(x{t + [n-1]d},t + {n - d) - kx(t + {n-1]d .(

 

ибо нулевое количество элементовничего произвести не может. Второеслагаемое в уравнении ( описываетсмертность - интенсивность убытияэлементов, которая принимается обычнопропорциональной их количеству. Поэтому,если в некоторый момент времени величина х,вычисленная в силу уравнения ( , окажетсяотрицательной, то ее следует положитьравной нулю. И на этом прекратитьвычисления, поскольку совокупностьэлементов {x} перестает существовать!

 

f (0, t+nd ) = 0,

 

Однако в 1991 году я предложил модельсистемы элементов, необязательно живых,способных формировать петли отрицательнойобратной связи, сохранявшей целостностьсистемы. (См. мою статью: Биота как регулятори проблема sustainability // ЖВМ и МФ, 199 Т. 34, љ . Вее основе лежит постулат о том, что в любомреальном процессе неизбежно присутствуютте или иные случайные факторы. Из него, вчастности, следует, что любое множество неможет состоять из вполне тождественныхэлементов. Будем обозначать через X = {хs}множество элементов х, обладающихсвойством s. Кроме того, условимся, что снекоторой вероятностью элемент, обладающийсвойством s, может порождать и другиеэлементы. Это позволяет нам переписать (врамках гипотезы о средних) уравнение ( вследующей форме.

 

Таким образом, после работ Эйгенастало очевидным, что метаболизм иредупликация вовсе не являютсяпрерогативой только одного живого веществаи этих свойств недостаточно для того, чтобыидентифицировать живое вещество - выделитьего из мира остального вещества. Многие, втом числе и я, полагали, что такимисключительным свойством живого остаетсяего стремление сохранить свою целостность.

 

К этому уравнению необходимодобавить еще условие неотрицательностивеличины xs, о котором мы говорили выше.

 

xs(t+nd) = f(x1[t+{n-1}d,x2[t+{n-1}d,...,t+[n-1}d)- kxs(t+{n-1}d). (

 

X = {xs}.

 

Уравнение ( - простейшаяинтерпретация процесса неточнойредупликации. Несмотря на свою простоту,оно описывает ряд замечательных свойств,присущих множеству

 

xs(t+{n+1}d) = f(x1{t+nd},x2{t+nd},...,t+nd) > (

 

Прежде всего, оно показывает, чтоза счет стохастики (неточностивоспроизведения) множество элементов Хможет превратиться в системувзаимосвязанных элементов, состояниекаждого из которых влияет на судьбуостальных. Но это еще, вероятно, не главное.Уравнение ( показывает, что у множества Хвозникают чисто системные свойства,которые не следуют из свойств отдельныхэлементов. А именно: в системе возникаеттенденция сохранения целостности системы.В самом деле, предположим, что в некоторыймомент t+nd один из элементов,например xs(t+nd), в силу уравнения( оказался равным нулю, т.е. его смертностьпревзошла рождаемость. Но в следующиймомент времени t+(n+ уравнение ( ,выписанное для этого элемента, будет иметьвид:

 

Изложенный пример в некоемсмысле замыкает картину: ни метаболизм, ниредупликация, ни даже возникновениеобратных связей, обеспечивающихстабильность системы, не являютсяпрерогативой только живого вещества. Онивсего лишь свойства, необходимые для егофункционирования. Но они недостаточны дляего идентификации, для определения ЖИЗНИкак феномена, рожденного Универсумом впроцессе его эволюции.

 

Другими словами, за счетнеточности редупликации элемент xs,выбывший из системы на предыдущем шаге,снова в ней восстановится. Значит, в системеХ возникла обратная связь, сохраняющаяцелостность системы - стремлениеобеспечить существование элементов,сохраняющих свойство s. И возникновениетакой обратной связи - специфическоесвойство системы, появляющееся врезультате действия алгоритмов сборки! Ионо невыводимо из свойств элементов xs.

 

Тем не менее мы чувствуем и знаем токачественное отличие вещества живого откосного, утверждение которого наповерхности планеты качественно изменилохарактер ее развития. На ее поверхностивозникла сверхтонкая пленка живоговещества, которая, взаимодействуя сэнергией космоса, повернула все процессыэволюции в новый канал развития. И это даетмне основание считать возникновениебиосферы первой фундаментальнойбифуркацией в истории эволюции Земли какнебесного тела.

 

Из сказанного можно сделатьвывод о том, что в настоящее времяопределение понятия живое вещество (включаязнаменитое высказывание Энгельса о том, чтожизнь есть форма существования белковыхтел), удовлетворяющее требованиямрационализма, отсутствует.

 



 

Общая картина и анализ потребления энергоресурсов в системе РАН. Нарастающие диспропорции в элект. Концептуальные вопросы развития наружного освещения городов. Громадські об. Тепловая генерация.

 

Главная >  Потенциал энергии 

0.0027