Жизнь-нежизнь. Часть II

В общем случае учёный пользуется двумя инструментами познания: вооруженным глазом (микроскоп, телескоп, скальпель, хроматограф, компьютер...) и вооруженным мозгом (знания, источники новых знаний, манера мышления...). Опору на вооруженный глаз принято называть редукционизмом, опору на вооруженный мозг - холизмом. Но есть категория учёных, которые выходят на ринг познания совершенно невооруженными, используя лишь нативный, присущий им интеллект - логическое мышление. Такие учёные называются дилетантами. В прекрасной книге А. Сухотина "Парадоксы науки" (http://n-t.ru/ri/sh/pn05.htm) на основе огромного материала продемонстрировано, что подавляющая часть фундаментальных открытий в науке была сделана именно дилетантами. Я этот вопрос подробно рассматривал в своей статье (https://systemity.livejournal.com/94060.html), в которой подчёркивалась роль социальных сетей с точки зрения возможности участия дилетантов в обсуждении проблем фундаментальной науки.

Предыдущий абзац я написал для того, чтобы обратить внимание на тот необыкновенно интересный факт, что ценнейшими дилетантами в науке могут быть и крупнейшие учёные. Так, великий австрийский физик-теоретик, один из создателей квантовой механики, лауреат нобелевской премии по физике (1933), член ряда академий наук мира Эрвин Шрёдингер был дилетантом в области биологии, хотя и написал книгу под названием "Что такое жизнь с точки зрения физики?" Но дело даже не в том, что жизнь с точки физики неописуема, а в том, что он сумел преодолеть давление свого вооруженного чисто физическим знанием мозга и предложить в 1943 году философский и физический термин "отрицательная энтропия", который позже физик Л. Бриллюэн сократил до "негэнтропии".

Э. Шрёдингер писал: "Живой организм непрерывно увеличивает свою энтропию, или, иначе, производит положительную энтропию и, таким образом, приближается к опасному состоянию максимальной энтропии, представляющему собой смерть. Он может избежать этого состояния, то есть оставаться живым, только постоянно извлекая из окружающей его среды отрицательную энтропию. Отрицательная энтропия - это то, чем организм питается. Или, чтобы выразить это менее парадоксально, существенно в метаболизме то, что организму удается освобождаться от всей той энтропии, которую он вынужден производить, пока жив."

Согласно второму закону термодинамики, который является священной коровой физики, в замкнутых системах энтропия, являющаяся мерой беспорядка, может только возрастать. Людвиг фон Берталанфи, придумавший всех очаровшую и совершенно бессмысленную "теорию систем", "решил" эту нерешаемую проблему термодинамики, объявив, что физические системы отличаются от живых образований тем, что закрыты по отношению к внешней среде, тогда как живые организмы являются открытыми. Подобные фейковые "открытия" были не для такого мощного интеллекта, каким обладал Эрвин Шрёдингер.

Э. Шрёдингер явно ошибался, говоря о том, что живой организм "приближается к опасному состоянию максимальной энтропии". Для того, чтобы осознать, что введение понятия "отрицательной энтропии" было подвигом для физика такого масштаба, каким был Эрвин Шрёдингер, нужно знать, что такое энтропия и почему с точки зрения классической термодинамики отрицательной энтропии быть не может. В качестве наглядного пример можно привести дым, при рассеянии которого энтропия возрастает. Но невозможно себе представить такую ситуацию, когда дым начнёт самопроизвольно сгущаться с параллельным уменьшением значения энтропии. При этом, конечно, необходимо иметь ввиду, что ни Эрвин Шредингер, ни последующие многочисленные интерпретаторы понятия негэнтропии объяснить механизм возникновения явления "отрицательной энтропии" по Шрёдингеру так и не смогли. Именно по этой причине никто так и не сумел сформулировать ответ на пожалуй самый фундаментальный вопрос фундаментальной науки: "Чем биология отличается от химии и физики?" Одним из вариантов ответа на этот вопрос является следующий: "Термодинамическое понятие "энтропия" (как, впрочем, и негэнтропия) к живым организмам неприменимо".

Энтропия представляет собой меру беспорядка, возникающего в стохастически протекающих процессах неживой природы. В живых же организмах энергия не рассеивается в пределах замкнутой системы, а в виде АТФ поставляется к реагирующим молекулам индивидуально, как по заказу доставляется пицца по конкретному адресу, в конкретную квартиру многоквартирного дома. В живых организмах беспорядка быть не может. В живых организмах малейший беспорядок приводит к болезни и смерти. Так вот, сформулированное мною отличие биологии от химии и физики, а жизни от нежизни (Л. Андреев, "Чем биология отличается от химии и физики", https://systemity.livejournal.com/5129289.html) можно выразить и так: "Нечто, формально напоминающее негэнтропию, свойственно лишь живым организмам".

Здесь "нечто напоминающее" вставлено в смысле того, что, поскольку к живым системам физическое понятие "энтропия" неприменимо, то бессмысленно рассуждать и о "негэнтропии". Здесь негэнтропия - это отсутствие эффекта энтропии (нет энтропии!), которым оперирует классическая физика для объяснения процессов, протекающих в неживой природе. Эрик Шрёдингер, излагая своё открытие о наличии отрицательной энтропии, именно это и имел ввиду, хотя ни он и не другие исследователи феномена неприменимости второго закона термодинамики к живым организмам, не могли объяснить природу "негэнтропии". В подавляющем большинстве многочисленных публикаций на эту тему авторы выражались весьма уклончиво, поскольку никто не решился бы заявить о неприменимости второго закона термодинамики.

Как всегда в таких случаях, когда ничего не получается с интеллектуальной логикой, призывают на помощь математическую логику, поскольку с помощью математической логики можно доказать всё, что захочется доказать: теорию струн, теорию гиперциклов и многое другое из того, что здравый смысл не в состоянии воспринять, не поверив на слово авторам математической акробатики... Илья Пригожин лауреат Нобелевской премии по химии 1977 года в своих работах математически доказывал существование неравновесных термодинамических систем, которые, при определённых условиях, поглощая вещество и энергию из окружающего пространства, могут совершать качественный скачок к усложнению, образуя так называемые диссипативные структуры. Причём такой скачок не может быть предсказан, исходя из классических законов статистики. В своих работах И. Пригожин постоянно упоминал о том, что понятие диссипативных структур лежит в основе феномена живых организмов. Я очень много лет назад внимательно читал работы И. Пригожина, но почему-то так ничего и не понял насчёт связи конкретной пригожинской математики с биологией.

Диссипативная система, от лат. dissipatio - "рассеиваю, разрушаю", - это открытая система, которая оперирует вдали от термодинамического равновесия. Иными словами, это устойчивое состояние, якобы возникающее в неравновесной среде при условии диссипации (рассеивания) энергии, которая поступает извне. Диссипативную систему иногда называют ещё стационарной открытой системой или неравновесной открытой системой. Я не останавливаюсь подробно на "открытии" И. Пригожина, которое может быть использовано для объяснения всего про всё, но главное - я при всём желании не могу эту идею Пригожина вставить в своё повествование потому, что всё, что я пишу с тем или иным уклоном в науку, я пишу, рассчитывая на понимание неспециалиста, проявляющего желание понять. И в связи с этим в который уже раз хочу привести высказывание великого Эрнеста Резерфорда: "Если ученый не может объяснить, чем он занимается, уборщице, моющей пол в его лаборатории, значит, он сам не понимает, чем он занимается". К счастью, при написании этой статьи с целью объяснения того, чем живое отличается от неживого, я вполне могу обойтись без пригожинской диссипации и без многих иных идей, высказанных на этот счёт в научных и популярных публикациях.

Хотя открытие АТФ произошло в 1929 году группой учёных Гарвардской медицинской школы, но только в 1941 году Фриц Липман показал, что АТФ является основным переносчиком энергии в живых клетках. Так что уже ровно 77 лет назад можно было начинать призадумываться на тему о том, почему доставка энергии к реагирующим молекулам в живых системах потребовала универсализации доставщика. АТФ является переносчиком энергии и в бактериях, и в амёбах, и в растениях, и в грибах, и в насекомых, и у присмыкающих, и у млекопитающих, включая человека. Всё перечисленное многообразие живых организмов демонстрирует фантастические различия по всем возможным аспектам проявления феноменов жизни, а обслуживает это многообразие одна стандартная молекула аденозинтрифосфорной кислоты. Как это могло произойти?..

(Продолжение следует)