ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.12.2023
Просмотров: 568
Скачиваний: 6
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
вому видению процессов, в нем происходящих. Сейчас бла- годаря этому мы имеем возможность представить себе об- щую схему единого процесса развития материального мира.
В. Вернадский начинал свою реконструкцию единого про- цесса развития земной оболочки с момента, который отсто- ит от сегодняшнего на 4,5 миллиарда лет. Говоря сегодня об этой реконструкции, мы можем опираться на открытия по- следних десятилетий в астрофизике, что позволит нам сдви- нуть начало отсчета еще на полтора-два десятка миллиардов лет. И тот процесс, который изучал В. Вернадский, сейчас мы имеем возможность рассматривать лишь как фрагмент единого процесса развития материального мира.
Чтобы получить возможность дать единое синтетическое описание всего процесса самоорганизации материи, то есть эволюции нашей Вселенной, нельзя обойтись по меньшей мере без двух фундаментальных предложений. Во-первых,
мы должны постулировать тот факт, что действительно име- ет место синергизм (то есть саморазвитие материи), подчи- ненный действию определенных законов. Ниже я постара- юсь разъяснить тот смысл, который вкладываю в эту гипоте- зу (аксиому, постулат).
Во-вторых, необходимо, так же как и в реконструк- ции Вернадского, некоторое предположение о «начале». У
В. Вернадского этим началом было эмпирическое обобще- ние: «жизнь на Земле возникла». В общем же случае это мо- жет быть или гипотеза большого взрыва, или нечто ей экви-
В. Вернадский начинал свою реконструкцию единого про- цесса развития земной оболочки с момента, который отсто- ит от сегодняшнего на 4,5 миллиарда лет. Говоря сегодня об этой реконструкции, мы можем опираться на открытия по- следних десятилетий в астрофизике, что позволит нам сдви- нуть начало отсчета еще на полтора-два десятка миллиардов лет. И тот процесс, который изучал В. Вернадский, сейчас мы имеем возможность рассматривать лишь как фрагмент единого процесса развития материального мира.
Чтобы получить возможность дать единое синтетическое описание всего процесса самоорганизации материи, то есть эволюции нашей Вселенной, нельзя обойтись по меньшей мере без двух фундаментальных предложений. Во-первых,
мы должны постулировать тот факт, что действительно име- ет место синергизм (то есть саморазвитие материи), подчи- ненный действию определенных законов. Ниже я постара- юсь разъяснить тот смысл, который вкладываю в эту гипоте- зу (аксиому, постулат).
Во-вторых, необходимо, так же как и в реконструк- ции Вернадского, некоторое предположение о «начале». У
В. Вернадского этим началом было эмпирическое обобще- ние: «жизнь на Земле возникла». В общем же случае это мо- жет быть или гипотеза большого взрыва, или нечто ей экви-
валентное, утверждающее возникновение Вселенной, то есть момента начала единого процесса развития. Сейчас мы мо- жем отнести эту отметку назад на 1,5×10 10
–2×10 10
лет. Но хотя современные космологические гипотезы и соответству- ющие опытные факты (реликтовые изучения, например) от- крыли горизонты, которые были неведомы во времена Вер- надского, они только расширили то представление о един- стве процесса развития материального мира, которое было исходной отправной точкой его учения о ноосфере.
За последние несколько десятилетий был сделан еще ряд эпохальных открытий, позволивших ныне связать многие факты, носившие раньше фрагментарный характер. В ре- зультате перед исследователем разворачивается грандиозная панорама возникновения из хаоса (то есть малоструктиро- ванного, с нашей точки зрения, вещества) все новых и новых образований, взаимосвязанных систем разной временной и пространственной протяженности. Я хочу подчеркнуть, что эти образования никогда не бывают стабильными, устойчи- выми. Они всегда далеки от равновесия, всегда квазиста- бильны и, разрушаясь, снова возвращаются в хаос, давая ма- териал для развития квазистабильиых образований.
Употребляя слово «хаос», я оперирую понятием, весьма плохо определенным. В самом деле, что означает плохо- или малоструктуированев среда? По-видимому, только лишь од- но: с нашими средствами познания мы не имеем возможно- сти установить большое количество ее характеристик, кото-
–2×10 10
лет. Но хотя современные космологические гипотезы и соответству- ющие опытные факты (реликтовые изучения, например) от- крыли горизонты, которые были неведомы во времена Вер- надского, они только расширили то представление о един- стве процесса развития материального мира, которое было исходной отправной точкой его учения о ноосфере.
За последние несколько десятилетий был сделан еще ряд эпохальных открытий, позволивших ныне связать многие факты, носившие раньше фрагментарный характер. В ре- зультате перед исследователем разворачивается грандиозная панорама возникновения из хаоса (то есть малоструктиро- ванного, с нашей точки зрения, вещества) все новых и новых образований, взаимосвязанных систем разной временной и пространственной протяженности. Я хочу подчеркнуть, что эти образования никогда не бывают стабильными, устойчи- выми. Они всегда далеки от равновесия, всегда квазиста- бильны и, разрушаясь, снова возвращаются в хаос, давая ма- териал для развития квазистабильиых образований.
Употребляя слово «хаос», я оперирую понятием, весьма плохо определенным. В самом деле, что означает плохо- или малоструктуированев среда? По-видимому, только лишь од- но: с нашими средствами познания мы не имеем возможно- сти установить большое количество ее характеристик, кото-
рые могли бы отнести к элементам ее организации. Только в этом смысле я и буду употреблять термин «хаос».
Общий процесс самоорганизации напоминает чем-то раз- витие турбулентного течения в жидкости. Неустановившая- ся турбулентность представляет собой хаотическое движе- ние жидкости. Но в этом хаосе присутствует всегда свое- образный порядок: в нем непрерывно возникают более или менее долгоживущие образования – разнообразные вихри,
например, вихревые дожди Кармана. Проследить за всеми деталями движения практически невозможно; даже с помо- щью компьютеров любой гипотетической мощности мы не сможем рассчитать всех деталей этого течения. И обуслов- лено это следующими обстоятельствами:
а) принципиальной неустойчивостью (некорректностью)
процессов турбулентного движения: два близких начальных состояния могут порождать совершенно различные траекто- рии развития;
б) принципиальной стохастичностью – непредсказуемо- стью внешних воздействий.
Именно эти два обстоятельства и характеризуют то состо- яние, которое естественно называть хаотичным.
Я хотел бы заметить, что подобные обстоятельства свой- ственны не только турбулентным течениям. Они характерны для любых достаточно сложных систем, а тем более для об- щего мирового процесса развития.
Указанные обстоятельства и их сочетание порождают, как
Общий процесс самоорганизации напоминает чем-то раз- витие турбулентного течения в жидкости. Неустановившая- ся турбулентность представляет собой хаотическое движе- ние жидкости. Но в этом хаосе присутствует всегда свое- образный порядок: в нем непрерывно возникают более или менее долгоживущие образования – разнообразные вихри,
например, вихревые дожди Кармана. Проследить за всеми деталями движения практически невозможно; даже с помо- щью компьютеров любой гипотетической мощности мы не сможем рассчитать всех деталей этого течения. И обуслов- лено это следующими обстоятельствами:
а) принципиальной неустойчивостью (некорректностью)
процессов турбулентного движения: два близких начальных состояния могут порождать совершенно различные траекто- рии развития;
б) принципиальной стохастичностью – непредсказуемо- стью внешних воздействий.
Именно эти два обстоятельства и характеризуют то состо- яние, которое естественно называть хаотичным.
Я хотел бы заметить, что подобные обстоятельства свой- ственны не только турбулентным течениям. Они характерны для любых достаточно сложных систем, а тем более для об- щего мирового процесса развития.
Указанные обстоятельства и их сочетание порождают, как
мы увидим ниже, закон дивергенции, следуя которому про- цессы развития приводят к фантастическому разнообразию различных форм организации материи. Такова природа ве- щей!
И еще одно общее свойство развития материального ми- ра, которое все более и более осознается. Эволюция, разви- тие носят направленный характер – происходит непрерыв- ное усложнение организационных форм. Последнее обстоя- тельство, казалось бы, противоречит второму закону термо- динамики, если считать нашу Вселенную замкнутой систе- мой.
Сегодня мы еще не можем с достаточной отчетливостью объяснить этот феномен развития, так же как и отсутствие временной симметрии, которые, по-видимому, тесно связа- ны друг с другом. Но мы их можем принять как эмпириче- ский факт или, по терминологии В. Вернадского, считать их
«эмпирическим обобщением».
На определенной стадии мирового процесса «турбулент- кого» развития Вселенной в ней возникает жизнь. Это еще одно эмпирическое обобщение: жизнь существует, во вся- ком случае на Земле, где она однажды появилась. Этот факт отвечает представлению В. Вернадского о космическом ха- рактере жизни.
Следует думать, что жизнь «земного типа» возникла именно на Земле, а не была на нее занесена извне. Для тако- го утверждения есть целый ряд аргументов. Попробуем пе-
И еще одно общее свойство развития материального ми- ра, которое все более и более осознается. Эволюция, разви- тие носят направленный характер – происходит непрерыв- ное усложнение организационных форм. Последнее обстоя- тельство, казалось бы, противоречит второму закону термо- динамики, если считать нашу Вселенную замкнутой систе- мой.
Сегодня мы еще не можем с достаточной отчетливостью объяснить этот феномен развития, так же как и отсутствие временной симметрии, которые, по-видимому, тесно связа- ны друг с другом. Но мы их можем принять как эмпириче- ский факт или, по терминологии В. Вернадского, считать их
«эмпирическим обобщением».
На определенной стадии мирового процесса «турбулент- кого» развития Вселенной в ней возникает жизнь. Это еще одно эмпирическое обобщение: жизнь существует, во вся- ком случае на Земле, где она однажды появилась. Этот факт отвечает представлению В. Вернадского о космическом ха- рактере жизни.
Следует думать, что жизнь «земного типа» возникла именно на Земле, а не была на нее занесена извне. Для тако- го утверждения есть целый ряд аргументов. Попробуем пе-
речислить некоторые из них.
Первый и, может быть, важнейший аргумент в пользу гипотезы о земном происхождении жизни на нашей пла- нете дает нам изучение оптических свойств живого веще- ства. Оказывается, что в отличие от неживого вещества жи- вое, или продукты его жизнедеятельности, всегда оптически активно. Это означает, что его молекулы обладают общей асимметрией, определяющей способность живого вещества к поляризации света, который через него проходит. В нежи- вом же веществе молекулы обладают разными свойствами симметрии. В результате их смешения такое вещество рассе- ивает свет и уже не обладает способностью его поляризации.
Аминокислоты же, из которых состоят живые организмы, а также вещества, прошедшие сквозь организм, обработанные им или образовавшиеся в результате его распада, всегда об- ладают такой уникальной способностью.
Этот факт экспериментальный. Он был открыт еще в про- шлом веке Л. Пастером и П. Кюри и имеет огромное значе- ние для понимания особенностей мирового эволюционного процесса вообще и возникновения жизни в особенности, ее роли в трансформации материи и изменении ее свойств.
Представим себе два ряда молекул – оптических изоме- ров – так называемые правые и левые молекулы. Они нераз- личимы по своим физико-химическим свойствам. Чтобы их отличить, необходим специальный инструмент, если угод- но, некоторый фильтр, распознающий особенности их сим-
Первый и, может быть, важнейший аргумент в пользу гипотезы о земном происхождении жизни на нашей пла- нете дает нам изучение оптических свойств живого веще- ства. Оказывается, что в отличие от неживого вещества жи- вое, или продукты его жизнедеятельности, всегда оптически активно. Это означает, что его молекулы обладают общей асимметрией, определяющей способность живого вещества к поляризации света, который через него проходит. В нежи- вом же веществе молекулы обладают разными свойствами симметрии. В результате их смешения такое вещество рассе- ивает свет и уже не обладает способностью его поляризации.
Аминокислоты же, из которых состоят живые организмы, а также вещества, прошедшие сквозь организм, обработанные им или образовавшиеся в результате его распада, всегда об- ладают такой уникальной способностью.
Этот факт экспериментальный. Он был открыт еще в про- шлом веке Л. Пастером и П. Кюри и имеет огромное значе- ние для понимания особенностей мирового эволюционного процесса вообще и возникновения жизни в особенности, ее роли в трансформации материи и изменении ее свойств.
Представим себе два ряда молекул – оптических изоме- ров – так называемые правые и левые молекулы. Они нераз- личимы по своим физико-химическим свойствам. Чтобы их отличить, необходим специальный инструмент, если угод- но, некоторый фильтр, распознающий особенности их сим-
метрии. Таким фильтром служит живое вещество, которое всегда построено из однотипных (как правило, левых) опти- ческих изомеров. Почему же все живое характеризуется та- кой асимметрией – ответа на этот вопрос пока нет! (См. по- дробнее: Кизель В. А. Физические причины диссимметрии живых систем. М., 1986.) Но благодаря этому у нас теперь есть возможность отличать вещество биогенного происхож- дения от вещества неживого. Возникла парадоксальная си- туация: мы не способны ответить на вопрос о том, что же та- кое жизнь, и в то же время мы имеем способ отличить живое от неживого.
В распоряжении ученых сейчас уже есть определенное ко- личество вещества космического происхождения. Это ме- теориты, выпавшие на Землю, и лунный грунт (доставлен- ные американскими экспедициями 1968 года и советски- ми автоматическими аппаратами). Его изучение показывает,
что в космосе происходят процессы, в результате которых там могут возникать биологические макромолекулы. Это об- стоятельство трудно переоценить. Оно еще раз показывает,
что усложнение организации материи и выход ее в предбио- логическую фазу характерны не только для нашей планеты.
Такие процессы типичны, по-видимому, для Вселенной в це- лом, то есть для мирового эволюционного процесса.
Вместе с тем у нас нет пока ни одного факта, указываю- щего на то, что в космосе, во всяком случае в ближнем кос- мосе, существует вещество биогенного происхождения, ве-
В распоряжении ученых сейчас уже есть определенное ко- личество вещества космического происхождения. Это ме- теориты, выпавшие на Землю, и лунный грунт (доставлен- ные американскими экспедициями 1968 года и советски- ми автоматическими аппаратами). Его изучение показывает,
что в космосе происходят процессы, в результате которых там могут возникать биологические макромолекулы. Это об- стоятельство трудно переоценить. Оно еще раз показывает,
что усложнение организации материи и выход ее в предбио- логическую фазу характерны не только для нашей планеты.
Такие процессы типичны, по-видимому, для Вселенной в це- лом, то есть для мирового эволюционного процесса.
Вместе с тем у нас нет пока ни одного факта, указываю- щего на то, что в космосе, во всяком случае в ближнем кос- мосе, существует вещество биогенного происхождения, ве-
щество, обладающее оптической активностью. Пока что весь
«космический материал», оказавшийся на Земле, оптически нейтрален. Это и означает, что он не может иметь биогенно- го происхождения.
Вот почему предположение о том, что земная жизнь имеет земное происхождение, является наиболее естественным.
Но оптическая активность живого вещества и изуче- ние космической материи не исчерпывают доказательства в пользу земного происхождения жизни. Другой аргумент не меньшей значимости – это существование на Земле генети- ческого кода, единого для всего живого. Единый алфавит из четырех букв – четырех нуклеотидов и еще двадцати амино- кислот, – это, вероятно, следствие некоторого процесса есте- ственного отбора, сохранившего на Земле наиболее устой- чивую, наиболее приспособленную к нашим условиям фор- му передачи наследственной памяти – наследственной ин- формации, которая кодируется нуклеиновыми кислотами и обеспечивает «эффективную наследственность». Единство генетического кода очень трудно объяснить, отрицая пред- положение о том, что земная жизнь возникла на Земле и яв- ляется естественным этапом ее эволюции.
Еще один аргумент в пользу земного происхождения жиз- ни дают оценки В. Вернадского количества живого вещества.
Он считал, что оно на протяжении всей истории земной жиз- ни было практически постоянным. Это утверждение, может быть, и не совсем точно, но тот факт, что жизнь действитель-
«космический материал», оказавшийся на Земле, оптически нейтрален. Это и означает, что он не может иметь биогенно- го происхождения.
Вот почему предположение о том, что земная жизнь имеет земное происхождение, является наиболее естественным.
Но оптическая активность живого вещества и изуче- ние космической материи не исчерпывают доказательства в пользу земного происхождения жизни. Другой аргумент не меньшей значимости – это существование на Земле генети- ческого кода, единого для всего живого. Единый алфавит из четырех букв – четырех нуклеотидов и еще двадцати амино- кислот, – это, вероятно, следствие некоторого процесса есте- ственного отбора, сохранившего на Земле наиболее устой- чивую, наиболее приспособленную к нашим условиям фор- му передачи наследственной памяти – наследственной ин- формации, которая кодируется нуклеиновыми кислотами и обеспечивает «эффективную наследственность». Единство генетического кода очень трудно объяснить, отрицая пред- положение о том, что земная жизнь возникла на Земле и яв- ляется естественным этапом ее эволюции.
Еще один аргумент в пользу земного происхождения жиз- ни дают оценки В. Вернадского количества живого вещества.
Он считал, что оно на протяжении всей истории земной жиз- ни было практически постоянным. Это утверждение, может быть, и не совсем точно, но тот факт, что жизнь действитель-
но, как костер из сухих веток, вспыхнула на Земле и запол- нила за ничтожный отрезок времени, по космическим мас- штабам, все возможные экологические ниши, по-видимому,
не вызывает сомнений у палеонтологов.
Наконец, современные представления о предбиологиче- ской эволюции никак не противоречат возможности возник- новения жизни на самой планете. Более того, отказ от этого предположения потребовал бы новых, еще труднее проверя- емых гипотез.
Примечание. Утверждение того, что жизнь –
явление космическое, естественный этап самоорганизации материи, вовсе не означает, что это неизбежная фаза развития ее. Это просто одна из возможностей процесса ее самоорганизации, одна из виртуальных форм развития. Но будет ли подобная форма реализовываться в тех или иных условиях – это уже совсем другой вопрос.
На основании всего сказанного я буду в той гипотетиче- ской картине, которую я собираюсь представить читателю,
считать возникновение жизни естественным этапом само- развития земной материи.
Но надо заметить, что все перечисленные факты, включая замечательные исследования М. Эйгена, нас практически не приблизили к пониманию того, что принято называть фено- меном жизни, а тем более к тому пониманию, которое поз- волило бы нам дать его достаточно полное определение. Но,
не вызывает сомнений у палеонтологов.
Наконец, современные представления о предбиологиче- ской эволюции никак не противоречат возможности возник- новения жизни на самой планете. Более того, отказ от этого предположения потребовал бы новых, еще труднее проверя- емых гипотез.
Примечание. Утверждение того, что жизнь –
явление космическое, естественный этап самоорганизации материи, вовсе не означает, что это неизбежная фаза развития ее. Это просто одна из возможностей процесса ее самоорганизации, одна из виртуальных форм развития. Но будет ли подобная форма реализовываться в тех или иных условиях – это уже совсем другой вопрос.
На основании всего сказанного я буду в той гипотетиче- ской картине, которую я собираюсь представить читателю,
считать возникновение жизни естественным этапом само- развития земной материи.
Но надо заметить, что все перечисленные факты, включая замечательные исследования М. Эйгена, нас практически не приблизили к пониманию того, что принято называть фено- меном жизни, а тем более к тому пониманию, которое поз- волило бы нам дать его достаточно полное определение. Но,
вероятно, благодаря этому мы начинаем постепенно догады- ваться, что между живым и неживым, вероятно, и не суще- ствует столь резкого рубежа, который предполагался до сих пор. Граница между живым и неживым, наверное, размыта, а многообразие форм самоорганизации материи, может быть,
содержит устойчивые образования, которые трудно отнести только к живой или неживой природе. Лишь отойдя доста- точно далеко от этой границы, мы можем с уверенностью го- ворить о том, что заведомо является живым, и тогда фор- мулировать для него знаменитый принцип Пастера – Редди:
живое только то, что происходит от живого.
Примечание. Отсутствие известных нам форм вещества, которые не могут быть идентифицированы в качестве живого или неживого вещества, допускает объяснение с двух принципиально различных позиций.
Если мы примем за гипотезу то, что живое вещество не может возникнуть из неживого, то есть абсолютную справедливость эмпирического принципа Пастера –
Реддн для всех уровней организации вещества, то мы должны будем признать либо самостоятельное происхождение живого (так же, как и остальной
Вселенной), либо вечность его существования.
Если же мы примем схему развития материи, согласно ко- торой жизнь – это естественный этап развития ее организа- ционных форм, то нам остается принять лишь одну гипоте- зу – о неустойчивости переходных форм.
Последняя гипотеза кажется мне предпочтительней – она
содержит устойчивые образования, которые трудно отнести только к живой или неживой природе. Лишь отойдя доста- точно далеко от этой границы, мы можем с уверенностью го- ворить о том, что заведомо является живым, и тогда фор- мулировать для него знаменитый принцип Пастера – Редди:
живое только то, что происходит от живого.
Примечание. Отсутствие известных нам форм вещества, которые не могут быть идентифицированы в качестве живого или неживого вещества, допускает объяснение с двух принципиально различных позиций.
Если мы примем за гипотезу то, что живое вещество не может возникнуть из неживого, то есть абсолютную справедливость эмпирического принципа Пастера –
Реддн для всех уровней организации вещества, то мы должны будем признать либо самостоятельное происхождение живого (так же, как и остальной
Вселенной), либо вечность его существования.
Если же мы примем схему развития материи, согласно ко- торой жизнь – это естественный этап развития ее организа- ционных форм, то нам остается принять лишь одну гипоте- зу – о неустойчивости переходных форм.
Последняя гипотеза кажется мне предпочтительней – она
естественна, во всяком случае, для специалистов, занимаю- щихся существенно нелинейными проблемами. В самом де- ле, в природе мы можем наблюдать лишь относительно дол- гоживущие образования (обладающие относительно боль- шой стабильностью), которые являются предметом наших исследований. И хотя не существует решающего опытного материала, который бы подтверждал формулируемую гипо- тезу, я буду принимать именно ее! В этом случае ответ на вопрос о том, что же в конце концов есть живое? – может быть и не столь уж важен. Мне кажется, что более важно по- нимание того, что переход от неживого к живому – это лишь один из этапов единого процесса самоорганизации бесконеч- ного процесса, бесконечного усложнения форм существова- ния материи.
Итак, в процессе развития материального мира на одной из планет Солнечной системы – на планете Земля – вспых- нула жизнь. Из бесчисленного количества возможных форм существования материи, заготовленных Природой впрок, то есть форм виртуально допустимых ее законами, реализо- вывалась та, которую мы сегодня называем «живым веще- ством». Другими словами, на этой планете сложились усло- вия, благодаря которым биофизико-химические процессы могли привести эволюцию биологических молекул в такое русло, которое допускает их превращение в «живое веще- ство» – термин, который ввел Вернадский и который полнее
Итак, в процессе развития материального мира на одной из планет Солнечной системы – на планете Земля – вспых- нула жизнь. Из бесчисленного количества возможных форм существования материи, заготовленных Природой впрок, то есть форм виртуально допустимых ее законами, реализо- вывалась та, которую мы сегодня называем «живым веще- ством». Другими словами, на этой планете сложились усло- вия, благодаря которым биофизико-химические процессы могли привести эволюцию биологических молекул в такое русло, которое допускает их превращение в «живое веще- ство» – термин, который ввел Вернадский и который полнее