Введение
О своём жизненном пути и о жизни в целом человек рассуждает постоянно. И рождение, и смерть представляются неким таинством природы, объяснить которое пытаются многие и многие исследователи. Одни, пытаясь прояснить тайну происхождения жизни, считают основой (неким «абсолютом») могущество «творца», неподсудное никакому анализу и критике. Другие во всём видят исключительно физические и химические процессы, сводят к ним всё многообразие явлений. Мы попробуем в качестве «абсолюта» использовать вечное движение материальной субстанции с обменом импульсами, главенствующее во всей Вселенной, в едином материальном мире. Ведь по сути, вся история науки — это расшифровка особенностей взаимодействия движущейся субстанции. Работа рассчитана на читателя, которому хочется выяснить более глубинные причины и устройства единого мира, и существующих различий, понять, где и в каком виде заложена та программа, которой подчинены жизненные процессы. Мы надеемся, что в построениях будет содержаться «полезное зерно». Ведь в их основу заложена природа фундаментального гравитационного взаимодействия, взаимодействия в виде вечного и постоянного движения с обменом импульсами в нашем едином реальном мире.
Действия человека мало отличаются от обычного перемещения тел, однако во многих случаях вопросы: «для чего?», «есть ли в этих действиях смысл?» остаются без ответа. Возникает некая граница, разделяющая процессы доступные пониманию, пригодные для описания их общепринятыми категориями, и действия, на первый взгляд нелогичные и даже абсурдные. Один шар на бильярдном столе после удара двигается по прямой линии. Изменение такой траектории возможно только при наличии некого экстремального воздействия. Присутствует ли экстремальное воздействие в поведении биологических объектов, в системах биологической жизни, феномен которой трактуется неоднозначно. С позиции «механицизма» учёные пытаются описать живые системы с помощью законов физики и химии. «Виталисты» в основе живого видят наличие жизненной силы, особой энергии, отрицая всякую связь с физическими и химическими процессами. Получается, что и одни, и другие используют динамику в её классическом понимании.
Исаак Ньютон не мог рассматривать устройство мира вне поля сил, без учёта динамики. Однако это фундаментальное свойство существующей материи проявляется чрезвычайно разнообразно. Много ли общего можно было найти в то время между грандиозным обвалом горных пород, испарением воды, освещением солнечными лучами трактата в руках учёного, ростом растений? Исследователей всех эпох поражало разнообразие явлений природы, и они стремились выявить в этом главные силы-причины. И очень важно, что на фоне такой кажущейся сложности Ньютон уверенно сделал вывод о «чрезвычайной простоте устройства мира». Представляется, что любому читателю проще и ближе понятия: «сила», «энергия», «работа». С этими категориями мы имеем дело повседневно, хотя и редко задумываемся, например, о физике процесса, характеризуемого как «работа». За счёт чего она выполняется? Ответ зависит от многих элементов — составных частей цепи рассуждений. Ведь очень сложно выбрать фактор, являющийся главным в процессе. В итоге, сформированное образование может быть объявлено следствием действия сил, вовсе не причастных к этому. В мире «неживых объектов» это ничего не меняет. Человек способен значительно изменить образ своих действий, ориентируя их сообразно рассуждениям. Часто польза от этого сомнительна, а получаемый результат всегда оценивается в относительном аспекте.
- О делении материи в едином мире
Материя едина и бесконечна в пространстве. «В каком пространстве»? — спросит читатель. Действительно, если она едина и бесконечна, то пространство не требуется. А по какому принципу и для чего её следует делить? Пролетая мимо планеты № 129Z за 120 миллионов лет до Рождества Христова протон № 1369 наблюдал перемещение бронтозавра № 2967 в направлении центра Галактики. Смешно? Конечно, смешно, но попробуйте это опровергнуть. Было ли смешно собеседнику философа, выдвинувшего идею о зависимости свойств материи от наличия в ней наблюдателя (например, протона № 1369). Что же, это вполне объяснимо. Удовлетворив свою потребность «в хлебе насущном», мыслители изобрели «антропный космологический принцип». Одним из следствий этого принципа и является допущение существования различий в свойствах Вселенной с наблюдателем и той части Вселенной, где наблюдателя нет. Ясно, что в качестве «наблюдателя» подразумевается совсем не протон, а биологический объект. И как ни парадоксально, это утверждение также невозможно опровергнуть. Ведь поместив в одну из двух абсолютно одинаковых квартир «наблюдателя Иванова», мы сформируем требуемое различие. Другое дело, что наблюдатель — всего только один полюс вечного взаимодействия. Изменяя интенсивность своего взаимодействия при переходе из воздуха в слой горных пород, фотон фиксирует это изменением скорости перемещения. Даже при отсутствии записи в журнале наблюдателя, этот факт не подлежит сомнению.
Объективным законом природы является дифференциация (деление) единой материи на отдельные системы (тела). Это реальность, не требующая участия как неорганического, так и органического наблюдателя. Рене Декарт отвергал даже существование атомов как неделимых частиц, полагая, что делимость — одно из основных свойств материи. Да и может ли быть иначе? Постулат о единстве и бесконечности материи не допускает иного толкования. Разнообразие материальных объектов доступно описанию как реальным, так и неким абстрактным (нематериальным) наблюдателем, и для этого могут быть использованы многие параметры. Наблюдатель в планетной системе Сириуса будет наблюдать земные планеты как объекты, различающиеся по размерам, по характеру отражения солнечного света, по скорости их орбитального вращения. Будет сделан вывод о существовании различных спутников данной звезды. Философ придёт к подобному заключению логически, используя данные о строении мира в целом. Нужно ли противопоставлять две такие разные ситуации? Не нужно, поскольку в их основе всё тот же опыт. Наблюдая за окружающим миром, используя опыт предшественников, Декарт сделал вывод о делимости материи. Наблюдатель на планете системы Сириуса решал другую задачу. Он определял параметры земных планет на предмет наличия, например, атмосферы. Все априорные знания являются результатом предшествующих исследований, уже осуществлённого взаимодействия. Настоящее — это уже свершившееся прошлое.
Есть множество фотографий, изображающих ближайшие галактики. Попытайтесь представить среди миллиардов звёзд, многочисленных скоплений газа и пыли нашу громадную и в то же время очень маленькую Солнечную систему, ведь это часть общего мира. Астрономы фиксируют излучение галактик, расположенных на удалении сотни миллионов парсек. Это очень большое расстояние. Наблюдение означает взаимодействие приёмника с принимаемым сигналом. Квант электромагнитного излучения взаимодействует с земным веществом, изменяя его свойства. Учитываем ли мы такое изменение? Конечно, нет, хотя строго математически обязаны учитывать. Ведь заявляя о количестве подсчитанных нуклонов во Вселенной (представьте, что их 1078), мы поступаем не очень корректно, отказываясь от учёта многочисленных потоков излучения, пусть и очень слабых.
Надёжным ли доказательством единства мира является, например, принятое излучение далёкой галактики? Казалось бы, если и на таком громадном расстоянии можно изучать субстанцию, то сомнениям нет места. Однако вспомним, что современная гипотеза Большого Взрыва, рассматривающая одну Вселенную, вынуждена оперировать по сути бесконечными величинами. Безграничная и бесконечная Вселенная не может быть сконцентрирована в некий конечный объём, если этот процесс описывать в рамках существующего математического аппарата. Бесконечно большое количество материи в ограниченном объёме создаёт бесконечно большую плотность (считается, что уже при плотности материи 1094 г/см3 теория тяготения Эйнштейна неприменима). Мы видим, что очень легко выйти за пределы физической реальности и начать рассматривать некие весьма экзотические процессы. Значит, о множестве миров исследователю-реалисту рассуждать рано. Наш мир (мир для земного наблюдателя) ограничен космологическим горизонтом, той областью с наиболее удалёнными объектами, свет от которых мы сегодня фиксируем.
Единство мира в отношении его вещественного состава также нуждается в характеристике. Читатель волен принимать «на веру» утверждение, что видимое вещество Вселенной по массе состоит на 70-80 % из водорода, на 20-30 % из гелия [8]. Остальных элементов значительно меньше, а кроме того практически отсутствует антивещество. Очень трудно оценивать параметры объекта, недоступного прямым измерениям. С веществом Земли мы знакомы намного лучше. По выполненным анализам тысяч проб горных пород земной коры была получена информация о распространении практически всех химических элементов (таблица; охарактеризовано 26 наиболее распространённых). В то же время, соотношение элементов в глубоких слоях планеты может оказаться совсем не таким, как в земной коре.
Средний состав земной коры
|
Элементы |
Вещественный состав верхних земных оболочек (кг/т)
|
||
| Земная кора | Морская вода | Атмосфера | |
| Кислород
Кремний Алюминий Железо Кальций Натрий Калий Магний Титан Водород Фосфор Марганец Фтор Барий Стронций Сера Углерод Цирконий Ванадий Хлор Хром Рубидий Азот Бром Бор Аргон |
466
277,2 81,3 50 36,3 28,3 25,9 20,9 4,4 1,4 1,05 0,95 0,625 0,425 0,375 0,26 0,2 0,165 0,135 0,13 0,1 0,09 0,02 — 0,01 — |
860
0,0042 — — 0,41 9,76 0,39 1,29 — 107 0,00024 (РО4) — 0,001 — 0,008 2,0 (сульфаты) 0,14 (бикарбонат) — — 18,35 — — 0,002 (NO3) 0,067 0,004 — |
232,3
— — — — — — — — доли грамма — — — — — — 0,55 (СО2) — — — — — 755,15 — — 12 |
Примечания. 1. Таблица составлена с использованием данных, содержащихся в опубликованной литературе: [5, 7]. 2. Полужирным курсивом выделены элементы, максимально участвующие в строении объектов биосферы.
Очевидно, в любой характеристике материальной субстанции должна содержаться информация о ранге системы. 70-80 % водорода хорошо характеризуют Вселенную, а 277,2 кг/т кремния — земную кору. Наличие водорода в морской воде в количестве 107 кг/т — важнейшее отличие этой планетной оболочки от других. Но анализ систем не является исчерпывающим без учёта динамики. Нам неизвестно содержание водорода в составе «молодой Вселенной». Так же и 232,3 кг/т кислорода атмосферы — это только значение для современного (не очень продолжительного) этапа земной эволюции.
Из составленной таблицы также видно, что содержание кальция, кремния, азота и фосфора в воде очень мало. Но ведь море это оболочка функционирующая — с постоянным расходованием строительных материалов. Кроме этого, осуществляется постоянный обмен веществом между гидросферой и атмосферой. И азот, и углерод, и водород, и кислород в большей степени представлены в составе поверхностных оболочках, чем в земной коре. Это очень важный момент в наших построениях. Однако по массе земная биосфера — это всего 0,001 % массы только самой верхней корочки планеты — земной коры. Почему же мы уделяем так много внимания этой крошечной доле космической материи? И дело здесь не только в существовании наблюдателя-организма. Ведь разные и атомы, максимально присутствующие в этих оболочках. Они различаются главным образом своими размерами, количеством составных частей в них сконцентрированных. «И что в этом особенного»? — спросит читатель. А особенное то, что такие элементы (характеризуются некоторые из них часто как «живые») по-разному взаимодействуют с окружающими частицами, по-разному воспринимают импульсы внешнего воздействия.
Нагрев кусок железа до температуры 373 К, мы зафиксируем излучение тепловой энергии. Вода при такой температуре не только будет излучать поглощённую энергию, но и начнёт изменять свой фазовый состав — испаряться. Очевидно, всё зависит от способности материальных систем быстро реагировать на внешнее воздействие, а значит участвовать в формировании разнообразных структур.
- О взаимодействии разделённой материи единого мира
Нами поставлена цель прояснить тайну происхождения «живого». Возможны ли корректные построения, когда исследуется такая единая, но в разнообразных формах и состояниях материя в её постоянном развитии? Единая земная материальная субстанция разделена в объёме планеты на субсферические (в итоге, весьма сложно устроенные) оболочки. Горные породы весьма разнообразны по вещественному составу. Каждая оболочка представляет концентрацию максимального числа атомов не любых, а конкретных элементов. В атмосфере не концентрируются атомы железа, или кремния. Это мир азота и кислорода. Водная оболочка как уникальное образование представляет расплав кислорода и водорода. Однако, как показано выше, эти массы представляют историко-динамические образования. Был период в земной эволюции когда их не было. Значит, деление материальной субстанции и вечно существующее (сущее), и постоянно осуществляющийся процесс. Постоянное движение-взаимодействие заложено в основе функционирования мира. Иными словами — «абсолютное движение — относительно». «Физика Демокрита» или «физика Аристотеля» не всегда корректна только относительно уровня науки нашего времени, или некорректна в целом? Совершенные приборы, позволившие «проникнуть в мир атомов», в древней Греции не сумели построить, или они не должны были там появиться по причине объективного и закономерного процесса движения-взаимодействия материи, не зависящего от воли субъекта? Нам представляется более правильным второе утверждение, позволяющее минимизировать антропоморфный фактор в процессе познания. Ничего хорошего в дебрях субъективизма обнаружить не удаётся.
Итак, делимость материи мы будем использовать без учёта цвета, запаха, иных художественных её различий. Нас будут интересовать другие физические свойства: способность к взаимодействию, способность к концентрации и разуплотнению, способность к эволюции как динамическому преобразованию. Сразу заметим — к динамическому разнонаправленному преобразованию с учётом некого «принципа соразмерности». Единство и вечность материальной субстанции обеспечены в мире только тем, что изменению в одной части системы (делимости) соответствует соразмерное и почти одновременное полярное изменение (концентрация) в другой части.
Физически «единство противоположного» чётко выражено Исааком Ньютоном: «действию всегда есть равное и противоположное противодействие, иначе, взаимодействия двух тел друг на друга между собою равны и направлены в противоположные стороны» [8]. Другими словами — единство заключается во взаимодействии, в наличии одной полярной силы — силы этого взаимодействия [1, 2]. Можно не сомневаться, что разъяснение сути закона Ньютона «о равенстве действия и противодействия» требовалось не в отношении одинаковых тел. В мире, разделённом на такие разные объекты, взаимодействие осмыслить оказалось труднее. И направленный удар древнего человека по кремню, чтобы отбить его краешек, и воздействие светового кванта на некий первичный сгусток вещества — логичные действия, всегда содержащие в основе обмен равными импульсами.
Философский принцип «единства противоположностей» также вечен, как вечна материя Вселенной (понятие «борьбы» мы здесь опускаем). «Чтобы нечто сжать, необходимо прежде расширить его. Чтобы нечто ослабить, нужно прежде укрепить его. Чтобы нечто уничтожить, необходимо прежде дать ему расцвести. Чтобы нечто у кого-то отнять, нужно прежде дать ему» (Лао Цзы. Дао Дэ Цзин. Глава 36). Логика высказываний древних философов очевидна. Учёт этого принципа позволяет оставить в стороне споры о «движущем начале» всего сущего. Если мир един, то он неподвижен, хотя и существует в вечном движении. Два мира обязаны взаимодействовать, они неподвижными быть не могут.
Природа силового взаимодействия между составными частями всех систем имеет важнейшее значение. Ионная или ковалентная связь удерживает атомы (или ионы) в кристаллической решётке, обеспечивая устойчивость широко распространённых минералов горных пород. В мире «живых» элементов и молекул, построенных из них, учёные изучают межмолекулярные взаимодействия в виде диполь-дипольного и донорно-акцепторного взаимодействий. Водородная связь вообще считается особым видом взаимодействия, причём наиболее сильные водородные связи существуют в воде. Очень сильные водородные связи возникают при взаимодействии водорода с азотом и фтором, между молекулами вещества и молекулами воды. В перечень можно добавить гидрофобное взаимодействие, являющееся основой образования и стабилизации водных суспензий (латексов, жировых эмульсий).
В качестве ещё одной характеристики энергетического силового взаимодействия отметим совсем не одинаковую теплоёмкость различных веществ. Значения этого параметра для азота, кислорода, воды и ацетона соответственно равны 29,12; 29,36; 75,15 и 125 Дж/моль·К. По-видимому, совсем не случайно теплоёмкость у воды в 2,6 раз больше, чем у газов. Однако даже не очень сложное органическое соединение ацетон (C3H6O) по теплоёмкости превосходит тот же кислород уже в 4,3 раз. Для сравнения отметим, что теплоёмкость углерода в виде алмаза всего 6,12 Дж/моль·К. И в этом нет ничего странного. Ведь физически сообщение телу теплоты это передача ему энергии движения. Есть ли проблема в сообщении импульса одному бильярдному шару? А попытайтесь придать такой импульс связанным трём шарам. Ничего не получится, поскольку это уже сложная система. Однако, важна ли эта характеристика для рассматриваемых органических систем? Безусловно, поскольку все они функционируют в условиях постоянно воздействующих потоков энергии движения и реагируют по-разному. Движение одного тела отличается от движения целой структуры. Воспринимая импульс вредного воздействия, один из атомов, жертвуя своим спокойствием, предохраняет от разрушения всю систему.
В качестве небольшого отступления напомним, что в космологии существует понятие «разбегание галактик». «Чем дальше находится галактика, тем больше скорость её удаления от наблюдателя», — так говорят одни специалисты. (В основе их выводов «красное смещение»). «Все галактики находятся на своих местах, и никто никуда не разбегается», — говорят другие. В самом деле, при значении постоянной Хаббла 65 км/с на мегапарсек далёкая галактика на расстоянии 4615,4 Мпк должна удаляться от Земли со скоростью света. Оказывается, природе не составляет труда разогнать до любой скорости и одно тело, и миллионы таких тел в единой связке. Вы верите в это? Астрофизики в это также не верят, поэтому скорость ограничили с помощью математики. Для этого используется зависимость, в которой значение функции асимптотически приближается к некоторому пределу. Но мы не будем углубляться в дебри космологии, а сделаем весьма простой вывод: единство материальных систем не противоречит наличию между ними существенных различий.
Восемь элементов, помещённых в начало таблицы, составляют 98,6 % массы земной коры. И безоговорочно из них только 46,6 % кислорода ответственны за «жизненность оболочки». Содержание всех «живых элементов» в сумме увеличивает это значение до 46,9 %. Кислород — единственный элемент, в максимальной степени присутствующий и в земной коре, и в воде, и в атмосфере. Значит, характеризовать земную кору как живую оболочку уже сложно. Азот и водород «поделили» атмосферу и гидросферу. (В воде указано содержание водорода и кислорода как составных частей воды, а не растворённых газов). Шесть характеризуемых элементов формируют воды океанов на 96,9 %. В атмосфере 98,8 % приходится на кислород, азот и двуокись углерода. Эти «лёгкие» и весьма активные элементы, представляющие строительный материал для верхних оболочек планеты, обнаружены практически на всех планетах солнечной системы, а также на многих их спутниках. Однако почему-то не все планеты такие активные и «живые» как Земля. На спутнике Сатурна Титане (по размерам он больше Меркурия) существует мощная атмосфера, состоящая в основном из азота. В атмосфере «обнаружен богатый спектр простых органических соединений» [8]. Но эта планета не очень похожа на Землю. Титан не имеет даже собственного магнитного поля. Поэтому мы обратимся к динамическим механизмам, попробуем показать причины активности планет.
Ранее автором была кратко рассмотрена история возможного динамического формирования геологических структур [3, 4]. Используя эти построения, приведём рисунок, изображающий некий гипотетический разрез планеты примерно по меридиану 80о в. д. и 100о з. д. (рис. 1). Планета показана в состоянии формирования из тороида шести тороидальных структур (ТС). На рисунке более крупно показаны в разрезе четыре такие вихревые структуры: Северная, Антарктическая, Восточно-Тихоокеанская и Цейлонская. Не следует искать абсолютного сходства современного тектонического состояния планеты с показываемой динамикой. Строение земных толщ сложнее и до конца не изучено. Тем не менее, взаимодействие глубинных масс таких тороидальных структур отчётливо проявляется на поверхности многих космических тел. И самыми активными являются зоны именно в пределах средних широт. На Земле по зонам увеличения интенсивности движения происходили разрывы протолитосферы, и в итоге мы наблюдаем не только отдельные континенты, но и северное континентальное, и южное океаническое полушария.
Однако для нас сейчас важнее показать существующее различие в зонах глубинного взаимодействия функционировавших (функционирующих?) вихревых структур. Достаточно наглядно изображено существование областей максимальной перестройки литосферы. В одних районах взаимодействие глубинных масс привело к погружению земной поверхности, и сформировались внутриконтинентальные моря (см. врезку на рисунке). В другом случае образовались глубинные зоны с восходящим перемещением материи. По таким зонам-каналам преобразованное глубинное вещество должно было поступать на поверхность. Ведь на ранних этапах земной эволюции разогретое протовещество планеты остывало, дифференцировалось, генерировало флюиды различного состава. О каких флюидах идёт речь? Конечно, в первую очередь о воде. Давно доказанное сходство химического состава Солнца и планет позволяет показать логичное существование в относительно изолированном земном объёме атомов многих элементов (рис. 1). И таким же логичным процессом выглядит здесь синтез воды при увеличенных давлении и температуре [4]. Рассуждая в общем, мы скажем, что поступая на земную поверхность, вода образует моря и океаны.
Но давайте попробуем эту ситуацию разобрать более конкретно. В 1972 году, развивая гипотезу дрейфа континентов, Р. Дитц обрисовал распад праматерика Пангеи (на греческом «Пангея» означает «вся земля»). Пангея разделилась на Лавразию и Гондвану, и разделом служило море Тетис (прообраз современного Средиземного моря). Однако это произошло только в результате осуществления масштабной перестройки в южных широтах и синтеза воды, без которой море таковым быть не может.
Можно ли корректно объяснить сложную последовательность образования современных континентов и океанов без динамики, без взаимодействия вихревых структур? Очевидно, построения будут менее убедительны. Действительно, водная масса, поступавшая с юга, заполнила депрессии в пределах протоконтинента, и море Тетис стало тем оазисом, где зародилась земная органическая жизнь. Фантастика?! Тогда необходимо объяснить хотя бы два момента. Почему именно в Древнем Двуречье и Египте исследователи сейчас изучают артефакты, относящиеся к первым цивилизациям? Почему именно в Олдувайском ущелье (Восточная Африка) обнаружены стоянки самого древнего человека? Это во-первых! А во-вторых, возможно положение именно такого первичного оазиса выяснял академик Н.И. Вавилов ещё в прошлом веке (рис. 2 ).
Может быть, наши построения стали менее фантастичными? Тогда вспомним, что ещё в 1933 году Джон Бернал и Уильям Фаулер однозначно доказали, что вода — это не только мономолекулы (Н2О), но и множество их сростков (ассоциатов). Количество таких сростков зависит от внешних воздействий, например, от интенсивности магнитного поля. В нашей стране изучением свойств воды занимались Э.И. Креч и И.Д. Зайцев. Они объясняют наличие особых свойств у воды тем, что такие молекулярные структуры (ассоциаты) способны и распадаться и вновь формироваться. «После распада ассоциатов под влиянием даже ничтожных воздействий концентрация мономолекул может меняться в десятки и сотни раз; а они, создавая вновь ассоциаты, образуют разные структуры: простые и сложные цепочки, кольца и многоугольники, «частоколы» — каждая структура и их комбинации обладают своими свойствами» (Из статьи Ф. Татарского. Журн. «Химия и жизнь», № 12, 1989 г.).
Но мы немного отвлеклись от темы. Вспомним, что простейшая аминокислота — глицин участвует в строении почти всех белковых веществ. И одной из составных частей глицина является молекула аммиака (NH3). Производство же аммиака осуществляется путём осуществления реакции взаимодействия азота с водородом (наиболее употребительный способ). Реакция протекает под давлением 30-35 МПа и температуре 673-773 К. Температура в изолированном веществе центра Земли и теперь считается весьма высокой. Давление в этой области было показано ранее автором в пределах от 0,55 до 3600 МПа [4]. Очевидно, при наличии других элементов в смеси (катализаторов) образование аммиака вполне возможно. (И не случайно в атмосферах многих планет выявлен аммиак. Взаимодействуя с карбидом кальция при температуре не ниже 1273 К азот образует цианамид кальция, а при взаимодействии последнего с водяным паром выделяется аммиак).
Однако охарактеризованные процессы возможны в динамически активных системах и при определённых условиях. «Живой» планета способна быть тогда, когда её «рождение» (выброс) происходило в соответствии с количеством выбрасываемого вещества и исходным импульсом. По-другому можно сказать, что история движения-взаимодействия должна быть нормальной, без всяких искажений (мутаций). И конечно, многое определяет состав выбрасываемого сгустка материи. И чисто «силикатная планета», и «водородно-гелиевая» в нашей системе безжизненны.
В неоднородном веществе «родителя-Солнца» присутствуют атомы практически всех элементов. Более плотные в оболочках глубже, «лёгкие» — в поверхностных. Из таких слоёв выбрасывалось протовещество планет [2, 3]. Данный механизм позволяет в построениях избавиться от многих противоречий. Классическая протопланетная туманность должна быть однородной, без этого многие космологические проблемы не решаются. Правда, для объяснения высокого содержания метана в составе Нептуна исследователи решили, что в этой части протопланетной туманности концентрация углерода была исключительно высокой. Появилась требуемая неоднородность. Осталось решить задачу «об остывании»: «горячее из холодного», или «остывающее из изначально горячего»?
Вернёмся к вечному движению. Закономерно, что в физической энциклопедии отсутствует даже отдельная статья под названием «материя». Статья названа «материя и движение». Действительно, представить неподвижную материю можно только выбрав систему отсчёта, связанную с изучаемым объектом. Если вы изучаете неподвижное тело, значит вы не выбрали нужную систему отсчёта.
Любые объекты с их классической массой, участвующие в силовом взаимодействии, успешно изучаются в рамках динамики. Вторжение исследователей в мир «более тонких материй» изменило ситуацию. Количество движения фотонов солнечного света, электронов тока в проводнике определить оказалось значительно труднее. Пришлось ввести особые виды материи — поля. Катящийся шар является носителем энергии движения, он обладает импульсом. Электромагнитное поле является самостоятельным видом материи, также обладает энергией, но оно вообще без носителя. «Так уж и без носителя»? — спросит читатель. В общем плане электромагнитное поле представляет конденсат большого числа фотонов. А мы знаем, что всякий фотон не существует в покое. Даже его масса оценивается только динамически, а в покое она определена быть не может. Значит, электромагнитное поле в виде огромного количества движущихся фотонов никак нельзя характеризовать как субстанцию без носителей энергии. Конечно, это энергия движения.
Итак, мы уже отметили существование вещества, излучения, а также излучения в виде поля. По-видимому, трудности в характеристике излучения и привели к необходимости введения в обиход понятия «поле». Мы можем подвесить массивный шар, уравновесить гравитационное и исключить магнитное влияние окружающих тел, и в данную область материального пространства внести пробную массу. Так мы обнаружим гравитационное взаимодействие. С земным электромагнитным полем «работать» намного труднее. А если к тому же взаимодействие изучается на уровне элементарных частиц? Тогда его (взаимодействие) проще описать введя понятия о «виртуальных частицах» и «физическом вакууме». Переход к изучению уже не элементарных частиц, а их составных частей, энергетических состояний, способов обмена энергией в силовых полях различной интенсивности значительно отдалили исследователя от главного предмета — реального и химически узнаваемого вещества. Наша же цель — рассмотреть особенности преобразования вещества тел Солнечной системы, и конечно, в первую очередь — вещества Земли. И вещество, и излучение, и поле в виде конкретного излучения обладают энергией движения, и это главное в нашем анализе.
- Об условиях и механизме образования биофизических систем
В биологических построениях рассматриваются условия, без которых функционирование органических организмов немыслимо. Во-первых, это температура вещества, комфортная для существования белковой субстанции. Установлено, что при повышении температуры до 313-333 К происходит разрушение (денатурация) природной макроструктуры белка. Охлаждение способствует консервации органики, жизненные процессы при этом почти не осуществляются. И космический холод, и сильная жара «живому» противопоказаны. Например, температура освещённой поверхности Меркурия достигает 613 К, что исключает возможность зарождения «живого». Хотя некоторые микроорганизмы могут жить даже в горячей воде ядерного реактора, «меркурианские условия» комфортными не назовёшь.
Вторым условием всегда оговаривается наличие воды, без которой невозможно большинство химических реакций. Ведь невозможно соединить хорошо известную хлористоводородную кислоту (соляную) в виде HCl с цинком. Пока хлористый водород не будет соединён с водой, реакции не будет. Вода в различных реакциях может выступать и как донор протонов, и как акцептор. Растворение многих веществ в воде сопровождается тепловыми эффектами, изменением объёма, изменением цвета. Ясно, что мы имеем дело не только с химическими превращениями, но и с физическими процессами. Кроме этого, в неком первичном оазисе не должно быть мощных потоков жёсткого излучения, губительного для «живого». Жёсткое солнечное излучение в раскалённой пустыне способно уничтожить любую жизнь. И конечно обязательным (а возможно и одним из важнейших) условием является постоянное поступление энергии движения в виде импульсов, оптимально соответствующих составным частям облучаемой субстанции.
Почему появилась такая оговорка? Попробуйте физически разобраться в положении о «дефекте масс», служащем краеугольным камнем в обосновании ядерных превращений. Сначала вы обнаружите, что удовлетворительной модели строения ядра атома пока не создано. Далее вы мало найдёте корректных объяснений понятия «масса». Уже пояснение, что «если тело имеет нулевую массу, то оно движется всегда со скоростью света», приведёт к долгим размышлениям. А фраза типа «если тело движется со скоростью света, его масса должна равняться нулю» вернёт читателя к проблеме: «так что же такое и масса, и дефект этих масс»? Масса всегда определяется во взаимодействии, тем более, если речь идёт о составных частях атомного ядра, сумма масс которых в свободном состоянии не равна массе целого ядра. И действительно, и в физической энциклопедии [8], и в работах автора показано, что масса как мера гравитационного взаимодействия (обмена энергией движения) не требует поисков ни гипотетических бозонов, ни гравитонов [1, 2, 3, 4]. Поэтому в естественных условиях динамическая масса взаимодействующего тела обратно пропорциональна его скорости движения (см. далее).
Энергия движения не может исчезнуть в «никуда», и это описывается хорошо известным «законом сохранения». Математический «дефект масс» — удобное понятие, но в философском анализе его можно оставить в стороне. В вечном и постоянном движении-взаимодействии (за это ответственна гравитационная постоянная) формирование системы означает накопление подводимой энергии движения. При конкретных внешних условиях накопленная энергия движения (потенциальная) высвобождается, превращаясь в кинетическую. Таков объективный закон природы. Время жизни «нашего знакомого протона» более 1032 лет, так утверждает «физическая энциклопедия». Может быть это и так, мы ничего не знаем об истории его формирования. Но вот свободный нейтрон примерно через 10,6 минут превращается в протон. И причина такого превращения также пока не совсем понятна. Но если в нейтроне как сложной структуре было сконцентрировано движение, то при превращении (бета-распаде) количество этого движения уносится с электроном и антинейтрино. Происходит обмен энергией движения. По-видимому, в «просто устроенной природе» формирование и биологического объекта не может происходить по-иному, без вездесущего обмена энергией.
Земные условия есть результат современного состояния планеты и её положения в Солнечной системе. Но могла ли на Земле создаться обстановка, препятствующая возникновению белковых организмов? Ответы специалистов-космологов будут разными. Конденсация планеты из холодного протооблака оставляет нерешёнными многие вопросы физического плана, но главное — проблему формирования водной оболочки. А модель превращения тороидального сгустка раскалённой солнечной материи в субсферическое тело плодотворна тем, что позволяет представить масштабный синтез воды во внутренних частях закрывавшегося прототороида и интенсивный её вынос в зонах сопряжения более мелких ТС (см. раздел 2).
Такое рассмотрение не только позволяет объяснить, например, возможность получения какой-то планетой импульса, приводящего к обратному (по отношению к другим планетам) осевому вращению. Весьма логично выглядит и остывание поверхности, и формирование земной коры, и образование водной оболочки. На конкретном уровне в гравитационном поле была сформирована атмосфера, ослаблявшая изначально интенсивное жёсткое излучение светила. Ещё более плотным экраном служила водная оболочка. Тепловая энергия (энергия движения) поступала как из недр планеты, так и от «родителя» — Солнца.
Итак, очевидно соблюдены все условия, без которых нет смысла говорить о вещественном составе, о будущих обитателях (составных частях) внешних геосфер. Термин «составные части» использован не случайно. Если в литосфере и мантии, а также в земном ядре возможно формирование неких составных частей (тороидальных структур, конвективных ячеек, «плюмов» как очагов расплавленных пород), то почему это невозможно в других геосферах? Живым ли представляется тайфун с его зловещим «оком»? Мрачная дождевая туча, в которой сконцентрировалась (сконденсировалась) вода, была рождена, прожила свой срок, «созрела», перенесена движением воздуха и где-то разрядилась дождём. Энергия движения частиц нагретого воздуха, молекул воды — единственное условие для эволюции такой составной части атмосферы.
Можем ли мы без движения, без обмена энергией представить рост, развитие и плодоношение, например, яблони? Не можем! Однако, что-то мешает дождевую тучу считать полной аналогией яблоне. Но в чём хотя бы их единство, мы можем решить? А единство их в том, что при наличии нагретой воды и атмосферы всегда (мы подчёркиваем — всегда) образуется дождевая туча. Различия в параметрах таких объектов учитывать не будем. При попадании в тёплую почву семени данного дерева и наличии воды вырастает всегда именно это дерево. И вот здесь начинаются проблемы. С одной стороны, возникает желание выяснить причину кажущегося единства динамики обеих систем. Если зародышем яблони является семя, то туча «родилась» как следствие движения и концентрации водяного пара. В одном случае — физика, круговорот вещества в виде испарения, конденсации, выпадения осадков и т. д., а в другом такой круговорот как-то выглядит не очень правдоподобно. Хотя, почему бы и нет! Выросшее дерево (без учёта проблемы «курицы и яйца») сформировало плоды, они попали в почву (здесь же, или были унесены ветром), родили новые деревья.
И в одном, и в другом случае мы имеем дело с концентрацией и высвобождением энергии движения. В динамике тучи этот процесс весьма нагляден, динамика роста яблони чрезвычайно сложна. (Не странно ли, что из зёрнышка огромного сочного яблока вырастает всего лишь дикое дерево с мелкими и невкусными плодами)? Да и намеченное единообразие сложных процессов не абсолютно. Если в пустыне нет воды, ветер переносит и в виде барханов концентрирует массы песчинок. Растущие яблоневые деревья в краях с тёплым климатом изменяются существенно в сибирских условиях. Мы вынуждены чаще всего довольствоваться мелкими жёсткими плодами. Но и образование барханов, и изменение плодов связано и с движением-взаимодействием, и с природой субстанции, подверженной изменению. Значит, распределение энергии движения, обмен импульсами происходят в соответствии с влиянием окружающих объектов. Более строго — при тесном взаимодействии потоков поступающей энергии и энергии окружающих тел. Равенство импульсов приводит к объединению составных частей и их внутренней перестройке, неравенство — к более сложному перераспределению количеств движения.
Чем отличается поток фотонов, движущихся в разрежённом космическом веществе, от солнечного луча, пронизывающего атмосферу Земли? Используем законы классической физики. Поскольку, как мы установили, главным атрибутом окружающего мира является движение-взаимодействие, то неразрывно связанной с этим категорией является «работа». Не производить работу — значит, не существовать. Но человек как материальная субстанция вечен, значит он вечно (в виде разнообразных форм) участвует в работе (во взаимодействии).
Работа — произведение силы взаимодействия на расстояние (s), так эту категорию определяет физика. Всё логично. Чем больше сила, или расстояние, на которое перемещено тело, тем больше произведённая работа. В каком случае работа (А) может быть одинаковой? Если мы перемещаем тело на 1 метр за одну минуту с небольшим усилием в 10 Н, работа равна 10 Дж. Такая же работа будет совершена, если во взаимодействии участвует сила 100 Н, но выполнено перемещение за 0,1 минуты. Логичность в физическом плане не нарушена, поскольку в арсенале исследователя есть понятие «мощность». Одинаковая работа выполняется более мощным источником силы за меньшее время.
Для уточнения деталей в процессе обмена энергией рассмотрим несколько примеров. 1. За несколько секунд кузнец тяжёлым молотом расплющил холодную металлическую заготовку. Количество металла не изменилось, но он нагрелся. В течение нескольких минут тело остывает, отдавая полученную энергию. При высокой скорости накопления энергии скорость её рассеяния значительно меньше. 2. В условиях космического сжатия за короткий промежуток времени были сформированы атомы элементов, фигурирующие в конце хорошо известной таблицы. Миллиарды лет ядра таких атомов передают окружающей материи накопленную энергию движения, изменяя структуру последней, изменяя её массу. В нашем анализе важно то, что накопление энергии сопровождается обязательным изменением структуры вещества-аккумулятора. Ведь при соударении двух движущихся навстречу друг другу одинаковых шаров перемещение отсутствует, однако энергия этого взаимодействия превращается также в работу (тела нагреваются, происходит их перестройка).
Непросто применить к световому лучу понятие «мощность». Но в рассмотренных примерах разной оказывается скорость перемещения тела. Значит, одинаковый по мощности источник силы (световой луч) при разной скорости может совершать разную работу. Запишем формулу, определяющую работу в виде знакомого произведения, но силу в нашем динамическом рассмотрении представим как отношение ускорения к скорости [4]
A= (α/υ) · s, (поскольку m = 1/υ ).
Что можно сказать об ускорении в этой формуле? Современная физика не оперирует понятием «ускорение» в отношении фотонов. Да и весьма непривычно говорить об ускорении частицы (или кванта электромагнитного поля), не существующей в состоянии покоя и имеющей массу во взаимодействии не более 5·10-60 г [8]. Тем не менее, этот загадочный объект обладает реальным импульсом и играет далеко не последнюю роль в строении мира. Поэтому предположим, что ускорение существует но изменяется оно незначительно, слабо увеличиваясь во время выброса фотона атомом, и практически оставаясь постоянным до неизбежного акта взаимодействия кванта с веществом. Из приведённой формулы видно, что работа светового луча на некотором одинаковом расстоянии зависит от скорости. И чем меньше скорость, тем больше производимая работа. Это также очень важный момент в нашем теоретическом анализе.
В самом деле, множество фотонов (и других частиц) не в состоянии своим воздействием разогреть весьма низкоплотную космическую субстанцию. Иное дело — атмосфера планеты, или её водная масса. Каждый фотон отдаёт свой импульс атомам и молекулам в верхних оболочках планеты, производя работу. В каком динамическом состоянии находятся эти оболочки? Упрощённые законы классической физики подскажут, что это почти равновесие. В земной коре существует слой постоянных температур, количество солнечной энергии, получаемой Землёй, почти равно теплу, ею излучаемому. В весьма инертной водной массе практически мгновенно атомы кислорода, водорода, азота, фосфора, получив импульс «умерших фотонов», начинают взаимодействовать по-другому.
Вначале свободные и нейтральные, они могут превратиться в ионы — частицы, обладающие электрическим зарядом. Не пытайтесь в энциклопедии найти определение этой физической величины. Такого определения нет. Поэтому логичнее всего наличие заряда связывать с вихревым движением материи в теле такой системы — системы разнополярной. Но наиважнейшим свойством частиц с зарядом является возможность их к интенсивному объединению. Ведь каждая заряженная частица представляет некий элементарный (для более региональной системы) магнитик. А геофизики уже давно научились регистрировать изменение общего магнитного поля Земли. И оказалось, что всего 30 миллионов лет назад магнитное поле могло быть интенсивнее современного в 1000 раз [3, 4]. Было бы наивно считать этот фактор непричастным к формированию весьма подвижной биологической субстанции. (Вспомним о воздействии магнитного поля на воду и о формировании сложных молекулярных структур).
К чему же мы пришли? Началась концентрация частиц, и этому способствовало вихревое движение вещества в их составе. Начался уже синтез органики из неорганической материи? Возможно, ведь этому давно есть доказательства. В московском Институте горючих ископаемых раствор карбоната в воде с добавкой солей металлов поместили на тридцать часов в термостат, где поддерживалась температура всего 60º С. За это время в растворе образовались полиуглеводороды (примерно, полиметан), а также полиуглеводы типа сахаров («Знание-сила»; № 5, 1990 г., стр. 9).
Однако процесс объединения частиц может быть разным. Сталкиваясь подобно одинаковым шарам, они могут образовать более сложные системы. Но это будут, например, супермолекулы азота, или углерода. Может быть, при неких экстремальных условиях сформируются алмазы, но органики не получится. В первичной смеси же присутствуют молекулы и атомы с разными массами. Как будут взаимодействовать «атомы-магниты» азота и водорода, углерода и водорода? Мы не случайно так часто упоминаем водород, а по сути «протон-магнитик». Взаимодействие таких разных по массе и размерам частиц можно объяснить исходя из равенства зарядов. Несмотря на разницу в массах, заряд протона сопоставим с зарядом электрона. А устойчивость системы достигается тем, что взаимодействие вихревых полей происходит при конкретном расположении заряженных частиц [3, 4]. Это в формирующейся системе происходит при соблюдении равенства динамического взаимодействия полей излучения. Электрон (или атом водорода по отношению к азоту) взаимодействует с протоном, находясь не только на конкретном расстоянии, но и в конкретном силовом поле. И главное, что физический процесс не требует никаких «виталистических» оговорок. Вспомним, что поле энергии движения явилось в своё время единственным подходящим фактором для объяснения вихревого движения субстанции, известного как ферромагнетизм. Очевидно, устав от решения проблемы «курицы и яйца», исследователи решили, что многое определяет силовое поле, создаваемое частицами сложной системы. «Самосогласованное поле отличается тем, что зависит от состояния системы, определяемого самим же самосогласованным полем» [8].
Так что же может произойти с тем слоем воды, в котором началась концентрация условно «биологических» атомов и молекул? В водном растворе появились более плотные системы, состоящие из множества элементов, а средняя плотность оболочки увеличилась. Но только ли «биологические» частицы концентрируются? В качестве примера укажем, что в молекуле гемоглобина человека содержится 3032 атома углерода, 4816 атомов водорода, 872 атома кислорода и 4 атома железа [7]. «Средняя клетка человеческого организма содержит более чем по 1014 атомов водорода и кислорода; по 1012-1014 атомов углерода и азота; по 1010-1012 атомов кремния, фосфора, натрия, калия, магния, кальция и хлора; по 108-1010 цинка, лития, рубидия, меди, марганца, алюминия, железа, брома; по 106-108 атомов олова, титана, молибдена, кобальта, иода, свинца, серебра, бора, стронция, никеля, ванадия, скандия, кадмия, хрома, селена; по 104-106 — урана, ртути, бериллия и по 102-104 атомов ещё сорока элементов таблицы Менделеева» («Наука и жизнь». № 2, 1990 г., стр. 67).
Не будем забывать, что из глубин планеты поступает разуплотнённая субстанция в виде воды, водорода, азота фосфора и других частиц. При дальнейшем поступлении солнечной энергии в более плотном веществе кванты не смогут ионизировать все атомы. Некоторые из них ещё сконцентрируются, и в изменившейся обстановке станет иным распределение сил тяготения. На более массивную первоклетку будет действовать в более плотном веществе большая энергия движения-тяготения. Изменились составные части системы (некие клетки), одновременно изменив среднюю плотность системы в целом. Эти увеличившиеся силы способствуют делению клетки. Так происходит с ядрами атомов урана, сконцентрированными в массу больше критической. Они начинают делиться.
Но почему именно делиться? Насколько влияют «внутренние возможности» эволюционирующей субстанции? Из физики известно, что на концентрацию вещества кроме его физических свойств влияет и внешнее поле тяготения. Предположив, что этот фактор был определяющим и для первоклеток, мы придём к выводу о невозможности бесконечной концентрации. А для разрушения сформированного образования препятствий, на первый взгляд, нет. Действительно, как показано выше, устойчивая в существующем внешнем поле тяготения система (значит — взаимодействующая) станет неустойчивой при изменении или напряжённости поля, или количества вещества системы. И мы не будем отдавать приоритет изменению одной из сторон в процессе взаимодействия. Во взаимодействии (гравитации) вещество и излучение жёстко связаны. Значит, при изменении сил тяготения (вероятнее всего, они увеличивались при переходе планеты от тороида к субсферическому телу), сконцентрированная субстанция должна была разрушаться (делиться). Таким же был результат и при присоединении некоторого количества атомов к сгустку первовещества в почти постоянном поле тяготения.
Для наглядности представим простую модель взаимодействия концентрирующихся молекул во внешнем поле тяготения (рис. 3 ). Вероятно, биологам это покажется не совсем научным, но в угоду «простоте устройства мира» мы оставляем этот фрагмент рассуждений. Взаимодействие разделено на стадии, чтобы показать процесс физически. Итак, взаимодействуют некие ещё не органические молекулы воды, азота, двуокиси углерода. На первой стадии внутренние молекулярные силы (удельные) значительно превышают внешнее воздействие, и молекула до конца второй стадии весьма устойчива и накапливает вещество. Однако после того, как внешнее воздействие по интенсивности превысит энергию связи, молекула разделится (стадии 3 и 4). И в этой усложнившейся первичной системе появится внутренняя область воздействия меньших по интенсивности сил (показаны прямоугольниками светло-серого цвета).
При дальнейшем поступлении в систему вещества две молекулы стадии 4 подвергнутся воздействию уже внутренних и внешних сил. Молекулы разделятся, но в области менее интенсивных сил они будут сконцентрированы сильнее (прямоугольники с тёмными пятнами). Очевидно, далее такое вещество будет ещё больше концентрироваться, и в некой близкой к центральной части образования (где силы тяготения минимальны) сформируется прообраз ядра.
В объёме эволюционирующей планеты внешние силы тяготения быстро изменялись как в целом, так и в отдельных районах. Ясно, что система-первоклетка посредством обмена энергией и накопления вещества имела возможность завершить своё формирование в виде отдельного организма, имеющего оболочку и ядро. Что же мы получили? Очевидно, всё и везде жёстко связано с перераспределением энергии. Жизненный цикл биологического объекта — это всегда взаимодействие, меняющееся во времени. Но вернёмся к проблеме эволюции первичного «водно-клеточного бульона». В 1935 году Э.С. Бауэр опубликовал «Теоретическую биологию», где весьма чётко очертил суть проблемы. «Ни минуты не сомневаясь относительно того, что физические и химические процессы, протекающие в обозначенных как живые системах, подчиняются законам физики и химии и ясно определены ими, как и условиями системы и окружающей среды, мы, однако, считаем, что наша задача естественно состоит не в том, чтобы на этом успокоиться, а в том, чтобы посмотреть, не могут ли эти другие требования, с которыми мы связываем обозначение «живой», быть фактически установленными и в чём, собственно, они состоят». Тогда же Бауэр сформулировал положение, согласно которому «живые системы никогда не бывают в равновесии и выполняют за счёт своей свободной энергии постоянную работу против равновесия, требуемого законами физики и химии при существующих внешних условиях». Но что физически следует понимать под свободной энергией? Физическая энциклопедия поясняет, что «уменьшение свободной энергии (F) при изотермическом процессе равно полной работе, совершённой системой». Свободная энергия системы («энергия Гельмгольца») это разность между внутренней энергией (U) и произведением температуры на энтропию (TS),
F = U – TS.
Итак, смесь из хаотично движущихся атомов и молекул, получая энергию движения, перестраивается. Это значит, что изменяется структура субстанции — образуются первоклетки. И особенно важно, что в таких образованиях концентрируется энергия движения, ведь она не может мгновенно рассеяться (передаться окружающим телам).
А что в наших построениях понимать под энтропией? Классически эта величина — мера необратимого рассеяния энергии, мера теплового состояния и неупорядоченности сложной системы. Однако укажем, что оперировать следует и понятием «энтропия», и категорией «изменение энтропии», поскольку мы имеем дело исключительно с динамическим параметром. Значит следует рассматривать и скорость изменения энтропии — скорость передачи, скорость перераспределения энергии движения. И если энтропия характеризуется отношением количества теплоты, сообщаемой системе, к её термодинамической температуре, то ясно, что свободная энергия зависит от теплового состояния. Чем больше нагрето вещество системы, тем меньше её свободная энергия. Это очень важный вывод, ведь «тепловая энергия» это энергия движения с обменом импульсами. Таким образом, из условия связи свободной энергии с работой следует, что полученное некоторой системой количество движения тратится не на повышение её общей температуры, а на выполнение работы.
А как обстоит дело с изменением энтропии изучаемой системы? Очевидно, изменение зависит от количества энергии, связанной в более крупных структурах. Чем больше энергии движения концентрируется в неких упорядоченных объектах системы (структурах, клетках, кристаллах), тем меньше её энтропия. Структурирование изначально хаотически движущейся субстанции воздействием солнечной энергии Ирвин Шрёдингер также считал важнейшим условием возникновения жизни. Уменьшение энтропии одной части сложной системы за счёт её (энтропии) увеличения в другой выглядит как объективный закон. Но если мы имеем дело в итоге с энергией, закон сохранения энергии логично трансформируется в «закон сохранения энтропии».
Население планеты также структурирует окружающую субстанцию, уменьшая при этом энтропию. Возражения об интенсивном преобразовании человеком природы (в эпоху индустриализации) мы оставим без комментариев, поскольку следовало бы сравнить массы материалов, используемых в своей жизнедеятельности членами сообщества Homo sapiens и, например, обитателями моря. Поэтому будем считать, что человек с его деятельностью — часть общей биосистемы, и нет надобности особо выделять наше сообщество. В ходе же эволюции мира «живого» были многие этапы тектонических перестроек литосферы, когда количество поступающих «бульонных ингредиентов» резко увеличивалось. При благоприятном (для поступления солнечной радиации) наклоне земной оси вращения расцвет органической жизни был весьма бурным. Например, десять тысяч видов трилобитов, благоденствовавших в кембрийскую эпоху, успешно аккумулировали энергию движения многих частиц, уменьшая энтропию системы. Однако уже к концу пермского периода их количество уменьшилось настолько, что исследователи стали считать находку их останков в отложениях этого возраста исключением. Вымерли и многие другие виды организмов. Чем же обусловлены такие изменения? Философски ответ звучит просто. «В сложной системе физические условия в виде генерируемых потоков импульсов постоянно изменяются, приводя к перераспределению энергии движения, а значит и к изменению во всех частях системы». «Вымирание» можно назвать катастрофой, а можно охарактеризовать как «изменение». Трилобиты изменились существенно, уступив место другим организмам, более подходящим для изменившихся условий. Ответ получен, но желательно выяснить, почему и как конкретно происходят такие изменения?
- Изменение (работа) как физический процесс. Закончилось ли начало?
Физически представив примерную схему зарождения первичной жизни, мы немного оставили в стороне вопрос о современной динамике биосферы. Иначе, это проблема реальности современного раздела «живое — неживое». Что происходит с биосферой в настоящее время? Перечислим возможные варианты.
- Биосфера существует в равновесии.
- Биосфера развивается прогрессивно.
- Биосфера функционирует на стадии упадка.
- Биосфера существует по принципу «живое происходит только от живого».
- В настоящее время также происходит образование простейших организмов из «неживой» материи.
Выбор реального из первых трёх вариантов возможен только после надёжной оценки возраста нашей планеты и некого наименее фантастичного прогноза её эволюции в будущем. Оптимисты свободно оперируют миллиардами лет, и земное будущее они видят в розовых тонах. Более взвешенные оценки скорости протекания некоторых геологических процессов убавляют степень такого оптимизма. Например, трёхкилометровый по мощности осадочный чехол древних платформ мог сформироваться всего за 12 миллионов лет [4]. Это примерно в 20 раз меньше времени, показываемого классической геохронологией. А в 1992 году на международном конгрессе в Балтиморе большинство известных астрономов и астрофизиков пришли к выводу, что оставшееся время существования нашей цивилизации всего 500 лет («Знание-сила», № 4. 1992 г., стр. 102).
Оценки расходятся настолько значительно, что логичнее всего рассмотреть последние два варианта динамики биосферы. Нашу уверенность в том, что «живое происходит от живого повсеместно» нельзя поколебать ничем. То, что это происходило так всегда — пока не доказано. Доказать это невозможно уже потому, что всё более детальная расшифровка микромира в биологии показывает и более надёжную химическую основу процессов в «живом». Это также не менее уверенно подытожил в своё время Бертран Рассел: «Всё отличающее живую материю может быть сведено к химии и тем самым в конце концов к физике». Но если стать на эту позицию, то проще проанализировать реальную обстановку для поиска тех условий, наличие которых запрещает формирование в настоящее время органики из неорганических составных частей.
Фотосинтез как соединение углекислого газа с водой при воздействии солнечной энергии знаком почти каждому. И пока нет информации о том, что молекулы хлорофилла перестали «работать». Водные массы, прогретые в нужной степени, присутствуют повсеместно. Полиуглеводы типа сахаров, образовавшиеся в термостате за тридцать часов, это уже органическая материя? Вероятнее всего, да! В зонах глубинных разломов океанического дна бурно развиваются бактерии, усваивающие сероводород (H2S), и не нуждающиеся в свободном кислороде (своеобразные «оазисы» в районах деятельности подводных вулканов — «чёрных курильщиков»). На такой глубине нет потоков солнечного излучения, поскольку хватает глубинного вулканического тепла. Способна ли такая энергия активизировать атомы углерода, серы, водорода, азота фосфора для их объединения (для синтеза)? Конечно, для ионизации атома этого мало. Но можно сказать, что это и не нужно. В такой обстановке с наличием интенсивно движущихся и взаимодействующих молекул углекислого газа и сероводорода также образуется вода и сахар, в котором запасается необходимая всему «живому» энергия.
Читатель может возразить, что в реальности повсеместно присутствуют бактерии, образовавшиеся ещё в архее. Вот они и размножаются усиленно (иногда встречается определение «вечная бактерия»). Конечно, существующие сообщества водных организмов настолько многочисленны, что рассмотреть на этом фоне что-то вновь рождённое чрезвычайно трудно. Однако невозможно игнорировать возможность осуществления указанных простейших химических реакций. Да и в глубинах океана солнечный ультрафиолет может быть заменён излучением, существующим как результат распада радиоактивных элементов горных пород.
Но мы уже привыкли исследовать проблему с разных сторон. С позиции философии важна правильная постановка вопроса. Что понимает конкретный исследователь в «возникновении «живого» из неживой материи»? Дом нельзя построить два раза. На месте данного строения возможна ещё одна постройка, но это будет другой дом. Как единая система, биосфера планеты зарождается один раз и эволюционирует по законам земной динамики. Но для её функционирования необходимо наличие атомов химических элементов, поступление энергии для осуществления того же дальнейшего структурирования. В правильной постановке вопроса это и означает формирование «живого» из «неживого». Сама система может изменяться весьма сложным образом, но она есть производное от обычного вещества планеты. Например, в позднемеловую эпоху существовали тиранозавры. Их вымирание не означало появление «свободной ниши» в биологической иерархии (в пищевой пирамиде). Тиранозавры постепенно были вытеснены другими видами животных. Но как любые гетеротрофные организмы, пусть и через весьма длинную цепочку превращений, они в итоге потребляли синтезированное из обычных атомов вещество. Просто немного изменилась структура общей системы. (В настоящее время число видов живых существ насчитывает несколько миллионов). Количество и степень взаимодействия организмов в общей системе всегда определяется наличием исходного материала.
Получается, что мы не нашли условий-причин, препятствующих возникновению «живого» из неживой материи и в настоящее время. Мы не можем однозначно провести границу между этими якобы субстанциями-антиподами. Если жизнь это движение, то в неживом следовало бы уничтожить движение, и тогда желанная граница появилась бы. Что динамически представляет одна молекула (ещё по сути — не клетка) простейшего вируса — вириона? Это живое, неживое, или живое как функция особенностей его взаимодействия? Фотон может быть успешно представлен как корпускула и как волна также сообразно условиям обмена импульсами, в котором он участвует. Повреждая клетку некоторого организма, вирус ничем не хуже и не лучше кванта жёсткого излучения — составной части электромагнитного поля.
Действительно, в основании пищевой пирамиды находятся не простейшие, а общая масса атомов тех элементов, которые ежесекундно поставляет живая планета, а также вездесущая энергия движения. Деление клеток (или существующих, или вновь образованных) невозможно без аккумуляции (усваивания) таких элементов, без синтеза исходного материала. Природная пульсация в виде хорошо известного круговорота вещества существует, пока существует закономерно организованный обмен импульсами в оболочках планеты. В самом деле, сколько раз исследователи определяли интенсивность сил тяготения в водной прозрачной массе и в тёплой воде, кишащей сине-зелёными бурно размножающимися водорослями? Думается, что совсем не определяли! Ведь в выше упомянутых опытах органика успешно синтезировалась. И не случайно в качестве главного физического параметра использована «работа». Биохимический синтез как основной признак жизни «осуществляется посредством целого ряда различных процессов. Поскольку при этом производится работа, для каждого процесса необходим источник энергии. Два процесса — фотосинтез и хемосинтез — следует считать первичными в том смысле, что только через их осуществление обычные неорганические вещества как бы вплетаются в ткань живых организмов. При этом большую роль играет фотосинтез, в ходе которого за счёт энергии солнечного света создаются почти все органические соединения, присутствующие в живых существах» [7]. Представим, что баланс в поступлении исходных элементов и энергии будет почему-то нарушен. Представим, что разогрев верхней земной оболочки приведёт к испарению вод океанов. Мало сказать, что изменится продуктивность биосистемы. Рухнет вся пищевая пирамида. Будет ли производиться тогда «живое от живого»? Можно примерить к Земле современные марсианские условия. Возможно, это далёкое будущее, поэтому не будем говорить о печальном. Подумаем, как происходило развитие биологических систем?
- Жизнь как история вечного и постоянного движения-взаимодействия
Вернёмся ещё раз к делению клетки — основному механизму развития «живого». Зададим простой вопрос: могло ли развитие осуществиться по-другому? Проблема направленности дальнейшего развития эволюционирующей системы решается путём изучения зависимости между широтой спектра направлений и уровнем организации этой системы. Это непростая проблема. Установлено, что для групп организмов, находящихся на более высоких ступеньках эволюционной лестницы, этот спектр будет всё более и более сужаться. Насколько верен этот постулат? Во-первых, он пригоден для оценки только тогда, когда организмы являются звеньями одной цепи эволюции. А вот это ещё не доказано. Если же рассмотреть не пример с шахматами, а жизненный цикл человека (изменить условия эксперимента), то результат будет противоположным. Ребёнок ограничен в выборе пути развития, ему природой отведена роль накопителя энергии. Для школьника открываются новые горизонты, а в роли выпускника он даже затрудняется в выборе области приложения своих сил. Куда двигаться, на каком пути расходовать накопленную энергию движения? Пенсионеру, без участия которого анализ не будет полным, выбирать уже не из чего.
Иными словами, мы пытаемся определить, каковы в общей взаимодействующей системе роли изменяющейся первоклетки и окружающей её материи? Основоположник эволюционной теории Ч. Дарвин выразился в этом плане вполне конкретно. «Хотя всякая вариация бывает прямо или косвенно вызвана какой-нибудь переменой окружающих условий, мы никогда не должны забывать, что природа той организации, которая подвергается влиянию, есть фактор гораздо более важный для результата. Мы видим это, когда различные организмы, помещённые в сходные условия, изменяются по-разному, тогда как близкородственные организмы при несходных условиях часто развиваются приблизительно одинаково». Напомним, что в 1922 г. Л.С. Берг на основании обширной сводки данных, якобы противоречащих теории Дарвина, опубликовал «теорию номогенеза». Согласно этой теории, не естественный отбор, а химическое строение белков первых организмов является главной причиной преобразований в мире биологических объектов. Мы не будем касаться деталей полемики между исследователями. Истину будем искать между крайними точками зрения. Зададим ещё несколько вопросов. Во-первых, что означает «возможность изменения природы той организации, которая подвергается воздействию»?
Нет другой таблицы, объединившей атомы материальной субстанции. Законом природы можно считать концентрацию наиболее лёгких атомов химических элементов во внешних земных оболочках. Углерод, азот, водород, фосфор, немного серы — представляют первичный строительный материал. И именно эти атомы способны к максимальному взаимодействию посредством потери или присоединения внешних электронов. Более массивные атомы «были заняты» в строительстве литосферы и более глубоких геосфер. Очевидно, особо большого выбора не было. Биологическая субстанция не только строилась из того, что поставляли земные недра. Она при этом находилась в тесном взаимодействии с веществом и излучением (полем) окружающих масс. И это взаимодействие не следует рассматривать как одномоментный процесс. Масштабы изменения (если использовать классическую физику) определялись неким изначальным импульсом вечного движения.
Во-вторых, каково влияние внешних сил, всегда представляющее взаимодействие. Рассмотрим этот момент детальнее. Действительно, наблюдая за окружающим миром, можно заметить, что изменение есть следствие взаимодействия. Падающие капли воды на твёрдую горную породу за много лет сформируют или углубление, или сталагмит (например, в пещере). Произведённая работа есть функция времени воздействия. В каждом конкретном случае наблюдатель фиксирует разные результаты взаимодействия. Значит, мы вынуждены исследовать динамику весьма неоднородного взаимодействующего (обменивающегося импульсами) материального мира.
Факторы, определяющие эволюцию «живого», можно искать и характеризовать по-разному. Можно рассмотреть некую конкретную часть биосферы, а впоследствии распространить выводы на систему в целом. А можно искать нужные закономерности и факторы для всей биосферы как целого образования, как единого организма. Насколько важен этот момент? Вспомнив о построениях Джеймса Лавлока, представившего земное биообразование Гею как одно целое, мы убедимся, что такой подход также весьма логичен. Разбиение биосферы для анализа на некие стадии подталкивает к неизбежному использованию модели последовательных преобразований с усложнением организмов. Мы же будем надеяться, что в анализе что-то окажется ненужным, а что-то более полезным для построения рабочей гипотезы.
Рассмотрим взаимодействие водного потока с горными породами. Движение воды по относительно ровной поверхности при существующем перепаде силы тяжести в целом приведёт к формированию некой просто построенной речной долины. Если на пути водного потока встретится поперечная долеритовая дайка, сформируется уступ, а ниже по течению — резкое углубление русла. Изменение есть причина существования неоднородности. Перемещаясь по ровной дороге, пешеход не испытывает затруднений. Наткнувшись внезапно на препятствие, он может упасть и сломать ногу. Изменение биологического объекта также произошло благодаря наличию неоднородности, благодаря изменению во взаимодействии.
Сформированная первоклетка представляет своего рода неоднородность на пути перемещения других атомов, квантов солнечного излучения. Как происходит взаимодействие между этими субстанциями? Если внешние силы тяготения постоянны в данном районе моря (хотя это и противоречит динамике неравновесной системы), то накопление концентрирующейся в первоклетке материи приведёт к тому, что образование при увеличении его плотности опустится на большую глубину. Там дальнейшая концентрация затруднена из-за уменьшения потока активизирующей солнечной энергии, а также из-за наличия больших сил тяготения. Значит, в таких условиях будут формироваться организмы конкретного размера, насыщающие водную оболочку.
Возможны ли изменения в отношении формы первоклеток, в отношении расширения спектра их взаимодействия с окружающим веществом, с окружающим тем же самосогласованным полем? Первоклетка, как материальное неоднородное образование, также обладает собственным силовым полем. Мы не будем дискутировать в отношении его природы, укажем только, что оно должно быть суммой радиального и вихревого движения вещества и излучения составных частей первоклетки; такова природа гравитации [2]. Мы не можем указать причину, препятствующую присоединению движущейся частицы, частицы, взаимодействующей с полем первоклетки, а значит способной к присоединению. Если движущиеся частицы присоединялись к первоклетке не как попало, а сообразно её неоднородному строению, а также в соответствии с распределением сил тяготения, то почему не могли образоваться некие выступы, некие ножки-щупальца?
По-видимому, могло быть и такое. В земных океанах первоклетки биологической субстанции формировались в состоянии некой квазиневесомости. Их плотность могла быть примерно сопоставимой с плотностью «первичного бульона». Однако, могли ведь сформироваться и менее плотные клетки. Всё зависело от интенсивности внешних воздействий, влияющих на сочетание концентрирующихся элементов. Например, в молекуле стеарина (по сути, это обычный жир) содержится всего 57 атомов углерода и 6 атомов кислорода, но 110 атомов водорода [7]. Такие образования функционировали в области меньших сил тяготения и могли накапливать большие количества вещества. Но они были подвержены воздействию более мощного солнечного излучения, а значит и быстрее изменялись (вспомним о каплях, протачивающих камень).
А сейчас представим, что в комплексе с возможностью существовать на разной глубине, облучаться частицами разной мощности, «работало» изменение сил тяготения во времени. Динамика планеты, формировавшейся из тороида в субсферическое тело, этому совсем не противоречит. Весьма непросто охарактеризовать поле сил тяготения планеты на стадии тороида. Движение-взаимодействие вещества и излучения в этот период могло иметь некий линейный характер. Ведь максимум тороидального (вихревого) вращения может означать, что в системе ослаблено радиальное взаимодействие. Влияло ли такое первичное (тороидально-линейное) гравитационное поле на формирование первичных клеток? Вероятнее всего, влияло! В мире нет процессов без взаимодействия.
Значит, концентрирующиеся атомы формировали некие первичные линейные структуры. Могли ли среди них быть цепочки РНК, цепочки-спирали ДНК? Массивные молекулы-ассоциаты воды, с присоединёнными атомами азота и углерода — это уже аминокислота — глицин. Какая форма кристаллической решётки была более свойственна таким образованиям в условиях палеобиосферы? Этого мы не знаем. Однако цель нашей работы — предложить всего лишь рабочую гипотезу, пусть почти фантастичную. В основе гипотезы — фундаментальность гравитационного взаимодействия, а главное — постоянство такого движения-взаимодействия. Почему не предположить, что в строении РНК и ДНК заложен универсальный механизм (классически это «информация») формирования систем в виде конкретной последовательности взаимодействий, последовательности превращений (полная история формирования организмов данного вида). Говоря иначе, любой природный механизм, всякая эволюция системы базируются на возможности постоянного движения-взаимодействия. Эта возможность не столько в конкретном наборе нуклеотидов и их составе, сколько в особенностях сконцентрированного вечного и постоянного движения. И здесь мы можем только согласиться с гениальным выводом Аристотеля о том, что «движение есть действительность существующего в возможности». Вечность и постоянство движения являются главными факторами, обеспечивающими однообразие и воспроизводимость и биологических индивидов, и планет, и звёзд, и галактик. Энергия вечного движения начинает своё действие (становится действительной) каждый раз, когда для этого создаются подходящие условия. Нейтрон, ставший свободным, осуществляет в действительности возможность движения-превращения.
Есть ли хоть какая-то польза от предложенной рабочей гипотезы? Конечно, есть! Уже можно лучше понять высказывание Э.С. Бауэра, утверждавшего, что «живые системы не являются ни термодинамическими, ни хемодинамическими машинами. Они вообще не являются машинами в обычном смысле этого слова; они подчинены особым, своеобразным законам, которыми отличаются от машин и неживых систем. Законы термодинамики сохраняют при этом своё значение, но проявляются в совершенно иной форме и не могут быть применены к живым системам непосредственно, без учёта этих особых законов и особого состояния и строения материи». Стало более понятно, почему человеческий эмбрион так изменчив в период внутриутробного развития. Индивидуальное развитие каждой особи (онтогенез) таково, что оно представляет краткое и быстрое повторение всей истории человеческих предков, начиная с одноклеточных простейших. Перед наблюдателем развёртывается последовательный процесс эволюции «живого», длинная цепь движений-взаимодействий. Исчезает тайна зарождения жизни, заключающаяся всего лишь в постоянстве вечного движения.
Значит, информация в РНК и ДНК как своеобразных историко-динамических структурах — по большей части это «заученный природой вечный танец всего живого», это основа всего биологического разнообразия, показатель единства эволюции сложной системы. И здесь можно уже определиться в постановке проблемы алгоритма изучения мира. Было бы удивительно, если бы мы пришли к выбору некой одной из сторон. Более корректным оказывается рассмотрение эволюции живого в виде синтетического единства. Но весьма непростым оказывается изучение «единства эволюции». Возможно, биологи-генетики, пытающиеся расшифровать особенности строения и функционирования информационных систем, наметят более рациональный алгоритм исследований, способный лучше прояснить все стороны такого сложного процесса. А возможно они придут к заключению, что задача полной расшифровки последовательности взаимодействий решения не имеет?
Единство механизма концентрации и запоминания последовательности движений-взаимодействий субстанции не означает его абсолютность и невозможность пусть и медленного, но изменения. Правда, изменяется не механизм взаимодействия, физически он един — это обмен импульсами. Изменяется и структура той же ДНК, и заложенное в нужной последовательности суммарное количество движения. Физически это можно уподобить ансамблю сжатых пружинок разного масштаба, одинаково сжимаемых и одинаково приводимых в действие для высвобождения сил упругости. Изменив напряжённое состояние одной из них, мы получим на выходе уже другой суммарный импульс. Эту аналогию мы можем применить и к ДНК, повреждённую однажды квантом того же рентгеновского излучения. Последовательность движений, заложенная в ДНК, станет другой. Сформируется изменённый организм, а мы скажем, что «произошла мутация». К особенностям мутаций мы вернёмся позже, а сейчас попробуем в качестве доказательства жизнеспособности гипотезы «биологической информации о движении-взаимодействии» привлечь результаты более конкретных исследований биологов.
Обратимся к построениям, выполненным в конце прошлого столетия доктором биологических наук Б.М. Медниковым. Автор попытался детальнее разобраться в предназначении ДНК, в её возможностях управлять синтезом белков. Было выявлено, что «большая часть ДНК в наших геномах никаких белков не кодирует, с неё не считывается в обычных условиях информационная РНК, а если и считывается, то не находит отражения в аминокислотных последовательностях» («Наука и жизнь», № 11, 1989 г.). Такую ДНК называют или «мусорной», или «эгоистичной», по-другому — не имеющей смысла. Используя аналогию с информацией обычного текста, автор предположил, что «структурный ген, кодирующий белок, — это только корень слова». «Мусорная» ДНК представляет в информации связующие (вспомогательные) слова. Процитируем и вывод Медникова, отчасти с оттенком недоумения, но по большей части отражающий закономерность строения такой организованной природой системы. «Я вовсе не считаю все последовательности ДНК функционально значимыми. Подобно тому как все организмы имеют так называемые рудиментарные органы, ныне бесполезные, но свидетельствующие об их истории, так и их геномы могут содержать реликтовые последовательности, гены-рудименты, не играющие сейчас никакой роли или очень мало значимые. Всё дело в том, что будь ДНК действительно мусорной или эгоистической, то не только 96, но и 30 её процентов в процессе эволюции в геноме не удержались бы. А тут держатся».
Нам же в приведённой информации важно другое. Автор отмечает, что условия передачи генетической информации подобны работе «молекулярной машины». «Львиная доля мутаций — изменений структуры наших генетических программ — определяется именно тепловым шумом, то есть хаотическим движением молекул в клетке». Но обратил ли автор внимание на последовательность движений? При изучении спиралей ДНК их «ломали» ультразвуком на куски, а впоследствии подвергали ренатурации (по-другому это называют «отжигом»). При отжиге происходит воссоединение разрозненных фрагментов ДНК. Каждый фрагмент находит свою комплементарную половинку. Примечательно в этом процессе следующее. Надёжно установлено, что «часть ДНК (до 10 процентов) ренатурировала крайне быстро — как простая ДНК вирусов. Другая часть (20-30 процентов) отжигалась медленнее, в зависимости от концентрации — многими часами. И, наконец, основной массе ДНК (60-70 процентов) для восстановления двойной спирали требовалось несколько суток». Нужны ли ещё доказательства тому, что мы имеем дело с энергией движения, концентрировавшейся длительное время в виде сложной молекулярной системы? По-видимому, нужен особый талант (хотя и часто встречающийся), чтобы не замечать то, что находится «на виду».
Однако, кроме равномерного теплового влияния на организм действуют и другие интенсивные силы в виде жёсткого излучения. И пока невозможно чётко определить границу, разделяющую изменения-мутации и изменения-отбор. В очередной раз мы вынуждены использовать понятие «скорость изменения». Если неоднородности первоклетки способствовали изменению взаимодействия с окружающими частицами, то выполнение различной работы неким организмом это такое же взаимодействие, способное изменить организм. Естественно, что при работе-взаимодействии большему развитию подвержены активно используемые органы. Было бы весьма неестественно наблюдать картину, когда у работающего землекопа сломалась лопата, стоящая в стороне в качестве запасной.
Камень можно расколоть одним ударом, а можно расчленить воздействием капель воды за миллион лет. Накопленное «работающим» организмом несоответствие между изменившимися органами (частями тела) за много лет изменит спусковые механизмы развития. Правда, много лет и не потребуется. После обширных пожаров в Англии бабочке-пяденице потребовалось несколько десятилетий, чтобы изменить окраску, приспособившись к проживанию среди потемневших стволов деревьев. Галапагосские зяблики, послужившие основой Ч. Дарвину в создании эволюционной теории, изменили свой видовой состав за 1-2 засушливых сезона 1977-1978 годов. Выжили птицы, обладающие большими клювами, позволяющими раскалывать жёсткую оболочку семян — их основного корма. Сравнив данные своих наблюдений «с измерениями почти двухсотлетней давности, биологи поняли, что стали свидетелями появления нового вида» [9].
Очевидно, изменения начинаются у членов сообщества, следующего за поколением, индивиды которого резко изменили образ жизни. Обратимся к примеру геологического характера. Поток воды в русле реки возле преграды в виде ствола упавшего дерева способен намыть песчаную косу. Если через несколько дней после этого ливни приведут к подъёму воды, будут смыты и дерево, и песок. Однако за летний сезон у упавшего дерева может накопиться масса мелких обломков, вырастет кустарник, и это укрепит преграду, разрушить которую будет значительно труднее. В качестве ещё одного примера представим работу каменщика. В готовую стену из обычных кирпичей весьма непросто вмонтировать круглый камень, поскольку строение уже готово. Но это просто можно сделать в процессе кладки кирпичей. Ясно, что стена из разных кирпичей будет иметь совсем другие свойства.
Много споров существует вокруг проблемы «употребления продуктов, содержащих генетически модифицированные организмы». Если аналогом кирпичей представить аминокислоты, то свойства уже сформированного организма они, по-видимому, изменят незначительно. Совсем другое дело, если такие продукты будут поставлять строительный материал для формирующегося организма, для эмбриона. Значит, максимальные изменения (мутации) биологического существа более вероятны в начале его формирования, когда происходит оформление всех органов, в том числе и содержащих информацию о движении. Эти изменения осуществляются с разной скоростью, но воздействуют постоянно и успешно «работают» во всех поколениях. Вероятно, так происходило изменение всех живых организмов. Изменялся состав вод, они насыщались не только условно биогенными элементами — фосфором и азотом, но и карбонатом кальция, кремнием, стронцием, железом. Накопление таких элементов утяжеляло организм, переводя его к донному образу жизни.
Наиболее сложной представляется причина появления организмов, ведущих подвижный образ жизни. Что послужило движущей силой? Насколько физически правдоподобным сценарием можно изобразить такую эволюцию? Во-первых, заметим, что синтез неорганики заканчивается функционированием автотрофных и хемотрофных организмов, создающих углеводы, протеины и высвобождающих кислород, серу. Все остальные организмы являются гетеротрофными, т. е. «поедающими других». Физически это объяснимо, поскольку более крупные гетеротрофные организмы не могут прямо использовать энергию Солнца. Но именно здесь начинаются трудности, связанные с переводом таких «виталистических» понятий как «поедание», «жизнь», «поведение при добыче пропитания» в их «механистические» аналоги. Увеличение размеров организма можно связать с изменением силы тяжести, его способность к перемещению объяснить постепенным изменением сконцентрированной в ДНК последовательности движений. Сложнее с «поеданием», с выяснением целесообразности, поиском некой логичности в эволюции системы, заключающейся в формировании всей пищевой пирамиды. Могла ли биосфера сформироваться без неё? Была ли возможна «остановка» на стадии размножения автотрофных организмов?
О целесообразности и логичности рассуждать не будем, ибо это относительные субъективные категории. Остановка же физически была возможна только при прекращении изменения движения-тяготения. Но изменение продолжалось, зародившаяся оболочка не могла исчезнуть в нормальных условиях развития планеты. Движение-взаимодействие (гравитация) стало представлять комплекс сил в виде преимущественного радиального и дополнительного вихревого взаимодействий. Тем самым природа дала возможность организмам по-разному реагировать на внешние воздействия. И это произошло в строгом соответствии с изменением физического состояния Земли, изменением силы тяжести при её динамической эволюции. В одних районах (при быстром нисходящем перемещении масс горных пород) сила тяжести была максимальной, в других — минимальной. Многотонные динозавры в таких районах не испытывали трудностей до тех пор, пока не изменилось движение-взаимодействие глубинных масс. И климат, и кормовая база означали многое, однако динозавров погубила гравитация.
«Поедание» же, как изначальное движение, закодированное в концентрировавшихся молекулах и атомах, в таком случае надёжно передавалось из поколения в поколение. Необходимость взаимодействия особи в «пищевой пирамиде» логично выглядит в виде рефлексов (хотя И.М. Сеченов все акты жизни по происхождению считал рефлексами). Необходимость не поддаётся объяснению с использованием набора неких физических простых действий. «Виталисты» призывают на помощь таинственные жизненные силы. «Механицистам» труднее, однако мы посоветуем им следующее. Не следует рассматривать жизнь человека как время, как период от рождения его до смерти. В этом процессе присутствует закодированное (уже содержащееся) движение-взаимодействие в многих предыдущих поколениях. Оно уже существовало в готовых для слияния яйцеклетке и сперматозоиде. Оно (движение) осуществилось во время внутриутробного развития эмбриона. И если рассматривать эволюцию не как процесс во времени, а как процесс, состоящий из стадий различной сложности и насыщенности превращениями, то период до рождения значительно превосходит в этом отношении весь последующий жизненный путь. Человек — это то, что уже свершилось ранее!
Противоречит ли постоянству движения конечность жизненного цикла любого органического образования? Образовавшаяся в результате тектонической перестройки земной коры гора рано или поздно может быть разрушена экзогенными процессами. Планета, выброшенная Солнцем, рано или поздно израсходует импульс своего движения. Движение может быть бесконечным только как абсолютная категория. Энергия, сообщённая системе, всегда конечна. Конечна и производимая при этом работа, и не бесконечно количество той информации о движении, которая концентрируется в ДНК. Мы не станем рассматривать здесь роль образа жизни как весьма важного фактора, масштабов взаимодействия того же человека с внешним полем тяготения, что во многом определяет скорость рассеяния энергии. Определяющим фактором может быть то, что «в театре жизни представление заканчивается всего лишь по причине недописанного сценария». В «вечном танце жизни» необходимо заучивать следующие движения, следующие и возможно всё усложняющиеся пируэты. Ведь выводы исследователей о средней продолжительности жизни наших предков в пределах 30-40 лет нельзя считать чистым вымыслом. Человек действительно может жить и 200, и 300 лет. Но для этого мало «успехов медицины», необходимо предоставить природе развиваться как цельному и сбалансированному мегаорганизму. Конечно, для такого развития, для накопления без сбоев информации о движении нужно время. И его предоставляет природа с постоянным и вечным движением. (Пришелец-Авраам с Венеры, ранее начавшей эволюционировать, мог жить 900 лет). Нам же остаётся только заметить, что существующая трактовка жизни как «способа существования органических систем, организация которых от молекулярного до системного уровня определяется использованием их внутренней информации» [о движении-взаимодействии], вполне приемлема.
Очень кратко коснёмся проблемы «сознательного» в масштабе космоса. С позиции геофизика «идеальное» или «духовное» можно рассматривать как некий полярный элемент, облегчающий описание мира наблюдателем без всякого взаимодействия. «Материальное взаимодействие присуще любым системам, духовное взаимодействие со специфичными его продуктами всегда сводится к материальному» [2]. Попробуем алгебраически связать такие понятия как «мышление», «сознание» и «познание», взятые из Энциклопедического словаря (изд. 2004 г.). После небольших перестановок дословно получим следующее. «Сознание человека — способность к идеальному воспроизведению действительности в высшей ступени отражения и воспроизведения действительности». Согласитесь, что «отражение и воспроизведение действительности» представить можно только после многих уточнений и неизбежно вернувшись к обязательному «взаимодействию». Если в классической физике масса выражается через плотность, а плотность через массу, мы считаем это некорректным.
Некорректность философского определения допустимо рассматривать как следствие существования понятий, практически не связанных с миром материальных объектов, а используемых в попытках отражения чрезвычайно усложнившегося (в мире биологических организмов) процесса взаимодействия. И если бытие человека самотождественно, почти не требующее главенства сознания (по М. Хайдеггеру), то такое положение экзистенциализма вполне объяснимо. Последовательность движений-превращений стала настолько громадной, что «сработал» закон о «переходе количества в качество». «Мыслящий тростник» в итоге стал «настоящим чудовищем и полем противоречий» (высказывание Б. Паскаля).
Действительно, как можно объяснить наличие «бессознательного» в теории психоанализа Зигмунда Фрейда? Изобразив накопление информации о постоянном движении-взаимодействии прямой линией как ход идеального процесса, мы не можем сделать то же самое в отношении мутаций (хотя и не знаем, где граница, каковы пределы такого энергетического воздействия). Очевидно, изменение информации в ДНК возможно на любом временном отрезке (рис. 4). Психолог не может знать, какое звено в этой цепочке (уровень) затронуто в конкретном опыте. Но этого не знает и пациент. В итоге, «нарисованные картины-истории» и получаются такими разными и причудливыми. Многократно повторяющиеся сновидения также можно связать с уже свершившимися и частично закреплёнными в историко-динамических структурах взаимодействиями. Если такие «ночные иллюзионы» способны передаваться через генный аппарат последующим поколениям, то восприниматься это будет всегда как некая «духовная» сторона человеческого бытия, постоянно укрепляя веру человека в существование нематериального «начала».
- О земном «будущем»
К какому результату приведёт дальнейшая концентрация постоянного движения в объектах биосферы? Каким будет заключительный этап в «танце жизни», этап в эволюции сообщества высокоорганизованных существ? Возможно, будет и дальше усиливаться противоречие между естественным (природным) и искусственным (культурным) началами в человеке (по философии даосизма). Нужно ли в противопоставлении рассматривать такие начала? Не наступило ли время выработки некой единой философско-физической парадигмы, способной послужить для человека основой более равномерного взаимодействия? Несмотря на то, что естественный ход событий нам неподвластен, важно иметь логически непротиворечивую схему-прогноз дальнейшего земного пути. Согласитесь, что 500 лет и 500 тысяч лет как время существования цивилизации — величины не совсем одинаковые.
По-видимому, однозначных ответов на поставленные вопросы пока дать невозможно. Отчасти потому, что мы пытаемся описать полностью процесс, далёкий от завершения. Исследователь-философ сделает вывод, что «переход количества в качество» сформирует человека в таком виде, о котором в настоящее время мало могут сказать даже писатели-фантасты. Более конкретного ответа от философа ожидать не приходится. Исследователь-геофизик посчитает, что будущее цивилизации всецело зависит от земной динамики. Но он будет анализировать варианты, попытается получить некие количественные оценки. Действительно, если не случится масштабный космический катаклизм, то рождённая на конкретном этапе земной эволюции биосфера обязана полностью пройти весь цикл развития. Его общую длительность биологическому организму-наблюдателю определить невозможно. Однако можно попытаться оценить протяжённость уже пройденного пути.
В настоящее время исследователи почти не сомневаются, что органическая жизнь на нашей планете существует не менее 3,5 млрд. лет, хотя полной уверенности в этом нет. Ведь не существует даже общепринятой модели формирования Земли. Неизвестны многие детали её глубинного строения. Абсолютное движение материи как форма её существования не подходит для характеристики орбитального земного вращения. Импульс этого вращения не может быть бесконечным, и следует определить интенсивность его расходования. Закон сохранения энтропии свидетельствует, что давно структурированная наша система планет возвращает полученную для этого энергию центральному телу. Расходуя начальный импульс, планеты приближаются к Солнцу, и это отражается на состоянии их внешних оболочек.
О роли наблюдателя — составной части биосферы сказано много. С наблюдателем протоном № 1369 всё просто. Сложности появляются после утверждения о нарушении основы эволюции биосферы — процесса «естественной самоорганизации». По мнению академика Н. Моисеева «эволюция биосферы теряет свою естественность», поскольку она (эволюция) приобретает цель. Эволюцией начинает управлять разум, а «целью эволюции является человечество, его судьба, его будущее» [6]. Что можно сказать в данном случае? Только то, что случай очень тяжёлый! Эту глобальную [для человека] проблему можно обсуждать бесконечно. Можно вернуться к «антропному космологическому принципу», говорить о «целях» — таких разных для каждой системы, о «смысле» жизни, метаться от «полного верховенства над природой» до «абсолютного невмешательства» в естественные процессы — диапазон мнений и поступков широк. Что изменится, если верхние земные оболочки назвать «ноосферой»? По-видимому, весьма немного. Использовать этот термин не было запрещено и во времена Аристотеля. Каждый наступивший день — новый по отношению к прошедшему. Однако важнее то, что ноосфера это не чисто земное образование. Дающая жизнь звезда по имени «Солнце», есть неотъемлемая часть ноосферы. Поэтому обширность связей глобальной системы такова, что оставляет мало надежд на возможность влияния на неё той малой частью, которой является человеческое сообщество.
Меркурий стерильно чист, органическая жизнь Венеры — исключительно в воспоминаниях наших предков о прибывших когда-то «космических богах». 500 лет для нашей цивилизации отпущено «махровыми пессимистами». Более реальны 500 тысяч лет, но их не охарактеризуешь как «светлое будущее». В большей степени это те «жёсткие условия», способные быстро изменять информацию о последовательности движений-взаимодействий, записываемую в ДНК. Физические земные условия в сочетании с постоянно «дописываемым сценарием жизни» уже создали и быстро «совершенствуют» синтетическую оболочку — урбаносферу. Человек разумный (и не обязательно совершенный) служит в ней и связующим, и выравнивающим элементом. Значимое влияние человека на природу (изменение) наиболее доступно только в отношении самого человека как её части. Изменяя себя, мы изменяем Вселенную. Этим философско-физическим выводом мы и закончим наш анализ.
Заключение
Ранее автором была показана возможность рассмотрения природы тяготения как исключительно физического процесса, как постоянного движения-взаимодействия, присущего всем без исключения объектам, всем составным частям того, что мы привыкли называть «космосом». Часто для исследователя единство космоса нарушается кажущимся резким несоответствием «живого» и «неживого». Однако, всё познаётся «в сравнении». Оказалось, что постановка «во главу угла» фундаментальной роли движения как главнейшего атрибута материальной субстанции значительно уменьшает степень такого несоответствия. Жизнь как движение-взаимодействие с постоянным изменением, с вечным обменом импульсами-гравитонами присутствует в любой части космической материи. Она не [должна] изменяться в зависимости от алгоритмов её описания, используемых неким образованием-наблюдателем. Главное, чтобы «наблюдатель-человек» об этом не забывал, не списывал некие относительно неразумные действия на неподвластное ему постоянство вечного движения.
Литература
- Апанович И.А. Тяготение как разнонаправленное движение материи//Российский геофизический журнал, 2002, № 27-28.- С. 99-105.
- Апанович И.А. Гравитация. Прошлое, настоящее и будущее вечно движущегося мира. Красноярск. 2006.- 160 с.
- Апанович И.А. Геодинамика. Проблемы и перспективы. Красноярск, 2010.- 230 с.
- Апанович И.А. О движении, гравитации, геодинамике и земной эволюции.- Saarbrucken Germany. LAP LAMBERT Academic Publishing. 2014.- 625 с.
- Земля. Введение в общую геологию/Дж. Ферхуген, Ф. Тернер и др.- Пер. с англ. Б.А. Борисова и др.- Мир, 1974.- 845 с.
- Моисеев Н.Н. Как приблизиться к ноосфере.- Химия и жизнь. № 6-8. 1989.
- Океан сам по себе и для нас. Ч. Дрейк, Дж. Имбри и др. М., Прогресс, 1982.- 470 с.
- Физическая энциклопедия.- М., Науч. изд-во «Большая Российская энциклопедия». 1994; 1998.
- Флэннери Тим. Грозит ли Земле катастрофа?- Пер. с англ. М.В. Орлова.- М., ООО ТД «Издательство Мир книги», 2007.- 352 с.[schema type=»book» name=»Загадочная ДНК! О тайне жизни земной и космической» description=»В работе рассмотрены механизмы образования биологических организмов из неорганической материи. В основе построений — природа гравитации как постоянного движения-взаимодействия с обменом импульсами. Показана логичность существования конечного периода жизни любого существа. Выделен главный фактор, способствующий увеличению продолжительности этого периода.» author=»Апанович Иван Александрович» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-02-16″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_29.08.2015_08(17)» ebook=»yes» ]