(В чем заключено главное различие между живой и косной природой?)
Львов Иосиф Георгиевич
В статье предлагается принципиально новый (и в то же время совершенно простой, естественно вытекающий из фундаментальных физических законов) ответ на извечный человеческий вопрос о сущности явления жизни.
Если прямая цель всякой научной работы - раскрывать тайны природы, то она оказывает и другое, не менее ценное действие на ум исследователя. Она делает его обладателем методов, и к выработке их ничто, кроме научной работы, не могло бы его привести; это ставит его в положение, с которого многие области природы, помимо тех, которые он изучал, являются перед ним в новом свете.
Дж. К.Максвелл
1. Состояние вопроса
Чем сложнее обилие новых фактов, чем пестрее разнообразие новых идей, тем повелительней звучит призыв к объединяющему мировоззрению.
Г.Гельмгольц
Вопрос "Что такое жизнь?" всегда составлял одну из наиболее фундаментальных тайн мироздания, издавна волновавших человечество. Во все времена люди пытались дать на него более или менее адекватный ответ, соответствующий текущему уровню развития их взглядов на природу. Но и сегодня, на рубеже второго и третьего тысячелетий нашей эры, единого, всеми признанного мнения по данной животрепещущей проблеме, как это ни странно, по-прежнему не существует. Высказываются, конечно, многочисленные предположения, апеллирующие к тем или иным вторичным признакам жизни, приводятся, естественно, определенные доводы в их пользу. Однако именно отмеченный второстепенный характер обсуждаемых при этом признаков делает само их число в целом настолько большим, что специалисты вынуждены вести непрекращающиеся споры о приоритете каких-либо конкретных из них. И конца подобному положению дел, к сожалению, не видно, ибо по-настоящему фундаментального определения жизни, с позиций которого можно было бы объяснить все указанные относительно частные ее проявления, до настоящего времени все же никто так и не предложил. А между тем понять сущность жизни, как нам представляется, не сложно. Нужно лишь взглянуть на названную проблему с наиболее общей точки зрения, затрагивающей самые коренные аспекты мироздания. Именно попытке показать это на практике и посвящена настоящая статья.
Сначала, однако, требуется хотя бы коротко изложить уже имеющиеся точки зрения. В связи с тем, что у нас здесь нет возможности осветить целиком всю описанную выше дискуссию, ограничимся тем, что процитируем максимально полно соответствующую статью из "Философского энциклопедического словаря", где указанное фундаментальное понятие "жизнь" определяется в стремлении учесть все существующие точки зрения следующим вынужденно многословным образом: "Жизнь - это форма существования материи, закономерно возникающая при определенных условиях в процессе ее развития. Живые объекты отличаются от неживых обменом веществ (непременное условие жизни), раздражимостью, способностью к размножению, росту, активной регуляции своего состава и функций, к различным формам движения, приспособляемостью к среде и т. д. ...Дарвин в "Происхождении видов" так определял основные законы, лежащие в основе возникновения всех форм жизни: "Эти законы, в самом широком смысле - Рост и воспроизведение, Наследственность, почти необходимо вытекающая из воспроизведения, Изменчивость, зависящая от прямого или косвенного действия жизненных условий и от упражнения и неупражнения. Прогрессия размножения, столь высокая, что она ведет к Борьбе за жизнь и ее последствию - Естественному отбору...".
В целом, - делается затем в словаре резюмирующий вывод, - обобщение Дарвина сохраняет свою силу и по ныне, а его основные законы жизни сводятся к двум, еще более общим. Это прежде всего способность живого ассимилировать полученные извне вещества, т. е. перестраивать их, уподобляя собственным материальным структурам, и за счет этого многократно воспроизводить их (репродуцировать). Способность к избыточному самовоспроизведению лежит в основе роста клетки, размножения клеток и организмов и, следовательно, - прогрессии размножения (основное условие для естественного отбора), а также в основе наследственности и наследственной изменчивости. Воспроизведение себе подобного - фундаментальное свойство живого - ныне получает интерпретацию в терминах химических понятий. Другая особенность живого заключается в огромном многообразии свойств, приобретаемых материальными структурами живых объектов. ...Реализация многообразной информации о свойствах организма осуществляется путем синтеза согласно генетическому коду различных белков, которые благодаря своему разнообразию и структурной пластичности обусловливают развитие различных физических и химических приспособлений живых организмов. На этом фундаменте в процессе ЭВОЛЮЦИИ возникли непревзойденные по своему совершенству УПРАВЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ.
Таким образом, - подводится далее окончательный итог, - жизнь характеризуется ВЫСОКОУПОРЯДОЧЕННЫМИ материальными структурами, которые составляют живую систему, способную в целом к самовоспроизведению. Жизнь качественно превосходит другие формы существования материи в отношении многообразия и сложности химических компонентов и динамики протекающих в живом превращений. Живые системы характеризуются гораздо более высоким уровнем УПОРЯДОЧЕННОСТИ: структурной и функциональной, в пространстве и во времени. Структурная компактность и энергетическая экономичность живого - результат высочайшей упорядоченности на молекулярном уровне. Живые организмы обмениваются с окружающей средой ЭНЕРГИЕЙ, ВЕЩЕСТВОМ и ИНФОРМАЦИЕЙ, т. е. являются ОТКРЫТЫМИ СИСТЕМАМИ. При этом, в отличие от неживых систем, живому присуща способность к УПОРЯДОЧЕНИЮ, к созданию ПОРЯДКА из ХАОСА (т. е. ПРОТИВОДЕЙСТВИЯ ВОЗРАСТАНИЮ ЭНТРОПИИ). Однако снижение энтропии в живых системах возможно ТОЛЬКО ЗА СЧЕТ ПОВЫШЕНИЯ ЭНТРОПИИ В ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ, так что В ЦЕЛОМ ПРОЦЕСС ПОВЫШЕНИЯ ЭНТРОПИИ ПРОДОЛЖАЕТСЯ" [1, С.192,193.].
Итак, как видим, в качестве определяющих черт жизни приводится сегодня, как мы и предупреждали, множество самых разнообразных ее признаков, среди которых выделяется затем вроде бы несколько так называемых основных. Но и они, как легко заметить, тоже далеко не самодостаточны и требуют поэтому в дополнение к основной своей формулировке многочисленных специальных пояснений, что прямо указывает, подчеркнем данный момент снова и снова, на сугубо вторичный характер этих признаков, являющихся на самом деле лишь необходимыми частными следствиями некой исходной, по-настоящему фундаментальной черты живого, понять которую до конца, к сожалению, так пока и не удалось. Иначе говоря, простой и легко объяснимый с позиций обычной человеческой логики единый критерий жизни к настоящему моменту, как уже говорилось, по сути дела вообще отсутствует. Но при этом, что видно даже из приведенной только что цитаты, любой достаточно строгий разговор о сущности живого непременно сводится в конце концов к универсальным физическим понятиям, и данный факт, акцентируем теперь это обстоятельство особо, вовсе не случаен. Напротив, - он абсолютно закономерен, что легко можно показать как раз путем упомянутых общелогических рассуждений.
Ведь в чем состоит в действительности само определение того или иного понятия? Да всего лишь в установлении того, чем именно оно отличается от прямо противоположного себе по своему основному логическому смыслу. Т. е. на самом деле всегда определяются сразу два понятия, являющиеся друг для друга антиподами. А значит, и определение собственно жизни должно состоять в общем случае в установлении непосредственно отмеченного главного различия между ней и косностью, как раз и соответствующей прямо противоположному понятию "не жизнь", т. е. жизнь и косность должны определяться одновременно. Но для разрешения этой базовой задачи совершенно необходим, понятно, принципиально общий взгляд на всю природу в целом, охватывающий равным образом как жизнь, так и косность, который только и дает изучающая действительно наиболее общие законы мироздания упомянутая физика (если угодно - натуральная философия). Чисто же биологический анализ, как теперь уже всем должно быть ясно, сам по себе просто не способен помочь в осмыслении исходной сущности жизни, т. к. слишком узок для достижения подобной фундаментальной цели, почему и заканчивается обычно при обсуждении отмеченного глобального вопроса переходом рано или поздно обязательно к физическим понятиям. А в конечном счете, как легко заметить из той же процитированной выше статьи "Философского энциклопедического словаря", - к одному, самому общему из них - энтропии! Что и неудивительно: различие между жизнью и не жизнью, принадлежащее, как всем понятно, к числу наиболее фундаментальных в природе, обязательно должно быть связано в своей основе с наиболее универсальным физическим законом, которым и является олицетворяемое этим базовым понятием так называемое второе начало термодинамики.
Данный факт хорошо осознают, конечно же, и сами физики, очень многие из которых посвятили свои труды изучению рассматриваемой интереснейшей проблемы. В том числе и такие наиболее известные из них, как, скажем, один из главных создателей квантовой механики, лауреат Нобелевской премии Эрвин Шредингер, выпустивший еще в сороковых годах истекающего столетия небольшую, но чрезвычайно знаменитую книжку с весьма показательным общим названием: "Что такое жизнь? С точки зрения физика". В ней он прямо связал основное направление поиска ответа на данный чрезвычайно волновавший его вопрос с изучением следствий из указанного краеугольного второго начала термодинамики, которое характеризуется им как "наиболее важный, наиболее общий и всеохватывающий закон" [2, С.80.] природы. Но дать на этой основе само искомое определение жизни Шредингер, к сожалению, так и не сумел, чему тоже есть свое вполне понятное логическое объяснение: для разрешения данной ключевой задачи, как мы еще увидим, помимо общефизического необходимы также и некоторые другие сугубо специфические на первый взгляд подходы к рассматриваемой при этом особой проблематике, развитые пока преимущественно уже именно в специальных отраслях науки.