Поиск по сайту: 
 
Russian English French German
 
© 2001-2017 Институт исследований природы времени. Все права защищены.
Дизайн: Валерия Сидорова

В оформлении сайта использованы элементы картины М.К.Эшера Snakes и рисунки художника А.Астрина
Отрицательная энтропия, стрела времени и эволюционное возникновение жизни

Отрицательная энтропия, стрела времени и эволюционное возникновение жизни

0.0/5 оценка (0 голосов)

В предлагаемой вниманию читателя работе излагается физическая сущность процессов с отрицательной энтропией с точки зрения течения процессов в микромире. Также выдвигается гипотеза о дуализме природы процессов с отрицательной энтропией, имеющей двойную направленность, совпадающую, соответственно, с направленностью «тяжелой» и «информационной» стрел времени. С точки зрения сформулированной гипотезы, предлагается версия о сущности жизни, рассматривается направленность биологической эволюции, как части общей эволюции материальной субстанции. На основе изложенного предлагается эволюционная картина возникновения жизни на Земле, а также анализируются физико-химические факторы необходимые для зарождения жизни, включая особенную роль гравитации. Также предлагается версия природы устойчивого неравновесия Бауэра и определяются основные отличия между неживой и живой материей. На основании непротиворечивых выводов и заключений, полученных исходя из природы микромира, предлагается определение жизни.

1. Введение.

С введением понятия «энтелехии», Аристотель обозначил существование в философии двух основных точек зрения, которые используются по настоящее время для объяснения феномена жизни. Механицизм отвергает всякое противопоставление живого и неживого, исходя из того, что биологические явления полностью объяснимы физико-химическими закономерностями. Витализм отрицает сводимость процессов жизни к физике и химии и полагает наличие в живых существах особых жизненных факторов, наподобие «энтелехии». Спор между представителями этих двух основных точек зрения, о том, что такое жизнь, продолжался во все времена развития человеческой цивилизации, начиная от античной философии и заканчивая современной биологией [4].

Рассмотрение всех существующих разнообразных течений по объяснению феномена жизни выходит за рамки данной работы, которая посвящена рассмотрению вопросов о сущности жизни и возникновению жизни с позиций процессов, протекающих в микромире, на базе существующих научных знаний в области физики, биологии и теории информации, обобщая их с эволюционной точки зрения.

Для определения биологического понятия жизни, не противоречащего существующему уровню знаний, в науке использовались различные подходы.

Насколько разняться формулировки понятия жизни в современном научном представлении можно наблюдать на примерах ее трактовки с различных точек зрения, как с классической философско-биологической точки зрения, так и с позиции теории информации, кибернетики, топологии и физики сложных систем:

Биологическая жизнь - это особое состояние материи, отличающее биологические организмы от неорганических объектов, т. е. неживых, мёртвых организмов, достигаемое за счёт следующих процессов: поведение, метаболизм, рост, размножение, развитие, гомеостаз.

Жизнь - это особый вид материального взаимодействия генетических объектов, которые осуществляют синтез себе подобных генетических объектов.

Жизнь – понятие, обладающее следующими свойствами:

  1. способность преодолевать нарастание энтропии,
  2. приспособленность к существованию в данных условиях окружающей среды,
  3. приспособляемость всех частей организма к выполняемым в жизненном процессе функциям,
  4. способность к сохранению и передаче наследственной информации.

Жизнь в её элементарной форме можно определить как способ существования открытых коллоидных систем, содержащих в качестве своих обязательных элементов соединения типа белков, нуклеиновых кислот и фосфорорганических веществ, обладающих свойствами саморегулирования и развития на основе накопления и преобразования вещества, энергии и информации в процессе их взаимодействия с окружающей средой.

Жизнь - это турбуленция в потоке информации-энтропии в процессе расширения Вселенной, повышающем энтропию пространства при трансформации её в энтропию времени.

Живой организм - открытая, саморегулируемая, самовоспроизводящаяся и развивающаяся гетерогенная система, важнейшими функциональными веществами которой, являются биополимеры - белки и нуклеиновые кислоты.

Анализ реальных проявлений жизни показывает, что каждое из приведенных выше определений не охватывает все аспекты рассматриваемого феномена жизни, не раскрывает ее сущности и не позволяет предложить достоверную версию ее возникновения с эволюционной точки зрения.

На сегодняшний день в науке существует множество теорий и гипотез, посвященных раскрытию тайны живой материи. В этих теориях, наряду с формулировкой жизни, предлагаются версии возникновения жизни на Земле, в том числе, основанные на эволюции материальной субстанции, с учетом возможности существования законов природы, ещё неизвестных науке.

Одной из теорий, в которой возникновение жизни рассматривается с последовательной научной позиции, является теория биохимической эволюции А.И. Опарина [11]. Сущность теории заключается в обосновании закономерного характера возникновения жизни в результате длительного процесса химической эволюции материи и последующего действия естественного отбора на уровне многомолекулярных образований – предклеточных структур.

А.И. Опарин подчеркивал, что именно закономерный и длительный эволюционный процесс привел к качественному скачку – к возникновению жизни на Земле, а не какая-то счастливая случайность или занос ее с других планет.

Как отмечал Э.Шредингер: «Нас не должны обескураживать трудности объяснения жизни с привлечением обыкновенных законов физики. Мы вправе предполагать, что живая материя подчиняется новому типу физических законов» [19].

С точки зрения Н.А. Козырева «Живые организмы не могут создать то, чего нет в природе. Они могут только собрать и использовать то, что заложено в общих свойствах Мира. Эти свойства должны быть, следовательно, и в неживой природе. Их надо искать именно здесь, где можно пользоваться методикой точных наук и опереться на их огромный опыт познания» [5].

Необходимо отметить, что эволюционный процесс развития живой материи, согласно существующей точке зрения в современной биологии, интерпретируется как процесс, направленный в сторону усложнения. При этом направленность эволюционного процесса в сторону усложнения трактуется в разных теориях по-разному, вследствие того, что каждая теория по–своему интерпретирует понятие сложности.

Несомненно, что жизнь проявляющаяся во всем её многообразии, в способности к выживанию в самых экстремальных условиях, и имеющая тенденцию к эволюции, приспособлению, размножению и распространению не могла появиться и развиваться случайным образом. Невероятная сложность организации живых существ, экстравагантность их строения и поведения наводит на мысль о существовании некоего глобального и действенного явления природы, под воздействием которого протекала направленная изменчивость в микромире, которую можно определить как направленный эволюционный процесс, приведший к зарождению и развитию жизни на Земле.

В настоящей работе предлагается интерпретация некоторых существующих в физике макроскопических явлений, с точки зрения процессов, протекающих микромире. С этой точки зрения, в качестве глобального и действенного явления природы, мотивировавшего возникновение жизни, рассматривается микроскопическая сущность процессов с отрицательной энтропией. На основании предложенного подхода сделана попытка дать непротиворечивое объяснение некоторым вопросам философского осмысления жизни, в том числе предлагается объяснение сущности жизни и направленности глобального эволюционного развития материального Мира, частью которого является эволюция живой материи.

2. Энтропия и отрицательная энтропия.

Для оценки тепловых явлений в термодинамике, а также оценки информационного состояния системы в теории информации используется один и тот же термин - энтропия. Если в термодинамике энтропия это количественное выражение рассеянной в системе тепловой энергии, то в теории информации энтропия определяется, как количественная мера неопределенности состояния системы. В термодинамике термин энтропия впервые употребил Р. Готтлиб (Клаузиус) в 1865 году, в качестве обозначения меры рассеяния энергии и увеличения всех форм беспорядка. В теории информации термин энтропия ввел К. Шеннон, как меру неопределенности случайной величины. В обоих случаях рост энтропии характеризует рост неопределенности или беспорядка в системе, при этом, как в термодинамике, так и в теории информации различают процессы, протекающие без роста энтропии.

Впервые понятие явления противоположного энтропии или «отрицательной энтропии» предложил в 1945 г. австрийский физик Э. Шредингер, позднее американский физик Л. Бриллюэн ввел в теорию информации термин негэнтропия.

Вводя понятие отрицательной энтропии, Э. Шредингер объяснял этим, как живой организм освобождается от энтропии: «Живой организм может избежать этого состояния (смерти), то есть оставаться живым, только постоянно извлекая из окружающей среды отрицательную энтропию... Отрицательная энтропия -это то, чем организм питается» [19].

В современной биологии процессы с отрицательной энтропией используются в качестве описания способности живых систем к разделению энтропии, примером может служить следующее определение: «Живыми называются такие системы, которые способны самостоятельно поддерживать и увеличивать свою очень высокую степень упорядоченности в среде с меньшей степенью упорядоченности»; «...они (организмы) питаются «отрицательной энтропией», переносят упорядоченность (негентропию) из питательных веществ в самих себя» [9].

В синергетике - дисциплине о самоорганизующихся системах используется понятие структурной энтропии. Структурная энтропия является мерой неупорядоченности строения систем. Постепенное упорядочивание, усложнение равносильно накоплению информации, тенденция к упрощению означает уменьшение информации и накопление энтропии. Следовательно информация эквивалентна отрицательной энтропии, отражающей меру упорядоченности.

Также в процессах самоорганизации материи важную роль играет принцип минимума роста энтропии известный как принцип Онсагера. Суть принципа заключается в следующем: если число возможных форм реализации процесса, в соответствии с законами физики, не единственно, то реализуется тот, при котором энтропия системы растет наиболее медленно [10].

Многообразие проявлений, взаимосвязей, причинно–следственных отношений и закономерностей в детерминированном мире представляет многообразие информации, которая имеет потенциальную ценность. Необходимо отметить, что обязательным условием существования информации является наличие ее материальных носителей, как то: квантов энергии, элементарных частиц, атомов и молекул.

Если энтропия в информационном отражении характеризует рост неопределенности или беспорядка, то соответственно,отрицательная энтропия в информационном контексте характеризует меру упорядоченности, обладающей потенциальной ценностью.

На основании изложенного, под ценной информацией [3,17] будем подразумевать качественную информацию, которая отражает все объективные свойства, проявления, взаимоотношения объектов материальной субстанции, а также всю иерархию причинно-следственных отношений для некоторого уровня развития микромира. Например, свойства кванта энергии отражаются в следующей качественной информации – длина и амплитуда волны излучения, масса движения, скорость, импульс, а также спиновое число, при этом, существование квантов энергии порождает один из самых общих законов природы – закон сохранения энергии.

Определение ценной информации вводится с целью осмысления того, что в микромире существует прирост ценной информации по мере течения эволюционных процессов, при этом ценная информация, порожденная на некотором этапе эволюции материального мира имеет потенциальную ценность для всех последующих этапов эволюционного развития материи, например, закон сохранения энергии справедлив не только для всех уровней микромира, но и для всего макромира.

Для неживой материи накопленная ценная информация является строго детерминированной, например, на основании того, что атомы химических элементов имеют одинаковые свойства в любой точке Вселенной, становится возможным проведение спектрометрического анализа удаленных космических объектов и измерение их скоростей с использованием эффекта Доплера.

3. Физическая сущность процессов с отрицательной энтропией.

С целью определения физической сущности отрицательной энтропии, рассмотрим точку зрения, согласно которой все энергетические процессы в микромире могут быть сведены к двум видам процессов, происходящим с высвобождением и связыванием энергии. Соответственно, применительно к процессам в микромире, введем понятия свободных и связанных квантов энергии.

Под свободными квантами энергии будем понимать кванты энергии, которые свободно и равновероятно во всех направлениях излучаются в окружающее пространство. Излучение свободных квантов энергии осуществляется на всем диапазоне электромагнитного излучения и сопровождается одновременным ростом энтропии в термодинамически закрытых системах.

Под связыванием квантов энергии будем понимать процессы, в течение которых свободные кванты энергии оказываются связанными в структурах материи, например, во внутриатомных и молекулярных энергетических связях. Так как при связывании квантов энергии они не излучаются в окружающее пространство и не происходит роста энтропии, то, соответственно, процессы связывания квантов энергии в структурах материи можно определить как процессы с отрицательной энтропией.

Переход системы, находящейся в неравновесном состоянии благодаря наличию избыточной энергии, в состояние термодинамического равновесия сопровождается излучением высвобождаемой энергии, по объему которой можно судить о разрушении внутренних энергетических связей в структуре материальной субстанции.

В результате высвобождения квантов энергии при множественном разрыве внутренних энергетических связей в материальной субстанции, в макромире возникает суммарный перепад энергии, способный совершать механическую работу.

В терминах квантовой теории можно сформулировать, что излучение свободных квантов энергии наблюдается при их переходе из «стационарного» состояния в свободное состояние, а образование связанной энергии происходит при переходе свободных квантов энергии в «стационарное» состояние.

Процессы связывания квантов энергии можно представить в виде многоуровневой иерархической организации упорядочивания объектов микромира в субъядерных, ядерных, атомных и молекулярных структурах.

При анализе процессов связывания квантов энергии мы не будем отвлекаться на механизмы реализации этих процессов в структурах микромира, а только сконцентрируем внимание на самой их сути – на связывании квантов энергии.

Рассмотрим иерархию процессов связывания квантов энергии в микромире, на нескольких условных уровнях, которые можно представить в качестве этапов упорядочивания (эволюции) материального мира, когда в конечном результате последовательных этапов связывания квантов энергии, в космическом пространстве образуются скопления вещества в виде планет, звезд и галактик.

Процесс связывания квантов энергии на нулевом уровне – связывание безмассовых квантов энергии приводит к рождению пар элементарных частиц, например, электронов и позитронов, обладающих массой покоя. На этом уровне происходит появление массы вещества в микромире в результате зарождения элементарных частиц, которые приобретают в микромире уникальное свойство - массу покоя. Это свойство делает подвластными влиянию гравитационного взаимодействия частицы, которые находятся в состоянии «покоя». Соответственно, распад нестабильных частиц и реакция аннигиляции приводят к возникновению дефекта массы и высвобождению квантов энергии. Соответственно, с рождением элементарных частиц, можно говорить о росте ценной информации за счет появления новой качественной информации, отражающей все богатство проявлений и свойств зародившихся частиц вещества.

Возможно, что в момент «Большого взрыва» при плотности энергии, соответствующей температуре в тысячи миллиардов градусов, связывание квантов энергии привело к массовому рождению пар элементарных частиц. Учитывая, что до осуществления процессов рождения пар частицы вещества отсутствовали, под плотностью энергии, соответствующей температуре в тысячи миллиардов градусов будем понимать, что некоторый объем пространства характеризовался внутренним уровнем тепловой энергии, который определялся плотностью внутренних свободных квантов энергии в данном объеме, при этом, измерение тепловой энергии по температурной шкале отражало соответствующее значение в градусах.

Процессы связывания первого уровня – связывание квантов энергии при рождении тяжелых частиц – адронов. Процессы массового синтеза адронов протекают в условиях, соответствующих температуре в сотни миллиардов градусов. На этом уровне осуществляется синтез «тяжелых» частиц, который сопровождается увеличением массы вещества в субъядерных частицах. Рождение адронов также сопровождается ростом ценной информации, отражающей их свойства и взаимоотношения.

Процессы связывания второго уровня – массовое образование ядер атомов, происходит со связыванием квантов энергии в условиях, соответствующих условиям совершения термоядерного синтеза, то есть при температуре в десятки миллиардов градусов. О количестве связанной энергии можно судить по объему энергии, выделяемой при реакции расщепления атомного ядра. На этом уровне происходит концентрация протонов и нейтронов в ядрах «легких» элементов (водорода и гелия) и соответствующее увеличение массы вещества в субатомных структурах и рост новой ценной информации, отражающей качество новых проявлений материи.

Процессы связывания третьего уровня – связывание квантов энергии при образовании атомов химических элементов, приводит к массовому образованию ядер «тяжелых» элементов (всего многообразия элементов из таблицы Менделеева) и формированию вокруг ядер электронной оболочки. Процессы протекают в условиях, когда вещество находится в состоянии горячей плазмы, то есть при температуре порядка 4000 градусов по Кельвину. О количестве связанной энергии можно судить, исходя из объема энергии, который выделяется в результате реакций расщепления атомов тяжелых элементов. Этот уровень характеризуется концентрацией элементарных частиц в ядрах атомов и соответствующим увеличением массы вещества в атомах химических элементов, а также приростом новой ценной информации в отношении данного уровня развития материального мира.

Процессы связывания свободных квантов энергии на вышеуказанных уровнях должны совершаться за очень короткий период времени, в течение которого в зоне связывания квантов энергии, образовавшейся в результате «Большого взрыва» и расширяющейся со скоростью света, существуют необходимые температурные условия.

Необходимо отметить, что процесс взрыва в физике представляется как возникновение перепада давления в материальной субстанции в результате мгновенного высвобождения энергии. Если принять во внимание, что согласно существующей гипотезе, до «Большого взрыва» частиц вещества не существовало, то «Большой взрыв» должен ассоциироваться с возникновением не перепада давления, а перепада энергии в результате мгновенного выброса бесчисленного множества квантов энергии, соответственно, внешняя граница зоны связывания квантов энергии должна определяться сферой перепада энергии, расширяющейся со скоростью света.

Процессы связывания четвертого уровня – связывание квантов энергии на молекулярном уровне при образовании связей, приводящих к массовому объединению атомов в молекулы и макромолекулярные цепочки. Химические реакции, сопровождающиеся образованием энергетических связей, протекают в диапазоне температур, когда вещество находится в одном из фазовых состояний: газообразном, жидком или твердом. О количестве связанной энергии можно судить по объему энергии, выделяемому в результате разрыва химических связей или по высвобождаемой энергии при расщеплении химических связей органических молекул, необходимой живым организмам для осуществления жизнедеятельности, например, для двигательной активности. Процессы этого уровня сопровождаются концентрацией атомов в молекулярных структурах и соответствующим увеличением массы вещества в этих структурах. Соответственно, можно говорить о приросте новой ценной информации, отражающей все богатство проявлений, свойств и причинно-следственных отношений в сформировавшемся материальном мире. Весь объем качественной информации, накопленной на очередном уровне развития материальной субстанции, в процессе становления материального мира, можно рассматривать как ценную информацию для всех последующих этапов развития материи.

Анализ процессов, сопровождающихся в макромире ростом энтропии в термодинамических системах показывает, что в микромире эти процессы сводятся к высвобождению и излучению свободных квантов энергии. Соответственно, противоположные процессы, т.е. процессы связывания квантов энергии в микромире, вне зависимости от природы сил взаимодействия, в результате которых происходит связывание квантов энергии, можно обобщить как процессы с отрицательной энтропией.

Исходя из изложенного, в настоящей работе предлагается точка зрения, согласно которой, физической сущностью процессов с отрицательной энтропией в микромире является совершение процессов связывания квантов энергии, сопровождаемых ростом массы вещества в структурах материальной субстанции.

Возможно, что в реальности, иерархия процессов связывания квантов энергии имеет более сложную многоуровневую структуру, допускающую возможность существования процессов, также протекающих без роста энтропии, которые назовем процессами когерентного движения объектов микромира.

Под процессами когерентного движения объектов микромира, иначе говоря, структурированного коллективного движения ансамблей атомов и молекул, будем понимать процессы, протекающие без роста энтропии, при которых связывание квантов энергии не является стабильным и не происходит увеличение массы вещества. Нестабильность когерентных процессов проявляется в том, что они требуют энергетической подпитки извне и без подпитки затухают. Примерами таких процессов в макромире могут служить турбулентный поток, когерентное излучение в лазерах, неравновесие Бенара [13], а также явление резонанса.

Необходимо также отметить, что на рассмотренных уровнях в процессах связывания энергии участвуют кванты энергии, плотностью распределения в пространстве которых определяется температура материальной субстанции на соответствующем иерархическом уровне. Если на всех рассмотренных уровнях совершаются процессы связывания внутренних свободных квантов энергии, присутствующих в пределах пространственного объема, который занимает материальная субстанция, то уменьшение плотности внутренних свободных квантов энергии в результате совершения процессов связывания энергии будет сопровождаться убыванием тепловой энергии в пределах пространственного объема, где протекают процессы с отрицательной энтропией.

Анализируя приведенную иерархическую структуру, можно заметить, что процессы массового связывания квантов энергии завершаются в материальной субстанции при температуре, когда вещество в результате формирования кристаллической структуры, переходит из жидкой фазы в твердую, т.е. в условиях, когда в результате понижения температуры снижается возможность связывания внутренних квантов энергии, однако, при этом не исключается возможность связывания квантов энергии от внешнего, более горячего источника.

Также в результате анализа предлагаемой многоуровневой структуры можно заметить, что процессы связывания квантов энергии на всех рассмотренных уровнях являются процессами детерминированными. Это, в частности, подтверждается тем, что в природе существует ограниченное количество элементарных частиц, ограниченное количество адронов, ограниченное число атомов химических элементов, а также, например, тем, что течение указанных процессов совершается детерминированным образом и подчиняется законам сохранения. Кроме этого подтверждением проявления детерминизма в микромире является то, что объекты микромира имеют характерные индивидуальные свойства, которые могут быть заранее предсказаны, например, исходя из месторасположения в таблице Менделеева ещё не открытого химического элемента, заранее можно предсказать его физические и химические свойства.

Обобщая, можно сказать, что познание микромира является возможным благодаря существованию в нем детерминированных процессов.

Если рассматривать последовательность уровней связывания энергии как процесс детерминированной эволюции материальной субстанции, то можно наблюдать, что этот процесс эволюции совершается за счет внутренней тепловой энергии субстанции. Исходя из этого, детерминированную эволюцию материальной субстанции можно назвать «тепловой» эволюцией материального мира.

В результате анализа рассмотренной выше иерархии процессов с отрицательной энтропией можно проследить, что процессы связывания энергии на всех уровнях сопровождаются увеличением массы вещества и соответствующим приростом ценной информации.

Учитывая, что процессы связывания квантов энергии на всех уровнях иерархии сопровождаются построением новых, детерминированных и упорядоченных в информационном контексте структур материальной субстанции, можно констатировать, что в процессах связывания квантов энергии, отрицательная энтропия в энергетическом контексте коррелированна с отрицательной энтропией в информационном контексте.

Исходя из изложенного, в настоящей работе предлагается гипотеза о проявлении дуализма природы отрицательной энтропии, выражающегося в единстве энергетического и информационного отражения процессов с отрицательной энтропией.

Если процесс последовательного упорядочивания в материальной субстанции интерпретировать как процесс накопления ценной информации, то это позволяет «тепловую» эволюцию материальной субстанции, рассматривать в качестве предыстории развития по отношению к последующей биологической эволюции. Соответственно, под упорядочиванием в информационном контексте будем понимать рост ценной информации.

Рассмотрение последовательности уровней процессов связывания квантов энергии в качестве процессов с отрицательной энтропией, позволяет предположить, что эволюция материальной субстанции заключается в эволюции процессов с отрицательной энтропией, т.е. объектом эволюции являются процессы с отрицательной энтропией.

4. О сущности жизни.

Жизнь, во всем своем многообразии, не могла появиться, существовать и эволюционировать при отсутствии явления, определяющего сущность жизни, а также при отсутствии направленности эволюционного развития живой материи.

Что же послужило мотивацией, толчком к зарождению жизни, к появлению такого невероятного многообразия живых существ, богатства флоры и фауны?

Анализ проявлений живой материи показывает, что в отличие от неживой материи, она стремится к самоорганизации процессов жизнедеятельности, направленных на связывание квантов энергии. Например, растения, используя механизм фотосинтеза, осуществляют процесс связывания фотонов в химических связях органических молекул. Процесс связывания квантов энергии в растениях сопровождается одновременным накоплением синтезированных органических веществ в биомассе организмов. В свою очередь, представители животного мира, используя механизм, который можно назвать вторичным синтезом, осуществляют связывание квантов энергии, высвобождаемых в процессах расщепления химических связей в молекулах органических веществ, ранее синтезированных другими организмами, что сопровождается накоплением продуктов синтеза в биомассе животного организма. Таким образом, можно сделать вывод, что жизнедеятельность организмов напрямую связана с совершением процессов связывания квантов энергии и соответствующим накоплением биомассы.

На основании изложенного можно сформулировать версию, согласно которой сущность жизни или, иначе говоря, биологический смысл существования живой материи, заключается в совершении процессов с отрицательной энтропией. Если в живых организмах процессы с отрицательной энтропией сводятся к процессам связывания квантов энергии, томожно определить, чтосущность жизни заключается в совершении процессов связывания квантов энергии в межмолекулярных энергетических связях биополимеров, которые сопровождаются накоплением синтезированных биополимеров в биомассе организмов.

В соответствии со Вторым Законом термодинамики, физическая система всегда стремится к достижению состояния с минимальным уровнем энергии и высвобождению избытка имеющейся энергии, сопровождающемуся ростом энтропии. В физике принята терминология, согласно которой система, имеющая избыток энергии называется «возбужденной», а самое низкое энергетическое состояние системы – состоянием «термодинамического равновесия».

Состояние «возбужденной» системы является неравновесным и система стремится перейти в устойчивое состояние с минимальным значением избыточной энергии. Для удержания системы в неравновесном «возбужденном» состоянии должно существовать некоторое «сдерживающее условие» не позволяющее системе беспрепятственно освободиться от избытка энергии.

Течение процессов связывания квантов энергии и накопления биомассы обеспечивается организацией живой системы, приводящей её в энергетически «возбужденное» состояние - в неравновесное состояние с избыточной накопленной энергией.

После смерти живого организма и в связи с тем, что перестает выполняться «сдерживающее условие», из неживого тела уходит избыточная энергия и оно переходит в состояние «термодинамического равновесия».

Следовательно, основным отличительным признаком живой системы, является свойство, заключающееся в способности к связыванию квантов энергии и накоплению продуктов синтеза в биомассе, а также к удержанию системы в неравновесном состоянии, в которое система приходит вследствие накопления избыточной энергии.

5. Природа состояния неравновесия живого организма.

В чем же заключается природа состояния неравновесия,в которое живая система переходит вследствие накопления избыточной энергии и природа «сдерживающего условия», позволяющего поддерживать систему в состоянии неравновесия?

Говоря о природе состояния неравновесия живой системы, необходимо отметить, что Э. Бауэр, в результате изучения живых организмов, сформулировал принцип устойчивого неравновесия, согласно которому живые системы никогда не бывают в равновесии и исполняют постоянно работу против равновесия, источником которой является состояние неравновесия молекулярной структуры живого [2].

Рассмотрим природу устойчивого неравновесия Э. Бауэра с точки зрения предлагаемой версии о сущности жизни.

При анализе жизнедеятельности даже самых простейших одноклеточных организмов, можно наблюдать взаимосвязанность и упорядоченность всех внутренних процессов, протекающих в клетке, а также сложнейшую соподчиненность и согласованность функционирования клеточных тел и органелл, которую можно представить как способность организовать структурированное коллективное (когерентное) движение ансамблей атомов и молекул. Можно предположить, что функционирование сложной системы жизнеобеспечения внутри клетки представляет собой механизм самоорганизации единого порядка в множественном когерентном движении химических молекул. Таким образом, можно сформулировать, что состояние неравновесия молекулярной структуры живой материи заключается в совершении подчиненного единому порядку когерентного движения молекул, участвующих в процессе связывания квантов энергии.

Неживая клетка, имеющая полный набор необходимых органелл, имеющая одинаковую с живой клеткой физическую структуру и химический состав, не имеет возможности возврата в живое состояние, вследствие того, что клетка перестала быть единым целым и оказалась в качестве разрозненного набора структурных компонент.

Необходимо отметить, что одним из условий целостности системы является наличие у неёвнешней оболочки. Систему, имеющую внешнюю оболочку назовем «обособленной» системой.

Таким образом, обособленная система, обладающая способностью функционировать как единое целое, может быть представлена в качественно новом виде, определяемом как живой организм. Исходя из этого можно сформулировать, что живой организм – это обособленная система, внутренняясамоорганизация которой, в качествеединого целого, позволяет осуществлять процессы связывания квантов энергии.

Из изложенного следует, что одним из отличительных признаков живого организма, можно признать внутреннюю самоорганизацию объекта, позволяющую ему функционировать как единое целое.

Известно, что споры микроорганизмов и семена растений продолжительное время могут находится в «неактивном состоянии», т.е. не осуществлять обмена веществ и обмена энергией с внешней средой, однако, при попадании в благоприятные условия они переходят в «активное состояние» - становятся полноценными живыми организмами, способными к осуществлению процессов связывания квантов энергии. Таким образом, организм способен к переходу из неактивного в активное состояние, если он находится в состоянии неравновесия. Исходя из этого, попробуем объяснить природу «сдерживающего условия» и природу устойчивого неравновесия.

В неживом мире существуют процессы, в которых ансамбли молекул совершают не хаотичное, а упорядоченное движение [13].

Как отмечал И. Пригожин [14]: «сильно неравновесные необратимые процессы могут быть источником когерентности, т.е. самим условием образования огромного множества типов структурированного коллективного поведения».

Согласно И. Пригожину: «Если в системе, находящейся в состоянии равновесия, действие гравитации на тонкий слой жидкости пренебрежимо мало, то в случае неустойчивости Бенара (в гидродинамике, под неустойчивостью Бенара, понимается явление когерентности, возникающее в конвекционном движении молекул жидкости) гравитация играет решающую роль. Система с неустойчивостью Бенара может служить примером того, как сильно неравновесные физико-химические системы становятся “чувствительными” к факторам, которые оказывают вблизи равновесия пренебрежимо слабое воздействие».

На основании изложенного можно сделать предположение о том, что упорядочивание движения органических молекул в гравитационном поле создает условия для их когерентного движения. При этом, когерентное движение зарождается в физико-химических системах, “чувствительных” к слабым флуктуациям гравитационного поля.

Необходимо отметить на глобальное воздействие, которое оказывает гравитация на течение физико-химических процессов в природе. Несомненно, что появление космических тел, в том числе Солнца и планеты Земля, стало возможным благодаря силам гравитации. В последующем, процессы формирования гидросферы и атмосферы происходили в стабильном поле тяготения планеты. Если рассматривать процессы упорядочивания в материальной субстанции, то они могут осуществляться в условиях наличия достаточной концентрации взаимодействующих атомов и молекул в некотором объеме пространства, что достигается за счет их группировки в гравитационном поле Земли. Таким образом, необходимым условием совершения непрерывного и эффективного процесса упорядочивания материальной субстанции является группирующее воздействие гравитационного поля.

Вместе с этим, например, необходимым условием зарождения конвекционного движения в однородной газовой или жидкой среде, наряду с градиентом температуры, является присутствие стабильного гравитационного поля, благодаря которому происходит порождение движения в результате теплового разделения однородной смеси атомов и молекул на более легкие и более тяжелые (в условиях невесомости движения молекул в результате теплового воздействия не происходит, так как в невесомости отсутствуют отношения - легче /тяжелее).

Согласно И. Пригожину, воздействие незначительных флуктуаций может порождать в конвекционном потоке неравновесное состояние - турбулентность, представляющее собой когерентное движение молекул, характеризующееся наиболее медленным ростом энтропии.

Случайно возникшее когерентное движение, не имеющее внешней энергетической подпитки, неизбежно затухает, однако, при наличии необходимых условий оно может принять циклический характер, т.е. стать возобновляемым.

Учитывая, вышеуказанную «чувствительность» физико-химических систем к слабым флуктуациям гравитационного поля, в качестве возможного источника подпитки когерентного движения молекул можно рассматривать воздействие слабых внешних гравитационных флуктуаций. В качестве примера внешних гравитационных флуктуаций можно рассматривать циклические астрономические гравитационные флуктуации, порождаемые в результате воздействия сил тяготения со стороны Солнца и Луны. Таким образом, циклические астрономические гравитационные флуктуации можно рассматривать в качестве источника, инициирующего и подпитывающего состояние «сдерживающего условия», т.е. состояние, характеризующееся устойчивым циклическим когерентным движением молекул. Устойчивость когерентного движения молекул обеспечивается постоянной подпиткой со стороны циклических гравитационных флуктуаций.

Исходя из этого, влияние внешних гравитационных флуктуаций можно рассматривать как инициирующий фактор «сдерживающего условия» внутри спор микроорганизмов и семян растений при их продолжительном неактивном состоянии. Возможно, что в случае неактивного состояния микроорганизмов, «сдерживающее условие», т.е. циклическое когерентное движение молекул, проявляется наподобие реакции, известной в биофизике, как реакция «химических часов». Следовательно, можно предположить, что в неактивном состоянии микроорганизмы сохраняют способность перехода в активное состояние, пока течет их внутреннее индивидуальное время.

Появление «сдерживающего условия», т.е. появление устойчивых циклов когерентного движения молекул обособленных систем, инициируемых суточными циклами флуктуации гравитационного поля можно рассматривать как основу для достижения состояния устойчивого неравновесия.

Рассмотрим с точки зрения предложенной версии о сущности жизни вероятные этапы развития процессов связывания квантов энергии в добиологической эволюции.

В связи с тем, что в открытых растворах когерентное движение молекул было подвержено различным воздействиям со стороны окружающей среды, процессы связывания квантов энергии в результате фотохимических реакций носили случайный однократный характер.

В результате течения процессов с отрицательной энтропией, в условиях температурных и гравитационных флуктуаций возникали явления компартментации, которые стали вероятной причиной зарождения стабильных обособленных систем.

В обособленных системах, кроме того, что когерентное движение молекул защищено от агрессивных воздействий со стороны внешней среды, также создаются условия для самоидентификации в информационном контексте, порождающей возможность для функционирования обособленной системы как единого целого.

Таким образом, на основании изложенного и версии о сущности жизни, можно сделать предположение о том, что устойчивое неравновесие Бауэра можно интерпретировать как способность системы к совершению устойчивых циклических процессов связывания квантов энергии, подчиненных единому порядку, порожденному в результате самоидентификации обособленной системы.

Обобщая изложенное, можно условно обозначить следующие этапы развития состояния устойчивого неравновесия:

Первый этап - совершение в открытых водных растворах случайных фотохимических реакций связывания свободных квантов энергии;

Второй этап - зарождение когерентного движения ансамблей молекул в открытых растворах, в условиях тепловых и гравитационных воздействий;

Третий этап - зарождение в результате когерентного движения молекул явления компартментации, которое можно интерпретировать как появление обособленных систем;

Четвертый этап – совершение однократных фотохимических реакций связывания квантов энергии в обособленных системах;

Пятый этап - зарождение «сдерживающего условия», т.е. зарождение, под воздействием астрономических гравитационных флуктуаций, устойчивого циклического когерентного движения органических молекул внутри обособленной системы, не позволяющего системе самопроизвольно перейти в состояние термодинамического равновесия;

Шестой этап - появление способности системы к внутренней организации, в качестве единого целого, на основе самоидентификации обособленной системы;

Седьмой этап – зарождение состояния устойчивого неравновесия, т.е. способности к совершению устойчивых циклических (многократных) реакций связывания квантов энергии, подчиненных единому порядку.

Появление устойчивого циклического когерентного движения молекул в обособленных системах, можно интерпретировать, как течение «индивидуального» времени обособленной системы в неактивном состоянии.

Согласно положениям классической физики, весь Мир погружен в равномерный фон течения времени, т.е. процессы в разных точках Вселенной, удаленные на большие расстояния, протекают в едином времени, иначе говоря, предполагается абсолютная одновременность событий во всех точках пространства, что можно интерпретировать как мгновенную передачу информации об одновременности событий на любые расстояния.

Концепция течения локального времени А. Эйнштейна определила неравномерность течения времени в разных точках Вселенной и установила относительность одновременности событий в этих точках пространства. При описании физических систем в концепции локального времени, принимается соглашение о том, что течение времени в любой пространственной точке наблюдаемой системы происходит одновременно с течением времени, измеряемого эталонными физическими часами, расположенными в этой же системе, т.е. процедура измерения времени требует принятия соглашения об одновременности событий, устанавливаемой относительно эталонных часов.

Рассмотренные ранее процессы когерентного движения в микромире характеризуются тем, что в них поведение ансамблей атомов и молекул можно представить как одновременное в занимаемом объеме пространства. Это можно объяснить тем, что вышеуказанные процессы коллективного поведения ансамблей атомов и молекул, характеризуются течением «индивидуального» времени, отличного от течения локального времени. В отличие от процессов, определяющих течение локального времени, при котором отношение одновременности является относительным и устанавливается локальным соглашением, в процессах, с коллективным поведением ансамблей атомов и молекул, отношение одновременности, в пределах пространства совершения когерентных процессов, является абсолютным. То есть, однородное течение процессов с коллективным поведением ансамблей атомов и молекул характеризуется существованием зоны абсолютной одновременности событий и однородным течением «индивидуального» времени в этой зоне.

Таким образом, можно рассматривать обособленные системы в качестве зоны абсолютной одновременности событий, однородное течение времени внутри которых можно охарактеризовать как течение процессов, подчиненное единому порядку.

Ранее было определено, что одним из отличительных признаков живого организма, можно признать внутреннюю самоорганизацию объекта, позволяющую ему функционировать как единое целое. Теперь, самоорганизацию, в качестве единого целого, можно представить как достижение состояния, при котором течение процессов когерентного движения ансамблей атомов и молекул в обособленной системе характеризуется как одновременное. Соответственно, рассмотрение многоклеточного организма, как макроскопической обособленной системы, позволяет весь объем живого организма рассматривать в качестве зоны абсолютной одновременности событий.

 

6. Течение метаболического времени и неравновесие Бауэра.

Необходимо отметить, что в науке уже существуют подходы к объяснению принципа устойчивого неравновесия Бауэра. Например, в качестве одной из гипотез источника состояния неравновесия при осмыслении указанного принципа, А.П. Левич выдвинул идею потока, генерирующего течение метаболического времени [7]. При этом выдвигалась гипотеза о существовании потока, генерирующего течение метаболического времени естественных систем, основанная на иерархичности этих систем, на любом уровне иерархического строения которых происходят замены (субституции) составляющих систему элементов. Соответственно, измерение количества замененных элементов некоторой эталонной системы рассматривается в качестве субституционных или метаболических часов системы.

Исходя из предлагаемой иерархии процессов связывания энергии, в качестве элементов субституции в потоке, генерирующем течение метаболического времени, можно рассматривать кванты энергии, связываемые в структурах материального мира. В частности, для живых организмов, в рассмотренной выше иерархии процессов связывания квантов энергии, в качестве элементов субституции, рассматривается связывание квантов энергии на молекулярном уровне при образовании связей, объединяющих атомы в молекулы и молекулярные цепочки. При этом количество замененных элементов, т.е. связанных квантов энергии должно соответствовать течению метаболического времени в живых организмах.

Соответственно, исходя из предлагаемой версии о сущности жизни, в качестве потока, генерирующего течение метаболического времени можно рассматривать процессы с отрицательной энтропией. Учитывая, что в процессах с отрицательной энтропией связывание квантов энергии сопровождается приростом массы вещества, в качестве единицы измерения метаболического времени можно использовать единицу измерения прироста биомассы при совершении реакций синтеза органических молекул.

Необходимо отметить, что клеточный метаболизм многоклеточных организмов в период роста, а также организмов, растущих в течение всей жизни, отличается от клеточного метаболизма одноклеточных организмов и организмов, с завершившимся периодом роста. Если у растущих организмов увеличение биомассы можно зарегистрировать макроскопическими методами измерения, то у одноклеточных организмов и организмов с завершившимся ростом, синтез биополимеров в клеточном метаболизме продолжается, но он направлен в основном на обновление клеточных тканей и не может быть измерен макроскопическими инструментами.

В случае неактивного состояния микроорганизмов, когда отсутствуют процессы связывания квантов энергии и прирост биомассы, также, отсутствует течение метаболического времени. Соответственно, некорректными могут быть процедуры измерения течения метаболического времени у организмов, находящихся в состоянии анабиоза или сезонной спячки. Таким образом, измерение течения метаболического времени в живых организмах, имеет смысл производить только в периоды активного состояния жизнедеятельности, в течение которых осуществляются процессы связывания квантов энергии и накопление синтезируемых биополимеров в биомассе.

Из вышеизложенного можно сделать следующий вывод – если течение циклических процессов при совершении реакций связывания квантов энергии, подчиненных единому порядку, вследствие организации устойчивого неравновесия, охарактеризовать, как течение метаболического времени обособленной системы, то это предположение можно рассматривать как подтверждение гипотезы А.П. Левича об идее потока, генерирующего течение метаболического времени, в качестве источника состояния неравновесия, при осмыслении принципа устойчивого неравновесия Э. Бауэра.

Принимая во внимание, что существующее в науке понятие течения метаболического времени естественных систем [8] является более универсальным, и поэтому с ним может быть отождествлено течение «индивидуального» времени обособленной системы, которое было введено в гл.5, в дальнейшем повествовании, «дабы не множить сущее без необходимости», будем использовать понятие течения метаболического времени.

7. Стрела времени и направленность эволюции материального мира.

Известно, что течение времени характеризуется направленностью, определяемой как отличие между прошлым и будущим. С целью наглядного обозначения направленности течения времени от прошлого в будущее, А.Эддингтоном было использовано метафорическое выражение «стрела времени». Согласно формулировке английского физика С.Хокинга, существование некоторой физической величины, изменение значения которой может быть соотнесено с течением времени, определяет направленность соответствующей стрелы времени. Например, соотнесение роста энтропии системы с течением времени - это одно из определений так называемой термодинамической стрелы времени, т.е. возможности отличить прошлое от будущего, определить направление течения времени [15].

Мы уже упоминали, что течение времени в процессах с отрицательной энтропией можно соотнести с течением метаболического времени естественных систем [8]. На основании анализа рассмотренной выше иерархии процессов с отрицательной энтропией было отмечено, что процессы связывания энергии на всех уровнях сопровождаются увеличением массы вещества. Следовательно, если в процессах с отрицательной энтропией, увеличение массы вещества можно соотнести с течением времени, то можно говорить о направленности течения метаболического времени, совпадающей со стрелой времени, которую, условно, можно назвать «тяжелой».

Из изложенного следует, что направленность эволюции процессов с отрицательной энтропией или, иначе говоря, направленность эволюции материальной субстанции совпадает с направленностью течения метаболического времени, т.е. совпадает с «тяжелой» стрелой времени.

В предложенной иерархии процессов связывания квантов энергии к процессам связывания энергии четвертого уровня можно отнести связывание квантов энергии на молекулярном уровне в структурах живых организмов. При этом, течение процессов с отрицательной энтропией сопровождается синтезом биополимеров и соответствующим увеличением биомассы.

Из вышеизложенного наблюдения в отношении течения процессов с отрицательной энтропией, имеющих направленность, совпадающую с «тяжелой» стрелой времени, следует, что течение метаболического времени в биологии можно измерять в соотношении с увеличением биомассы, синтезированной в результате жизнедеятельности живых организмов [1,8].

Ранее было показано, что отличительной особенностью живых организмов является способность к переходу в неактивное состояние и возврату в прежнее состояние активной жизнедеятельности. В отличие от неактивного состояния, в период активной жизнедеятельности живой организм способен совершать процессы связывания квантов энергии, т.е. период неактивного состояния живого организма характеризуется прерыванием течения метаболического времени. Возврат живого организма в активное состояние характеризуется возобновлением процессов связывания энергии с соответствующим возобновлением течения метаболического времени.

Как известно, в процессе деления дочерние клетки получают от родительской клетки необходимый для жизнедеятельности набор хромосом и органелл, а также внутриклеточную жидкость вместе с белково-ферментным составом. Согласно предлагаемой точке зрения, вместе с «материальным наследством», дочерние клетки приобретают «негэнтропийное наследство» - циклические процессы когерентного движения ансамблей молекул, которые способны обеспечить последующее возобновление течения процессов связывания квантов энергии.

Можно сказать, что процесс жизнедеятельности живого организма в онтогенезе начинается с возобновления течения метаболического времени и завершается его необратимым прерыванием, которое можно соотнести с прерыванием индивидуальной «тяжелой» стрелы времени.

Если прирост биомассы организма происходит в результате совершения процессов связывания квантов энергии, чем определяется сущность жизни, то на основе этого можно, например, объяснить факт линьки насекомых. Известно, что некоторые виды насекомых, в онтогенезе могут до нескольких раз совершать линьку, в процессе которой они сменяют хитиновый покров. Так как, хитиновый покров, одновременно, выполняет роль защитного панциря и экзоскелета, к которому прикрепляются группы мышц, то, в процессе линьки, насекомое на некоторое время становится беззащитным и малоподвижным. Учитывая также, что при линьке происходят сложнейшие процессы по расщеплению химически неактивного хитина и по синтезу нового покрова большего размера, процесс линьки требует от насекомого существенных «материальных» затрат. Объяснить мотивацию совершения такого рискованного и затратного действия можно только с точки зрения прироста биомассы организма.

Согласно предложенной гипотезе о дуализме природы процессов с отрицательной энтропией нами рассматривалось единство энергетического и информационного отражения в этих процессах. При рассмотрении иерархии процессов с отрицательной энтропией было установлено, что процессы связывания энергии на всех уровнях наряду с увеличением массы вещества, сопровождаются приростом ценной информации. Следовательно, можно говорить о существовании направленности течения процессов с отрицательной энтропией в информационном контексте, совпадающей с направленностью «информационной» стрелы времени.

Таким образом, если в энергетическом контексте течение процессов с отрицательной энтропией имеет направленность, совпадающую с направленностью «тяжелой» стрелы времени, то в информационном контексте течение процессов с отрицательной энтропией имеет направленность, совпадающую с направленностью «информационной» стрелы времени.

Если, согласно предлагаемой точке зрения на иерархическую картину упорядочивания процессов с отрицательной энтропией, направленность эволюции живой материи рассматривать как часть общей картины упорядочивания, то, следовательно, эволюция всего материального мира, должна иметь направленность, совпадающую с направленностью «тяжелой» стрелы времени в энергетическом контексте и направленностью «информационной» стрелы времени в информационном контексте.

8. Возникновение жизни.

Обобщая изложенное, можно обозначить наиболее вероятную последовательность этапов возникновения жизни, как результата эволюции процессов с отрицательной энтропией.

Если исходить из гипотезы появления нашей планеты из разогретого газопылевого облака, то в процессе остывания на поверхности нашей планеты был достигнут температурный уровень ниже +100 градусов по Цельсию [18]. В этот период времени, в результате конденсации из атмосферы водяных паров, а также под воздействием сил гравитации, на поверхности Земли сформировалась гидросфера. В водной среде, вследствие уникальных свойств воды, проявляющихся в ее прозрачности для фотонов и в способности растворять химические соединения, появились благоприятные условия для эффективного течения процессов упорядочивания материи. Упорядочивание материи происходило в направлении эволюции процессов с отрицательной энтропией и сопровождалось появлением молекулярных структур неорганической и органической природы со всё большим молекулярным весом. В процессе упорядоченного развития, имелась вероятность появления органических молекул, обладающих свойством совершения фотохимических реакций по связыванию фотонов солнечной энергии.

Так как физическая работа может совершаться за счет существования перепада энергии, то работа по совершению фотохимических реакций на поверхности Земли могла совершаться в том случае, если энергия солнечного излучения превышала энергию теплового излучения земной коры. В результате остывания земной коры наступил момент, когда температура на поверхности Земли стала определяться не теплом, исходящим от ядра планеты, а в зависимости от уровня солнечной радиации. При этом, фотохимические молекулы, синтезированные в процессе упорядочивания химических соединений в водном растворе, первоначально были способны совершать лишь однократные (случайные) реакции по связыванию фотонов солнечного излучения.

Можно предположить, что результат упорядочивания в фотохимических реакциях отличается от результата упорядочивания в детерминированных процессах, свойственных «тепловой» эволюции. Такое отличие, соответственно, не могло не отразиться на структуре накопленной ценной информации.

Таким образом, появление фотохимических процессов, представлявших собой новый класс процессов связывания квантов энергии, можно рассматривать в качестве новой ветви в эволюции процессов с отрицательной энтропией.

На основании изложенного можно сделать вывод о том, что биологическая эволюция способна совершаться только в условиях существования внешнего источника квантов энергии, при отсутствии которого в неживой материальной субстанции может протекать только детерминированная «тепловая» эволюция.

Возможность совершения и упорядоченного развития процессов связывания квантов энергии в фотохимических реакциях увеличивается при наличии благоприятных условий. Более благоприятные условия для совершения фотохимических реакций могли возникнуть в условиях наличия внешней оболочки, исключающей влияние случайных механических и химических воздействий со стороны внешней среды.

Упорядочивание течения химических реакций в водной среде привело к появлению разнообразных органических соединений, которые в результате процессов компартментации могли быть организованы в обособленные структуры наподобие коацерватных капель.

Наличие гравитационных и температурных флуктуаций способствовало зарождению и поддержанию внутри обособленных структур устойчивых циклов когерентного движения.

Согласно положениям теории информации, понятие информации имеет смысл при наличии её источника, переносчика и потребителя. На основании гипотезы о дуализме природы отрицательной энтропии, обособленную структуру, обладающую способностью к поглощению фотонов от внешнего источника и совершению фотохимических реакций, можно рассматривать, одновременно, в качестве потребителя энергии и потребителя информации. Если считать, что обособленная структура приобретает характер потребителя информации, т.е. приобретает статус самостоятельной информационной единицы относительно окружающей среды, то этот факт можно интерпретировать как самоидентификацию обособленной структуры по отношению к источнику информации - окружающей среде. Приобретение статуса самостоятельной информационной единицы позволяет рассматривать обособленную структуру в информационном контексте в качестве единого целого (индивида). Информацию, потребляемую из внешней среды обособленной структурой в результате её самоидентификации, назовём полезной информацией. Появление механизма самоидентификации обособленной структуры вследствие появления способности к потреблению полезной информации, можно рассматривать как очередной этап добиологической эволюции.

Обособленную структуру, которая в результате эволюции процессов с отрицательной энтропией обрела способность к самоидентификации в качестве единого целого, назовем предклеточной структурой.

Под внутренней самоорганизацией обособленной структуры будем понимать способность этой структуры организовать течение множества когерентных процессов, подчиненных единому порядку более высокого уровня, т.е. в интересах обособленной структуры, представленной в информационном контексте в качестве единого целого или индивида.

Таким образом, еще одним отличительным признаком живой системы, является её самоидентификация по отношению к внешнему миру, порождающая способность к потреблению полезной информации, в результате чего развиваются процессы внутренней самоорганизации в обособленных структурах.

Гипотеза дуализма природы процессов с отрицательной энтропией позволяет представить, что всякий процесс связывания энергии, параллельно сопровождается упорядочиванием в информационном контексте с накоплением информации о предыдущей истории, имеющей ценность для последующих процессов упорядочивания. В аналогичном контексте употребляется существующее в биофизике понятие ценной информации, соотнесенное с генетическим кодом в молекуле ДНК, структуру которой Шредингер назвал «апериодическим кристаллом»[19], исходя из свойства молекулы ДНК образовывать структуру в виде цепочки с расположением аминокислот в разных комбинаторных (апериодических) последовательностях.

Согласно предлагаемой точке зрения на вопрос о сущности жизни, в результате совершения процессов связывания квантов энергии в межмолекулярных энергетических связях биополимеров и накоплении синтезированных биополимеров в биомассе, должна наблюдаться тенденция к синтезу биополимеров со всё более высокой степенью упорядоченности и большей молекулярной массой, в том числе, макромолекул нуклеиновых кислот. Таким образом, появление макромолекул нуклеиновых кислот может быть объяснено в контексте предлагаемой версии о сущности жизни.

При рассмотрении процесса эволюции живой материи возникает необходимость в осмыслении существования разницы между понятиями ценной и полезной информации.

Если существующее понятие ценной информации относится к информации об истории эволюции организма в филогенезе, хранящейся в структуре самого организма и закодированной в наследственном коде ДНК, то понятие полезной информации вводится в отношении информации, поступающей в живой организм извне, и необходимой для самоидентификации живого организма. При этом внешняя информация имеет полезность для организма в онтогенезе.

Необходимо отметить, что неживые объекты (компьютеры, роботы) также могут потреблять и обрабатывать поступающую извне информацию, однако, при этом потребляемая информация не являясь полезной для неживых объектов, является полезной для живых людей, которые используют технические средства в качестве инструментов обработки информации.

Накопление ценной информации об истории эволюции материальной субстанции в информационном контексте упорядочивания процессов с отрицательной энтропией происходит на всем протяжении вдоль единой многоуровневой структуры связывания квантов энергии. При этом, отрицательная энтропия в информационном контексте соответствует информации, накапливаемой в структуре самой материальной субстанции. Таким образом, если понятие ценности информации применимо как для живой, так и для неживой материи, то понятие полезности информации приобретает актуальность только в связи с самоидентификацией обособленной структуры, благодаря которой становится возможным появление потребителя информации – живого организма.

Отличительной особенностью биологической субстанции стало то, что в процессе внутренней самоорганизации она обрела способность к внесению изменений в структуру ценной информации, накопленной в филогенезе, под воздействием полезной информации, полученной в онтогенезе. Эволюционный процесс, связанный с изменением ценной информации, может осуществляться на уровне микромира благодаря либо существованию цепей обратной связи, либо направленному улучшению качества ценной информации, либо внесению случайных изменений в структуру ценной информации. В качестве примера эволюционного процесса с внесением случайных изменений в ценную информацию можно рассматривать концепцию Дарвиновской триады: изменчивость - наследственность - отбор.

Невероятная сложность организации, жизнедеятельности и поведения даже самых простейших живых организмов, эволюционировавших за период, являющийся сравнительно недолгим по отношению к периоду, который требуется для случайной эволюции жизни, является свидетельством того, что эволюционный процесс живой материи не обязательно мог осуществляться благодаря внесению случайной изменчивости в структуру ценной информации, и что в природе возможно существование процессов направленного улучшения качества ценной информации. В соответствии с предлагаемой гипотезой о дуализме процессов с отрицательной энтропией, направленность процессов упорядочивания совпадает с направленностью «информационной» стрелы времени, что может рассматриваться как возможность направленного изменения структуры ценной информации.

Представление упорядочивания процессов с отрицательной энтропией в иерархической системе связывания энергии в качестве направленного эволюционного развития материи, с учетом предложенной версии о сущности жизни, позволяет представить процесс возникновения и развития жизни не как случайное явление, а как результат направленной эволюции материальной субстанции.

Исходя из того, что в строении и жизнедеятельности живых организмов используется огромное разнообразие биополимеров, можно сделать вывод, что именно они послужили рабочим материалом для биологической эволюции.

Вероятно, что в результате эволюции процессов с отрицательной энтропией, стало возможным совершение реакций первичного синтеза, а впоследствии и вторичного синтеза полимеров. Под первичным синтезом будем понимать синтез химических связей в структуре фотохимической молекулы, происходящий в результате связывания энергии фотона. Соответственно, под реакцией вторичного синтеза полимеров будем понимать течение процессов по высвобождению и вторичному связыванию в структурах полимеров квантов энергии, которые ранее были связаны в реакциях первичного синтеза. В результате последующей эволюции, совершение реакций вторичного синтеза распространилось не только на расщепление химических связей в фотомолекулах, но также на расщепление связей в иных органических молекулах.

Вероятно, что в результате дальнейшей эволюции, в процессах первичного и вторичного синтеза полимеров, были созданы условия, позволявшие участвовать фотомолекулам в совершении многократных (цикличных) актов связывания свободных квантов энергии.

Таким образом, можно предположить, что эволюция вторичного синтеза биополимеров за счет повторного связывания квантов энергии, высвобождающихся в процессе расщепления химических связей в структуре фотомолекулы создала предпосылки к появлению автотрофов. Соответственно, развитие вторичного синтеза биополимеров, за счет повторного связывания квантов энергии, высвобождающихся в процессе расщепления химических связей не только в структуре фотомолекул, но и иных органических соединений, привело к появлению гетеротрофов.

Естественно предположить, что вследствие существования большого структурного разнообразия полимеров, результат случайного течения реакций вторичного синтеза был непредсказуем. Этот факт можно охарактеризовать как недетерминированное течение процессов вторичного синтеза полимеров.

Поворотным пунктом в добиологической эволюции можно считать этап, при котором стало возможным совершение направленного синтеза полимеров при участии катализаторов и ферментов в реакциях вторичного синтеза, т.е. реализация механизма направленной изменчивости, как в энергетическом, так и в информационном контексте.

Этот исторический момент реализации механизма направленного синтеза полимеров с одновременным улучшением качества ценной информации можно охарактеризовать, как момент отклонения от детерминированной «тепловой» эволюции и начало биологической эволюции.

9. Принципиальные различия живого и неживого.

Подводя итоги сказанному, можно сформулировать основные отличительные признаки между живой и неживой материей:

а) способность живых организмов в активном состоянии осуществлять процессы жизнедеятельности, заключающиеся в циклическом совершении когерентных процессов по связыванию квантов энергии, сопровождаемых приростом биомассы;

б) способность организмов поддерживать устойчивое неактивное состояние, при котором сохраняется возможность перехода в активное состояние в случае наступления благоприятных условий для жизнедеятельности;

г) наличие у живых существ внешней оболочки, способствующей самоидентификации организма как единого целого, которое проявляется в соподчинении всех процессов жизнедеятельности организма единой организации когерентного движения ансамблей молекул по связыванию квантов энергии;

в) способность организмов к изменению накопленной в филогенезе ценной информации под воздействием поступающей в онтогенезе полезной информации.

г) способность организмов совершать направленные химические реакции по синтезу полимеров.

Приведенные признаки позволяют решить спорные вопросы в отношении признания живыми организмами вирусов и спор микроорганизмов, так как они обладают способностью поддержания неактивного состояния и перехода в активное состояние, а также имеют оболочку, объединяющую их в единый организм.

Эти отличительные признаки также могут быть использованы для поиска и распознавания возможных внеземных форм жизни.

Исходя из предложенной версии о сущности жизни, необходимым условием для зарождения жизни является наличие интенсивного источника свободных квантов энергии, а также благоприятных условий, позволяющих реализовать связывание квантов энергии в структурах материи. Исходя из этого, можно предположить, что в условиях Земли зарождению жизни способствовало наличие следующих обязательных физико-химических факторов:

  1. интенсивного источника свободных квантов энергии - Солнца;
  2. температурного уровня на поверхности Земли, при котором в водном растворе происходила эволюция процессов с отрицательной энтропией, в результате которой образовались фотомолекулы, способные совершать реакции по связыванию свободных квантов энергии;
  3. температурных и гравитационных условий, необходимых для возникновения в водных растворах когерентного движения ансамблей химических молекул и для возникновения компартментации;
  4. циклических гравитационных флуктуаций, инициирующих зарождение в обособленных системах условий, при которых возникают устойчивые циклические процессы когерентного движения молекул. Циклические гравитационные флуктуации возникают вследствие вращения Земли вокруг своей оси и наличия вблизи неё космических тел, таких как Солнце и Луна, способных оказывать гравитационное воздействие, достаточное для инициирования когерентного движения.

Кроме перечисленных обязательных физико-химических факторов также существует множество других значимых факторов, необходимых для последующей эволюции живых организмов, таких как: осуществление каталитических реакций с участием ферментов, реализация механизмов отрицательной и положительной обратной связи в процессах метаболизма и гомеостаза и т.д. Также в настоящей работе не нашли своего отражения некоторые вопросы добиологической эволюции, например, вопросы самоорганизации молекул [3,20].

10. Определение жизни.

На основании вышеизложенного материала, с учетом точки зрения на эволюцию процессов с отрицательной энтропией в микромире и, принимая во внимание предложенную версию о сущности жизни, а также исходя из принципиальных различий живого и неживого, сформулируем определение жизни.

Жизнь - это достигаемая в результате направленного эволюционного развития процессов с отрицательной энтропией форма самоидентификации и самоорганизации материи, благодаря которой материальная субстанция обретает способность, позволяющую течение случайных, однократных реакций связывания квантов энергии, поступающих от внешнего источника, организовать в управляемый, циклический, возобновляемый и воспроизводимый устойчивый процесс.

Используемые в данном определении термины интерпретируются следующим образом:

  • направленность эволюционного развития процессов с отрицательной энтропией означает, что оно соотносится, в соответствующем контексте, с направленностью «тяжелой» и «информационной» стрел времени;
  • самоидентификация означает идентификацию обособленного объекта в качестве единого целого;
  • управляемый процесс обозначает способность живых организмов к совершению управляемого синтеза биополимеров в процессе связывания квантов энергии;
  • возобновляемый процесс обозначает способность живых организмов возвращаться в активное состояние из неактивного с возобновлением процессов связывания квантов энергии;
  • воспроизводимый процесс обозначает способность живых организмов к репродукции с наследованием свойств, позволяющему сохранять и воспроизводить форму самоорганизации материальной субстанции, которая была достигнута к данному этапу эволюционного развития.

Учитывая, что предложенное определение жизни построено на отражении способности материальной субстанции к связыванию квантов энергии, поступающих от внешнего источника, оно предполагает эволюционное происхождение всех форм живых организмов от автотрофов - организмов, способных связывать кванты энергии от внешних источников.

Вышеизложенная точка зрения на природу процессов с отрицательной энтропией отражает несколько упрощенное осмысление труднонаблюдаемых процессов, протекающих в микромире. С целью верификации предложенной точки зрения, рассмотрим насколько она находит свое непротиворечивое подтверждение в макромире.

11. Эволюционное развитие живых организмов.

Исходя из предложенной версии о сущности жизни, основной движущей силой в эволюционном развитии живых организмов является процесс связывания квантов энергии, сопровождаемый накоплением биомассы, то есть, основным жизненным процессом является питание организмов, а все остальные процессы жизнеобеспечения развиваются в качестве вспомогательных. Рассмотрим с этой точки зрения процесс эволюционного развития живых организмов.

Биологическую эволюцию процессов с отрицательной энтропией в микромире, происходившую в направлении эволюции процессов первичного и вторичного синтеза, можно интерпретировать в макромире, как эволюцию процессов питания организмов.

Ещё А.И. Опарин обращал внимание, что «способность к органическому питанию заключена в самой основе жизни, присуща всем без исключения живым существам»[12]. При этом процессы питания живых организмов и способы питания могут быть самыми разнообразными.

В зависимости от способа питания живые организмы разделяются в биологии на автотрофы и гетеротрофы. В экологии принята аналогичная классификация, разделяющая организмы в зависимости от способа питания на продуценты и редуценты.

Автотрофы – одноклеточные и многоклеточные организмы, которые синтезируют органические соединения из неорганических. Процесс питания растений - автотрофов сводится к осуществлению процессов связывания квантов солнечной энергии в реакции фотосинтеза.

В качестве одной из разновидностей автотрофов можно рассматривать хемотрофы – организмы, процесс питания которых сводится к вторичному синтезу полимеров, при котором осуществляется связывание квантов энергии, высвобождаемых при расщеплении химических связей неорганических соединений.

Гетеротрофы – одноклеточные и многоклеточные организмы, которые синтезируют органические соединения в реакциях вторичного синтеза. Процесс питания гетеротрофов сводится к связыванию квантов энергии, высвобождаемых при расщеплении химических связей органических соединений.

Уникальными организмами, не подпадающими под рассматриваемую классификацию, являются вирусы – организмы, жизнедеятельность которых можно рассматривать как паразитирование на процессе питания клетки хозяина.

Преимущество клеточной организации живой материи проявилось в возможности обеспечения функциональной дифференциации клеток, что способствовало в ходе эволюции живой материи зарождению и развитию многоклеточных организмов. Появление многоклеточных организмов стало закономерным этапом в эволюционном развитии жизни, вследствие того, что в этих организмах многократно увеличивается эффективность накопления биомассы за счет синтеза биополимеров.

Анализ эволюции растений показывает, что она происходила в направлении увеличения эффективности процессов связывания квантов солнечной энергии. В результате эволюции наибольшее распространение на земной поверхности получили лиственные формы растительного мира, т.е. имеющие наиболее эффективную возможность связывания квантов солнечной энергии.

Появление в ходе эволюции многоклеточных гетеротрофов привело к очередному повышению эффективности связывания квантов энергии при расщеплении биогенных полимеров и соответствующему накоплению биомассы.

Рассмотрим в свете предлагаемой версии о сущности жизни, как происходило развитие эффективности питания и накопления биомассы у многоклеточных гетеротрофов.

Многочисленный мир беспозвоночных занимает все ниши питания на планете, однако, в силу строения их организма они не могут накапливать большую биомассу, например, для насекомых ограничением для накопления биомассы является прочность хитинового покрова.

На представителях холоднокровных позвоночных, например, рыбах и пресмыкающихся, некоторые виды которых растут в течение всей жизни, можно наблюдать рост эффективности накопления биомассы.

Появление теплокровных гетеротрофов, позволило добиться более интенсивной переработки биомассы, накопленной живыми организмами за счет освоения биоценозов, в которых не могли существовать холоднокровные животные.

Наивысший уровень эффективности переработки биомассы, накопленной живыми организмами, был достигнут с появлением разумных существ, который привел к колоссальному приросту биомассы самого человечества в результате повышения приспособляемости к условиям существования.

Если, человек, как наивысшая ступень эволюции жизни, согласно существующей классификации, является представителем царства животных, типа хордовых, подтипа позвоночных, класса млекопитающих, отряда приматов, надсемейства человекоподобных приматов, семейства людей (Hominidae), рода Homo, вида HomoSapiens, то, по способу питания, он остается многоклеточным гетеротрофом. То есть, несмотря на фантастическую реализацию результатов эволюционного развития по приспособлению к условиям существования, сущность объекта эволюции не меняется.

На основании изложенного можно сформулировать следующее: эволюция живой материи направлена на повышение эффективности связывания квантов энергии, которое сопровождается накоплением синтезированных биополимеров в биомассе живых организмов. При этом, в качестве объекта эволюции рассматривается механизм связывания квантов энергии или, иначе говоря, механизм питания живых организмов.

Проявление всех известных свойств живой материи, таких как, способность к эволюционному развитию, размножению, распространению, приспособляемости, стремление к многообразию форм и эволюционному самосовершенствованию, подчинено единой цели – повышению эффективностисвязывания квантов энергии, сопровождаемому накоплением биомассы.

Из сделанного выше предположения, что эволюция материальной субстанции заключается в эволюции процессов с отрицательной энтропией, и учитывая, что процессы связывания квантов энергии рассматриваются нами как процессы с отрицательной энтропией, следует, что эволюция живой материи является частью общей эволюции материального мира.

На основе предложенной версии о сущности жизни можно объяснить явление того, как в процессе эволюции, стремление к эффективности связывания энергии, сопровождаемому накоплением биомассы может приводить к возрастающему накоплению биомассы в многоклеточных организмах, проявляющемуся как гигантизм. Однако, достижение организмами-гигантами индивидуальной предельной эффективности связывания энергии, возможно, приводит их эволюционное развитие в тупик, что и становится причиной вымирания гигантов в борьбе за выживание со сравнительно мелкими, но более гибкими, в плане эволюционного развития, конкурентами.

12. Особенности строения многоклеточных организмов.

Своеобразным достижением в эволюционном развитии жизни стало появление многоклеточных организмов, характеризующихся сложной структурой строения и организацией жизнедеятельности.

По всей видимости, появлению многоклеточных организмов предшествовало появление механизма кислородного дыхания у одноклеточных организмов, которое позволило интенсифицировать биохимические процессы по связыванию квантов энергии. Подтверждением этому может служить факт того, что в природе не обнаружены многоклеточные формы анаэробных организмов, т.е. препятствием для эволюции анаэробных бактерий в многоклеточные формы могло стать отсутствие эффективного окислительно-восстановительного механизма, каким является механизм кислородного дыхания.

Из предложенного определения сущности жизни следует, что основным жизненным процессом в живых организмах является процесс питания, заключающийся в связывании квантов энергии, который сопровождается накоплением биомассы. Соответственно, все остальные процессы в инфраструктуре многоклеточных организмов являются вспомогательными и выстраиваются вокруг центрального процесса – процесса питания. Процесс питания растений сводится к процессу связывания квантов энергии в листьях, а у представителей животного мира к процессу повторного связывания квантов энергии, высвобождаемых при расщеплении химических связей продуктов переработки биомассы в пищеварительном тракте.

Подтверждением предлагаемой версии о сущности жизни может служить тот факт, что развитие зародышей многоклеточных организмов начинается с закладки основного органа – органа питания, т.е. у растений - с закладки клеток ростовой почки с листьями, а у животных - с гаструляции, т.е. закладки клеток пищеварительного тракта.

Также на основании предложенной гипотезы можно рассмотреть процесс формирования многоклеточного организма в процессе его роста и развития, начиная от эмбрионального состояния. Если основным жизненным процессом в живых организмах является процесс питания, то структура многоклеточного организма должна обеспечивать течение метаболических процессов для каждой клетки организма, и в первую очередь, обеспечение энергетического питания. Анализ структуры сложных многоклеточных организмов показывает, что они обладают древовидной организацией внутренней сосудистой сети питания. Эта структура, появившаяся в ходе эволюции у первых многоклеточных организмов, впоследствии получила развитие в формировании всех многоклеточных организмов растений и животных. В процессе развития эмбриона, формирование многоклеточного организма и дифференциация органов происходит в зависимости от формирования древовидной сосудистой сети питания. Основным аргументом в пользу данного объяснения является то, что такая сетевая организация обеспечивает клеточный метаболизм для каждой клетки в организме любой сложности строения.

У растений, подобная древовидная структура, реализована в корневой системе, стебле, кроне, в листьях, цветках и плодах. Разнообразие форм и размеров листьев, цветов и плодов можно объяснить топологией их сосудистой системы. У представителей животного мира топология сосудистой сети представлена сложной структурой, в которую наряду с кровеносной системой питания большого и малого круга, входит система оборота лимфы.

Процесс роста и развития многоклеточного организма происходит параллельно росту и развитию сети сосудистой системы, позволяющей обеспечивать снабжение питанием новых, образовавшихся в процессе деления клеток.

У представителей животного мира окончательные формы и размеры органов, а также форму самого организма, в целом, можно объяснить окончательной топологией сосудистой системы, при этом рост и развитие сосудистой системы продолжается в присутствии факторов стимулирующих рост сосудов. Подтверждением предлагаемого взгляда на формирование многоклеточных организмов с привязкой к топологии сосудистой сети может служить то, что у многоклеточных животных - представителей одного вида, наблюдается идентичное анатомическое расположение магистральных кровеносных сосудов.

Возможно, что интенсивный патологический ангиогенез – процесс образования новых сосудов в опухолевых тканях, является следствием локального нарушения механизма регуляции роста сосудистой системы питания. Исходя из того, что растения и некоторые животные, например, рыбы и рептилии растут в течение всей своей жизни, подтверждением данному предположению может стать существование различия в развитии патологического ангиогенеза у организмов, растущих в течение всей жизни и у организмов, имеющих ограничение роста.

13. Средняя продолжительность жизни организмов.

Также на основании предложенной версии о сущности жизни можно объяснить явления старения и средней продолжительности жизни организмов.

Разные виды живых организмов имеют разную среднюю продолжительность жизни, несмотря на то, что они состоят из внешне одинаковых клеток. В качестве примера можно вспомнить известную притчу А.С. Пушкина про орла, который спрашивал у ворона, почему тот живет триста лет, а он всего тридцать.

Чем же определяется возраст организма и его продолжительность жизни?

В ботанике различают такие понятия как рост и развитие. То есть, растение может быть малого роста, но быть развитым или наоборот, иметь высокий рост, но не быть развитым. Причем, чем дальше от корневой шейки расположены клетки растения, тем они имеют больший возраст. В результате анализа этого явления можно прийти к выводу, что возраст клетки определяется количеством актов репликации, которые произошли в организме, начиная от состояния зиготы и до момента появления настоящей клетки. Таким образом, каждая клетка организма имеет свою историю, свой возраст, исчисляемый количеством предыдущих актов репликации. Можно предположить, что «стволовые» клетки, в отличие от других клеток организма, имеют «нулевой» возраст.

Опыты по клонированию являются доказательством того, что возраст клетки определяется количеством предыдущих актов репликации. Это особенно явно просматривается на привитых растениях, клоны которых развиваются в соответствии со своим возрастом: развитые клоны быстро вступают в плодоношение, но живут недолго, а молодые – наоборот, живут дольше, но вступают в плодоношение позже.

Средняя продолжительность жизни организма, в соответствии с предложенной версией о сущности жизни, должна определяться периодом, когда организм способен к эффективному связыванию энергии и накоплению биомассы, что напрямую зависит от возможности прироста «живого веса» организма и его способности к репродукции, порождающей новое поколение организмов с соответствующим приростом биомассы потомства. Снижение репродуктивной способности организма, уже набравшего свою предельную биомассу, определяет остаток его времени жизни – он должен уступить место молодым организмам.

Естественное снижение репродуктивной способности приводит к постепенному замедлению в организме жизненных процессов, к преобладанию процессов диссимиляции над процессами ассимиляции, которые приводят к замедлению процессов обновления тканей организма. То есть, можно предположить, что процесс обновления тканей организма обуславливается балансом процессов ассимиляции и диссимиляции, связанным с состоянием репродуктивной способности живого организма.

Температурные и химические флуктуации, которые происходят внутри клеток, оказывают неизбежное влияние на течение процессов и непрерывно вносят патологические изменения в молекулы, из которых выстроены клеточные структуры. Накопление со временем патологических изменений во внутриклеточных структурах, в результате преобладания процессов диссимиляции над процессами ассимиляции, можно рассматривать в качестве процесса биологического старения как отдельных клеток, так и всего организма в целом. Возможно, что открытие факторов сдвига баланса в сторону превалирования процессов ассимиляции над процессами диссимиляции в клетках организма позволит восстановить процесс обновления тканей, тем самым замедлить процесс старения клеток организма.

Таким образом, среднюю продолжительность жизни многоклеточного организма – Tср, можно определить как суммарную длительность следующих периодов: периода накопления собственной биомассы организма (период роста - Tg), периода его репродуктивной способности (период репродукции -Tr) и периода накопления внутриклеточных патологических изменений (период старения - To), что можно представить следующей формулой:

Tср = Tg + Tr+ To

Необходимо отметить, что эта формула представлена в самом общем виде, в реальности, указанные периоды могут перекрываться или могут отсутствовать, например, у сезонной растительности, которая высыхает уже в процессе созревания семян, отсутствует период старения.

Приведенное определение позволяет дать непротиворечивую интерпретацию случаев, когда средняя продолжительность жизни разнополых организмов одного вида может заметно различаться, если они имеют разную продолжительность периодов роста, репродукции и старения.

14. Заключение

Ранее уже упоминались существующие трудности в объяснении феномена жизни, которые связаны с величайшим многообразием форм жизни и богатством её проявлений.

Настоящая работа посвящена исследованию, по вычленению такого явления, которое было бы свойственно всем без исключения живым существам, обитающим на нашей планете, представляло бы основу их жизнедеятельности и мотивировало эволюционное возникновение жизни, иначе говоря, по установлению явления, которое определяет сущность жизни. Учитывая, что исследуемая проблема связана с описанием процессов, протекающих на самом низком уровне микромира, в предлагаемом материале пришлось абстрагироваться от множества других проявлений живой материи, не связанных напрямую с процессами связывания квантов энергии.

Необходимо отметить, что предложенная в настоящей работе интерпретация макроскопических понятий энтропии и отрицательной энтропии, с точки зрения процессов, протекающих микромире, позволила дать непротиворечивое объяснение некоторым существующим в биологии вопросам. Предложенный подход подтверждает, что трудности, имеющиеся в объяснении жизни могут быть связаны с тем, что жизненные процессы могут иметь обыкновенную физическую природу, но могут быть труднонаблюдаемыми и трудноизмеримыми вследствие микроскопических масштабов этих процессов.

Из вышеизложенного материала следует, что особое внимание в биологии должно быть обращено на исследования по изучению влияния гравитационных флуктуаций на жизненные процессы. Результаты опытов, которые проводил Н.А. Козырев с использованием крутильных весов [6] и исследования И. Пригожина [14], указывают на существование определенной взаимозависимости между процессами с отрицательной энтропией и гравитационным взаимодействием. Обратим внимание, что при описании природы состояния неравновесия живого организма, и при описании этапов возникновения жизни, а также при описании физико-химических факторов, необходимых для зарождения жизни, уделялось особенное внимание гравитации. При этом, всеобъемлющее воздействие гравитации на материальный Мир, можно оценивать исходя из существования «тяжелой» стрелы времени, направленность которой совпадает с направленностью эволюции материальной субстанции, а также из существования «информационной» стрелы времени, направленностью которой определяется направленность процесса упорядочивания материального Мира.

Литература

  1. Алимов А.Ф., Казанцева Т.И. Продолжительность жизни животных в единицах физического и биологического времени (размещено на сайте 05.05.2009г.).
  2. Бауэр Э.С. Теоретическая биология. М.-Л.: Изд-во ВИЭМ, 1935, 206 с
  3. 3. Волькенштейн М.В. «Биофизика». М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы,1981.
  4. Гёсслер К. «О сущности жизни». М.: изд. Прогресс, 1967.
  5. Козырев Н.А. Человек и природа // Архив Н.А.Козырева. Пулково. 1975.
  6. Левич А.П. «Устойчивое неравновесие Э.Бауэра и гипотеза потока, генерирующего течение метаболического времени». Эрвин Бауэр и теоретическая биология. Пущино. 1993. С. 91-101.
  7. Левич А.П. Моделирование природных референтов времени: метаболическое время и пространство// На пути к пониманию феномена времени: конструкция времени в естествознании. Часть 3. Методология. Физика. Биология. Математика. Теория систем. М.: Прогресс – Традиция, 2009а. С. 259-337.
  8. Левич А.П. Искусство и метод в моделировании систем. Вариационные методы в экологии сообществ, структурные и экстремальные принципы, категории и функторы. - М.- Ижевск: Институт компьютерных исследований. 2012.-728с.
  9. Либберт Э. «Основы общей биологии». М.: Мир. 1982 г.
  10. Моисеев Н.Н. Александров В.В.Тарко А.М. «Человек и биосфера. Опыт системного анализа и эксперименты с моделями». М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1985.-272с.
  11. Опарин А.И. «Происхождение жизни». 1924 г.
  12. Опарин А.И. «Современные данные о происхождении жизни». М. Знание. 1966 г.
  13. Пригожин И., Стенгерс И. «Порядок из хаоса». М.,1986.
  14. Пригожин И., Стенгерс И. «Время, хаос, квант. К решению парадокса времени». М.,1989.
  15. Хокинг С. Х70. Краткая история времени: От большого взрыва до черных дыр / Пер. с англ. Н. Смородинской.- СПб.: Амфора, 2001. - 268 с.
  16. Чернавский Д.С. «Проблема происхождения жизни и мышления с точки зрения современной физики». Усп. Физ. наук, 2000 (170), 2, стр.157-183.
  17. Шмальгаузен И.И. Факторы эволюции – М.: Наука,1968г.
  18. Шноль С.Э. «Физико-химические факторы биологической эволюции». М.: Наука, 1979. с.261.
  19. Шредингер Э. «Что такое жизнь? Физический аспект живой клетки». Москва - Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2002 г.
  20. Эйген М. «Самоорганизация материи и эволюция биологических макромолекул». М. Мир,1973.

Добавить комментарий

Комментарии проходят модерацию. Просьба указывать реальные Фамилию И.О.


Защитный код
Обновить



Наверх