Причина времени - Геннадий Петрович Аксенов

Еще раз подчеркнем заключительную мысль Эрвина Бауэра из только что цитированного отрывка: “Внешняя работа может быть произведена лишь за счет структурной энергии”. Подобное уточнение принципа устойчивой неравновесности исключительно важно. Бауэр тоже привел в движение свою конструкцию из деформированных молекул и увидел нечто удивительное. Вся работа делается живыми организмами не за счет потребляемой энергии, а за счет всегда существовавшей, вечной структурной энергии.

К любому биофизическому процессу, говорит Бауэр, биофизики подходят как к неживой системе, к машине: вот механизм стоит, у него нулевой уровень работы, вот включена энергия, работа началась. Всегда легко рассчитать приход — расход за счет сделанной работы. Все видели всегда баланс поступления и расхода энергии, в результате чего сделана полезная работа. Но этого баланса никогда и нигде нет там, где есть живая клетка. К балансу прихода добавляется внутренняя структурная энергия и живое работает за счет притока энергии чрезвычайно своеобразно. Не замечали очень тонкой и главной вещи, говорит Бауэр: энергия никогда не расходуется напрямую на производство работы, которую совершает организм. Энергия поступает в систему, обладающую собственным поведением, то есть уже обладающей некоторым запасом структурной энергии, и потому включается в сложный, обходной путь, а не прямо тратится на работу, как в любом механизме. Внешняя, поступающая извне в виде электрических зарядов энергия тратится не на что иное, как на создание неравновесной, деформированной структуры, а должная по функции клетке работа делается спонтанно, сама собой, за счет “выпрямления” деформации, за счет естественного стремления молекулы придти в равновесное состояние. Вот это и есть самое главное: на что идет энергия?

Полезная, к примеру, солнечная энергия не идет через организм, как вода через мельницу, производя полезную работу, а отводится на строительство мельницы и ее непрерывный ремонт, организм с ее помощью упорно поддерживает ее в работоспособном состоянии, а нужная данной клетке, например, мышечной, говорит Бауэр, работа производится сама, уже по принципу наименьшего действия.. “Структуры живой системы не являются равновесными, что следовательно для сохранения их, т.е. условий системы, необходимо их постоянно возобновлять, т. е. постоянно затрачивать работу. Таким образом, химическая энергия пищи потребляется в организме для создания свободной энергии структуры, для построения, возобновления, сохранения этой структуры, а не непосредственно превращается в работу”. (Бауэр, 1935, с.55).

Бауэр по сути дел нашел некую общую принципиальную схему внутреннего устройства “черного ящика” биосферы. Если Вернадского как геохимика интересовал больше вход и выход, то Бауэра как биофизика вслед за Ламарком (о котором он ничего не говорит) — главный тракт энергии внутри живого организма. На пути от входа до выхода в “черном ящике” происходит не замечаемая нами подмена. На выходе — совсем другой уже вид той же энергии. Бауэр нашел основное отличие организма от механизма. В механизм поступает топливо и благодаря более или менее хитроумному устройству производит полезную работу. Так думает и биофизика в основном. Но в организме согласно принципу неравновесности энергия идет на строительство и возобновление механизма, а не на работу, чего не делает ни один механизм. Работает другой вид энергии.

Работает “естественное стремление” к распрямлению от деформации, а не входящий в устройство поток энергии, то есть трудится сама Госпожа Энтропия. Работает стремление к нивелировке всех и всяческих потенциалов и градиентов, будь они химические, электрические или структурные. В живом веществе никогда и нигде нет “нуля” энергии. Над всеми исследователями всегда довлела общая идея “происхождения” жизни, поэтому возникает загадочная и неразрешимая проблема “лишней”, откуда-то берущейся энергии. Между тем принцип Гюйгенса-Вернадского о вечности жизни предполагает что эта лишняя энергия была всегда, чтобы под этим “всегда” ни понимать. Живое с помощью внешней полезной энергии только поддерживает перепад высот, передающийся в готовом виде от одного организма к другому без изменения. Он занимается только непрерывным ремонтом мельницы, то есть изготовлением неравновесного, “неправильного” с точки зрения химии и физики состояния. А работа делается сама, за счет распрямления его в “правильное”. На это затрачивать энергию не надо, кроме как на триггерный эффект.

Таким образом, с пространственной стороны наблюдается неравновесность, с временной определенная удерживаемая длительность, необратимо исчезающая при выполнении работы — так живет одна отдельно взятая молекула, которая в живом не бывает отдельно взятая, а только в ансамбле, в ассоциации. Состояние пространства-времени является той “мельницей”, которая превращает разрушительную силу в полезную работу в материи живой и разрушает не имеющую “мельницы” мертвую материю.

* * *

Однако и принцип Ламарка, и принцип неравновесности Бауэра, и понятие о биогеохимической энергии Вернадского — все еще очень общие научные положения. Они дают возможность понимания, но не дают пока возможности работы с этими принципами. Более детальное рассмотрение возможно при применении к ним представления о диссимметрии пространства, которая является, как мы решили выше, оборотной стороной необратимости времени.

Принцип Ламарка позволяет поставить вопрос так: является ли диссимметрия Пастера и неравновесность Бауэра одним и тем же свойством живой материи, выраженной на разных языках. Можно ли отождествить диссимметрию и неравновесность?

Открытие Пастера породило немало направлений, особенно в прикладных дисциплинах. Возникли стереохимия и стереобиохимия. Однако Вернадский, имея ввиду теоретический уровень естествознания, недаром говорил, что путь, открытый Пастером и Кюри, зарастает травою забвения. Исследования диссимметрии практически не связывались с проблемой жизни вообще и с проблемой пространства в частности, и не получали не получают выхода в смежные области.

Только в наше время проблема отличия живой материи от неживой по признаку симметрии стала постепенно вставать в полный рост. Исследования множатся. В конце 70-х годов была сформулирована проблема “хиральной чистоте биосферы”. (Морозов, 1984).

Здесь надо прояснить терминологию. То, что Пастер и Вернадский называют диссимметрией, перейдя в химическую физику, стало называться хиральностью от греческого слова “хирос”, то есть “рука”. Иногда употребляется и похожий термин “киральность”. Поскольку самым наглядным примером диссимметрии являются, как о том писал еще Кант, наши руки, которые, отражая друг друга в зеркале, тем не менее не могут быть совмещены никакими поворотами и смещениями, это свойство и назвали хиральностью. Далее, судя по смыслу биофизических работ, слово “биосфера”, в отличие от геологии и геохимии, естественно, имеет несколько иной смысл, более узкий. В геологии биосфера обозначает оболочку планеты, включающей косное вещество, гидросферу, части атмосферы и литосферы, а биофизики, не определяя ее специально, поднимают под ней живые организмы. Оно близко по смыслу тому, что в экологии иногда именуется витасферой, или соответствует употребляющемуся в последнее время очень удобному термину биота, который относится к любому уровню — от конкретного биоценоза до живой