Http://www philsci univ kiev ua/biblio/Shred/index html icon

Http://www philsci univ kiev ua/biblio/Shred/index html



Смотрите также:
Http :// www demographia ru / articles n / index html ? idR =23& idArt =904...
Литература ко всему курсу Социологии с разбиением по темам....
Http://www citata com ua/politic/kiev vybory bez vybora html...
Http://mou marketologi ru/index html...
Http://www litera ru/stixiya/authors/barto/all html читать стихи А. Барто http://gatchina3000...
Концепция www 5 Создание Web-страницы с помощью языка html 7 1 Язык html 7 Структура html...
Http://www bizator ru/company/c5264. html...
Http://www bizator ru/company/c5264. html...
Http://www emory edu/intelnet/pm kommunizm html...
Http://www eparhia-saratov ru/index php?option=com content&task=view&id=5838&Itemid=323...
Http://www parlcom ru/index php?p=MC83&id=34821...
Http://edu rin ru/html/157. html...



страницы:   1   2   3   4
скачать
http://www.philsci.univ.kiev.ua/biblio/Shred/index.html


Шредингер Э.

Что такое жизнь? С точки зрения физика.

Предисловие к русскому изданию.

Предисловие

I. Подход классического физика к предмету

II. Механизм наследственности

III. Мутации

IV. Данные квантовой механики

V. Обсуждение и проверка модели Дельбрюка

VI. Упорядоченность, неупорядоченность и энтропия.

VII. Основана ли жизнь на законах физики?

Шредингер Э. Что такое жизнь? С точки зрения физика. - М., 1972.


Предисловие к русскому изданию.

Со времени написания Шредингером этой книги прошло почти 30 лет. За это время книга за рубежом выдержала пять изданий, последнее из них в 1955 году. Все они были стереотипными, без каких-либо добавлений или изменений.

Годы, прошедшие со времени лекций, прочитанных Шредингером в феврале 1943 г., были годами бурного развития науки в том направлении, которое анализировал Шредингер. На этом пути достигнуты огромные успехи. Многие теоретические предпосылки Шредингера блестяще подтверждены экспериментом, некоторые положения кажутся сегодня устаревшими или неверными. Мы не сочли возможным обсуждать все такие положения, так как для этого пришлось бы написать книгу, в лучшем случае равную по объему книге Шредингера. В последние годы вышло немало монографий, в которых на высоком научном уровне и достаточно доступно изложены современные представления о физико-химических основах жизни. К ним мы и отсылаем любознательных читателей. Там, где возможно, мы сделали примечания, необходимые с точки зрения современного уровня науки. Однако число и объем таких замечаний мы стремились свести к минимуму, так как чтение подстрочных примечаний в какой-то мере отвлекает читателя от основного текста, нарушая процесс слежения за мыслью автора.

Несмотря на то, что большинство теоретических предположений Шредингера воплощено в жизнь и наука пошла дальше, представляется целесообразным переиздание его книги. Стремясь объяснить это, мы и написали настоящее предисловие.

На рубеже XIX — XX вв. биология сделала поворот от широких умозрительных построений к практике строгого

5

эксперимента. До этого в основе всех биологических наук лежали преимущественно описания явлений и натурфилософия, ставившая во главу угла абстрактные теоретические построения, основанные на многовековых догмах. Если физика начала освобождаться от взглядов Аристотеля и превращаться в точную экспериментальную науку в XVII—XVIII вв., то в биологии отход от натурфилософских традиций затянулся до начала XX в., хотя основной удар по ним был нанесен в XIX в. замечательной работой Дарвина. Благодаря усилиям таких выдающихся ученых, как Вирхов, Мендель, Пастер, Мечников, Морган, было создано и достигло высокого уровня развития экспериментальное направление в биологии. На этом пути биология добилась больших успехов. Биологи твердо уяснили, что основой развития науки являются факты. Основоположник экспериментального направления в физиологии высшей нервной деятельности И. П. Павлов писал: “Факты — воздух ученого”. Однако далее он отмечал, что собирание и накопление фактов еще не является настоящей наукой. Голый эмпиризм без обобщающих теорий слеп. Собственно, само экспериментальное направление в биологии, в отличие от предыдущего чисто описательного, подразумевает не только сбор фактов, но и целеустремленную постановку вопросов. Биолог-экспериментатор планирует эксперимент. Он помещает живой объект в строго подобранные условия, чтобы на основе анализа поведения этого объекта в данных условиях судить о внутренней структуре данного объекта и особенностях его функционирования. Поэтому лучшие представители экспериментального направления в биологии не ограничивались сбором фактов, а на их основе создавали теории. Наиболее выдающейся из таких теорий, безусловно, является теория эволюции, созданная великим Дарвином в результате анализа огромного фактического материала. Из своих, казалось бы ограниченных данных, полученных в экспериментах по скрещиванию различных сортов садового гороха, Мендель сформулировал основные положения теории наследственности.

Но все же главное направление развития биологии в первой половине XX в. было чисто экспериментальным. Это привело к тому, что, накопив к настоящему времени громадное количество разрозненных экспериментальных данных, биология стала остро нуждаться в обобщающих теориях. Стремительно нарастает поток научных публикаций. Он захлестывает не только отдельных ученых, но и

6

специально созданные большие “корабли” — институты научной информации. Факты, факты и факты. Память современных электронных вычислительных машин загружается ими. Ощущается не только несовершенство службы информации, но и отсутствие больших обобщающих теорий, способных объединить и сгруппировать эти разрозненные факты, указать перспективы дальнейших исследований. Биологии остро нужны общие теории, для того чтобы обобщить множество наблюдений, чтобы направленно задавать природе новые вопросы о сущности ее явлений.

Спрос порождает предложение. Мы являемся свидетелями зарождения теоретической биологии. В 1965 г. вышла в свет книга “Теоретическая и математическая биология” *, в основе которой лежит курс лекций по важнейшим вопросам современной теоретической биологии, читавшийся в Йельском университете крупнейшими учеными (Н. Рашевским, Г. Кастлером, Дж. Берналом, Дж. Бекеши и др.). Учитывая важность развития теоретической биологии, Международный союз биологических наук организовал три симпозиума по теоретической биологии. Материалы первого из них недавно изданы у нас **. “На пути к теоретической биологии” — так называется эта книга. Название ее очень удачно. Действительно, современная наука находится на пути к теоретической биологии, и в этой области сделаны лишь первые робкие шаги. Работу Шредингера “Что такое жизнь?” можно считать одной из первых. Отличительной особенностью книги является попытка привлечь для понимания биологических закономерностей положения физики и химии. Одним из самых основных свойств живого являются свойства наследственности и изменчивости. Естественно, что Шредингер основное внимание уделяет физико-химическому объяснению этих свойств. Генетика — вообще наиболее “точная” из биологических наук. Знаменательно, что уже первая работа Менделя (опыты над растительными гибридами), положившая начало научной генетике, построена на принципах абстрагирования и обобщения. Не удивительно, что генетика с давних пор привлекает внимание математиков, физиков и химиков. Уже сам принцип дискретности, прерывистости наследственности, лежащий в основе теории гена, очень созвучен атомарной теории строения вещества.

_____________________

* Теоретическая и математическая биология. М., “Мир”, 1968.

** На пути к теоретической биологии. Часть I. M., “Мир”, 1970.

7

Следует отметить, что первые попытки привлечь данные физики и химии для объяснения ряда явлений наследственности были сделаны советским ученым Н. К. Кольцовым. Еще в 1927 г. на первом торжественном заседании III Всесоюзного съезда зоологов, анатомов и гистологов в Ленинграде Н. К. Кольцов произнес речь о физико-химических основах морфологии. Эта речь была напечатана на немецком языке в Biologisches Zentralblatt в 1928 г. и на русском языке в “Новейших течениях научной мысли” в 1929 г. В 1935 г. он развил и углубил положение о физико-химических основах строения наследственных структур в докладе на годичном заседании Московского общества испытателей природы. Доклад Н. К. Кольцова имел символическое для наших дней название: “Наследственные молекулы”. В этих работах выдающийся советский ученый сформулировал положение о хромосоме как гигантской молекуле, гениально предвосхитив открытия последних лет.

Наиболее характерной чертой развития биологии в течение почти 30 лет, отделяющих нас от первого издания книги Шредингера, является проникновение в биологию новых методов исследований и теоретических концепций из различных разделов физики и химии. Этим новым физико-химическим методам и теоретическим представлениям обязана биология большинством своих замечательных открытий последних лет. Принципы физики и химии являются фундаментом многих важнейших дисциплин современной биологии, что нашло свое отражение даже в названиях последних (“биохимия”, “биофизика”, “молекулярная биология” и т. д.). В настоящее время становится все более ясно, что без создания теоретической биологии и без анализа физико-химических основ биологических процессов невозможно дальнейшее развитие биологии. Во многих странах, в том числе и в Советском Союзе, созданы институты биофизики, биохимии, молекулярной биологии, издаются соответствующие журналы, выпускаются монографии, посвященные физико-химическим основам жизни. Курсы биохимии, биофизики и молекулярной биологии читаются во многих вузах. Если теоретическая биология лишь зарождается, то физико-химическое направление в биологии добилось уже немалых успехов. Одним из блестящих достижений на этом пути явилось установление природы наследственного вещества — дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) и определение структуры последней. Захватывающими дух представляются работы по расшифровке

8

кода наследственности, которые открывают дорогу к познанию сокровенных тайн живого и попыткам направленного изменения наследственности. Совсем недавно группе ученых удалось выделить функционирующую цепочку из трех генов. Биология, вооруженная физикой и химией, способна творить чудеса!

Книга Шредингера “Что такое жизнь? С точки зрения физика” сыграла немалую роль в проникновении идей физики в биологию. Имя Шредингера, крупного физика, хорошо известно всем физикам и химикам мира. Поэтому его книга во многом способствовала тому, что их внимание было привлечено к проблемам биологии. Книга продолжает служить этому и в настоящее время. Ее цитируют во многих работах, посвященных теоретической биологии, в том числе и в самых последних. Переиздание книги является полезным. Читая ее сегодня, убеждаешься в том, каких больших успехов добилась биология за последние 30 лет и как теоретические представления, высказанные Шредингером, подтверждаются последующим ходом исследований, которые они если не породили, то несомненно стимулировали.

В ряду самых замечательных открытий биологии XX в. стоит установление структуры молекулы ДНК. Честь этого открытия принадлежит Ф. Крику, Дж. Уотсону и М. Уилкинсу. Рассказывая историю этого открытия, Дж. Уотсон пишет о Ф. Крике: “Он бросил физику и занялся биологией после того, как в 1946 г. прочитал книгу известного физика-теоретика Эрвина Шредингера “Что такое жизнь? С точки зрения физика”. В этой книге очень изящно излагается предположение, что гены представляют собой важнейшую составную часть живых клеток, а потому понять, что такое жизнь, можно, только зная, как ведут себя гены. В то время, когда Шредингер писал свою книгу (в 1944 г.), господствовало мнение, что гены — это особый тип белковых молекул. Однако почти тогда же бактериолог Освальд Эвери проводил... свои опыты, которые показали, что наследственные признаки одной бактериальной клетки могут быть переданы другой при помощи очищенного препарата ДНК”.

Там, где Шредингер выступает как философ, он допускает ряд серьезных ошибок. Советский читатель, хорошо знающий основные положения диалектического материализма, сразу заметит их. Эпилог, который не представляет научной ценности, в настоящем издании опущен.

9

В заключение мы приводим небольшой список литературы, где перечислены работы, освещающие современное состояние вопросов, поднятых Шредингером. Написаны эти книги просто и ясно, что делает их доступными широкому кругу читателей.

Дубинин Н. П. Некоторые методологические проблемы генетики. М., “Знание”, 1968.

Малиновский А. А. Пути теоретической биологии М., “Знание”, 1969.

P о уз С. Химия жизни. Перев. с анг. М., “Мир”, 1968. К е н д p ь ю Дж. Нить жизни. Перев. с анг. М., “Мир”, 1969 Уотсон Дж. Д. Двойная спираль. Перев. с анг М “Мир”, 1969.

Алиханян С. И. Современная генетика. М., “Наука”, 1967.

Уотсон Дж. Молекулярная биология гена. Перев с анг М., “Мир”, 1967.

А. Малиновский

Г. Порошенко

10


Homo liber nulla de re minus quam de morte cogitat; et ejus sapientia non mortis sed vitae meditatio est.

S p i n о z z a. Ethica, P. IV, Prop. 67 .*

Предисловие

Принято считать, что ученый должен в совершенстве знать определенную область науки, и поэтому ему не следует писать по таким вопросам, в которых он не является знатоком. Это рассматривается как noblesse oblige **. Однако для достижения моей цели я хочу отказаться от noblesse и поэтому прошу освободить меня от вытекающих отсюда обязательств. Мое отступление от этого правила объясняется следующим.

Мы унаследовали от наших предков острое стремление к цельному, всеобъемлющему знанию. Само название высших институтов познания —университеты — напоминает нам, что с давних пор и на протяжении многих столетий универсальный характер знаний — единственное, к чему может быть полное доверие. Но расширение и углубление разнообразных отраслей знания в течение последних 100 с лишним лет поставило нас перед странной дилеммой. G одной стороны, мы чувствуем, что только теперь начинаем приобретать надежный материал для того, чтобы свести в единое целое все до сих пор известное, а с другой стороны, становится почти невозможным для одного ума полностью овладеть более чем одной небольшой специальной частью науки.

Я не вижу выхода из этого положения (чтобы при этом наша основная цель не оказалась потерянной навсегда), если только кое-кто из нас не рискнет взяться за синтез

___________________

* Человек свободный ни о чем так мало не думает, как о смерти, и его мудрость состоит в размышлении не о смерти, а о жизни. — Спиноза. Этика, ч. IV, теор. 67.

** “Благородство обязывает” (франц.). В данном случае означает, что звание ученого обязывает не нарушать взятых на себя обязательств — судить как настоящему ученому лишь с полным знанием дела. — Прим. перев.

11

фактов и теорий, хотя наше знание в некоторых областях неполно и получено из вторых рук и хотя мы можем подвергнуться опасности показаться невеждами.

Пусть это послужит мне извинением.

Нельзя отбрасывать в сторону и трудности с языком. Родной язык каждого является как бы хорошо пригнанной одеждой, и нельзя чувствовать себя вполне свободно, когда не сразу можешь подобрать нужное слово и его приходится заменять другим. Я очень благодарен д-ру Инкстеру (Тринити-колледж, Дублин), д-ру Падрайг Брауну (колледж св. Патрика, Мэйнут) и, наконец (но не меньше, чем другим), мистеру С. К. Робертсу. Им доставило много забот подогнать на меня новое одеяние, и это усугублялось еще тем, что порой я не хотел отказаться от своего несколько “оригинального” стиля. Если что-либо от него сохранилось, несмотря на стремление моих друзей смягчить мой стиль, то это должно быть отнесено на мой, а не на их счет.

Э. Ш.


 

I. Подход классического физика к предмету

^ Cogito, ergo sum. Descartes*

1.Общий характер и цели исследования.

Эта небольшая книга возникла из курса публичных лекций, прочитанных физиком-теоретиком перед аудиторией, насчитывавшей около 400 человек. Аудитория почти не уменьшалась, хотя с самого начала слушатели были предупреждены, что предмет изложения труден и лекции не могут считаться популярными, несмотря на то, что наиболее страшное орудие физика — математическая дедукция — здесь вряд ли будет использоваться. И не потому, что предмет настолько прост, чтобы его можно было объяснить без привлечения математического аппарата, а, скорее, потому, что он слишком запутан и не вполне доступен математической интерпретации. Другой особенностью лекций, придающей им по крайней мере внешний популяризаторский характер, было намерение лектора сделать основную идею, связанную и с биологией и с физикой, ясной как для физиков, так и для биологов.

Действительно, несмотря на разнообразие тем, рассмотренных в книге, в целом она должна передать только одну мысль, только одно небольшое пояснение к большому и важному вопросу. Чтобы не уклониться в сторону, будет полезно заранее кратко изложить наш замысел.

Большой, важный и очень часто обсуждаемый вопрос заключается в следующем: как физика и химия смогут объяснить те явления в пространстве и времени, которые происходят внутри живого организма?

Предварительный ответ, который постарается дать эта небольшая книга, можно сформулировать так: явная неспособность современной физики и химии объяснить такие явления совершенно не дает оснований сомневаться в том, что они могут быть объяснены этими науками ** в будущем.

______________________

* Мыслю, значит существую. — Декарт.

** Не следует забывать, что в данном случае речь идет о физике 1943 г.— ^ Прим. перев.

13

2. Статистическая физика. Основное различие в структуре

Предыдущее замечание было бы весьма тривиальным, если бы оно имело целью только стимулировать надежду достигнуть в будущем того, что не было достигнуто в прошлом. Оно, однако, имеет гораздо более положительный смысл, т. е. неспособность физики и химии до настоящего времени дать ответ полностью объяснима.

Благодаря умелой работе биологов, главным образом генетиков, за последние 30—40 лет стало достаточно много известно о действительной материальной структуре организмов, чтобы понять, почему современные физика и химия не могли объяснить явления, происходящие в пространстве и времени внутри живого организма.

Расположение и взаимодействие атомов в наиболее важных частях живого организма коренным образом отличаются от того расположения атомов, с которым физики и химики имели до сир пор дело в своих экспериментальных и теоретических исследованиях. Однако это отличие, которое я только что назвал коренным, легко может показаться ничтожным всякому, кроме физика, глубоко убежденного в том, что законы физики и химии являются законами статистическими *. Именно со статистической точки зрения структура важнейших частей живого организма полностью отличается от структуры любого вещества, с которым мы, физики и химики, имели до сих пор дело практически в наших лабораториях и теоретически за письменным столом **. Конечно, трудно представить, чтобы законы и правила, нами открытые, были непосредственно приложимы к поведению систем, не имеющих тех структур, на которых основаны эти законы и правила.

Нельзя ожидать, чтобы нефизик мог понять (не говорю уже — оценить) все различие в статистической структуре, сформулированное в терминах столь абстрактных, как только что сделал это я. Чтобы дать моему утверждению жизнь и краски, разрешите мне предварительно обратить внимание на то, что будет детально объяснено позднее. Наиболее существенную часть живой клетки — хромосомную нить — можно с полным основанием назвать апериоди-

____________________

* Это утверждение может показаться несколько общим. Обсуждение должно быть отложено до конца этой книги (см. §§ 65 и 66).

** Эта точка зрения была подчеркнута в двух наиболее вдохновенных работах Ф. Г. Доннана.

14

ческим кристаллом. В физике мы до сих пор имели дело только с периодическими кристаллами. Для физика периодические кристаллы являются весьма интересными и сложными объектами; они составляют одну из наиболее очаровательных и сложных структур, которыми неодушевленная природа приводит в замешательство интеллект физика. Однако по сравнению с апериодическими кристаллами они кажутся несколько элементарными и скучными. Различие в структуре здесь такое же, как между обычными обоями, на которых один и тот же рисунок повторяется с правильной периодичностью, и шедевром вышивки, скажем рафаэлевским гобеленом, который повторяет сложный, последовательный и полный замысла рисунок, начертанный великим мастером.

Называя периодический кристалл одним из наиболее сложных объектов исследования, я имел в виду собственно физика. Органическая химия в изучении все более и более сложных молекул действительно подошла гораздо ближе к тому “апериодическому кристаллу”, который, на мой взгляд, является материальным носителем жизни. Поэтому не удивительно, что химик-органик уже сделал большой и важный вклад в решение проблемы жизни, в то время как физик не внес почти ничего *.

^ 3. Подход к предмету у наивного физика

После того как я кратко изложил общую идею или, вернее, основную цель нашего исследования, позвольте мне описать самую линию атаки.

Я намереваюсь сначала развить то, что вы можете назвать “представлениями наивного физика об организмах”. Это те представления, которые могут возникнуть у физика, когда, изучив свою физику и, в частности, ее статистические основы, он начнет размышлять об организмах, об их поведении и жизнедеятельности и честно задаст себе вопрос, — сможет ли он исходя из своих знаний, с позиций своей сравнительно простой, ясной и скромной науки сделать сколь-нибудь полезный вклад в данную проблему.

Выяснится, что он это сделать может. Следующим шагом должно быть сравнение теоретических ожиданий фи-

________________________

* За годы, прошедшие со времени написания книги, физики внесли большой вклад в изучение материальных носителей жизни. Достаточно вспомнить, что структура молекулы ДНК была расшифрована физиками на основе рентгеноструктурного анализа. — Прим. пер ев.

15

зика с биологическими фактами. Тут обнаружится, что хотя в целом его представления кажутся вполне разумными, их тем не менее надо значительно уточнить. Этим путем мы постепенно приблизимся к правильной точке зрения или, говоря скромнее, к той точке зрения, которую я считаю правильной.

Даже если я и прав, то не знаю, является ли мой путь действительно лучшим и простейшим. Но это был мой собственный путь. “Наивный физик” — это я сам. И я не вижу лучшего и более ясного способа для достижения цели, чем мой собственный, хотя быть может и извилистый путь.

^ 4. Почему атомы так малы?

Хороший способ развить представления наивного физика — это задать ему сначала странный, почти нелепый вопрос. Почему атомы так малы? А они ведь действительно очень малы. Каждый маленький кусочек вещества, к которому мы ежедневно прикасаемся, содержит их огромное количество. Предложено много примеров, чтобы довести этот факт до сознания широкой публики и самым выразительным из них был пример, приведенный лордом Кельвином. Представьте, что вы смогли пометить все молекулы в стакане воды, а после этого вылили содержимое стакана в океан и тщательно перемешали, чтобы меченые молекулы равномерно распределились по всем морям мира. Если вы затем зачерпнете стакан воды наугад, в любом месте океана, то обнаружите в нем около 100 помеченных вами молекул *.

Действительные размеры атомов** лежат приблизительно между 1/5000 и 1/2000 длины волны света. Это сравнение имеет особое значение, так как длина волны приблизительно соответствует величине самой маленькой частицы, которую еще можно различить под микроскопом.

______________________

* Конечно, вы не найдете точно 100 молекул (даже если бы это был идеально точный результат вычисления). Вы обнаружите 88, или 95, или 107, или 112, но практически невероятно, чтобы вы нашли 50 или 150 молекул. Возможное отклонение, или флюктуация, будет порядка корня квадратного из 100, т. е. 10. Статистически это выражают, говоря, что вы найдете 100 ± 10 молекул. Этим замечанием в данный момент можно пренебречь, но мы к нему вернемся, как к примеру статистического √¯n закона.

** Согласно современной точке зрения, атом не имеет отчетливых границ, так что “размер” атома не является достаточно точным понятием. Мы можем заменить его расстояниями между центрами атомов в твердых или жидких телах, но, конечно, не в газообразных, где эти расстояния при нормальных давлении и температуре, грубо говоря, в 10 раз больше. — Прим. перев.

16

Таким образом, мы видим, что такая частица содержит еще тысячи миллионов атомов.

Итак, почему атомы так малы?

Ясно, что этот вопрос является обходным, так как, задавая его, мы невольно сопоставляем размеры атомов с размерами различных организмов, в частности, нашего собственного тела. В самом деле, атом мал, когда он сравнивается с используемой в повседневной жизни мерой длины, скажем, с ярдом или метром. В атомной физике за единицу длины принят так называемый ангстрем (А), равный 10-10 метра (м) или в десятичном изображении 0,0000000001 м. Диаметр атомов лежит между 1 и 2 А. Единицы же длины, по сравнению с которыми атомы так малы, прямо связаны с размерами нашего тела.

Бытует легенда, которая приписывает происхождение ярда чувству юмора одного английского короля. Когда советники спросили его, что принять за единицу длины, то он вытянул руку в сторону и сказал: “Возьмите расстояние от середины моей груди до кончиков пальцев, это и будет то, что надо”. Было так или нет, но этот рассказ имеет прямое отношение к нашему вопросу. Естественно, что король хотел указать длину, сравнимую с длиной его тела, так как он знал, что иначе мера будет очень неудобной. При всем своем пристрастии к ангстремам физик все-таки предпочтет, чтоб ему сказали, что на его новый костюм потребуется 6,5 ярда твида, а не 65 тысяч миллионов ангстремов.

Таким образом, в действительности наш вопрос касается не одного, а двух размеров — нашего тела и атома. Принимая во внимание несомненный приоритет независимого существования атома, вопрос прозвучит так: почему наше тело должно быть таким большим по сравнению с атомом?

Многие, страстно изучающие физику или химию, не раз жалели о том, что все наши органы чувств, составляющие более или менее существенную часть нашего тела и (принимая во внимание значительные размеры приведенного отношения) сами составленные из бесчисленного количества атомов, оказываются слишком грубыми, чтобы воспринимать удары отдельного атома. Мы не можем ни видеть, ни слышать, ни чувствовать отдельных атомов. Наши гипотезы об атомах далеко отстоят от непосредственного восприятия наших органов чувств, и эти гипотезы нельзя проверить прямым наблюдением.

17

Обязательно ли должно быть так? Имеются ли основа ния для этого? Можно ли объяснить это положение каким-то принципом, чтобы убедиться в том, что ничто другоо несовместимо с законами природы? Это уже является такой проблемой, которую физик способен выяснить полностью и на все вопросы получить утвердительный ответ.

^ 5. Работа организма требует соблюдения точных физических законов

Если бы дело обстояло не так, если бы человеческий организм был столь чувствителен, что несколько атомов или даже отдельный атом могли бы оказать заметное воздействие на наши органы чувств, — о небо, на что была бы похожа наша жизнь! Такой организм был бы наверняка неспособен развить упорядоченную мысль, которая, пройдя сквозь длинный ряд более ранних стадий, наконец, произвела бы среди многих других идей и самую идею об атоме.

Хотя мы выбираем в качестве иллюстрации лишь один этот пример, однако все последующие соображения также вполне применимы и к функционированию других органов (а не только мозга и органов чувств). Тем не менее имеется одно и только одно, представляющее особый интерес для нас в нас самих, — это то, что мы можем чувствовать, думать и понимать.

В отношении тех физиологических процессов, которые ответственны за наши мысли и чувства, все другие процессы в организме играют вспомогательную роль, по крайней мере с человеческой точки зрения, если не с точки зрения объективной биологии. Более того, наша задача будет чрезвычайно облегчена, если мы выберем для исследования такой процесс, который сопровождается субъективными событиями, хотя мы и не знаем истинной природы этого параллелизма. Действительно, на мой взгляд, природа этого параллелизма лежит в стороне от области естественных наук и, весьма возможно, за пределами человеческого понимания.

Таким образом, возникают следующие вопросы. Почему наш мозг и связанная с ним система органов чувств должны обязательно состоять из такого необъятно большого количества атомов, чтобы физиологически изменчивые состояния мозга могли находиться в тесном и близком соответствии с весьма развитой мыслью? По каким причинам это соответствие несовместимо с таким тонким и чувствительным строением всего механизма (или хотя бы его периферических частей), которое позволило бы при взаи-

18

модействии с окружающей средой регистрировать воздействие единичного атома извне и реагировать на него.

То, что мы называем мыслью, само по себе есть нечто упорядоченное и приложимо только к аналогичному материалу, то есть к познанию или опыту, которые тоже имеют определенную степень упорядоченности. Отсюда вытекают два следствия: 1) физическая организация, чтобы быть в тесном соответствии с мыслью (как, например, мой мозг с моей мыслью), должна быть очень хорошо упорядоченной организацией, а это значит, что события, происходящие в мозгу, должны подчиняться строгим физическим законам, по крайней мере с очень большой степенью точности; 2) физические впечатления, произведенные на эту физическую, хорошо организованную систему телами извне, соответствуют познанию и опыту соответствующих мыслей, образуя их материал, как я назвал его. Следовательно, физические взаимодействия между нашей системой и другими должны, как правило, сами обладать известной степенью физической упорядоченности, или, иначе говоря, они должны подчиняться строгим физическим законам с определенной степенью точности.

^ 6. Физические законы основаны на атомной статистике и поэтому только приблизительны.

Почему же все, изложенное выше, не может быть выполнено в случае, если организм состоит только из сравнительно небольшого количества атомов и чувствителен к воздействиям одного или немногих атомов? Потому что мы знаем: все атомы находятся в непрерывном хаотическом тепловом движении, которое, так сказать, противостоит их упорядоченному поведению и не позволяет отнести к какому бы то ни было распознаваемому закону события, происходящие между малым числом атомов. Только при наличии огромного количества атомов статистические законы начинают действовать и контролировать поведение этих assemblées с точностью, возрастающей с увеличением числа атомов, вовлеченных в процесс. Именно так события приобретают действительно закономерные черты. Все физические и химические законы, которые, как известно, играют важную роль в жизни организмов, являются статистическими.

Любой другой вид закономерности и упорядоченности, который можно себе представить, постоянно нарушается и становится недейственным вследствие непрерывного теплового движения атомов.

19

^ 7. Точность физических законов основана на большом количестве участвующих атомов

Разрешите мне попытаться проиллюстрировать сказанное выше несколькими примерами, выбранными до некоторой степени случайно и, возможно, не самыми лучшими, но которые можно привести читателю, впервые знакомящемуся с этим положением — положением, которое в современной физике и химии является столь же фундаментальным, как, скажем, в биологии тот факт, что организмы состоят из клеток, или как ньютоновские законы в астрономии, или даже как ряд натуральных чисел 1, 2, 3, 4, 5, ... в математике. Впервые знакомящийся с вопросом не должен ожидать, что, прочитав несколько страниц, он полностью поймет и оценит предмет, который связан с известными именами Людвига Больцмана и Уилларда Гиббса и называется статистической термодинамикой.




оставить комментарий
страница1/4
Дата05.11.2011
Размер1 Mb.
ТипДокументы, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы:   1   2   3   4
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Документы

наверх