<<
>>

Диссипативные процессы как ключ к жизни

Возможно, удастся использовать соединения живой природы или хотя бы принципы их функционирования для ускорения процессов в неорганическом мире, а моделирование биокатализаторов, вероятно, должно быть причислено еще к одному уровню.
Гораздо глубже исследованы каталитические процессы при переходе от химических структур к биологическим. В особенности это относится к диссипативным («рассеивающим») процессам, наглядно представляющим самоорганизацию в химических системах. В таких процессах происходит переход энергии упорядоченного движения в энергию хаотического (теплоту), а переход к новым структурам требует значительного притока энергии. Принципиально новым явлением оказались колебательные химические процессы (химический маятник), обнаруженные Б. Белоусовым и А. Жаботинским в 60-е годы. Суть их такова. Если раствор состоит из компонентов А и В (условно «синих» и «красных»), то в результате хаотических движений и столкновений частиц следовало бы ожидать некий усредненный «цвет» со случайными вкраплениями «синего» или «красного». Однако при условиях, далеких от равновесных, происходит невероятное: «раствор становится то синим, то красным, как если бы молекулы установили связь между собой на больших, макроскопических расстояниях, через макроскопические отрезки времени. Появляется нечто похожее на сигнал, по которому все А или В-молекулы реагируют разом... Такое поведение традиционно приписывалось только живому — теперь же ясно, что оно возможно у систем сравнительно простых, неживых»58. Подобные реакции приводят к специфическим пространственно-временным структурам за счет поступления новых и удаления отработанных химических реагентов — без вмешательства человека. При этом оказалось, что наибольший интерес представляют те структурные образования, которые не удается привести к полному и окончательному равновесию. Выясняется, что их надо рассматривать не как «помехи», «фоновые шумы» (вспомним физику и космологию), а как узловые структуры эволюции.
Теория диссипативных процессов и возможности ее концептуального расширения на различные области (включая общество) были предложены И. Приго- жиным, за что он удостоен Нобелевской премии. Сами по себе исключительно интересные диссипативные процессы могут служить ключом к возникновению жизни, где характерен как раз дифференцированный отбор таких химических элементов и соединений, которые служат стройматериалами для биологических систем. Заметим, что из ста с лишним химических элементов таблицы Менделеева только шесть являются органогенами, т. е. порождающими органические соединения. Это — углерод, кислород, водород, сера, фосфор, азот; первейший среди них — углерод. Он выполняет роль акцептора и донора электронов, образуя почти все типы связей химии (1,2,3,4 и б — электронные с промежуточными связями). Добавим, что всего 8 элементов (железо, алюминий...) составляют 98,6% всей доступной исследованиям массы Земли. Возвращаясь к проблеме поиска внеземной жизни, заметим, сколь маловероятно сочетание именно таких факторов (опять же не гарантирующее возникновения жизни) на других планетах. Вместе с тем почему бы не допустить, что процессы самоорганизации могут реализовать и иные сценарии возникновения жизни, в иных формах? Поскольку ключ к любой эволюции выявлен в неравновесных процессах, то следует знать основные различия неравновесных структур от равновесных. Неравновесные системы реагируют на внешние условия (гравитационное поле, радиацию и т. д.), а поведение их определяется вероятностным образом (отталкиваясь не от начальных условий, а от «предыстории»). Приток энергии создает в такой системе порядок, соответственно уменьшая энтропию. Для неравновесных структур характерно наличие бифуркаций — переломных точек (в которых как раз и может оказаться решающей роль внешних воздействий). Важнейшая их особенность — когерентность: система ведет себя как единое, самосогласованное целое, структурируясь так, как если бы каждый из ее элементов обладал информацией о состоянии системы в целом (и всех других молекул). Одна и та же система может пребывать в областях равновесия и неравновесия. В неравновесных областях система адаптируется к внешним условиям, изменяя структуру, меж тем как в равновесных для перехода к новым структурам требуются сильные возмущения или изменения граничных условий. Неравновесные системы обладают избыточностью, т. е. множеством стационарных состояний вместо одного. Чувствительность к флуктуациям создает возможность их резкого роста, и даже небольшие воздействия ведут к значительным последствиям. Источником порядка в неравновесных системах является не «независимость», а как раз зависимость — в виде согласованности поведения молекул при внешней неопределенности поведения системы.
<< | >>
Источник: Торосян В.Г.. История и философия науки : учеб, для вузов. 2012

Еще по теме Диссипативные процессы как ключ к жизни:

  1. 1.5. Аргументированность гипотезы самопроизвольного зарождения жизни и пределы самоорганизации в неживой материи
  2. § 7. Основы сценарного анализа развития коренных малочисленных народов Севера
  3. ТЕОРИЯ ЦЕННОСТЕЙ - СМ. АКСИОЛОГИЯ ФЕМИНИЗМ - СМ. ФИЛОСОФИЯ ФЕМИНИЗМА
  4. § 1. Роль синергетики в формировании современной картины мира
  5. 1.4. ДИНАМИКА КУЛЬТУРЫ
  6. 2.1. Методологические ОСНОВЫ постнеклассического подхода в современной социологии
  7. Синтетическая теория эволюции
  8. Г л а в а 1 4 Естественное равновесие и эволюцияэкосистем
  9. 3. УСТАРЕЛО ЛИ ПОНЯТИЕ «СУБСТАНЦИЯ»? I
  10. 1. ПРЕДМЕТНОСТЬ СОЦИАЛЬНОГО. ПРОБЛЕМА СУБСТАНЦИАЛЬНЫХ РЕДУКЦИЙ