Г. Р. Иваницкий: Жизнь с точки зрения физика

В статье, написанной 65 лет после выхода книги Шрёдингера Что такое жизнь с точки зрения физики, биофизик Иваницкий дает свое определение жизни:

‘Жизнь с точки зрения физики можно определить как результат процесса игры взаимодействий материи, в которой одна её часть приобрела свойство запоминать вероятности появления удач и неудач в предыдущих раундах этой игры, повышая тем самым свой шанс на существование в последующих раундах. Эту часть материи сегодня называют живой материей.’

В статье после короткого рассмотрения проблемы определения живого, Иваницкий рассматривает десять известных парадоксов, предлагает свои решения и в заключение приходит к определению, приведенному выше.

Иваницкий скептически относится к возможности разделения на живое и неживое на базе характерного признака.

‘попытка найти какой-либо один абсолютный, характерный признак живого занятие малоперспективное. Следовательно, в живых системах не обнаруживается никаких свойств, которыми не обладали бы разные неживые объекты.’

В качестве подтверждения Иваницкий приводит в таблице 1 сравнение между признаками живой и неживой материи, которое с его точки зрения показывает отсутствие разницы. Приведу из таблицы только ответ Иваницкого на признак ‘Всё живое размножается‘:

‘Коацерватные капли органических веществ могут расти и делиться. Из растворов солей растут кристаллы. Кусочек, отломившийся от растущего кристалла, становится зародышем для подобного кристалла. Чёрные курильщики и белые столбы на дне океана также размножаются.’

Интересно отметить, что Иваницкий говорит следующее:

‘Очевидно, что процедура разделения [живого и неживого] это классическая задача распознавания образов. Здесь возможно построение логических функций от исходных признаков. Трудность состоит в том, что заранее нельзя сказать, комбинация каких признаков окажется полезной для такого разделения. Граница живого и неживого подвижна и проходит через наше восприятие окружаю- щего мира.’

Мое прочтение сводится к тому, что не существует объективной разницы между живым и неживым, но не могу сказать, согласился бы Иваницкий с такой интерпретацией своего утверждения.

Иваницкий отвергает возможность использования энтропии для различия живого и неживого:

‘Энтропия слишком грубый усреднённый параметр, для того чтобы с её помощью можно было бы охарактеризовать движение и развитие живых систем. Она не позволяет сделать содержательные выводы по отличию живых систем от неживых.’

‘Энтропия совокупности 10^13 различных одноклеточных организмов почти не отличается от энтропии человека, состоящего из 10^13 клеток. Все разговоры об «антиэнтропийных тенденциях» биологической эволюции и живой материи основаны на недоразумении. Согласно термодинамическим критериям любая биологическая система упорядочена не больше, чем кусок горной породы того же веса.’

Ключевым в статье является рассмотрение Санкт-Петербургского парадокса, который связывается с именем Бернулли и который вошел в историю науки как  Санкт-Петербургский парадокс о разорении игрока. Именно отсюда следует приведенное в самом начале определение живого.

Речь, по сути дела, идет про игру орел и решка. Насколько я понял, утверждается, что существуют стратегии, в рамках которых можно остаться в выигрыше. Рассмотрение построено на том, что несмотря на то, что вероятность выпадения орла или решки одинакова, существуют кластеры событий, в которых вероятность выпадения орла или решки уже немного отличаются между собой. Если игрок распознает, в каком из кластеров он находится, то это дает ему возможность долгосрочного выигрыша. Не могу сказать, чтобы меня убедило приведенное в статье рассмотрение. Просто приведу ряд высказываний, которые привлекли мое внимание. Они, по-моему, прекрасно иллюстрируют отношение настоящего физика к биологии.

‘Дарвин предполагал, что движущей силой эволюции является наследственность, изменчивость и отбор. Однако отбор не может быть движущей силой. Отбор может происходить только из того, что уже существует, и тем самым уменьшать разнообразие существующего. Отбор это операция редукции. … Термин «изменчивость» у Дарвина плохо определён, его следовало бы заменить термином «самоусложнение». Но как реализуется механизм самоусложнения?’

‘В терминах биологической эволюции крупье это внешняя среда, а сам игрок это живая материя. Возьмём для примера игру с монеткой. Игрок не может влиять на результат подбрасывания монетки. Её бросает крупье. Тем не менее игрок может управлять процессом выигрышей и проигрышей в каждой игре, состоящей из N бросаний монетки, меняя ставку перед каждым очередным бросанием монетки в зависимости от результата предыдущего подбрасывания. Если игрок будет обладать памятью хотя бы на один раунд, запоминая выиграл он или проиграл в предыдущем раунде, то он может выбрать стратегию изменения ставки при следующем бросании монетки.’

‘Суть схемы состоит в том, что образуется цикл с меняющимися коэффициентами обратной связи. Игрок (живой объект) в процессе игры, управляя ставкой, вносит асимметрию в симметричное распределение случайностей, создаваемых внешней средой (бросанием монетки).’

‘Асимметрия возникает не в результате бросания монеты, а в результате изменения ставки в полосе выигрышей и проигрышей, т.е. в кинетике процесса происходит изменение вероятностей выигрыша/проигрыша.’

‘Таким образом, можно сделать вывод, что величайшей находкой природы было появление примитивной памяти, хотя бы на один цикл изменения внешней среды. Эта находка сразу разделила всю природу на живую и неживую. У её части (которую называют живой материей) появилась возможность прогнозировать (пусть и не совсем точно) изменение среды своего существования.’

В заключение только отмечу, что в самом начале статьи Иваницкий утверждал в таблице 1, что память присуща также неживому:

‘Признаки живой материи:

Способность запоминать информацию о предыдущих состояниях и адаптироваться к изменению внешних условий’

‘Признака неживой материи:

Ответная реакция объектов неживой природы обычно также направлена на «нейтрализацию» внешнего воздействия. Ответная реакция неживого объекта это стремление сохранить своё исходное состояние (принцип Ле Шателье, принцип Ленца, инерция Ньютона). Существуют проявления в неживых объектах и элементов памяти: например, магнитный гистерезис’

Информация

Иваницкий ГР. XXI век: что такое жизнь с точки зрения физики. Успехи физических наук. 2010 Apr 1;180(4):337-69.

http://www.ufn.ru/ufn10/ufn10_4/Russian/r104a.pdf

См. также

Жизнь — понятие чисто религиозное

Обсуждение

https://evgeniirudnyi.livejournal.com/169454.html

https://www.facebook.com/evgenii.rudnyi/posts/1142435849224166


Comments are closed.