М. В. Волькенштейн: Физика как основа теоретической биологии

Приведу цитаты из трех статей М. В. Волькенштейна в журнале Успехи физических наук (1973, 1984, 1988). Грубо говоря, Волькенштейн выступает за то, что биология по мере развития станет частью физики. Его аргументация сводится к тому, что из признания того, что законов физики достаточно для описания живого, автоматически следует то, что основы биологии могут быть только частью физики.  Химия уже стала частью физики и биологии не избежать такой участи. На этом пути Волькенштейн критикует биологов, в том числе Эрнста Майра. По мнению Волькенштейна биологи плохо знают современную физику. Концепцию возникаемости Волькенштейн не упоминает.

Отмечу, что в своих статьях Волькенштейн описывает взгляды Нильса Бора, который в свое время пытался применить к физике и биологии принцип дополнительности. Также много внимания в статьях уделяется работам Эйгена по добиологической эволюции.

Волькенштейн, М. В. (1973). Биология и физика. Успехи физических наук, 109(3), 499-515.

http://www.ufn.ru/ufn73/ufn73_3/Russian/r733c.pdf

‘Сейчас совершенно ясно, что в химических превращениях нет никаких явлений, кроме физических, и химия «сводится» к квантовой механике, статистической механике и физической кинетике. Это ни в коей мере не отменяет самостоятельности и значимости великой науки — химии. Наоборот, химия получает более глубокое и общее обоснование.’

‘В XIX веке были построены две великие эволюционные теории. Первая из них — второе начало термодинамики — дает закон эволюции вещества в изолированной системе к его наиболее вероятному состоянию, характеризуемому максимальной неупорядоченностью, максимальной энтропией. Вторая теория — теория биологической эволюции Дарвина,— напротив, дает закон эволюции живых систем от наименее совершенных микроорганизмов до высоко упорядоченной структуры, организма Homo sapiens с его мыслящим мозгом.’

‘Таким образом, весьма общие физические представления оказываются
в принципе применимыми к рассмотрению эволюции и вида, и организма — онтогенеза и филогенеза. Противоречие между термодинамикой и биологической эволюцией тем самым снимается. Следующий шаг должен состоять в построении уже не феноменологической, но атомно-молекулярной теории биологической эволюции, учитывающей реальные строение и свойства биологически функциональных молекул. Основное явление, которое требует физического истолкования, — естественный отбор. Возникает задача его интерпретации в точных молекулярных терминах, т. е. в конечном счете на языке квантовой механики.’

‘В биологической литературе теория Дарвина зачастую трактуется как тавтология — выживание наиболее приспособленного есть выживание выживающего. Теория Эйгена показывает, что это не так. Критерий селекции, непосредственно связанный с наложенными внешними условиями, дает физическое определение термина «наиболее приспособленный».’

‘Изложенное показывает, что при исследовании основных теоретических проблем биологии мы доходим до молекулярного уровня организации системы. Истинное истолкование биологических явлений — атомно-молекулярное.’

‘Эта проблема [«случайность — необходимость»] поставлена в натурфилософском этюде лауреата Нобелевской премии Моно. Автор вводит понятие «телеономии», т. е. наличия запрограммированного плана развития биосистемы. Однако, оставаясь в рамках чисто биологического рассмотрения, Моно, естественно, не может решить поставленную задачу.’

‘Чрезвычайная сложность и своеобразие биологических систем очевидны. Физика живой природы находится на начальной стадии своего развития. Ее крупные достижения относятся пока главным образом к молекулярному уровню организации. Однако за последние десятилетия началось продвижение по путям, несомненно, ведущим к цели,— к познанию целостных биологических систем как материальных тел, подлежащих физическому исследованию.’

‘В этом смысле биофизика, как особая отдельная наука, не существует. Есть единая физика, которая в результате грандиозных успехов биологии обращается сейчас к исследованиям живой природы.’

Волькенштейн, М. В. (1984). Сущность биологической эволюции. Успехи физических наук, 143(7), 429-466.

https://www.ufn.ru/ufn84/ufn84_7/Russian/r847c.pdf

‘Как это показано в выдающихся работах последнего десятилетия, мы не встречаемся в эволюционных явлениях с какими-либо особенностями, ограничивающими возможность их физической трактовки. Современная физика достаточна для понимания эволюции.’

‘поиски физического содержания биологических явлений и закономерностей имеют прагматическое значение. Раздающиеся иногда предостережения против «физикализма» и «редукционизма» в биологии лишены смысла. Термин «сведение» в этом контексте бессодержателен. Речь идет об интегральных подходах в естествознании, не о сведении биологии к физике, но о выведении глубинных положений биологии из физики.’

‘Что общего между эволюцией Вселенной, Солнечной системы и Земли и эволюцией биологической? Во всех случаях мы имеем дело с созданием новой информации, будь то галактики и звезды, планеты и складчатые горы или биологические виды. Новая информация создается в результате запоминания случайного выбора, возникающего при неустойчивости исходного состояния и мультистационарности системы. Создание новой информации имеет характер фазового перехода.

Сходство космической и биологической эволюции этим не ограничивается. Возникновение неоднородностей — звезд и галактик — вследствие гравитационной неустойчивости означает конкуренцию и естественный отбор. Гравитационные неоднородности конкурируют друг с другом в получении конденсируемого материала.’

‘Ход эволюции подобен ходу самозаводящихся часов. Из бесчисленного множества случайных, беспорядочных движений механизм отбирает лишь те, которые заводят пружину.

Подобно тому как часы не идут вспять, эволюция необратима именно потому, что она направленна.’

‘Возникновение жизни и последующая биологическая эволюция — явления возрастания упорядоченности открытой системы, далекой от равновесия, диссипативной системы. Реализуется возрастание флуктуации до макроскопического уровня вследствие оттока энтропии в окружающую среду.’

‘Эволюция имеет направленный, необратимый характер. Обычно говорится о случайности мутаций и направленности естественного отбора. Но есть и второй не менее мощный фактор, канализирующий эволюцию. Это — уже сложившийся ко времени отбора тип стуктуры и развития организма.’

Волькенштейн, М. В. (1988). Дополнительность, физика и биология. Успехи физических наук, 154(2), 279-297.

https://www.ufn.ru/ufn88/ufn88_2/Russian/r882e.pdf

‘Сторонники так называемой несводимости в естествознании в действительности глубокие пессимисты, не верящие в мощь науки и радующиеся ее трудностям. Восприятие мира как совокупности явлений, отделенных друг от друга непроницаемыми перегородками, исходит из весьма унылого мировоззрения.’

‘Многие крупнейшие биологи теоретики, эффективно развивающие эволюционную биологию, считают физические подходы к биологическим проблемам неадекватными и недостаточными. В этом смысле показательна фундаментальная монография Эрнста Майра — одного из создателей современного эволюционизма.’

‘Из всех этих утверждений следует, что Майр не знаком с современной физикой. Для него физика совпадает с ее пониманием у ряда достаточно примитивных мыслителей XIX века (Фохт, Бюхнер, Молешотт).’

‘Майр ограничивает физику и химию классической атомно-молекулярной теорией. Даже о молекулярной биологии в его труде сказано мало. Что касается общих термодинамических основ жизни (отток энтропии, т.е. «питание отрицательной энтропией»), то Майр их не знает.’

‘Таким образом, в вопросе о соотношении физики и биологии Майр стоит на позициях достаточно примитивного антиредукционизма, основанного на незнании современной физики.’

‘Историческая физика, изучающая кооперативное поведение неравновесных открытых систем, процессы упорядочения в них, имеющие характер фазовых переходов, представляет собой физику диссипативных систем (Пригожин) или синергетику (Хакен). Развитие этой области знаменует переход от изучения бытия к изучению становления, от статики к динамике. Соответствующие подходы к явлениям природы универсальны — они эффективны и в космологии и в биологии. С единых позиций оказывается возможным рассмотреть образование звезд и галактик, излучение лазера, возникновение периодичности в перистых облаках, периодические химические реакции, процессы биологического развития и эволюции.’

‘В результате многие биологи, в частности молекулярные, сегодня утратили интерес к физике. Этот интерес и ранее был в основном платоническим — биологу труднее войти в курс физических идей, чем физику в курс биологии. Но сейчас брешь между физикой и биологией заметно возросла — во всяком случае, у нас.’

‘В основу будущей теоретической биологии должна лечь физика. Физика в широком смысле слова, включающая как атомно-молекулярное рассмотрение, так и теорию целостных открытых систем, далеких от равновесия. Нет и не предвидится каких-либо границ для физических исследований живой природы.’

P.S. Есть книга

М. В. Волькенштейн, Физика и биология, 1980.

См. также

Фундаментальность биологии по Августину

Обсуждение

https://evgeniirudnyi.livejournal.com/167472.html

https://www.facebook.com/evgenii.rudnyi/posts/1131453216989096


Comments are closed.