Содержание: Термодинамика
Физик Джереми Ингланд пытается объяснить возникновение жизни в рамках статистической термодинамики. В научно-популярной прессе на протяжении последних лет можно было увидеть громкие заголовки типа ‘Ученый предложил новую теорию возникновения жизни‘ и даже ‘Физик раскрыл тайну появления жизни на Земле‘. Недавно Ингланд выпустил книгу с описанием своих идей и я таким образом приобщился к ним из первых рук.
Суть идей Ингланда выражает термин ‘диссипативная адаптация’. По сути дела это ребрендинг идей Ильи Пригожина о самоорганизации в диссипативных системах. Новое заключается в том, что Ингланд в дополнении к потокам энергии как таковым вводит в рассмотрение частоту энергии. Другими словами, у Ингланда энергия проходит через рассматриваемую систему в виде поля, поэтому важно не только количество протекаемой энергии, но и ее частота.
У системы, через которую протекает поток энергии, есть фундаментальные частоты. Поэтому в зависимости от частоты потока энергии может наблюдаться резонанс. Резонанс может оказать разрушительное влияние, например, стакан под действием определенной звуковой частоты разлетается на кусочки. С другой стороны, если система обладает многими степенями свободы, вдоль которых она может деформироваться без разрушения, то она может поменять фундаментальные частоты таким образом, чтобы избежать резонанса. Другая возможность связана с такой перестройкой, когда поступаемая энергия будет переводиться на другие степени свободы системы и таким образом система получит возможность накапливать внешнюю энергию для последующего использования.
Выражение ‘диссипативная адаптация’ отражает уверенность Ингланда в том, что многие системы могут самопроизвольно перестроиться и «приспособиться» к нахождению в потоках энергии в определенном частотном диапазоне. Поэтому ‘диссипативная адаптация’ по мнению Ингланда может стать первой стадией на пути возникновения живого, что в дальнейшем позволит запустить механизмы дарвиновской эволюции.
Должен сказать, что чтение книги Ингланда подтвердило мое убеждение в том, что использование термодинамический идей ничего не дает для понимания жизни и биологии. Естественно, что это расходится с тем, что думает сам Ингланд. В любом случае я не увидел в книге никакой разумной гипотезы о возникновении жизни. Книга содержит исключительно самые общие рассуждения и она также четко показывает, что на этом пути невозможно найти отличия между живым и неживым. Например, Ингланд видит возможность углядеть в неживых диссипативных системах способность к запоминанию, вычислениям и обучению.
Тем не менее, книга может быть полезна для тех натуралистов, кто хочет получить впечатление о статистической механике. В книге рассмотрены на пальцах представления об энтропии, представлено отличие стационарных процессов от равновесного состояния, разобраны диссипативные процессы, дано хорошее описания энергетики химических реакций, рассмотрен автокатализ и многое другое. Без всякого сомнения это необходимо знать даже биологам.
В заключение отмечу, что у Ингланда есть свое особое отношение к Ветхому Завету, которые нашло выражение в том числе в том, что главы книги получили названия на основе метафор Ветхого Завета. Последняя глава книги посвящена взглядам Ингланда на науку и религию, похоже он не видит никаких противоречий в этом отношении.
Я должен признаться, что его позиция в отношении Ветхого Завета осталась мне не совсем понятной. Ингланд занимает ортодоксальную научную позицию — мы еще не знаем как возникла жизнь, но не надо переживать по этому поводу, поскольку наука наверняка найдет ответ на все вопросы. При этом на этом пути не требуется введения новых сущностей, все удастся объяснить при использовании физики (статистической термодинамики) и теории естественного отбора. Так вот, мне показалось, что Ингланд считает, что Ветхий Завет вполне согласуется с такой позицией и что в Ветхом Завете можно даже усмотреть контуры окончательной теории.
Информация
Jeremy England, Every Life Is on Fire: How Thermodynamics Explains the Origins of Living Things, 2020.