39-40


39
Термодинамика живых систем
Состояние живых систем в любой момент времени (динамическое состояние) характерно тем, что элементы системы постоянно разрушаются и строятся заново. Этот процесс носит название биологического обновления. Для обновления элементов в живых системах требуется постоянный приток извне веществ и энергии, а также вывод во внешнюю среду тепла и продуктов распада. Это означает, что живые системы обязательно должны быть открытыми системами. Благодаря этому в них создается и поддерживается химическое и физическое неравновесие. Именно на этом неравновесии основана работоспособность живой системы, направленная на поддержание высокой упорядоченности своей структуры, а, значит, на сохранение жизни и осуществление различных жизненных функций. Кроме того, живая система, благодаря свойству открытости, достигает стационарности, т.е. постоянства своего неравновесного состояния.
В изолированной системе (такая система не обменивается с внешней средой веществом и энергией), находящейся в неравновесном состоянии, происходят необратимые процессы, которые стремятся привести систему в равновесное состояние. Переход живой системы в такое состояние означает для нее смерть.
Таким образом, открытость – одно из важнейших свойств живых систем.
Весьма важным является вопрос о применимости законов термодинамики к живым системам.
I закон (начало) термодинамики. Первый закон термодинамики гласит: изменение энергии системы (dE) равно количеству тепла (Q), полученному системой, плюс работа внешних сил (A), совершенная над системой
dE = Q + A
Для адиабатически изолированных систем (Q = 0, то есть обмена теплом с внешней средой не происходит) и замкнутых (А = 0, то есть внешние силы отсутствуют) dE = 0. Последнее утверж-дение является законом сохранения энергии: при всех изменениях, происходящих в адиабатически изолированных и замкнутых системах, полная энергия системы остается постоянной.
Если рассматривать термодинамическую систему, состоящую только из живой системы, то закон сохранения энергии неприменим, так как живая система является открытой. Для термодинамической системы, включающей в себя живую систему и среду, с которой система обменивается энергией и веществом, закон сохранения энергии выполняется. Действительно, как показали опыты, общее количество энергии, которое получает организм за некоторый промежуток времени, вновь обнаруживается впоследствии в виде:
а) выделяемого тепла;
б) совершаемой внешней работs или выделяемых веществ;
в) теплоты сгорания веществ, синтезированных за этот промежуток времени за счет энергии, поступившей извне.
II закон (начало) термодинамики. Второй закон термодинамики утверждает, что в изолированной термодинамической системе энтропия никогда не может уменьшаться. Она равна нулю при обратимых процессах и может только увеличиваться при необратимых процессах.
Здесь есть также определенная связь с упорядоченностью системы, а также с информацией (большая упорядоченность соответствует большему количеству информации). Можно говорить при этом о единстве природы информации и энтропии. Действительно, увеличение энтропии соответствует переходу системы из более упорядоченного в менее упорядоченное состояние. Такой переход сопровождается уменьшением информации, содержащейся в структуре системы. Беспорядок, неопределенность можно трактовать как недостаток информации. В свою очередь возрастание количества информации уменьшает неопределенность.
Вспомним физический смысл энтропии. Все процессы, самопроизвольно протекающие в природе, необратимы и способствуют переходу системы в равновесное состояние, которое всегда характеризуется тем, что:
а) в процессе этого перехода всегда безвозвратно выделяется некоторая энергия, и для совершения полезной работы она использована быть не может;
б) в равновесном состоянии элементы системы характеризуются наименьшей упорядочен-ностью.
Отсюда следует, что энтропия является как мерой рассеяния энергии, так и мерой неупорядоченности системы.
Применение второго закона термодинамики к живым системам без учета того, что это открытые системы, приводит к противоречию. Действительно, энтропия должна всегда возрастать, то есть должна расти неупорядоченность живой системы. В то же время мы хорошо знаем, что все живые системы постоянно создают из беспорядка упорядоченность. В них создается и поддерживается физическое и химическое неравновесие, на котором основана работоспособность живых систем. В процессе развития каждого организма (онтогенеза), так же как и в процессе эволюционного развития (филогенеза), все время образуются новые структуры, и достигается состояние с более высокой упорядоченностью. А это означает, что энтропия (неупорядоченность) живой системы не должна возрастать. Таким образом, второй закон термодинамики, справед-ливый для изолированных систем, для живых систем, являющихся открытыми, неприменим.
В течение времени жизни живой системы ее элементы постоянно подвергаются распаду. Энтропия этих процессов положительна (возникает неупорядоченность).
Для компенсации распада (компенсации неупорядоченности) должна совершаться внутренняя работа в форме процессов синтеза элементов взамен распавшихся. А это означает, что эта внутренняя работа является процессом с отрицательной энтропией (такие процессы называют негэнтропийными, а отрицательную энтропию – негэнтропией). Негэйнтропийный процесс проти-водействует увеличению энтропии системы, которое связано с процессом распада, и создает упорядоченность.
Источником энергии для совершения негэнтропийной внутренней работы являются:
Для организмов – гетеротрофов (питающихся только органической пищей) – энергия в виде химических связей и низкая энтропия поглощаемых высокоструктурированных органических веществ. В этом случае поглощаемые пищевые вещества обладают большей упорядоченностью (меньшей энтропией), чем выделяемые продукты обмена. Организмы гетеротрофы переносят упорядоченность (негэнтропию) из питательных веществ в самих себя.
Для организмов – автотрофов (самостоятельно синтезирующих для себя питательные веще-ства из неорганических соединений с участием солнечного излучения) – энергия солнечного света, представляющего электромагнитное излучение с низкой энтропией.
Таким образом, обмен веществ с точки зрения термодинамики необходим для противодей-ствия увеличению энтропии, обусловленному необратимыми процессами в живой системе.
Если рассматривать систему «живой организм плюс среда», из которой берутся питательные вещества и в которую отдаются продукты обмена, то второй закон термодинамики справедлив: энтропия этой системы возрастает и никогда не уменьшается. Это означает, что живая система создает внутри себя упорядоченность за счет того, что она уменьшает упорядоченность в окружающей среде.
Итак, живая система является открытой системой, и ее энтропия не возрастает, как это имеет место в изолированной системе. Это означает, что живая система постоянно совершает работу, направленную на поддержание своей упорядоченности, и находится в неравновесном стационарном состоянии. Производство энтропии при этом минимально.
Таким образом, с позиций термодинамики можно утверждать, что живым системам присущи процессы, уменьшающие энтропию систем и, следовательно, поддерживающие их организо-ванность.
Следующий вопрос заключается в том, как реализуются процессы самоуправления и самоорганизации живых систем. Этот вопрос, прежде всего, связан с рассмотрением жизни как информационного процесса. Недаром кибернетика определена ее создателем Н. Винером как «наука об управлении и передачи информации в живых организмах и машинах».
Джеймс Джоуль
Установка Джоуля для измерения механического эквивалента тепла. Груз, расположенный справа, заставлял лопасти, погруженные в воду, вращаться, в результате чего вода нагревалась.
Джеймс Прескотт Джоуль
Количественное доказательство закона было дано Джеймсом Джоулем в ряде классических опытов. Он помещал в сосуд с водой соленоид с железным сердечником, вращающийся в поле электромагнита. Джоуль измерял количество теплоты, выделявшееся в результате трения в катушке, в случаях замкнутой и разомкнутой обмотки электромагнита. Сравнивая эти величины он пришёл к выводу, что выделяемое количество теплоты пропорционально квадрату силы тока и создаётся механическими силами. Далее Джоуль усовершенствовал установку, заменив вращение катушки рукой на вращение, производимое падающим грузом. Это позволило связать величину выделяемого тепла с изменением энергии груза[21][29]:
количество теплоты, которое в состоянии нагреть 1 фунт воды на 1 градус по Фаренгейту, равно и может быть превращено в механическую силу, которая в состоянии поднять 838 фунтов на вертикальную высоту в 1 футОригинальный текст (англ.)  [показать]Эти результаты были изложены на физико-математической секции Британской ассоциации в его работе 1843 года «О тепловом эффекте магнитоэлектричества и механическом значении тепла»[30].
В работах 1847—1850 годов Джоуль даёт ещё более точный механический эквивалент тепла. Им использовался металлический калориметр, установленный на деревянной скамье. Внутри калориметра находилась ось с расположенными на ней лопастями. На боковых стенках калориметра располагались ряды пластинок, препятствовавшие движению воды, но не задевавшие лопасти. На ось снаружи калориметра наматывалась нить с двумя свисающими концами, к которым были прикреплены грузы. В экспериментах измерялось количество теплоты, выделяемое при вращении оси из-за трения. Это количество теплоты сравнивалось с изменением положения грузов и силой, действующей на них.
Роберт Майер
Роберт Майер первым выдвинул гипотезу об универсальности закона сохранения энергии
Первым осознал и сформулировал всеобщность закона сохранения энергии немецкий врач Роберт Майер[21]. При исследовании законов функционирования человека у него возник вопрос, не изменится ли количество теплоты, выделяемое организмом при переработке пищи, если он при этом будет совершать работу. Если количество теплоты не изменялось бы, то из того же количества пищи можно было бы получать больше тепла путём перевода работы в тепло (например, через трение). Если же количество теплоты изменяется, то, следовательно, работа и тепло должны быть как-то связаны между собой и с процессом переработки пищи. Подобные рассуждения привели Майера к формулированию закона сохранения энергии в качественной форме[25]:
Движение, теплота, и, как мы намерены показать в дальнейшем, электричество представляют собой явления, которые могут быть сведены к единой силе, которые изменяются друг другом и переходят друг в друга по определенным законам
Ему же принадлежит обобщение закона сохранения энергии на астрономические тела. Майер утверждает, что тепло, которое поступает на Землю от Солнца, должна сопровождаться химическими превращениями или механической работой на Солнце:
Всеобщий закон природы, не допускающий никаких исключений, гласит, что для образования тепла необходима известная затрата. Эту затрату, как бы разнообразна она ни была, всегда можно свести к двум главным категориям, а именно, она сводится либо к химическому материалу, либо к механической работе
Свои мысли Майер изложил в работе 1841 года «О количественном и качественном определении сил»[31], которую послал сначала в ведущий на тот момент журнал « HYPERLINK "https://ru.wikipedia.org/wiki/Annalen_der_Physik_und_Chemie" \o "Annalen der Physik und Chemie" Annalen der Physik und Chemie», где она была отклонена главным редактором журнала Иоганном Поггендорфом, после чего статья была опубликована в « HYPERLINK "https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Annalen_der_Chemie_und_Pharmacie&action=edit&redlink=1" \o "Annalen der Chemie und Pharmacie (страница отсутствует)" Annalen der Chemie und Pharmacie», где оставалась незамеченной до 1862 года, когда её обнаружил  HYPERLINK "https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BB%D0%B0%D1%83%D0%B7%D0%B8%D1%83%D1%81" \o "Клаузиус" Клаузиус.
Герман Гельмгольц
Герман Гельмгольц первым ввёл представление о потенциальной энергии
Рассуждения Майера и опыты Джоуля доказали эквивалентность механической работы и теплоты, показав, что количество выделяемой теплоты равно совершённой работе и наоборот, однако, формулировку в точных терминах закону сохранения энергии первым дал Герман Гельмгольц[25]. В отличие от своих предшественников, Гельмгольц связывал закон сохранения энергии с невозможностью существования вечных двигателей[32]. В своих рассуждениях он шёл от механистической концепции устройства материи, представляя её как совокупность большого количество материальных точек, взаимодействующих между собой посредством центральных сил. Исходя из такой модели, Гельмгольц свёл все виды сил (позднее получивших название видов энергии) к двум большим типам: живым силам движущихся тел (кинетической энергии в современном понимании) и силам напряжения (потенциальной энергии). Закон сохранения этих сил был им сформулирован в следующем виде[33]:
Во всех случаях, когда происходит движение подвижных материальных точек под действием сил притяжения и отталкивания, величина которых зависит только от расстояния между точками, уменьшение силы напряжения всегда равно увеличению живой силы, и наоборот, увеличение первой приводит к уменьшению второй. Таким образом, всегда сумма живой силы и силы напряжения постоянна.
Оригинальный текст (нем.)  [показать]В этой цитате под живой силой Гельмгольц понимает кинетическую энергию материальных точек, а под силой напряжения — потенциальную. Мерой произведённой работы Гельмгольц предложил считать половину величины mq² (где m — масса точки, q — её скорость) и выразил сформулированный закон в следующей математической форме[33]:
{\displaystyle -\sum \left[\int \limits _{r_{ab}}^{R_{ab}}\varphi _{ab}\mathrm {d} r_{ab}\right]=\sum {\frac {m_{a}Q_{a}^{2}}{2}}-\sum {\frac {m_{a}q_{a}^{2}}{2}}}
понимая под {\displaystyle Q_{a}} и {\displaystyle q_{a}} скорости тела в положениях {\displaystyle R_{ab}} и {\displaystyle r_{ab}} соответственно, а под {\displaystyle \varphi _{ab}} — «величину силы, которая действует по направлению r» и «считается положительной, если имеется притяжение, и отрицательной, если наблюдается отталкивание…»[32] Таким образом, главным нововведением Гельмгольца стало введение понятия потенциальных сил и потенциальной энергии, что позволило в дальнейшем обобщить закон сохранения энергии на все разделы физики. В частности, опираясь на закон сохранения энергии, он вывел закон электромагнитной индукции Фарадея.
40
Три этапа развития термодинамики
В развитии термодинамики в XIX веке можно выявить три периода. Первый связан с именем Карно, который в 1824г. в книге "Размышления о движущей силе огня" по существу сформулировал первое и второе начала термодинамики. В своих рассуждениях Карно опирался на гипотезу о существовании теплорода*, но сумел прийти к верным выводам. Второй период примерно продолжился до середины XIX века и связан с развитием термодинамики выдающимися физиками Европы. Коротко остановимся на их биографиях и вкладе, который они внесли в развитие новой науки. Англичанин Дж. Джоуль (1818-1889) родился в Манчестере в семье пивовара. Опытным путем в 40-х годах Джоуль обнаружил, что теплота не сохраняется. Он ввел понятие о механическом эквиваленте теплоты; убедился, что теплота отнюдь не вещество, подобное воде. Однако природа теплоты для него была не ясна. Другой англичанин У. Томсон, или лорд Кельвин(1824-1907), родился в Белфасте, в 22 года получил в Глазго кафедру натуральной философии. В 1847 г. в Оксфорде встретились на съезде Джоуль и Томсон, где первый поведал ему что теплота не сохраняется. Томсон был обескуражен и в дальнейшем в работе "К динамической теории теплоты" высказал предположение о том, что в природе, по видимому, существуют два независимых фундаментальных вида движения, тогда работы Карно и Джоуля не должны противоречить друг другу. Заметим, что Кельвин внес также крупный вклад в телеграфию (в проблему передачи символов на большие расстояния, изобрел приемник и т. д.).
Немецкий физик Готлиб, известный под псевдонимом Р. Клаузиус (1822-1888) в монографии "О движущей силе теплоты" (1850) ввел понятие энтропии*; предполагал, что в природе есть два основополагающих принципа движения, отказался от идеи теплорода, а природу теплоты объяснял поведением частиц вещества. Этих же идей в XVIII веке придерживался русский ученый М.В. Ломоносов.
Французский физик и инженер Клапейрон (1799-1864) внес существенный вклад в термодинамику. Заметим, что в 1820-1830 гг. Клапейрон работал в С-Петербурге в институте Путей Сообщения. В эти годы он придал математическую форму идеям Карно, ввел диаграммный метод исследования термодинамических процессов (PVT-диаграммы). В 1834 г. вывел уравнение состояния идеального газа, обобщенное впоследствии Д.И.Менделеевым (1870). Установил так называемые уравнения Клапейрона-Клаузиуса, которые связывают температуры кипения и плавления с давлением газов.
Третье поколение термодинамиков открывает австрийский физик, чл-корр. С-Петербургской Академии Наук Людвиг Больцман (1844-1906). Он установил связь тепловой и механической формы движения, показав, что в основе теплоты лежит механическое движение атомов и молекул. Отметим, что в то время существование атомов еще не было общепризнанным. Больцман существенно развил кинетическую теорию газов и заложил основы статистической физики. К этому же поколению термодинамиков относятся Гиббс и Гельмгольц.
Американец Гиббс (1839-1903) - проф. Иельского университета разработал химическую термодинамику, т.е. сделал физическую химию дедуктивной наукой. Ввел понятие свободной энергии, показывающей, какое количество энергии можно получить в результате химической реакции. Ввел энтропийные диаграммы в техническую термодинамику.
Немецкий естествоиспытатель, член Берлинской Академии Наук и С - Петербургской Академии Наук Герман Гельмгольц (1821-1894) окончил Военно- медицинский институт и университет в Берлине, профессор физиологии и физики в ряде университетов. Его исследования связаны с электродинамикой, оптикой, теплотой, гидродинамикой. Он также ввел в термодинамику понятие свободной и связанной энергии, придал закону сохранения всеобщий характер.
   Эволюция представлений об энтропии.
Прежде чем рассматривать следующие этапы развития системного подхода и системных исследований, необходимо объяснить и уточнить некоторые понятия, которые мы уже упоминали и будем использовать в дальнейшем.  Проникновение методов теории информации в физику, биологию и другие области естествознания показало тесную взаимосвязь понятия количества информации с естественно-научным понятием “энтропия”.
Понятие энтропия, первоначально введенное Р. Клаузисом лишь с целью более удобного описания работы тепловых двигателей, усилиями многих ученых, и прежде всего Л. Больцмана, стало играть универсальную роль, определяя многие закономерности  в поведении макроскопических систем. В 30-е годах нашего столетия энтропия стала мерой вероятности информационных систем и явилась основой теории информации (работы Л. Сцилларда, К. Шеннона)
Связь между энтропией и вероятностью установлена Л. Больцманом и выражается знаменитой формулой, носящей имя этого ученого:
              H = slnW ,где  H - энтропия,  W - термодинамическая вероятность состояния.
Существенно, что Больцман, связав второй принцип термодинамики с теорией вероятности, показал, что убывание энтропии не является невозможным, а только маловероятным. Второй принцип термодинамики становится констатацией того факта, что информация теряется различными способами, что ведет к увеличению энтропии системы, но, чтобы приобрести новую информацию и уменьшить энтропию, следует произвести новые измерения, т.е. затратить энергию
В конце 40-х годов Э. Шредингер, а затем и Н. Винер существенно расширили понятие энтропии - до понимания ее как меры дезорганизации систем любой природы. Эта мера простирается от максимальной энтропии (H=1), т.е. хаоса, полной неопределенности, до исчезновения энтропии (H=0), соответствующего наивысшему уровню организации, порядка.
Таким образом, можно выделить следующие этапы развития понятия энтропии, где она выступает как:
 
*              мера рассеяния тепловой энергии в замкнутой термодинамической системе  
- Клаузис, Больцман
(1852 год)
     
*              мера вероятности информационных систем (мера количества информации) - Сциллард, Шеннон
(1929 год)
     
*              мера дезорганизации систем любой природы - Шредингер, Винер
 (!944 год)
 
С помощью энтропии стало возможно количественно оценивать на первый взгляд качественные понятия, как “хаос” и “порядок”. Информация и энтропия связаны потому, что они характеризуют реальную действительность с точки зрения именно упорядоченности и хаоса, причем если информация - мера упорядоченности, то энтропия - мера беспорядка; одно равно другому, взятому с обратным знаком. Например, если на предприятии низка трудовая и технологическая дисциплина, идет брак, то мы можем утверждать, что здесь низок уровень организации, или велика энтропия. Она угрожающе растет ныне и в нашей экономике, социальной жизни.
Энтропия и информация служат, таким образом, выражением двух противоположных тенденций в процессах развития. Альтернативность и взаимосвязь понятий энтропии и информации нашли отражение в формуле
                                     H + J = 1 (const).
Если система эволюционизирует в направлении упорядоченности, то ее энтропия уменьшается. Но это требует целенаправленных усилий, внесения информации, т.е. управления. “Мы плывем вверх по течению, борясь с огромным потоком дезорганизованности, который, в соответствии со вторым законом термодинамики, стремится все свести к тепловой смерти - всеобщему равновесию и одинаковости, т.е. энтропии. В мире, где энтропия в целом стремится к возрастанию, существуют местные временные островки уменьшающейся энтропии, это области прогресса. Механизм их возникновения состоит в естественном или целенаправленном отборе устойчивых форм. Человек всю жизнь борется с энтропией, гася ее извлечением из окружающей среды отрицательной энтропии – информации” [3].
Количество информации, отождествляемое Винером с отрицательной энтропией (негэнтропией), становится, подобно количеству вещества или энергии, одной из фундаментальных характеристик явлений природы. Введение понятия энтропии в теорию информации явилось, по выражению Бройля, “наиболее важной и красивой из идей, высказанных кибернетикой”, и рассматривается как большой вклад XX  века в научную мысль [4]. Это положение называют еще вторым “краеугольным камнем” кибернетики. Отсюда - толкование кибернетики как теории организации, теории борьбы с мировым хаосом, с роковым возрастанием энтропии.

Наряду с теоретическими работами физиков над проблемами законов термодинамики, этой же проблемой, но применительно к биологии, в начале 20-го века занимался биолог-теоретик Эрвин Симонович Бауэр.
В то время биология как наука еще не была достаточно развита. Еще не был известен состав клеток и их основные функции, и было общепринятым считать, что жизнь - это некоторое вещество с особыми свойствами.
В микроскоп живое вещество различных живых организмов выглядело практически одинаково в виде клеток с желеобразной массой (которая получила название протоплазма).
Основной задачей, которую поставил перед собой Э. Бауэр - определить основные термодинамические свойства живых веществ, за которое он принимал молекулы белков в особом, неравновесном состоянии.
Несмотря на целый ряд ошибочных предположений, принципиальным научным достижением Э. Бауэра в этой работе является неопровержимое доказательство того, что живые организмы могут находиться только в устойчивом неравновесном термодинамическом состоянии. Э. Бауэром был сформулирован «Всеобщий закон биологии» в следующей редакции:
«Все и только живые системы никогда не бывают в равновесии и исполняют за счет своей свободной энергии постоянную работу против равновесия, требуемого законами физики и химии при существующих внешних условиях».
По существу этот закон является Первым законом термодинамики биологических систем.
Э. Бауэром также был сформулирован «Принцип устойчивого неравновесия живых систем»:
«Для живых систем характерно именно то, что они за счет своей свободной энергии производят работу против ожидаемого равновесия».
Позже теория Э. Бауэра была полностью подтверждена работами И. Пригожина, Г. Хакена и Р. Тома. Как утверждает И. Пригожин: «…и биосфера в целом, и ее различные компоненты, живые или неживые, существуют в сильно неравновесных условиях. В этом смысле жизнь, заведомо укладывающаяся в рамки естественного порядка, предстает перед нами как высшее проявление происходящих в природе процессов самоорганизации ».
ИЛЬЯ ПРИГОЖИН
С середины 40-х годов XX века работает над проблемами неравновесной термодинамики. Установил, что процессы, протекающие в системах, далеких от равновесия, могут трансформироваться во временные и пространственные структуры. Система становится чувствительной к своим собственным флуктуациям (случайным отклонениям от среднего значения), которые могут превратиться в фактор, направляющий глобальную эволюцию системы (порядок через флуктуации).
В 1945 г. Шредингер написал книгу "Что такое жизнь с точки зрения физики", оказавшую существенное влияние на развитие биофизики и молекулярной биологии. В этой книге внимательно рассмотрено несколько важнейших проблем. Первая из них - термодинамические основы жизни. На первый взгляд имеется решительное противоречие между эволюцией изолированной физической системы к состоянию с максимальной энтропией, т.е. неупорядоченностью (второе начало термодинамики), и биологической эволюцией, идущей от простого к сложному. Шредингер говорил, что организм "питается отрицательной энтропией". Это означает, что организмы и биосфера в целом не изолированные, но открытые системы, обменивающиеся с окружающей средой и веществом, и энергией. Неравновесное состояние открытой системы поддерживается оттоком энтропии в окружающую среду. Вторая проблема - общие структурные особенности организмов. По словам Шредингера, организм есть апериодический кристалл, т.е. высокоупорядоченная система, подобная твердому телу, но лишенная периодичности в расположении клеток, молекул, атомов. Это утверждение справедливо для строения организмов, клеток и биологических макромолекул (белки, нуклеиновые кислоты). Понятие об апериодическом кристалле важно для рассмотрения явлений жизни на основе теории информации. Третья проблема - соответствие биологических явлений законам квантовой механики. Обсуждая результаты радиобиологических исследований, проведенных Тимофеевым-Ресовским, Циммером и Дельбрюком, Шредингер отмечает квантовую природу радиационного мутагенеза. В то же время применения квантовой механики в биологии не тривиальны, так как организмы принципиально макроскопичны. Шредингер задает вопрос: "Почему атомы малы?" Очевидно, что этот вопрос лишен смысла, если не указано, по сравнению с чем малы атомы. Они малы по сравнению с нашими мерами длины - метром, сантиметром. Но эти меры определяются размерами человеческого тела. Следовательно, говорит Шредингер, вопрос следует переформулировать: почему атомы много меньше организмов, иными словами, почему организмы построены из большого числа атомов? Действительно, число атомов в наименьшей бактериальной клетке Mycoplasma. laidlawii имеет порядок 109. Ответ на вопрос заключается в том, что необходимая для жизни упорядоченность возможна лишь в макроскопической системе, в противном случае порядок разрушался бы флуктуациями. Наконец, Шредингер задавался вопросом об устойчивости вещества генов, построенного из легких атомов С, Н, N, О, Р, на протяжении множества поколений. Ответ на этот вопрос дала позднее молекулярная био-логия, установившая двуспиральное строение дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК).

Приложенные файлы

  • docx 19299465
    Размер файла: 41 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий