Страница 83 - Разум природы и разум человека - А.М. Хазен

Общеизвестный факт – в биохимических основах жизни лежат свойства 20 аминокислот и 5 нуклеотидов. Их можно считать иерархическими “атомами” жизни. Преимущественный результат биохимических реакций – квазикристаллические структуры. Это означает, что “атомы” жизни имеют шестимерные симметрии, разрешающие их взаимную плотную упаковку в разных комбинациях, сохраняющую эти симметрии.

Это должно иметь отражение в биохимии жизни. Ведь если существует такая упаковка, то “атомы” жизни не нуждаются при “сборке” во взаимной подгонке – в удалении (или добавлении) частей, несовместимых с законами симметрии. Выражением этого должны быть отходы в виде непригодных для живых систем промежуточных продуктов реакций. Реально отходов нет. Известная, бросающаяся в глаза особенность биохимии живых систем есть практически почти полное использование промежуточных и итоговых продуктов одних биохимических реакций в последующих других. Этот экспериментальный факт сформулирован в виде известного в биохимии принципа структурной комплементарности [45]: химические превращения в живых системах происходят цепочками в 20 и более реакций, промежуточные продукты которых полностью используются в них самих. Связь принципа структурной комплементарности с фазовым пространством и квазикристаллами осталась непонятой. Теоретического обоснования его не существует.

Принцип структурной комплементарности создаёт основу для энергетического сопряжения биохимических реакций. Жизнь изотермична и изобарична (если в задачах не участвуют механические напряжения ). В этих условиях перенос энергии между реакциями может происходить преимущественно тогда, когда они имеют общие промежуточные продукты. Принцип структурной комплементарности гарантирует выполнение такого условия. Естественно, что энергетическое сопряжение биохимических реакций есть сложный процесс и одним этим условием не исчерпывается, но это обсуждать здесь не буду. Рассмотрю пример следствий квазикристалличности жизни (повторно к главе II).

В палеонтологии применяется метод радиоуглеродной датировки ископаемых находок. Он воспринимается как эмпирический факт.

Известно, что природный углерод на Земле представлен преимущественно двумя изотопами 12С и 13С. В процессе метаболизма живых организмов содержание тяжелого изотопа углерода поддерживается постоянным и равно 13C = 26 7% . После гибели организмов поступление в них углерода прекращается. Однако изотоп 13С радиоактивен – распадается. Поэтому с течением времени в погибшем организме величина 13C падает. В результате в ископаемых формах жизни в сравнении с ныне существующими изменяется содержание тяжелого изотопа углерода, зависящее от времени, прошедшего после гибели организма. Это используется для датировки ископаемых находок.

Подчёркнутая в этой работе роль в возникновении и существовании жизни шестимерных симметрий даёт качественное объяснение неравноправию изотопов углерода в живых организмах.

Элементарные акты химических реакций и их результаты не зависят от малого отличия масс изотопов, участвующих в них. Это общая особенность химии изотопов. Но в живых организмах образуется сложная многоступенчатая иерархия шестимерных кристаллов. Единичная химическая связь в функции от массы изотопа углерода изменяется ничтожно. Однако при подмене изотопов углерода в сложной иерархии шестимерных квазикристаллических структур накапливаются малые отличия “формы” биомолекул и их объединений. Для биомолекул (при большом числе и сложных связях атомов углерода) всегда будет существовать предел количества атомов в квазикристалле, выше которого накопленная ошибка окажется несовместимой с требованиями его симметрии. За этим пределом следующий “дефектный” атом-изотоп разрушит кристаллическую структуру. Это энергетически невыгодно, поэтому такой изотоп углерода встроиться в структуру не сможет. Возникает “атомный отбор” – начиная с некоторого уровня сложности квазикристаллов дальнейшие биохимические реакции возможны только в том случае, если они используют изотоп 12С, отвечающий месту углерода в таблице Менделеева, то есть шестимерной симметрии данного соединения.

Предложенные выше качественные соображения можно развить до итога в виде конкретного числа 13C = 26 7%. Независимость этого числа от уровня иерархии живых организмов говорит о том, что за накопление ошибок ответственны шестимерные кристаллические структуры, которые образуются на ранних этапах эволюции жизни и используются в более поздних организмах как универсальное целое. Однако конкретных исследований в этом направлении нет.

Одна из трудностей при теоретическом описании квазикристаллов заключается в том, что для построения упомянутых в начале этого параграфа мозаик Пенроуза нередко надо знать расположение элементов на больших расстояниях от заполняемого участка мозаики. Это есть в терминах физики нелокальное взаимодействие, правомочность которого для описания природы неочевидна. Шестимерные симметрии и квазикристаллы как их сечения трёхмерным пространством делают нелокальность кажущейся – результатом некорректности математической модели.

На протяжении тысячелетий люди искали аналогии между живыми системами и красотой кристаллов в природе. В прямом простейшем смысле их не обнаруживалось. Однако они есть, если кристаллы рассматривать так, как они первично существуют в природе – в шестимерном пространстве. При этом необходимо важнейшее напоминание! Возникновение и эволюция жизни есть результат роста энтропии, роста беспорядка! Синтез информации, как он описан в главе I, включает в себя критерии устойчивости в комплексной плоскости и принцип максимума производства энтропии. Этим определено, что решающие причины и способ возникновения и эволюции жизни и разума не могут быть сведены только к кристаллизации.

Шестимерная кристаллизация участвует (и не мало) в возникновении и эволюции жизни и разума. Но она есть составляющая семантической информации, а синтез полной информации о живых системах включат в себя запомненный (с помощью критериев устойчивости в комплексной плоскости) выбор из случайностей – информацию. Любой биологической задаче отвечает свой семантический коэффициент .30).

Описанные выше “первые принципы” могут быть основой создания и эволюции жизни и разума “на бумаге”, если преодолеть трудности, которые не малы. Однако (с не малыми оговорками) их можно отнести к “техническим”. Это вызывающе, но есть бесспорный факт. Природа проста и, словами Ньютона – “не раскошествует излишними причинами”.

Простота и наглядность для человека ещё не есть таковое для природы. В общем виде это отражает фазовое пространство. “Частицы” в трёхмерном геометрическом (конфигурационном) пространстве, которым “разрешают” двигаться – это модель, элементарно очевидная и понятная при специфике органов чувств и исполнительных механизмов человека (как биологического вида живых организмов). Реальность природы есть положения и движение как одно неразделимое целое. Его описание требует фазового пространстве, имеющего конечный дискретный предел приращений объёма (1.14).

Материальными субстанциями (физическими переменными) для природы являются не “частицы”, а энергия и информация-энтропия. “Философы” в начале ХХ века, отставшие даже от современного им уровня науки, подняли панику – “материя исчезла” и стали поминать великого предка Секста Эмпирика ругательным словом “эмпириокритицизм”. Они не понимали (как продолжают не понимать сегодня многие профессора и академики-механики и даже физики), что после работ Гамильтона и Якоби материальная точка механики – частица – потеряла фундаментальную роль в описании природы и стала только одной из возможных эффективных частных моделей.

После уравнений классической механики, полученных Гамильтоном уже 150 лет назад, масса в классической механики не обязательно есть определяющая переменная. Подчёркиваю! – “Масса исчезла” уже 150 лет назад, до открытия квантовых законов. “Изчезла” бесспорно. Исчезла как результат уравнений Гамильтона “старой” классической механики – масса m как переменная в них отсутствует. Уравнения Гамильтона (6.6) можно получить из уравнения механики, содержащих параметр m. И наоборот. Можно. Но не обязательно!

Реальность природы, начинающаяся от уровня “элементарных частиц”, есть шестимерная (строго – 6N-мерная) иерархическая “кристаллизация” как составляющая синтеза информации в фазовом пространстве. Далее элементы таблицы Менделеева (новые объекты новой системы) продолжают эту иерархию. Кристаллы соли или алмазов образуются в шестимерном пространстве. Однако человеческие органы чувств видят их как периодические структуры в трёхмерном пространстве. Это определяют в данном случае рациональные углы сечения шестимерного пространства с помощью трёхмерного.

Живая и неживая природа не есть противопоставления. Причина возникновения и эволюции жизни есть участие кристаллических симметрий в синтезе информации, происходящем в фазовом пространстве – однородное продолжение иерархического синтеза информации на основе принципа максимума производства энтропии и критериев устойчивости в терминах функций комплексного переменного (см., параграф 9, 10 главы I). Энтропия-информация отображает мнимую часть этих функций. Свободная энергия связана с их действительной частью.

Страница 83 - Разум природы и разум человека - А.М. Хазен - Философия как наука