Философия энтропии. Негэнтропийная перспектива

Под жизнью мы будем понимать здесь исключительно сложную форму существования материи, а под духовными принципами – чрезвычайно сложный вид организации жизни. Нет сомнения, что поддержание жизни возможно благодаря некому стимулу, трудно постижимому активному принципу, креативной жизненной и животворной силе, первоначальному импульсу, который непрерывно и прилежно творит, корректирует, совершенствует, осмысляет. На нашей планете именно так проходят эволюционные процессы.

Фотосинтез – это наглядный пример концентрации и организации энергии и уменьшения энтропии в открытых системах: из простых соединений диоксида углерода и воды при участии света синтезируются субстанции с большим количеством свободной энергии (например, угольная кислота). Этот процесс имеет тенденцию не подчиняться Второму началу термодинамики. Поэтому мы можем считать его гениальным решением Природы, снижающим давление на негэнтропийно направленные силы. В открытой системе степень хаоса может уменьшиться, то есть негэнтропия может увеличиться благодаря притоку энергии извне. Вся эволюционная биология свидетельствует о таком развитии событий. Élan vital (жизненный порыв) – это заряд энергии, позволяющий перейти от простейших форм организации материи к более сложным.

От физики к биологии

Учитывая принцип комплементарности Бора, Шредингер установил глубинную связь законов органического и неорганического мира. Речь идет о существовании феноменов такой сложности, что для их полного анализа необходимо применить два одновременно взаимоисключающих и взаимодополняющих комплекса понятий (или даже две парадигмы), совокупность которых исчерпывает информацию об этих явлениях, как о целом[29].

Шредингер, уравнения которого описывают субатомные, атомные, молекулярные и макроскопические системы, а, может быть, даже вселенную, размышлял следующим образом: в природе существует два типа упорядоченности – статическая и динамическая. В некоторых случаях порядок обусловлен термодинамическим равновесием. В других – порядок связан с переносом энтропии в окружающую среду. Живые организмы, способные по природе к трансформации в более сложные, организованные и функционально координированные структуры, отличающиеся информационной и энергетической мощью, по сути, постоянно увеличивают свою энтропию и таким образом приближаются к ее максимальному уровню. Они могут избежать этого только постоянным извлечением негативной энтропии из внешней среды. Любой живой организм стремится к приятному и полезному, избегая неприятного и вредного. Жизнь уменьшает энтропию окружающей среды и/или увеличивает содержание информации об окружающей среде. В контакте с внешним миром (инстинктивно или осознанно, непосредственно или опосредовано) жизнь стремится к поддержанию своей системы на определенном уровне.

Живые системы экспортируют энтропию, чтобы поддерживать собственную энтропию на низком уровне. Т. е., если между двумя системами существует связь, возможен и переход энтропии из одной системы в другую, а ее вектор определен величиной термодинамических потенциалов. Экспорт энтропии может предотвратить ее дальнейший рост в самой системе, что способствует появлению и поддержанию стабильного состояния текучего равновесия. Живые организмы поддерживают приемлемо низкий уровень беспорядка внутри себя путем извлечения порядка из окружающей среды. Они берут новую материю и энергию, выбрасывая использованную материю и неиспользуемую энергию. Беспорядок не аккумулируется, а транспортируется наружу. Организующие сами себя системы существуют автономно, а прочие существуют только в том случае, если их организует иная система. Живая система – это любая система, способная самостоятельно поддерживать и увеличивать степень своей упорядоченности в среде с меньшей степенью упорядоченности.

В системе с малым числом молекул флуктуация уничтожает порядок. Поэтому живыми являются организмы макроскопических размеров. Физическая и стереохимическая характеристика информации – это конфигурация молекул. Длительное существование информации лежит в основе молекулярной кибернетики. ДНК имеет форму кристалла, и эти кристаллы, замечает Шредингер, апериодические: их составляет никогда не повторяющийся ряд (атомов), а число комбинаций обеспечивает кодирование немыслимого количества информации. Подобно азбуке Морзе, способной отобразить целый язык, используя только два знака, ДНК апериодические кристаллы используют четыре знака, комбинацией которых можно записать всю информацию, используемую организмом для строения протеинов, контроля метаболизма и т. д. В отличие от периодических кристаллов, воспроизводящихся путем повторения одного образца атомов, живые системы (в частности, апериодические кристаллы) способны изменять порядок информации перед воспроизведением. Т. о. жизнь может эволюционировать, изобретательно используя новые и целесообразные образцы. Апериодические кристаллы являются модусом существования, изобретенным природой для обеспечения эволюции живых существ и переноса информации с генерации на генерацию.

Физика исследует периодические кристаллы, а материальные носители жизни – это хромосомные нити, по сути являющиеся апериодическими кристаллами. В основе жизни заложены крепко «упакованные» структуры, с максимальным числом внутримолекулярных контактов[30]. Хромосомные структуры отличаются избыточностью, поскольку апериодическая система (характеризующая структуру организма, клеток и биологических макромолекул – протеинов) содержит гораздо большее количество полезной информации, чем эквивалентная периодическая система. Своей способностью поддерживать собственную структуру гены обязаны именно тому, что они существуют как апериодические кристаллы. Структура апериодического кристалла – это генетический код. Как твердые, высокоупорядоченные тела, апериодические кристаллы подчиняются законам термодинамики. Все это надежно доказывает, что жизнь – это сложный вид организации материи и что появление и развитие жизни – негэнтропийный феномен[31].

Эволюционные системы характеризует отсутствие равновесия, спонтанное образование новых микроскопических (локальных) объединений, изменчивость на макроскопическом уровне, образование новых свойств системы. При переходе от неупорядоченной системы к упорядоченной все системы в развитии ведут себя одинаковым образом в том смысле, что для описания разнообразных аспектов их эволюции достаточно одного единственного математического аппарата синергетики. Развивающиеся системы всегда открыты и обмениваются энергией, материей и информацией с окружающей средой, обеспечивая процесс локального порядка и самоорганизации. В ярко выраженных неравновесных состояниях системы оказываются под влиянием внешних факторов, не влияющих на систему в менее неравновесном состоянии: в неравновесных условиях относительная независимость элементов системы уступает место корпоративному поведению элементов – в состоянии, близком к равновесию, элемент взаимодействует только с соседним; вдали от равновесия «видит» целую систему как единое целое, т. ч. единообразие в поведении элементов становится заметным. В состоянии, далеком от равновесия, включаются механизмы, направляющие краткосрочные режимы к какому-либо долгосрочному режиму[32].

В тридцатые годы прошлого века Эрвин Бауэр исследовал термодинамические свойства живой субстанции. Он создал интегральную концепцию жизни и ее проявлений (обмена материи, роста, развития, восприимчивости, наследственного разнообразия, эволюции). Он утверждал, что спонтанное движение живых систем опровергает принцип термодинамического равновесия, поскольку живые системы никогда не находятся в состоянии равновесия, осуществляя за счет своей свободной энергии постоянную работу, направленную против равновесия.

29

Корпускулярно-волновая теория даст импульс философским исследованиям. Это научно и философски парадигматический пример комплементарности – стратегии, очень близкой диалектическому пониманию вещей. Идея в том, что свет имеет двоякую природу. Бор был уверен, что физике необходима совершенно новая парадигма, выходящая за пределы односторонне понятых сведений об объекте, детерминации, каузальности, чтобы описать действительность более сложно и целостно. Поскольку в субатомном мире все физические величины имеют статистический характер, некие величины не могут рассматриваться единовременно или не могут измеряться единой меркой. (Свою теорию Бор считал в большей степени философской, нежели научной). Комплементарность не отменяет объективности толкований, а пытается в специфических обстоятельствах атомной физики объяснить все с помощью диалектического единства анализа и синтеза. Микрообъекты имеют дуальную, корпускулярно-волновую природу. Невозможно единовременное точное измерение связанных величин места и импульса. В этом смысле такие величины несовместимы. Объекты в микромире являются квантовыми состояниями системы макромира. В квантовой механике речь идет о подходе к понятийным парам пространство-время и энергия-импульс. Динамические характеристики микрочастиц (координата, импульс, энергия и т. д.) являются не их собственными характеристиками, а контекстуальными, ситуативными свойствами. Т. е. квантовая механика говорит не о микрообъектах самих по себе, а об их свойствах, проявляющихся в макроусловиях. Они исследуются классическими измерительными инструментами в процессе наблюдения. Поведение атомных объектов невозможно полностью отделить от их взаимодействия с измерительными инструментами, а эти инструменты фиксируют условия, при которых происходит явление. Принцип комплементарности – философская основа этой теории. Таким образом теории Бора и Гейзенберга объединяются: между волновыми и корпускулярными свойствами микрообъектов существует комплементарность, а также действует принцип неопределенности (координаты и импульс микрообъекта не могут определяться независимо с абсолютной точностью). Вероятностный характер квантовой механики принципиален, он не говорит о том, что наше понимание ограничено, что мы не знаем значений некоторых скрытых переменных. (в классической физике вероятность является результатом неполного знания в детерминированном мире). Акт измерения вызывает непосредственный коллапс волновой функции. В интерпретации Бора и Гейзенберга, мы способны определить универсальное свойство мира, а именно: свойство мира – это индетерминизм.

30

В кристаллическом состоянии составные частицы распределены правильным периодическим образом в соответствии с трехмерными требованиями симметрии. Утверждение, что нечто имеет форму кристалла, означает, что трехмерное распределение частиц (например, атомов, ионов и молекул) является правильным, периодическим. Кристаллическое состояние – это упорядоченное состояние, хотя эта упорядоченность в материальном мире подразумевает и незначительные, и значительные дефекты, т. е. отступления от идеального периодического распределения частиц (кристаллические структуры всегда где-то между порядком и беспорядком, что на самом деле является идеальными условиями для существования). Внешний вид кристалла – результат симметричного распределения его составных частиц. Апериодические кристаллы – некий тип квазикристалла.

31

Со временем теоретическая биология становится структурной наукой об организованных системах, что в методологическом смысле дает возможность установить параллели между физико-химическими, биологическими, экологическими, экономическими, социальными, филологическими и прочими системами.

32

Только с наивно-метафизической позиции креационизм имеет больший негэнтропийный потенциал, чем эволюционизм. Впрочем, речь идет не о разных лагерях, несмотря на мнение их приверженцев. Креационист попытается доказать, что человек имеет божественное происхождение, утверждая, что человек произошел не от животных. Но это не является доказательством, поскольку существует вероятность, что человек имеет некое другое внебожественное происхождение – например, его ДНК прибыл с некой другой планеты. А эволюционист будет доказывать, что у человека не божественное происхождение, утверждая, что человек произошел от животных. Но это также ничего не доказывает, т. к., возможно, человек имеет и животное, и божественное происхождение, если согласиться, что все животные божественного происхождения. В первом случае логически безосновательно за эквиваленты принимаются синтагмы божественное происхождение и неживотное происхождение. В другом случае логически необоснованно эквивалентами называются синтагмы животное происхождение и внебожественное происхождение! В более широком контексте эволюционизм выглядит более приемлемым, т. к. в понимании сути вещей он сложнее, дифференцированнее, тоньше, рафинированнее, имеет больше нюансов и не теряет метафизической глубины и негэнтропийной креативности. В сущности, эволюционизм не является ни атеистическим, ни вульгарно-материалистическим учением; можно было бы отнести его к пантеизму.