Философия энтропии. Негэнтропийная перспектива

Эти наблюдения имеют фундаментальное значение для понимания разницы между живой системой и механической (машиной). В то время как машина работает, используя исключительно внешний источник энергии, живая система работает за счет неравновесия. Оригинально утверждение Бауэра, что химическая энергия питания в организме тратится на строение, обновление и сохранение свободной энергии структуры, а не на превращение в работу. Следовательно, организм эту энергию использует для поддержания изначально неравновесных структур. Такую специфическую энергию неравновесных систем Бауэр называет структурной энергией. Живые системы качественно отличаются от неживых, что является самым радикальным расхождением с механистической картиной мира. Существует разность потенциалов между живой клеткой и неживой закрытой системой (где векторы распределяются в согласии с правилом энтропии). Живой организм спонтанно исправляет структурные деформации, тогда как механическая система на это неспособна[33].

Спонтанная самоорганизация, синергия и эмерджентность

Мы говорили о том, что двойная спираль ДНК имеет неправильную или апериодическую структуру. (Правда, согласно новейшим исследованиям, треть генома составляет правильное распределение атомов, т. е. периодический кристалл.) Но на высшем уровне апериодическая структура ДНК и клеточный инструментарий, ответственный за ее репликацию, гораздо стабильнее всего, что нам известно. Неживое не остается неизменным столько миллиардов лет. За стабильность и постоянство, характеризующие ДНК, отвечают его автоэволюционные свойства, способности к самоорганизации и формированию химических цепей достаточной длины для эволюции в простые виды жизни. ДНК является настоящим мастером трансформации.

Двоякая спираль ДНК такова, что, если перевернуть картину, можно наблюдать симметрию молекул. Любая половина этой спирали может служить предпосылкой к синтезу своей комплементарной половины. В море неясных и бессмысленных картин, гены являются островами понятного ДНК. ДНК – это хранители информации, энергии и материи, пережившие все искушения глобального вымирания жизни на Земле. Несмотря на подверженность селекциям и мутациям, они не меняют своей сущности. Энтропия стирает информацию, но жизнь ее преумножает. Перманентно создавая биологическое разнообразие, гены умножают шансы продолжения жизни.

Важнейшим свойством природы, противостоящим натиску энтропии, является самоорганизация – динамическое создание когерентного взаимодействия множества элементов. Вдали от термодинамического равновесия, в окружении, где происходит обмен энергии, материи и информации, процессы самоорганизации спонтанны, открыты, сложны. Любая сложная система природного происхождения организует сама себя. В живом мире неравновесие – это источник организации и самоорганизации, т. е. спонтанного перехода открытых неравновесных систем от простейших и неупорядоченных форм к усложненным и упорядоченным.

В связи с понятием самоорганизации для философии особенно важна новая область эволюционной биологии – синергетика, призванная описывать универсальную схему развития неравновесных систем, изучать общие закономерности явлений и процессов в сложных неравновесных системах, учитывая присущие им принципы самоорганизации. Синергия существует благодаря способности природных феноменов и процессов функционировать по принципу самоорганизации. Иногда ее называют глобальной (универсальной) теорией эволюции[34]. Феномен появления структур часто толкуется синергетически – как всеобщий механизм эволюционного типа: от элементарного и примитивного к более сложному и более развитому. Общая характеристика синергии – это исследование динамики всех необратимых процессов и создание принципиальных инноваций[35].

Термин синергетика первоначально применялся для ограниченного круга материальных систем. Но сегодня многие ученые и некоторые философы расширяют значение этого термина. Чарльз Скотт Шеррингтон, например, синергитическим (интегративным) назвал координированное действие нервной системы, управляющей движениями мышц. Сегодня синергию следует понимать как общенаучную теорию, исследующую универсальный механизм самоорганизации, инвариантный для системы любой сложности. Итак, принципы синергетики реализуются в разных системах: от неживых до живых, от субатомных до общественных и технических. Это наблюдение природы из перспективы множества, временности и сложности. Случайность и спонтанность начинают считаться важными аспектами Природы. Сложные системы склонны к микромутациям, но нет гарантии стабильности мира, который бы подчинялся вневременным законам. Новые результаты нельзя полностью предвидеть, учитывая только исходные условия.

Вслед за теорией саморазвития открытых каталитических систем возникает теория гиперцикла как абиогенетическая теория химической эволюции и возникновения жизни, объясняющая объединение саморепродукции макромолекул в закрытом каталитическом цикле. Гиперциклы – это химические реакции, в результате которых возникают первые белки[36].

В сложных и открытых системах самоорганизация создает и жизнь, и разум, и ум, а также приводит к безвозвратному разрушению старых и к рождению новых структур и систем[37].

Благодаря специфическим локальным взаимодействиям компонентов системы, неорганизованные системы переходят в организованное состояние. Статическая саомоупорядоченность приближается к состоянию равновесия, уменьшая свою свободную энергию. Феномен регулирования в равновесных условиях часто называется консервативной самоорганизацией. Но динамическая самоупорядоченность является более комплексным видом самоорганизации – спонтанной и обратимой организацией молекулярных единиц в организованную структуру.

Бергсон развивает идею жизненного порыва – аутентичной космической силы, как богатства творения – идею, далекую от механистической стратегии. Инстинкты и интуиция, как сублимация потерянных инстинктов, важны для определения и понимания жизненной силы. Жизнь изобилует квантовыми скачками, дивергентными течениями, а эволюция является последовательным обновлением творения. Полностью освободившись от материальных оков, жизнь превратилась бы в чистое творение. (Бергсон, однако, не говорит о роли трансцендентности в данном вопросе.)

Подчинение законам физики ослабляет жизненные творческие возможности. Жизнь в его понимании – усилие для удержания падающего груза. Но откуда берется энергия для этого усилия? Является ли эта энергия обмененной или добавленной? В сущности, проблема энтропии неразрешима, пока она остается в области физики (другую область Бергсон назовет чистым сознанием или сверхсознанием). С точки зрения негэнтропии, эта область самая занимательная. – Пьер Тейяр де Шарден пытается возродить глубинную смысловую связь человека и природы. Распространяется учение о сверхъестественных силах, управляющих жизненными явлениями. Процессы в биологических организмах зависят от этих сил и не могут полностью быть объяснены физикой, химией или биохимией. – Карл фон Райхенбах разработал теорию об уникальной силе – витальной энергии, пронизывающей все живые существа. Хотя подобные утверждения часто опровергаются (этим занимался, например, Йёнс Якоб Берцелиус, выступая с некритически научной позиции), обсуждение регуляторных сил внутри живой материи продолжается[38].

Живая материя избегает термодинамического равновесия, производя негативную энтропию, создавая порядок по новому принципу: порядок-из-порядка. Так хаотическое движение преобразуется в порядок. Следовательно, жизнь является процессом перманентной борьбы эволюции с энтропией. Благодаря самообновлению обмена или циклического движения существ, энергии и информации, эволюция не позволяет энтропии одержать полную победу (создавая антиэнтропийное состояние в условиях существования энтропии). Порядок – это степень информации или негативной энтропии.

33

В свободной философской интерпретации можно было бы сказать, что на молекулярном уровне жизни все структуры клетки наполнены неким видом изобилия. Подобно тому, как Бог излучает свою божественную энергию на свое творение, так и живые существа излучают свою живую энергию в окружающий мир. Различие, азумеется, в онтологических уровнях.

34

Одно из первых открытий в этой области – эффект самосовершенствования катализатора в реакциях (в конце пятидесятых годов). Концепция самоорганизации для биологических систем является континуальной самоорганизацией – концепцией эволюционного катализа. В отличие от когерентной самоорганизации, в диссипативных системах с большим числом элементов (в так называемых макросистемах) рассматривается континуальная самоорганизация для индивидуальных (микро)систем. Прогрессивная эволюция с естественным отбором возможна только как саморазвитие непрерывной самоорганизации индивидуальных систем. Существует естественный процесс самокорреляции координированного движения частиц разбросанных материалов.

35

Изучение химических форм движения материи не следует рассматривать независимо от понимания отдельных этапов химической эволюции субстанции, т. е. вневременных и исторических характеристик химии как науки. Не случайно всю химическую науку Владимир Иванович Кузнецов разделил на четыре концептуальные системы (учение о составе, структурная химия, учение о химических процессах и эволюционная химия). Итак, эволюционная химия является особой концептуальной системой. Это учение о высших химических формах и о химической эволюции материи, о процессе самоорганизации субстанции: от атома и простых молекул до живых организмов. Без самоорганизации нет и эволюции. Химическая эволюция привела к появлению жизни. Биогенез – это единственная форма диалектического перехода от неживого элемента к живой совокупности всевозможных процессов развития материального мира. Эволюционная химия предполагает включение в химическую науку принципа историзма и понимания времени. В более широком смысле существуют три триады: состав-свойство-структура; структура-функция-организация; организация-поведение-самоорганизация. Каждая из них означает создание новой концептуальной системы. Атом не является только аддитивной системой, его свойства не следует рассматривать только как простой набор свойств элементарных частиц. Большую роль в понимании химических процессов играет способность субстанции устанавливать связи с другими субстанциями.

36

Исходя из предположения, что существует целостность неживой и живой материи и что исключительная сложность живых существ является следствием ступенчатой химической и биологической эволюции материи, Александр Иванович Опарин развил теорию химического начала жизни (абиогенеза). Под влиянием электрических разрядов и ультрафиолетового излучения атмосферные газы реагировали с горячей водой, создавая первые органические молекулы; они постепенно концентрировались в небольших водяных резервуарах, которые Опарин называет первичным бульоном. Усложнение органических молекул вело к появлению новых многомерных структур – коагулянтов и коацерватов. Находясь в водяном растворе, коацерваты формировали еще более сложные структуры (с двойной липидной мембраной, подобной клеточной), способные к процессу осмоса. (Опарин назвал их протобионтами – структурами, способными расти, делиться и обладающими первыми признаками метаболизма.) Опарин был убежден в закономерности и целесообразности процесса создания живой материи. – Согласно другим концепциям возникновения жизни, атомные группы и молекулы соединились случайно, сталкиваясь в водах первобытного океана. Джон Сандерсон Холдейн был уверен, что первыми живыми существами были огромные молекулы (хотя его теория во многом совпадает с точкой зрения Опарина, в ней не упоминаются коагулянты и коацерваты). Химическая эволюция предшествует биологической. Материя самоорганизуется, что естественно, т. к. самоорганизация свойственна всем относительно сложным системам. Молекулы быстро и экономично составляются в ряды полимеров по правилам кода. Первая среда, способная к самозарождению – это макромолекулярная система типа гена. – Стенли Ллойд Миллер и Гарольд Клейтон Юри экспериментально симулируют гипотетические условия ранней Земли, проверяя возможность синтеза органических соединений из неорганических путем химических реакций. Эксперимент показал присутствие многих аминокислот, свойственных живым организмам. Усовершенствованная версия этого эксперимента дополнительно подтвердила их результаты.

37

В шестидесятые годы XX века понятие самоорганизации используется в теории систем, а в семидесятых и восьмидесятых в физике сложных систем – сегменте статистической физики, изучающей макроскопические свойства систем, составленных из большого числа взаимозависящих объектов. Термин сегодня чаще всего используется в эволюционной биологии, но прежде всего в супрамолекулярной химии – междисциплинарной науке, включающей химические, физические и биологические аспекты рассмотрения более сложных, чем молекулы, систем.

38

Скептически относясь к идее Бергсона о творческой эволюции, один из основателей синтетической теории эволюции Эрнст Вальтер Майр, все-таки признает, что многие философские проблемы биологии не могут быть решены на основе картезианства. Логика критики витализма выглядит неубедительной. Взаимодействие компонентов одной системы следует исследовать с таким же вниманием, как и сами эти компоненты.