Страница 7 из 12
Термодинамическая биология – термин, произошедший из особенного раздела физики «биологическая термодинамика». Коренное отличие здесь заключается в том, что в «биологической термодинамике» описываются с точки зрения термодинамики либо организмы в целом, либо клетки, либо каскады важнейших биохимических реакций уже на молекулярном уровне.
В «термодинамической биологии» же появляются такие инструменты познания, как термодинамические сферы в структуре организма, позволяющие включить в ткань этого научного направления такие математические инструменты как теория оптимального управления и общая теория управления, то есть биокибернетические подходы.
Теория конвергентных биопроцессов – термин, появившийся в результате синтеза таких понятий как конвергенция и процессный подход. Основным постулатом данной теории является взгляд на организм не как на сложную систему, составляющую основу жизнедеятельности, а как на процесс действия на биовещество комплекса внешних сил, в результате которого неизбежно возникает и бесперебойно функционирует система.
Именно такой подход, через приведенное в книге главное модулирующее уравнение данной теории, позволяет нам с Вами приблизиться к качественно новому пониманию в математическом моделировании не только работы живого вещества, но и к прорыву в области моделирования работы интеллекта, то есть к созданию математической модели работы интеллекта, которая по своей сути, будет являться самым настоящим искусственным интеллектом.
Раздел I: Великие учителя науки, заложившие фундамент термодинамической биологии
Мощный теоретический прорыв в наше время невозможен на пустом месте. Научный мир, пожалуй, можно напрямую сравнить с миром биологии, поскольку развивается он, несмотря на убеждение многих в обратном, именно путём эволюции, а не революции. Когда я слышу выражение «научная революция», я понимаю насколько это далеко от истины потому, что революция по своей сути, это действие, разрушающее старые устои и парадигмы и замена их новыми. Научный же мир явно развивается эволюционным путём, поскольку наука никогда не забывает своих корней, и самые великие ученые нашего времени часто, обращаясь к истокам, находили там информацию для своих будущих открытий.
Поэтому вместо выражения «научная революция», я предпочитаю использовать термин «научный прорыв». Прорыв в науке возможен только в случае твёрдой опоры под ногами, от которой можно надежно оттолкнуться и совершить прыжок выше головы. Ничего не получится у того, кто вместо того, чтобы отталкиваться от опоры как можно сильнее и покорять новые высоты, начнёт разрушать эти основы, пытаясь подменить старые понятия новыми, но, не двигаясь при этом с места. Поэтому в этой книге, я прежде всего, хочу познакомить Вас с моими «опорами», поверьте, они прекрасны. В моем случае можно сказать, что труды этих великих людей образуют не просто мощный научный фундамент, а самый настоящий «батут для познающего».
Я приглашаю Вас, уважаемый читатель, вместе со мной, воспользоваться громадной силой этого «батута» и, преодолев притяжение, выйти на новую орбиту познания. Вперёд!
Бауэр Эрвин Симонович
19.10.1890 – 11.01.1938
«Все и только живые системы никогда не бывают в равновесии и исполняют за счёт своей свободной энергии постоянно работу против равновесия, требуемого законами физики и химии при существующих внешних условиях».
Обширная клиническая практика по восстановлению кровотока в позвоночных артериях и венах у пожилых людей постепенно привела меня к пониманию того, что буквально у всех моих пациентов, наблюдаются одни и те же клинические эффекты: нормализация артериального давления, восстановление и оптимизация обмена углеводов, корреляция плазматического уровня и состава липопротеидов различной плотности и другие метаболические эффекты. Понимание этого момента, явилось отправной точкой в развитии гипотезы о наличии единого надмолекулярного интегрального механизма регуляции этих процессов.
Именно мысль о том, что все биохимические каскады организма, реализованные на молекулярном уровне, подчиняются некоему внешнему общему управлению, в итоге и привела меня к созданию стройной теории, которую по анатомическому и биохимическому признакам я назвал теорией централизованной аэробно-анаэробной компенсации энергетического баланса (ЦААКЭБ).
Когда мне удалось сформировать теорию ЦААКЭБ, я понял, что в природе должны существовать какие-либо общие законы биологии для всего живого. По своей природе, теория ЦААКЭБ должна была подчиняться законам физики и иметь аналогии в области физики биологических объектов. Используя поисковый инструмент в интернете, а именно Яндекс, я задал вопрос: «всеобщий закон биологии», и в качестве первой ссылки Яндекс выдал общий закон биологии Эрвина Бауэра. Уже потом, когда я прочитал его труд «Теоретическая биология», у меня сформировалась четкая концепция иерархичных управляемых термодинамических сфер, которая легла в основу этой книги.
Эрвин Бауэр родился в 1890 году в венгерском городе Леч (ныне Левице, в Словакии) в семье Симона Бауэра, преподавателя французского и немецкого языков. Эрвин окончил медицинский факультет в Гёттингене, где занимался гистологией и патологической анатомией. В 1914 г. был мобилизован в австро-венгерскую армию и до 1918 года работал в гарнизонной больнице. В тот же год ученого постигла трагедия: его первая жена, известная венгерская писательница Маргит Каффка и их маленький сын умерли во время эпидемии гриппа.
Впоследствии Эрвин Бауэр увлекся социалистическими идеями, стал коммунистом и принял участие в венгерской революции. После её подавления осенью 1919 года вместе со второй женой, Стефанией Силард, Эрвин эмигрирует в Вену, а затем в Гёттинген. В 1921 году они переезжают в Прагу, где Бауэр становится ассистентом профессора Ружчки в отделе общей биологии и экспериментальной морфологии Карлова университета.
В этот период его особенно интересовали реакции клеток на различные факторы внешней среды в связи с общей теорией жизненных явлений. В 1925 г. по приглашению Института профессиональных заболеваний имени Обуха Бауэры приехали в Москву. В 1930 г. он издал книгу на русском языке «Физические основы в биологии», а уже в 1931 Бауер организовал и возглавил в рамках Биологического института имени Тимирязева лабораторию общей биологии. В процессе создания в Ленинграде Всесоюзного института экспериментальной медицины, в 1934 году, Бауэра пригласили возглавить отдел общей биологии, который включал в себя следующие лаборатории: электробиологическую, обмена веществ, раковую, общей биологии, лабораторию биологической и физической химии и биофизическую лабораторию. В 1935 г. выходит в свет главный труд Бауэра «Теоретическая биология»…
Талант Бауэра проявился в том, что, будучи еще совсем молодым человеком, он создал стройную физическую концепцию функционирования всего живого, которая до сих пор остается гениальной. Весь его посыл был о том, что организм, это – цельная система, а не комплекс разобщенных структур. И он был абсолютно прав. Причем, в те времена у него не было той исчерпывающей информации, того объема знаний, которым мы располагаем сейчас.
Суть мировоззрения Бауэра заключалась в том, что он всю жизнь пытался понять и выразить в физических формулах, как и по каким законам функционирует живая материя. Он понимал, что есть физика атомов и молекул и есть физика макротел. А есть отдельный раздел физики – биологический, или как он называл, «теоретическая биология», которая описывает глобальные законы, согласно которым функционирует все живое.
В своей практике он часто пользовался мысленными экспериментами, которые ему прекрасно удавались, за что основоположник учения о доминанте нервной деятельности Алексей Алексеевич Ухтомский, назвал его «Эйнштейном в биологии».
В то время лишь самые выдающиеся умы понимали то, чем занимается и то, о чем пишет Бауэр. Многие не могли понять, что такое теоретическая биология поскольку считали ее эфемерным понятием, которое нельзя потрогать, в отличие от материальной вещи. На основании своих многочисленных мысленных экспериментов он вывел и обобщил главный закон биологии, который гласит: «Все и только живые системы постоянно выполняют за счет своей свободной энергии работу против равновесия, требуемого внешними условиями». Главный закон биологии не просто, абсолютно созвучен первому началу термодинамики, фактически он им и является в применении к живому веществу. Далее, в главе, посвященной первой термодинамической сфере, этот момент будет рассмотрен более подробно.