Šta je život Schrödinger pdf download. Šta je život sa stanovišta fizike? Opća priroda i svrha studije

04.02.2021

Pročitajte također

Istorija marša "Oproštaj Slovena"

himna SSSR-a (1977.)

Na vagi suda nalaze se dvije zdjele.Kreativnost Akhmaduline B

Mozgovoj je ubijen. Alexey Mozgovoy. Rekvijem za heroja. Atentati i smrt

Kompatibilnost žene zmaja sa drugim znakovima

šta je život?

Predavanja održana na Triniti koledžu u Dablinu u februaru 1943.

Moskva: Državna izdavačka kuća za stranu književnost, 1947 - str.150

Erwin Schrödinger

Profesor na Dablinskom istraživačkom institutu

ŠTA JE ŽIVOT

sa stanovišta fizike?

ŠTA JE ŽIVOT?

Fizički aspekt

Živa ćelija

BRWIN SGHRODINGER

Viši profesor na Dablinskom institutu za napredne studije

Prevod s engleskog i pogovor A. A. MALINOVSKY

Umjetnik G. Riftin

Uvod

Homo liber nulla de re minus quam

de morte cogitat; et ejus sapientia

non mortis sed vitae meditatio est.

Spinoza, Etika, P. IV, Prop. 67.

Slobodan čovjek nije ništa slično tome

malo ne razmišlja o smrti, i

njegova mudrost leži u refleksiji

ne o smrti, nego o životu.

Spinoza, Etika, IV dio, Teor. 67.

Ghtlbcckjdbt

Predgovor

Općenito se smatra da naučnik mora imati temeljno znanje iz prve ruke u određenoj oblasti nauke, pa se stoga smatra da ne treba pisati o takvim stvarima u kojima nije stručnjak. Ovo se smatra pitanjem noblesse oblige. Međutim, da bih ostvario svoj cilj, želim da se odreknem noblessea i s tim u vezi tražim da me oslobodi obaveza koje iz toga proizilaze. Moje izvinjenje je sljedeće.

Naslijedili smo od naših predaka snažnu želju za ujedinjenim, sveobuhvatnim znanjem. Sam naziv koji je dat najvišim institucijama znanja - univerzitetima - podsjeća nas da je od davnina i kroz mnoga vijeka univerzalna priroda znanja bila jedina stvar u koju je moglo postojati potpuno povjerenje. Ali širenje i produbljivanje različitih grana znanja tokom poslednjih stotinu divnih godina postavilo nas je pred čudnu dilemu. Očigledno osjećamo da tek sada počinjemo stjecati pouzdan materijal kako bismo ujedinili u jednu cjelinu sve što znamo; ali s druge strane, postaje gotovo nemoguće da jedan um potpuno ovlada više od bilo kojeg malog specijalizovanog dijela nauke.

Ne vidim izlaz iz ove situacije (a da naš glavni cilj ne bude zauvijek izgubljen) osim ako se neko od nas ne usudi da poduzme sintezu činjenica i teorija, iako je naše znanje u nekim od ovih područja nepotpuno i stečeno iz druge ruke i barem rizikovali smo da ispadnemo neznalice.

Neka ovo posluži kao moje izvinjenje.

Poteškoće sa jezikom su takođe od velike važnosti. Svačiji maternji jezik je poput odjevnog predmeta koji dobro pristaje i ne možete se osjećati potpuno slobodnim kada vaš jezik ne može biti miran i kada ga morate zamijeniti drugim, novim. Veoma sam zahvalan dr Inksteru (Trinity College, Dublin), Dr Padraigu Brownu (St Patrick's College, Maynooth) i na kraju, ali ne i najmanje važno, gospodinu S. C. Robertsu. Imali su dosta problema pokušavajući da me uklope u novu odjeću, a to je otežano činjenicom da ponekad nisam htjela odustati od svog pomalo „originalnog“ ličnog stila. Ako nešto od toga preživi uprkos naporima mojih prijatelja da to ublaže, to se mora pripisati meni, a ne njihovim.

U početku se pretpostavljalo da će podnaslovi brojnih odjeljaka imati prirodu sažetih natpisa na marginama, a tekst svakog poglavlja treba čitati u nastavku (kontinuirano).

Veoma sam zahvalan dr. Darlingtonu i izdavaču Endeavour za ilustracijske ploče. Zadržavaju sve originalne detalje, iako nisu svi ovi detalji relevantni za sadržaj knjige.

Dablin, septembar, 1944. E. Sh.

Pristup klasičnog fizičara ovoj temi

Cogito, ergo sum

Descartes.

Opća priroda i ciljevi studije

Ova mala knjiga nastala je iz kursa javnih predavanja koje je jedan teoretski fizičar održao pred oko 400 ljudi. Publika se gotovo nije smanjivala, iako je od samog početka upozoravano da je tema izlaganja teška i da se predavanja ne mogu smatrati popularnima, uprkos činjenici da se najstrašnije oruđe fizičara - matematička dedukcija - teško može smatrati ovdje se koristi. I to ne zato što je predmet toliko jednostavan da se može objasniti bez matematike, već upravo suprotno – zato što je previše komplikovan i matematici nije u potpunosti dostupan. Još jedna karakteristika koja je davala barem privid popularnosti bila je namjera predavača da glavna ideja povezana i sa biologijom i sa fizikom bude jasna i fizičarima i biolozima.

Zaista, uprkos raznovrsnosti tema uključenih u knjigu, u cjelini bi trebala prenijeti samo jednu ideju, samo jedno malo objašnjenje velikog i važnog pitanja. Kako ne bismo skrenuli s puta, bilo bi korisno unaprijed ukratko izložiti naš plan.

Veliko, važno i vrlo često diskutovano pitanje je sljedeće: kako fizika i hemija mogu objasniti te pojave u prostoru i vremenu koje se dešavaju unutar živog organizma?

Preliminarni odgovor koji će ova mala knjiga pokušati dati i razviti može se sažeti na sljedeći način: očigledna nesposobnost moderne fizike i hemije da objasne takve pojave ne daje apsolutno nikakvog razloga za sumnju da se oni mogu objasniti ovim naukama.

Statistička fizika. Glavna razlika je u strukturi

Prethodna napomena bila bi vrlo trivijalna kada bi imala za cilj samo da podstakne nadu da će se u budućnosti postići ono što nije postignuto u prošlosti. Ona, međutim, ima mnogo pozitivnije značenje, naime, da je nesposobnost fizike i hemije do danas da daju odgovor potpuno razumljiva.

Zahvaljujući veštom radu biologa, uglavnom genetičara, u poslednjih 30 ili 40 godina, sada se dovoljno zna o stvarnoj materijalnoj strukturi organizama i njihovim funkcijama da bi se razumelo zašto moderna fizika i hemija ne mogu da objasne fenomene u prostoru i vremenu. koji se javljaju u živim bićima.

Raspored i interakcija atoma u najvažnijim dijelovima tijela radikalno se razlikuju od svih onih rasporeda atoma kojima su se fizičari i hemičari do sada bavili u svojim eksperimentalnim i teorijskim istraživanjima. Međutim, ova razlika, koju sam upravo nazvao fundamentalnom, je takve vrste koja se lako može učiniti beznačajnom bilo kome osim fizičaru, prožetom idejom da su zakoni fizike i hemije potpuno statistički. Sa statističke tačke gledišta, struktura najvažnijih delova živog organizma potpuno je drugačija od bilo kog dela materije s kojom smo se mi, fizičari i hemičari, do sada bavili, praktično – u našim laboratorijama i teoretski – kod nas. stolovi. Naravno, teško je zamisliti da bi zakoni i pravila koja smo otkrili bili direktno primjenjivi na ponašanje sistema koji nemaju strukture na kojima se ti zakoni i pravila zasnivaju.

Knjiga Erwina Schrödingera "Šta je život sa stanovišta fizike?" Prvi put je objavljen u Engleskoj tokom rata 1944. godine, nakon čega je doživio nekoliko izdanja bez izmjena i izazvao živahne odjeke u stranoj naučnoj i opštoj štampi. Jedan entuzijastičan recenzent čak je izrazio mišljenje da je stvorio čitavu eru u nauci i uporedio ga u tom pogledu sa radovima kao što su rad pionira statističke termodinamike, Willard Gibbs, i osnivač naučne genetike, Gregor Mendel.

Teško je složiti se sa tako visokom ocjenom knjige, a nema sumnje da je to dijelom uzrokovano i pomalo senzacionalnim naslovom knjige i širokom popularnošću autora - jednog od najvećih naučnika našeg vremena. Da bi čitaocima koji nisu specijalisti u oblasti moderne fizike bilo jasno ko je autor ove knjige, ističemo da je, navodeći kreacije ekvivalentne Principima Isaka Njutna, akademik S. I. Vavilov, zajedno sa teorijom atoma i elektrona i teorija relativnosti A Ajnštajn takođe ukazuje na kvantnu (talasnu) mehaniku, čiji je tvorac bio Šredinger. Kao priznanje za njegova izvanredna djela, E. Schrödinger je 1934. izabran za počasnog člana Akademije nauka SSSR-a.

Pitanje postavljeno u naslovu - "Šta je život?", kao i filozofski epilog - "O determinizmu i slobodnoj volji" - također nisu mogli a da ne privuku pažnju naučnih i čitalačkih krugova.

Međutim, Schrödingerova knjiga je od velike važnosti po svojim zaslugama. Koja je njegova vrijednost?

Schrödinger u svojoj knjizi, u formi koja je fascinantna i dostupna i fizičarima i biolozima, otkriva čitaocu novi, ubrzano razvijajući pravac nauke, koji u velikoj mjeri kombinuje metode fizike i biologije, ali koji je do sada bio dostupan samo veoma uskom krugu ljudi, koji imaju posebnu literaturu.

U naše vrijeme, sve dublje prodiranje u strukturu žive ćelije zahtijevalo je korištenje brojnih metoda i koncepata moderne fizike. Time je nastala „prava“ biofizika, slična ranijoj biohemiji, koja je već dala veliki doprinos razvoju našeg znanja o životu. Naprotiv, upotreba fizičkih metoda (prvenstveno optičkih, rendgenskih itd.) do sada je igrala gotovo isključivo pomoćnu ulogu, pomažući samo otkrivanju određenih bioloških činjenica bez odgovarajućeg fizičkog i općenitog biološkog tumačenja istih. Bila je to fizika za biologiju, ali ne i fizika u biologiji. U tom pogledu, biofizika se u svom značajnom dijelu duboko razlikovala od biohemije, koja se nije ograničila na uvođenje novih metoda, već je odavno prešla na analizu suštine najintimnijih kemijskih transformacija koje se dešavaju unutar tijela. Biofizika je samo u maloj mjeri postigla takvo produbljivanje u suštinu životnih pojava (npr. u proučavanju elektrofizioloških procesa, mitogenetskog zračenja itd.), zbog čega je najvećim dijelom zadržala poziciju pomoćne nauke, iako je doprinijelo je otkrivanju određenih obrazaca, ali nije igralo potpuno samostalnu ulogu u poznavanju životnih pojava.

I tek u naše dane fizika je ušla u polje biologije sa ciljem da otkrije one niže nivoe u organizaciji žive materije, čije je razumevanje neophodan preduslov za budućnost, potpunije i dublje razumevanje života uopšte.

Schrödingerova knjiga predstavlja, striktno govoreći, prve koherentne rezultate ovog pravca, na koje će nesumnjivo biti uneseno još mnogo amandmana, ali koji u osnovi ocrtavaju određene obrise novog naučnog zdanja “prave” biofizike.

Kada bi se Schrödingerova knjiga ograničila samo na prikaz onoga što je dato, onda bi to bilo dovoljno da se prepozna njen značaj. Ali Schrödinger daje veliki lični doprinos ovom novom pravcu nauke o životu, što u velikoj meri opravdava oduševljene kritike koje je njegova knjiga dobila u stranoj naučnoj štampi.

Uz mnoga konkretnija razmatranja, Schrödinger iznosi izuzetno široku i plodnu misao. On ističe vezu između dvije biološke „misterije“, naime: pitanja prirode nasljednih struktura i naizgled tako dalekog pitanja odnosa organizama prema drugom zakonu termodinamike. Ovim drugim, iako nije „poništeno” za živa bića, u velikoj mjeri „upravljaju” oni. Schrödinger pokazuje da je najvažniji uslov za to (ako ne i razlog) posebna specifična struktura centralnog aparata ćelije – hromozoma. Hromozomi su po svojoj strukturi sposobni da, kao „mehanički” (za razliku od „termodinamičkog”) sistem izuzetne složenosti, direktno podržavaju pravilan tok mnogih bioloških procesa, obezbeđujući minimalnu veličinu „regulatornog aparata” ćelija.

Sve to čini Schrödingerovu knjigu veoma vrijednom, uprkos značajnim nedostacima, o kojima ćemo govoriti u nastavku. Upravo je ova pozitivna strana Schrödingerove male knjige privukla pažnju brojnih velikih naučnika - Holdena, Mellera i Delbrücka, koji su joj posvetili velike kritike. Biće korisno ukratko upoznati čitaoca sa ovim recenzijama.

U svom osvrtu na Schrödingerovu knjigu, najveći engleski biolog i progresivna javna ličnost, prof. J. B. S. Hallden joj daje vrlo visoke ocjene; istovremeno daje niz kritičnih primjedbi. Prije svega, on s pravom primjećuje da je Schrödingerov pogled na hromozom kao džinovski molekul (Schrödingerov „aperiodični kristal“) prvi iznio sovjetski biolog prof. N.K. Koltsov, a ne Delbrück, za čije ime Schrödinger povezuje ovaj koncept.

Prelazeći na suštinu problema, Holden smatra da ako gen smatramo molekulom sa svojstvom katalizatora, onda su, suprotno Schrödingerovom mišljenju, principi statističke mehanike prilično primjenjivi čak i na jedan gen. Jedan molekul katalizatora može, pod povoljnim uslovima, pretvoriti više od 100 hiljada molekula supstrata u sekundi, a to su brojke koje u potpunosti omogućavaju statistički pristup istraživanju. Općenito, Holden vjeruje da iako Delbrückove ideje u potpunosti odgovaraju poznatim činjenicama, one se, kao što je više puta uočeno u kvantnoj mehanici, moraju uvelike promijeniti. On se poziva na neobjavljeni rad Leeja i Cotchesidea (predstavljen Engleskom genetičkom društvu) u kojem autori nalaze da je većina smrtonosnih mutacija uzrokovanih zračenjem sperme Drosophila rezultat lomljenja hromozoma nakon čega slijedi njihova popravka, a npr. Tradescaniia, takav lom zahtijeva oko 17 ionizacije na hromatidu. S druge strane, Fabergé i Beale su otkrili da je visoka stopa mutacije jednog vrlo nestabilnog gena značajno smanjena na visokim temperaturama. “Moguće je,” zaključuje Holden, “da se u hromozomima javljaju složeniji fenomeni nego što se to može zamisliti čak i na osnovu principa valne mehanike.”

Napominjući da Schrödinger uopće ne pokreće niz bioloških problema, Holden posebno ukazuje na problem regulacije poremećaja u tijelu, koji neki biolozi smatraju nemogućim materijalistički objasniti, te izražava nadu da će se Schrödinger ovim pitanjima baviti u budućnost.

Završavajući recenziju ozbiljnom kritikom Schrödingerovih filozofskih iskaza (o čemu ćemo govoriti u nastavku), Holden u cjelini ipak daje visoku ocjenu knjizi koju bi, kako kaže na početku, svaki genetičar trebao pročitati i koju pozirajući pitanje upotrebe tijela negativne entropije, može obogatiti i fiziolog

Slična razmišljanja o Schrödingerovoj knjizi iznosi i poznati američki genetičar H. J. Moeller. Po njegovom mišljenju, veoma važnim osobinama žive materije o kojima se govori u Schrödingerovoj knjizi, treba dodati još jedno dublje i od autora nedodirnuto osnovno svojstvo gena - njegovu sposobnost da se umnožava i udvostručuje. Ova sposobnost leži u osnovi takvih fundamentalnih bioloških fenomena kao što su rast, reprodukcija i, konačno, evolucija živih bića.

Međutim, bilo bi veliko pojednostavljenje smatrati ovu sposobnost gena jednostavnom autokatalizom, kao što je Troland, na primjer, vjerovao. Gen je sposoban da se udvostruči i tu sposobnost zadržava i nakon mutacije, odnosno čak i kada je poprimio drugačiji oblik i pokazao potpuno nova svojstva u svom utjecaju na razvoj organizma. Ova sposobnost još nije poznata ni za jedan autokatalizator. Bilo koji geni i njihove mutacije mogu formirati organski supstrat u nove gene slične njima. To je ono što pruža samu mogućnost evolucije, kroz akumulaciju i propagaciju mutacija koje doživljavaju geni. Sa ove tačke gledišta, mnogo manje važna za razumevanje suštine života je činjenica da su mutacije upravo kvantni skokovi, jer je „organizacija” („red” prema Schrödingeru) u specifično biološkom smislu prvenstveno rezultat umnožavanja geni i selekcija. Biološka "organizacija" uopće nije tako blisko povezana s akumulacijom onoga što biolozi nazivaju potencijalnom energijom (Schrodingerova "negativna entropija").

Glavni uočeni trend u razvoju žive materije, prema Melleru, je osiguranje maksimalne sigurnosti i široke rasprostranjenosti njenog tipa organizacije. To se često postiže na tako kvalitativne načine koji ne povećavaju direktno „hranjenje negativne entropije“, već naknadno stvaraju ogromne mogućnosti za korištenje vanjske energije. To je, na primjer, razvoj inteligencije kod fizički slabog stvorenja. Ovdje je važnija kontrola energije za dobrobit sistema od povećanja energetskog sadržaja samog sistema.

Općenito, Möller smatra da je Schrödingerova knjiga, uprkos svojoj nepotpunosti i nekim manjim nedostacima, vrlo vrijedna po tome što pomaže u rješavanju nekih problema koji zanimaju svakog naučnika općenito.

Prema Max Delbrücku, izraženom u njegovoj recenziji, Schrödingerova knjiga ne rješava pitanje postavljeno u njenom naslovu - "Šta je život?" Postavljajući pitanje kako fizika i hemija mogu objasniti procese u živom organizmu koji se dešavaju u prostoru i vremenu, autor ispituje još jedno, nesumnjivo važno, ali mnogo manje značajno pitanje – da li fizika i hemija mogu objasniti pojave koje se dešavaju u telu. Ipak, ova knjiga predstavlja središnju tačku u kojoj se konvergiraju interesi fizičara i biologa.

“Čitaocima koji nisu upoznati s Bohrovim posebnim izjavama,” kaže Delbrück, “može se činiti da se fizička priroda procesa unutar žive ćelije podrazumijeva i da im je teško razumjeti značaj zadatka s kojim se suočava "naivni fizičar" na početku knjige. Delbrück vjeruje da Schrödingerova rasprava o vrstama zakona prirode ("statistički" i "dinamički") može imati "razjašnjavajući utjecaj na biološko razmišljanje."

Sumirajući gore navedene kritike, treba reći da sve recenzije naglašavaju veliki značaj Schrödingerove knjige. Zaista, ova knjiga, kao što je već pomenuto, razvija novi i izuzetno važan pravac u nauci, kombinujući fiziku i biologiju i ima široku perspektivu u budućnosti. Ovaj pokušaj sinteze fizike i biologije u rješavanju osnovnog problema života je utoliko zanimljiviji jer je obojen originalnim, iako neizbježno subjektivnim, idejama tako velikog modernog naučnika kakav je Schrödinger. Pitanje odnosa živih organizama prema principu entropije dobilo je novo pokriće u Schrödingerovoj knjizi, što će vjerovatno dati dodatni podsticaj raspravi o ovom pitanju. O tome svjedoči, na primjer, Butlerov nedavni rad na eksperimentalnom proučavanju drugog zakona termodinamike primijenjenog na žive organizme.

Schrödinger je svojim generalizirajućim pokušajem napravio veliki korak ka uvođenju u svakodnevni život u biologiju onih preciznih teorijskih metoda koje su odavno karakteristične za fiziku, ali (osim statističkih metoda obrade materijala) samo povremeno i uglavnom samo u posebnim radovima. probijaju svoj put u nauku o životu. Posebno treba naglasiti da, unatoč svoj svojoj mehanističkoj metodologiji, Schrödinger – a to je nesumnjiva vrijednost njegove knjige – dolazi, kao središnja ideja, do dijalektičke ideje o specifičnoj, kvalitativnoj razlici između živog i neživog. stvari, iako ovu specifičnost ograničava samo na granice fizičke organizacije žive.

Bez sumnje, naslov knjige obećava više nego što autor može dati. Problem života u cjelini nemjerljivo je širi i dublji od problema koje je Schrödinger pokrenuo u svojoj knjizi. Schrödinger razmatra samo neka od osnovnih pitanja organizacije žive ćelije, ali nikako ne cijeli problem života u svoj njegovoj složenosti. Međutim, on dublje razvija naše ideje o suštini života i ako formalno knjiga ne daje ono što je obećano u naslovu, ipak, u suštini, tvrdnje koje su kritičari iznosili protiv nje, tražeći od autora da objasni takve pojave. kao dupliranje gena, teško da se može opravdati, regulacija fizioloških procesa itd. Ovdje je prikladno podsjetiti se na riječi K. A. Timiryazeva, gdje Pasteuru pripisuje to što je mogao postaviti pitanje koje je bilo sljedeće u nauci. , i riješio upravo ovo, a ne bilo koje drugo, jednako važno pitanje, koje se, međutim, može riješiti tek u sljedećoj fazi studije, posebno nakon preliminarnog proučavanja prvog pitanja.

Nećemo se ovdje zadržavati na pojedinačnim primjedbama, iako su neke od njih (kao što je Holdenova primjedba o mogućnosti statističkog pristupa jednom genu) očito nastale nekom vrstom nesporazuma. Mnogo je zanimljivije razmotriti filozofske, a posebno epistemološke stavove koje je Schrödinger iznio u epilogu.

Kao istaknuti naučnik, Schrödinger je zauzeo jasnu materijalističku poziciju u naučnom istraživanju. Posebno je naglasio da ne samo da ne razmišlja ni o kakvim "natprirodnim", nefizičkim silama u tijelu, već ih i ne pokušava prikriti u fizičko odijelo "kvantnog indeterminizma" (što neki fizičari, na primjer Jordan i drugi, očigledno su skloni tome). Schrödingerova slabost se još jasnije pojavljuje kada se radi o općim filozofskim pitanjima.

Teško je dati ilustrativniji primjer iz oblasti biologije, koji tako briljantno i slikovito potvrđuje ispravnost čuvene tvrdnje: izjava V. I. Lenjina: „Ni jedan od ovih profesora, sposoban da da najvredniji rad u posebnim oblastima hemije, istorije, fizike, ne može se verovati ni jednom rečju, pošto je reč o filozofiji." (Lenjin, Op. Vol. XIII, str. 280.)

I zaista, postavljajući u svojoj knjizi centralni problem pitanja specifičnosti žive materije, Schrödinger ga, ne samo u specifičnoj naučnoj analizi, već i u samoj formulaciji pitanja, ograničava isključivo na nivo primitivne fizičke organizacije. , što je dijelom i izazvalo kritiku njegove knjige od strane Holdena i Möllera. Čini se da je upravo ovo Schrödingerovo ograničenje F. Engels polemizirao kada je napisao: „Nesumnjivo ćemo jednog dana eksperimentalno „svesti“ razmišljanje na molekularne i hemijske pokrete u mozgu, ali da li se time iscrpljuje suština mišljenja?“ ("Dijalektika prirode.")

Međutim, ako se u naučnim istraživanjima ovaj Schrödingerov metodološki primitivizam ogledao samo u ograničenoj formulaciji pitanja, onda u svojim čisto filozofskim pogledima on već djeluje kao direktni idealist.

Raspravljajući o “Delbrückom modelu”, Schrödinger navodi da bi, ako bi se on pokazao neodrživim, onda bilo potrebno potpuno zaustaviti daljnje pokušaje razumijevanja suštine procesa koji se odvijaju u živoj ćeliji. Holden u svojoj recenziji ispravno odgovara ukazujući na primjer vrlo blizak Schrödingeru, kada bi se činilo da je kasniji razvoj fizike unio značajne promjene u tako savršenu sliku atoma, koju je predložio Bohr.

Sadašnje stanje teorijske fizike, kao i dostignuća na polju proučavanja strukture materije, u potpunosti potvrđuju Lenjinovu pronicljivu ideju približavanja znanja apsolutnoj istini kroz niz relativnih istina i potpuno opovrgavaju ovu Schrödingerovu tvrdnju.

Šredingerova izjava je takođe potpuno idealistička kada kaže da je „misterija“ psihofizičkog paralelizma nerešiva za ljudski um (§ 5), kao što se, po njegovom mišljenju, ni sami načini spoznaje sveta ne mogu razumeti ovim umom (§ 19). Ovdje se idealist Schrödinger pojavljuje kao tipični agnostik.

Ali sa izuzetnom ogoljenošću ovaj metafizički jaz između nauke i subjektivne filozofije Šredingera odrazio se u njegovom kratkom epilogu „O determinizmu i slobodnoj volji“, gde na nekoliko stranica pokušava da odgovori na neka osnovna pitanja filozofije, pozajmljujući njihovo rešenje iz hinduističkih upanišada. , filozofija Šopenhauera i drugi mističko-idealistički filozofski sistemi. Sam Schrödinger je svjestan ovog jaza između svoje filozofije i nauke. “Kao nagradu za moj trud u predstavljanju čisto naučne strane našeg problema sine ira et studio, sada tražim dozvolu da izrazim svoje, neizbježno subjektivno viđenje filozofskog značaja pitanja” (str. 121), piše on. Razlog za ovaj jaz je što veliki naučnik koji otkriva objektivne zakone prirode, Schrödinger, u svom metodološkom odnosu prema nauci ostaje nepopravljivi idealista, a u svom opštem mentalitetu - tipičan sin društvenog sistema i klase kojoj pripada. . Schrödingerov filozofski idealizam, koji proizlazi iz njegove mehanističke metode, nije u stanju dati ispravne odgovore na filozofska pitanja koja postavlja.

Schrödinger tvrdi da je jedna individualna svijest, kao takva, nedostupna drugoj individualnoj svijesti (str. 124). Iz ovoga zaključuje da je svijest općenito jedan fenomen i da je stoga prisustvo „mnogih svijesti“ iluzija. Takav zaključak prirodno dovodi Schrödingera do konačnog zaključka njegove cjelokupne idealističke filozofije o nespoznatljivosti svijeta uopće.

Ovu staru agnostičku basnu davno je sjajno razotkrio Lenjin upravo na primjeru fizičkih nauka u svom klasičnom djelu „Materijalizam i empirijska kritika“. Holden takođe daje duhovit prigovor na ovu osnovnu Schrödingerovu poziciju. On kaže da fizičar nema načina da razlikuje dva elektrona molekula vodonika. Oni su jednako lišeni individualnih osobina kao i "činjenica svijesti". Ipak, i dalje postoje dva elektrona, a ne jedan.Ali ono što Šredingera ne zbuni u njemu bliskoj fizici, za njega postaje nerešivo u polju filozofije. Iz istog razloga, za Schrödingera su jednako nerješiva i druga filozofska pitanja koja je on postavio u epilogu. On piše da "neposredne percepcije, koliko god različite i neuporedive bile, same po sebi ne mogu logički proturječiti jedna drugoj. Pogledajmo stoga ne možemo li iz sljedeće dvije premise doći do ispravnog i dosljednog zaključka" (str. 122). Koji su to „preduslovi“ i o kakvim „neposrednim percepcijama“ koje „ne mogu logički biti u suprotnosti jedna s drugom“ govorimo?

Zapravo, direktne percepcije ne mogu biti u suprotnosti jedna s drugom: osjećaj bola u ruci - osjećaj gorčine na jeziku, ili slika osobe na filmskom platnu - osjećaj ravnog zida koji se dobija opipanjem ekrana sa ruku.

No, Schrödinger ne suprotstavlja dvije direktne percepcije jedna drugoj, već potpuno neuporedive stvari. S jedne strane, on izvodi naučni zaključak iznet na osnovu bezbroj činjenica i koji ukazuje da je ljudsko tijelo u svojim funkcijama potpuno podređeno zakonima prirode, koje mehanistički formuliše na sljedeći način: „Moje tijelo funkcionira kao čisti mehanizam ...” (str. 122). S druge strane, on razotkriva subjektivno uvjerenje da slobodna volja, ljudska svijest, dominira materijalnim zakonima tijela. „Međutim, iz nepobitnog (? prev.) iskustva znam da kontrolišem radnje svog tijela...” (ibid.). Ali ako dvije percepcije ne mogu biti u suprotnosti jedna s drugom, onda je naučno objašnjenje nekog fenomena vrlo često u suprotnosti sa subjektivnim uvjerenjem zasnovanim na neprovjerenom, nekritički analiziranom iskustvu svakodnevnog života. Dakle, optičko objašnjenje efekata kinematografije je, naravno, u suprotnosti s našim neposrednim utiskom da se na ekranu kreću stvarno živi ljudi.

Ali iz ovoga, naravno, ne sledi da je svest nezavisna od materije i da „dominira“ nad njom, kako tvrdi E. Schrödinger, koji ne krije svoju direktnu filozofsku pristrasnost i, argumentujući svoje stavove, teži ni više, ni manje. nego „istovremeno dokazati postojanje Boga i besmrtnost duše“ (str. 123).

Više je nego očito da Schrödinger u cijelom tom rasuđivanju čini elementarnu logičku grešku, erorr fundamentalis – lažnu temeljnu poziciju, uslijed koje dokazuje ne ono što treba dokazati, već nešto sasvim drugo, ali izvana slično. Njegov silogizam je pogrešan, jer on upoređuje naučno utemeljen zaključak koji proizlazi iz poznavanja objektivnih zakona sa subjektivnim mišljenjem lišenim ikakvog naučnog značaja.

Ta naizgled logična, ali u suštini zlobna i bespomoćna argumentacija kojoj pribegava da dokaže glavnu tezu svog epiloga: „ovo znači da sam ja svemogući Bog“ svedoči o najdubljoj duhovnoj krizi u kojoj se nalazi moderna buržoaska filozofija nauke.

Šredingerov potpuni filozofski opskurantizam je očigledan i van svake sumnje.

Ako je tačno da se uvod u knjigu često piše nakon glavnog dela, ništa manje je tačno da se zaključci često iznose pre argumenta.

To se dogodilo i Schrödingeru. Njegovi zaključci odražavaju ideologiju klasno-kapitalističkog društva u povlačenju, u kojem je relativno progresivni mehanistički materijalizam ere ranog kapitalizma zamijenjen raznim, sve reakcionarnijim oblicima filozofije, sve do različitih epistemoloških sistema idealističke prirode, poput Šopenhauera i oni imaju Schrödingera i pozajmljuju njegove opšte filozofske koncepte. Ostajući glavni istraživač u svom posebnom polju, Schrödinger u polju filozofije zadovoljava se filistističkim idejama, „besmislicom o slobodnoj volji“ (Lenjin, Soč., tom I, str. 77). Kao rezultat, javlja se svojevrsna “kriva” logika, upoređujući naučnu činjenicu sa subjektivnim osjećajem, što ga dovodi do zaključka da uspijeva “dokazati... postojanje Boga i besmrtnost duše”.

To je glavna mana cjelokupne Schrödingerove logičke argumentacije, koja se, poput kuće od karata, raspada na najmanji dodir dijalektičke kritike.

Schrödingerov filozofski govor dobio je izuzetno oštar prijekor u spomenutoj recenziji vodećeg američkog genetičara Möllera, koji ga je ocijenio „staromodnim misticizmom“ i istakao da su „biolozi šokirani što su svjedoci ovih nerazumnih moždanih vježbi i izmišljotina o općim pitanjima psihologije i sociologije.” On poziva biologe da odgovore na Schrödingerov filozofski govor tako što će "bljesnuti svojim crvenim signalom upozorenja". „Moramo se, međutim, nadati“, piše Möller, „da nesrećno otkriće unutrašnjeg ja ovog fizičara neće spriječiti da se ozbiljno shvati prilično zdravo izlaganje u glavnom dijelu knjige i da će sve korisnije približavanje fizike, hemije i genetski temelji biologije konačno su postali mogući. na čvrstom putu."

Nesumnjivo, recenzent je ovdje sasvim u pravu i bilo bi vrlo naivno pokušati povezati ove dvije tako nespojive linije: Schrödinger naučnik i Schrödinger filozof. Kao što u njihovo vrijeme spiritualistički “eksperimenti” Wallacea i Crookesa, koji su izazvali zasluženi ukor od Engelsa, nisu ni najmanje umanjili visoko uvažavanje njihovih čisto naučnih istraživanja, a Leibnizova monadologija nije omela njegove velike zasluge u razvoj novog matematičkog mišljenja, pa u ovom slučaju subjektivni filozofski stavovi istaknutog fizičara ne bi trebalo da ometaju ispravnu procjenu objektivnog doprinosa koji je dao nauci.

Sovjetska inteligencija, odgojena na djelima klasika naučnog komunizma, bila je dovoljno ideološki zrela da bude kritična prema takvoj mješavini egzaktne nauke i idealističke filozofije.

Slijedeći zapovijedi V. I. Lenjina, prilično je stabilna u odnosu na bilo kakve idealističke izmišljotine, bez obzira na to što ih iznosi veliki autoritet u posebnoj oblasti, ona dobro razumije izvore i uzroke takve pojave i stoga će biti sposobni da razlikuju radove stranih naučnika, asimiliraju i obrađuju dostignuća koja su postigli u proučavanju i poimanju stvarnog materijalnog svijeta. Ona će moći da odvoji sve napredno i inovativno što se nalazi u Šredingerovoj knjizi od njegovog ideološkog i filozofskog opskurantizma, koji je tako svojstven mnogim savremenim stranim naučnicima.

Živa ćelija kao fizički objekat

Na osnovu predavanja održanih u saradnji sa Dablinskim institutom za napredne studije na Triniti koledžu, Dablin, februara 1943.

U znak sećanja na moje roditelje

Predgovor

Kao mladi student matematike ranih 1950-ih, malo sam čitao, ali kada sam čitao, to je uglavnom bio Erwin Schrödinger. Oduvijek mi se sviđao njegov rad, u njemu je bilo uzbuđenja otkrivanja, koje je obećavalo zaista novo razumijevanje tajanstvenog svijeta u kojem živimo. U tom smislu posebno se ističe kratki klasični rad „Šta je život?“, koji, kako sada shvatam, svakako treba staviti u ravan sa najuticajnijim naučnim radovima 20. veka. To je snažan pokušaj da se razumiju prave misterije života - pokušaj fizičara čiji su vlastiti pronicljivi uvidi uvelike promijenili naše razumijevanje od čega je svijet napravljen. Multidisciplinarna priroda knjige bila je neuobičajena za svoje vrijeme, ali je napisana sa simpatičnom, iako razoružavajućom, skromnošću na nivou dostupnom nespecijalistima i mladim ljudima koji teže naučnoj karijeri. U stvari, mnogi naučnici koji su dali fundamentalni doprinos biologiji, kao što su B. S. Haldane i Francis Crick, priznali su da su na njih značajno uticale različite ideje, iako kontroverzne, koje je u ovoj knjizi iznio promišljeni fizičar.

Kao i mnoga druga djela koja su uticala na ljudsko razmišljanje, Šta je život? predstavlja gledišta koja se, kada se jednom internaliziraju, čine gotovo očiglednim istinama. Međutim, i dalje ih ignoriraju mnogi ljudi koji bi trebali razumjeti šta je šta. Koliko često čujemo da su kvantni efekti od male važnosti u biološkim istraživanjima, ili čak da jedemo hranu da bismo dobili energiju? Ovi primjeri naglašavaju trajni značaj Schrödingerove knjige Šta je život? Bez sumnje, vrijedi ga ponovo pročitati!

Roger Penrose

Uvod

Od naučnika se očekuje da ima potpuno i sveobuhvatno znanje iz prve ruke o stvarima, pa stoga ne bi trebalo da piše o nečemu za šta nije stručnjak. kao sto se kaze, noblesse oblige. Sada te molim da zaboraviš noblesse, ako ih ima, i biti oslobođeni odgovarajućih obaveza. Moje opravdanje je sljedeće: od naših predaka naslijedili smo snažnu želju za jedinstvenim, sveobuhvatnim znanjem. Sam naziv visokoškolskih ustanova podsjeća da se od davnina i kroz mnoga stoljeća najveća pažnja poklanjala aspektu svestranost. Međutim, rast – u širinu i dubinu – raznih grana znanja u poslednjih stotinu godina primorao nas je da se suočimo sa čudnom dilemom. Očigledno osjećamo da tek počinjemo prikupljati pouzdan materijal iz kojeg možemo zaključiti ukupan zbir svih poznatih stvari. Ali s druge strane, sada individualni um može savladati samo mali, specijalizovani deo znanja.

Vidim samo jedan način da se izborimo s ovom dilemom (inače će naš pravi cilj biti zauvijek izgubljen): neko mora preuzeti na sebe sintezu činjenica i teorija, čak i polovnih i nepotpunih, uz rizik da izgleda kao budala .

To je moj izgovor.

Jezičke poteškoće ne treba potcijeniti. Maternji jezik je poput krojene odjeće, a čovjek se osjeća nelagodno kada mu je uskraćen pristup i primoran je da koristi drugi jezik. Želim da izrazim svoju zahvalnost dr. Inksteru (Trinity College, Dublin), dr. Patricku Brownu (St. Patrick's College, Maynooth) i, na kraju, ali ne i najmanje važnom, gospodinu S. C. Robertsu. Nije im bilo lako uklopiti mi novu odjeću i uvjeriti me da odustanem od “originalnih” okreta. Ako su neki od njih preživjeli montažu mojih prijatelja, ja sam kriv.

Naslovi odjeljaka su prvobitno imali za cilj da daju sažetak, a tekst svakog poglavlja treba pročitati in continuo.

Dublin

septembra 1944

Najmanje slobodna osoba razmišlja o smrti. U svojoj mudrosti on ne razmišlja o smrti, već o životu.

Spinoza. Etika. Dio IV, odredba 67

Klasičan fizički pristup temi

Mislim, dakle postojim.

R. Descartes

Opća priroda i svrha studije

Ova mala knjiga nastala je iz niza javnih predavanja koje je jedan teoretski fizičar održao pred četiri stotine ljudi, koja se nije smanjila ni nakon prvobitnog upozorenja na složenost predmeta i da se predavanja ne mogu nazvati popularnim, iako praktično nisu koristili najstrašnije oružje fizičara, matematičku dedukciju - ne zato što se predmet može objasniti bez upotrebe matematike, već jednostavno zato što je previše zbunjujući za potpuni matematički opis. Još jedna karakteristika koja je predavanjima dala određenu popularnost bila je namjera predavača da objasni i biolozima i fizičarima fundamentalnu ideju koja leži na raskrsnici biologije i fizike.

Zapravo, uprkos raznolikosti tema koje se obrađuju, ideja je namijenjena da prenese samo jednu ideju – mali komentar velikog i važnog pitanja. Da se ne izgubimo, napravimo kratak plan.

Veliko, važno i veoma debatovano pitanje je ovo:

Kako fizika i hemija objašnjavaju događaje u prostoru i vremenu koji se dešavaju u prostornom okviru živog organizma?

Preliminarni odgovor koji ova knjiga pokušava utvrditi i opravdati može se sažeti na sljedeći način:

Očigledna nesposobnost moderne fizike i hemije da objasne takve pojave uopšte ne znači da ih ove nauke ne mogu objasniti.

Statistička fizika. Fundamentalna razlika u strukturi

Ova primedba bila bi sasvim trivijalna da je njena jedina svrha da probudi nadu za postizanje u budućnosti ono što nije postignuto u prošlosti. Međutim, njegovo značenje je mnogo optimističnije: ova nemogućnost ima detaljno objašnjenje.

Danas, zahvaljujući briljantnom radu biologa, uglavnom genetičara, u posljednjih trideset do četrdeset godina, znamo dovoljno o stvarnoj materijalnoj strukturi organizama i njihovom radu da navedemo i navedemo tačan razlog zašto: moderna fizika i hemija ne mogu objasniti prostor -vremenski događaji, koji se dešavaju u živom organizmu.

Interakcije atoma u vitalnim dijelovima tijela bitno su različite od svih veza atoma koje su do sada bile predmet eksperimentalnih i teorijskih istraživanja fizičara i hemičara. Međutim, ova razlika, koju smatram fundamentalnom, može izgledati od malog značaja nikome osim fizičaru koji shvata da su zakoni hemije i fizike čisto statistički. Uostalom, sa statističke tačke gledišta, struktura vitalnih dijelova živih organizama je toliko različita od bilo kojeg komada materije s kojim mi, fizičari i hemičari, fizički radimo u laboratorijama ili mentalno za stolom. Nemoguće je zamisliti da se ovako otkriveni zakoni i pravilnosti mogu direktno primijeniti na ponašanje sistema koji nemaju strukturu na kojoj su zasnovani.

šta je život?

Predavanja održana na Triniti koledžu u Dablinu u februaru 1943.

Moskva: Državna izdavačka kuća za stranu književnost, 1947 - str.150

Erwin Schrödinger

Profesor na Dablinskom istraživačkom institutu

ŠTA JE ŽIVOT

sa stanovišta fizike?

ŠTA JE ŽIVOT?

Fizički aspekt

Živa ćelija

BRWIN SGHRODINGER

Viši profesor na Dablinskom institutu za napredne studije

Prevod s engleskog i pogovor A. A. MALINOVSKY

Umjetnik G. Riftin

Uvod

Homo liber nulla de re minus quam

de morte cogitat; et ejus sapientia

non mortis sed vitae meditatio est.

Spinoza, Etika, P. IV, Prop. 67.

Slobodan čovjek nije ništa slično tome

malo ne razmišlja o smrti, i

njegova mudrost leži u refleksiji

ne o smrti, nego o životu.

Spinoza, Etika, IV dio, Teor. 67.

Ghtlbcckjdbt

Predgovor

Neka ovo posluži kao moje izvinjenje.

Prvobitno se pretpostavljalo da će podnaslovi brojnih odjeljaka imati prirodu sažetih natpisa na marginama, a tekst svakog poglavlja treba čitati u nastavku (kontinuirano).

Veoma sam zahvalan dr. Darlingtonu i izdavaču Endeavour za ilustracijske ploče. Zadržavaju sve originalne detalje, iako nisu svi ovi detalji relevantni za sadržaj knjige.

Dablin, septembar, 1944. E. Sh.

Pristup klasičnog fizičara ovoj temi

Cogito, ergo sum

Opća priroda i ciljevi studije

Veliko, važno i vrlo često diskutovano pitanje je sljedeće: kako fizika i hemija mogu objasniti te pojave u prostoru i vremenu koje se dešavaju unutar živog organizma?

Statistička fizika. Glavna razlika je u strukturi

Ne može se očekivati da bi nefizičar mogao shvatiti (a kamoli cijeniti) cjelokupnu razliku u „statističkoj strukturi“ formulisanoj tako apstraktnim terminima kao što sam ja upravo učinio. Da bih svojoj izjavi dao život i boju, dopustite mi da prvo skrenem pažnju na nešto što će kasnije biti detaljno objašnjeno, a to je da se najbitniji dio žive ćelije - hromozomska nit - može opravdano nazvati aperiodični kristal. U fizici smo se do sada bavili samo periodičnim kristalima. Za um jednostavnog fizičara oni su vrlo zanimljivi i složeni objekti; oni čine jednu od najfascinantnijih i najsloženijih struktura s kojima neživa priroda zbunjuje intelekt fizičara; međutim, u poređenju sa aperiodnim kristalima deluju pomalo elementarno i dosadno. Razlika u strukturi ovdje je ista kao između običnih tapeta, u kojima se isti uzorak ponavlja u pravilnim razmacima iznova i iznova, i remek-djela veza, recimo, Rafaelove tapiserije, koja proizvodi ne dosadno ponavljanje, već složeno, dosljedno i pun značenja crtež koji je nacrtao veliki majstor.

Poglavlje I. Pristup klasičnog fizičara ovoj temi

Najbitniji dio žive ćelije - nit hromozoma - može se nazvati aperiodični kristal. U fizici smo se do sada bavili samo periodičnim kristalima. Stoga ne čudi da je organski hemičar već dao veliki i važan doprinos rješavanju problema života, dok fizičar nije dao gotovo ništa.

Zašto su atomi tako mali? Ponuđeno je mnogo primjera kako bi se ova činjenica razjasnila široj javnosti, ali nijedan nije bio upečatljiviji od onog koji je jednom dao Lord Kelvin: pretpostavimo da biste mogli staviti etikete na sve molekule u čaši vode; nakon toga ćete sipati sadržaj čaše u okean i dobro promiješati okean kako biste ravnomjerno rasporedili označene molekule u svim morima svijeta; Ako zatim ponesete čašu vode bilo gdje, bilo gdje u okeanu, naći ćete u ovoj čaši oko stotinu vaših označenih molekula.

Svi naši čulni organi, sastavljeni od bezbrojnih atoma, suviše su grubi da bi opazili udarce jednog atoma. Ne možemo vidjeti, čuti ili osjetiti pojedinačne atome. Mora li to biti ovako? Da to nije slučaj, da je ljudski organizam toliko osjetljiv da nekoliko atoma ili čak jedan atom može ostaviti primjetan utisak na naša čula, kakav bi život bio!

Postoji samo jedna i jedina stvar koja nas posebno zanima u vezi sa nama samima, a to je ono što možemo osjetiti, misliti i razumjeti. U odnosu na one fiziološke procese koji su odgovorni za naše misli i osjećaje, svi ostali procesi u tijelu imaju sporednu ulogu, barem s ljudske tačke gledišta.

Svi atomi cijelo vrijeme prolaze kroz potpuno nasumična termička kretanja. Samo u kombinaciji velikog broja atoma statistički zakoni počinju djelovati i kontrolirati ponašanje ovih asocijacija s preciznošću koja raste s brojem atoma uključenih u proces. Na taj način događaji dobijaju zaista prirodne karakteristike. Tačnost fizičkih zakona zasniva se na velikom broju uključenih atoma.

Stepen nepreciznosti koji treba očekivati u bilo kom fizičkom zakonu je √n. Ako određeni plin na određenom tlaku i temperaturi ima određenu gustinu, onda mogu reći da unutar određene zapremine postoji n molekula plina. Ako u nekom trenutku možete provjeriti moju izjavu, naći ćete da je netačna, a odstupanje će biti reda √n. Stoga, ako je n = 100, otkrićete da je devijacija približno 10. Dakle, relativna greška ovdje je 10%. Ali ako je n = 1 milion, vjerovatno biste otkrili da je devijacija oko 1000, pa je relativna greška jednaka 0,1%.

Organizam mora imati relativno masivnu strukturu da bi uživao u prosperitetu prilično preciznih zakona kako u svom unutrašnjem životu tako i u interakciji sa vanjskim svijetom. Inače bi broj uključenih čestica bio premali, a "zakon" previše neprecizan.

Poglavlje II. Mehanizam nasljeđa

Gore smo došli do zaključka da organizmi sa svim biološkim procesima koji se u njima odvijaju moraju imati vrlo „poliatomsku“ strukturu i za njih je neophodno da slučajne „monatomske“ pojave ne igraju preveliku ulogu u njima. Sada znamo da ovo gledište nije uvijek tačno.

Dozvolite mi da koristim riječ "uzorak" organizma da znači ne samo strukturu i funkcioniranje organizma u odrasloj dobi ili u bilo kojoj drugoj specifičnoj fazi, već i organizam u njegovom ontogenetskom razvoju, od oplođenog jajeta do faze zrelosti kada je počinje da se razmnožava. Sada je poznato da je cijeli ovaj holistički plan u četiri dimenzije (prostor + vrijeme) određen strukturom samo jedne ćelije, odnosno oplođenog jajeta. Štaviše, njegovo jezgro, tačnije, par hromozoma: jedan set dolazi od majke (jajna ćelija) i jedan od oca (oplodna sperma). Svaki kompletan set hromozoma sadrži čitav kod pohranjen u oplođenom jajetu, što predstavlja najraniji stadij budućeg pojedinca.

Ali pojam šifriranja je, naravno, preuzak. Hromozomske strukture služe u isto vrijeme i kao instrumenti koji sprovode razvoj koji predviđaju. Oni su i zakonik i izvršna vlast, ili, drugim poređenjem, oni su istovremeno i plan arhitekte i snage graditelja.

Kako se hromozomi ponašaju tokom ontogeneze? Rast organizma odvija se uzastopnim diobama stanica. Ova podjela ćelije naziva se mitoza. U prosjeku, 50 ili 60 uzastopnih dioba dovoljno je da se proizvede broj ćelija prisutnih kod odrasle osobe.

Kako se hromozomi ponašaju u mitozi? Udvostručeni su, oba seta su udvostručena, oba primjerka šifre. Svaka, čak i najmanje važna pojedinačna ćelija nužno ima punu (dvostruku) kopiju koda za šifriranje. Jedini izuzetak od ovog pravila je redukcijska podjela ili mejoza.

Jedan set hromozoma dolazi od oca, jedan od majke. Ni slučaj ni sudbina to ne mogu spriječiti. Ali kada porijeklo svog naslijeđa pratite od svojih baka i djedova, ispostavi se da je stvar drugačija. Na primjer, skup hromozoma koji mi je došao od mog oca, posebno hromozom br. 5. Ovo će biti tačna kopija ili broja 5 koji je moj otac dobio od svog oca, ili broja 5 koji je dobio od njegove majke. Rešen je ishod slučaja (sa šansom 50:50). Potpuno ista priča bi se mogla ponoviti u vezi sa hromozomima br. 1, 2, 3...24 mog očevog skupa i sa svakim od mojih majčinih hromozoma.

Ali uloga slučaja u miješanju djedinog i bakinog naslijeđa kod potomaka je čak i veća nego što bi se moglo činiti iz prethodnog opisa, u kojem se prešutno pretpostavljalo ili čak direktno navodilo da su određeni hromozomi u cjelini potekli ili od bake ili od djed; drugim rečima, da su pojedinačni hromozomi stigli nepodeljeni. U stvarnosti to nije ili nije uvijek tako. Prije nego što se raziđu u redukcijskoj diobi, recimo, u onoj koja se dogodila u očevom tijelu, svaka dva “homologna” hromozoma dolaze u bliski kontakt jedan s drugim i ponekad međusobno razmjenjuju značajne dijelove sebe. Fenomen crossingovera, koji nije previše rijedak, ali ni prečest, pruža nam najvrednije informacije o lokaciji svojstava u hromozomima.

Maksimalna veličina gena. Gen — materijalni nosilac određene nasljedne osobine — jednak je kocki sa stranicom od 300 Å. 300 Å je samo oko 100 ili 150 atomskih udaljenosti, tako da gen ne sadrži više od milion ili nekoliko miliona atoma. Prema statističkoj fizici, takav broj je premali (u smislu √n) da bi doveo do urednog i pravilnog ponašanja.

Poglavlje III. Mutacije

Sada definitivno znamo da je Darwin pogriješio kada je vjerovao da su materijal na kojem djeluje prirodna selekcija male, kontinuirane, slučajne promjene koje će se sigurno dogoditi čak i u najhomogenijoj populaciji. Jer je dokazano da ove promjene nisu nasljedne. Ako uzmete žetvu čistog ječma i izmjerite dužinu osi svakog klipa, a zatim iscrtate rezultat vaše statistike, dobit ćete krivulju u obliku zvona (slika 3). Na ovoj slici, broj ušiju sa određenom dužinom osi je prikazan u odnosu na odgovarajuću dužinu ostenja. Drugim riječima, prevladava poznata prosječna dužina bodlji, a odstupanja u oba smjera se javljaju sa određenim frekvencijama. Sada izaberite grupu klipova, označenih crnom bojom, sa osjedima znatno dužim od proseka, ali dovoljno veliku grupu da, kada se poseje u polju, daje novi usev. U ovakvom statističkom eksperimentu, Darwin bi očekivao da će se kriva pomjeriti udesno za novi usjev. Drugim riječima, očekivao bi da će selekcija proizvesti povećanje prosječne veličine osti. Međutim, u stvarnosti se to neće dogoditi.

Selekcija ne uspijeva jer se male, kontinuirane razlike ne nasljeđuju. Oni očito nisu određeni strukturom nasljedne supstance, oni su nasumični. Holanđanin Hugode-Fries je otkrio da se u potomstvu čak i potpuno čistokrvnih linija pojavljuje vrlo mali broj jedinki - recimo, dvije ili tri na desetine hiljada - s malim, ali "naglim" promjenama. Izraz "grčeviti" ovdje ne znači da su promjene vrlo značajne, već samo činjenicu diskontinuiteta, jer između nepromijenjenih individua i malobrojnih promijenjenih nema međuoblika. De Vries je to nazvao mutacijom. Bitna karakteristika ovdje je upravo isprekidanost. U fizici, to liči na kvantnu teoriju - i tu nema međukoraka između dva susjedna nivoa energije.

Mutacije se nasljeđuju kao i originalne nepromijenjene karakteristike. Mutacija je definitivno promjena u nasljednom prtljagu i mora biti posljedica neke promjene nasljedne supstance. Zbog svoje sposobnosti da se stvarno prenesu na potomke, mutacije također služe kao pogodan materijal za prirodnu selekciju, koja može djelovati na njih i proizvoditi vrste, kako ih je opisao Darwin, eliminirajući neprilagođene i čuvajući najsposobnije.

Specifična mutacija je uzrokovana promjenom u specifičnom području jednog od kromosoma. Pouzdano znamo da se ova promjena događa samo u jednom hromozomu i da se ne dešava istovremeno u odgovarajućem "lokusu" homolognog hromozoma. Kod mutantne individue, dvije “kopije šifriranog koda” više nisu iste; oni predstavljaju dvije različite "interpretacije" ili dvije "verzije".

Verzija koju slijedi pojedinac naziva se dominantna, a suprotna recesivna; drugim riječima, mutacija se naziva dominantna ili recesivna u zavisnosti od toga da li pokazuje svoj učinak odmah ili ne. Recesivne mutacije su čak češće od dominantnih i mogu biti prilično važne, iako se ne otkriju odmah. Da bi se promijenila svojstva organizma, oni moraju biti prisutni na oba hromozoma.

Verzija koda za šifrovanje - bilo da je originalna ili mutantna - obično se označava terminom alel. Kada su verzije različite, kao što je prikazano na sl. 4, kaže se da je osoba heterozigotna za taj lokus. Kada su isti, kao, na primjer, kod nemutiranih jedinki ili u slučaju prikazanom na sl. 5, nazivaju se homozigotnim. Dakle, recesivni aleli utiču na osobine samo u homozigotnom stanju, dok dominantni aleli proizvode istu osobinu i u homozigotnom i u heterozigotnom stanju.

Pojedinci mogu biti potpuno slični po izgledu, a ipak se nasljedno razlikuju. Genetičar kaže da pojedinci imaju isti fenotip, ali različite genotipove. Sadržaj prethodnih paragrafa se stoga može sažeti u kratak, ali vrlo tehnički izraz: recesivni alel utiče na fenotip samo kada je genotip homozigotan.

Postotak mutacija u potomstvu - takozvana stopa mutacije - može se povećati višestruko od prirodne stope mutacija obasjavanjem roditelja rendgenskim ili y-zrakama. Ovako nastale mutacije ne razlikuju se ni po čemu (osim po višoj frekvenciji) od onih koje nastaju spontano.

Poglavlje IV. Podaci kvantne mehanike

U svjetlu modernog znanja, mehanizam nasljeđa je usko povezan s osnovom kvantne teorije. Najveće otkriće kvantne teorije bile su njene diskretne karakteristike. Prvi slučaj ove vrste odnosio se na energiju. Telo velikih razmera neprekidno menja svoju energiju. Na primjer, klatno koje počinje da se ljulja postepeno usporava zbog otpora zraka. Iako je ovo prilično čudno, moramo prihvatiti da se sistem veličine atomskog poretka ponaša drugačije. Mali sistem, po svojoj suštini, može biti u stanjima koja se razlikuju samo u diskretnim količinama energije, koje se nazivaju njegovim specifičnim energetskim nivoima. Prijelaz iz jednog stanja u drugo je pomalo misteriozan fenomen koji se obično naziva "kvantnim skokom".

Među diskontinuiranim nizovima stanja sistema atoma nije neophodno, ali je ipak moguće, da postoji najniži nivo, koji podrazumeva blisko približavanje jezgara jedno drugom. Atomi u ovom stanju formiraju molekul. Molekul će imati poznatu stabilnost; njegova konfiguracija se ne može promijeniti, barem dok se izvana ne snabdijeva s razlikom energije potrebnom da se molekul „podiže“ na najbliži, viši nivo. Dakle, ova razlika u nivoima, koja je sasvim određena vrednost, kvantitativno karakteriše stepen stabilnosti molekula.

Na bilo kojoj temperaturi (iznad apsolutne nule) postoji određena, veća ili manja, vjerovatnoća porasta na novi nivo, a ta vjerovatnoća, naravno, raste sa porastom temperature. Najbolji način da se izrazi ova vjerovatnoća je da se naznači prosječno vrijeme koje treba čekati dok ne dođe do porasta, odnosno da se naznači "vrijeme čekanja". Vrijeme čekanja ovisi o omjeru dvije energije: energetske razlike potrebne za porast (W) i intenziteta toplinskog kretanja na datoj temperaturi (sa T označavamo apsolutnu temperaturu, a sa kT ovu karakteristiku; k je Boltzmannova konstanta 3/2kT predstavlja prosječnu kinetičku energiju atoma plina na temperaturi T).

Iznenađujuće je koliko vrijeme čekanja ovisi o relativno malim promjenama u omjeru W:kT. Na primjer, za W koji je 30 puta kT, vrijeme čekanja će biti samo 1/10 sekunde, ali se povećava na 16 mjeseci kada je W 50 puta kT, i na 30.000 godina kada je W 60 puta kT.

Razlog osjetljivosti je što vrijeme čekanja, nazovimo ga t, zavisi od omjera W:kT kao funkcije snage, tj.

(1) t= τe^(W/kT)

τ je neka mala konstanta reda veličine 10–13 ili 10–14 sekundi. Ovaj faktor ima fizičko značenje. Njegova vrijednost odgovara redoslijedu perioda oscilacija koje se stalno javljaju u sistemu. Mogli biste, uopšteno govoreći, reći: ovaj faktor znači da se verovatnoća akumulacije potrebne količine W, iako veoma mala, ponavlja iznova i iznova „pri svakoj vibraciji“, tj. oko 1013 ili 1014 puta tokom svake sekunde.

Funkcija napajanja nije nasumična karakteristika. Ponavlja se iznova i iznova u statističkoj teoriji toplote, čineći, takoreći, njenu okosnicu. Ovo je mjera vjerovatnoće da bi se količina energije jednaka W mogla slučajno akumulirati u nekom određenom dijelu sistema, a ta se vjerovatnoća toliko povećava kada je potrebna prosječna energija kT da premaši prag W za mnogo puta.

Predlažući ova razmatranja kao teoriju molekularne stabilnosti, prešutno smo prihvatili da kvantni skok, koji nazivamo "uspon", vodi, ako ne do potpunog raspada, onda barem do značajno drugačije konfiguracije istih atoma - do izomerne molekule , kao što je rečeno, bio bi kemičar, odnosno molekuli koja se sastoji od istih atoma, ali u drugačijem rasporedu (u primjeni na biologiju, ovo bi moglo predstavljati novi "alel" istog "lokusa" i kvantni skok odgovaralo bi mutaciji).

Hemičar zna da se ista grupa atoma može kombinovati na više načina da formira molekule. Takvi molekuli se nazivaju izomerni, odnosno sastoje se od istih dijelova.

Izvanredna činjenica je da su oba molekula veoma stabilna – oba se ponašaju kao da su „najniži nivo“. Nema spontanih prelazaka iz jednog stanja u drugo. Kada se primijeni na biologiju, zanimat će nas samo prijelazi ovog „izomernog“ tipa, kada energija potrebna za prijelaz (veličina označena sa W) zapravo nije razlika u nivoima, već korak od početnog nivoa do nivoa. prag. Prijelazi bez praga između početnog i krajnjeg stanja uopće ne zanimaju, i to ne samo u odnosu na biologiju. Oni zaista ne mijenjaju ništa u vezi s kemijskom stabilnosti molekula. Zašto? Nemaju trajni efekat i ostaju neprimećeni. Jer kada se pojave, gotovo odmah ih slijedi povratak u prvobitno stanje, jer ništa ne sprječava takav povratak.

Poglavlje V. Diskusija i verifikacija Delbrückovog modela

Prihvatit ćemo da je gen po svojoj strukturi džinovska molekula, koja je sposobna samo za povremene promjene, svedene na preuređenje atoma sa formiranjem izomerne molekule (radi praktičnosti, ovo i dalje nazivam izomernom tranzicijom, iako bilo bi apsurdno isključiti mogućnost bilo kakve razmjene sa okolinom). Energetski pragovi koji odvajaju datu konfiguraciju od bilo koje moguće izomerne moraju biti dovoljno visoki (u odnosu na prosječnu toplinsku energiju atoma) da bi prijelazi bili rijetki događaji. Ove rijetke događaje ćemo identificirati sa spontanim mutacijama.

Često se postavljalo pitanje kako tako sićušna čestica materije - jezgro oplođenog jajeta - može sadržati složen šifrirni kod koji uključuje cjelokupni budući razvoj organizma? Čini se da je dobro uređena asocijacija atoma, koja ima dovoljno stabilnosti da održi svoju urednost dugo vremena, jedina zamisliva materijalna struktura u kojoj je raznolikost mogućih („izomernih“) kombinacija dovoljno velika da sadrži složen sistem „određenja“ unutar minimalnog prostora.

Poglavlje VI. Red, nered i entropija

Iz opće slike nasljedne materije nacrtane u Delbrückovom modelu, slijedi da živa materija, iako ne izmiče djelovanju do sada uspostavljenih "zakona fizike", očigledno sadrži u sebi do sada nepoznate "druge zakone fizike". Pokušajmo ovo shvatiti. U prvom poglavlju je objašnjeno da su zakoni fizike kakve poznajemo statistički zakoni. Oni se odnose na prirodnu sklonost stvari da postanu neuređene.

Ali da bismo pomirili visoku stabilnost nosilaca nasljedstva s njihovom malom veličinom i zaobišli sklonost ka neredu, morali smo "izmisliti molekulu", neobično veliku molekulu, koja bi trebala biti remek djelo visoko diferenciranog poretka zaštićenog od strane čarobni štapić kvantne teorije. Ovim „izumom“ zakoni slučajnosti nisu obezvređeni, već se njihova manifestacija menja. Život predstavlja uređeno i pravilno ponašanje materije, zasnovano ne samo na težnji da se prelazi iz reda u nered, već dijelom i na postojanju reda, koji se održava sve vrijeme.

Koja je karakteristika života? Kada kažemo za komad materije, da li je živ? Kada nastavi da “radi nešto”, kreće se, razmjenjuje supstance sa okolinom itd. – i sve to duže nego što bismo očekivali da neživi komad materije radi pod sličnim uslovima. Ako se neživi sistem izoluje ili stavi u homogene uslove, svako kretanje obično vrlo brzo prestaje kao rezultat raznih vrsta trenja; razlike u električnim ili hemijskim potencijalima se izjednačavaju, supstance koje teže formiranju hemijskih jedinjenja ih formiraju, temperatura postaje ujednačena zbog toplotne provodljivosti. Nakon toga, sistem kao cjelina nestaje, pretvarajući se u mrtvu inertnu masu materije. Dostiže se nepromjenjivo stanje u kojem se ne događaju nikakvi uočljivi događaji. Fizičar to naziva stanjem termodinamičke ravnoteže ili "maksimalne entropije".

Upravo zato što bi tijelo izbjeglo strogi prijelaz u inertno stanje "ravnoteže" to izgleda tako misteriozno: toliko misteriozno da je ljudska misao od davnina pretpostavljala da u tijelu djeluje neka posebna, nefizička, natprirodna sila.

Kako živi organizam izbjegava prijelaz u ravnotežu? Odgovor je jednostavan: kroz jelo, piće, disanje i (u slučaju biljaka) asimilaciju. To se izražava posebnim pojmom - metabolizam (od grčkog - promjena ili razmjena). Razmjena čega? Prvobitno se, bez sumnje, mislilo na metabolizam. Ali čini se apsurdnim da je metabolizam bitan. Bilo koji atom dušika, kisika, sumpora itd. dobar kao i bilo koji drugi iste vrste. Šta bi se moglo postići njihovom razmjenom? Šta je onda to dragocjeno nešto sadržano u našoj hrani što nas štiti od smrti?

Svaki proces, pojava, događaj, sve što se dešava u prirodi znači povećanje entropije u dijelu svijeta gdje se dešava. Isto tako, živi organizam kontinuirano povećava svoju entropiju - ili, drugim riječima, proizvodi pozitivnu entropiju i tako se približava opasnom stanju maksimalne entropije, a to je smrt. On može izbjeći ovo stanje, odnosno ostati živ, samo stalnim izdvajanjem negativne entropije iz svog okruženja. Negativna entropija je ono čime se tijelo hrani. Ili, manje paradoksalno rečeno, suštinska stvar u vezi sa metabolizmom je da organizam uspeva da se oslobodi sve entropije koju je primoran da proizvodi dok je živ.

Šta je entropija? To nije nejasan koncept ili ideja, već mjerljiva fizička veličina. Na temperaturi apsolutne nule (oko –273°C), entropija bilo koje supstance je nula. Ako promijenite supstancu u bilo koje drugo stanje, entropija se povećava za iznos izračunat dijeljenjem svake male količine topline utrošene tokom ovog postupka s apsolutnom temperaturom na kojoj je ta toplina utrošena. Na primjer, kada otopite čvrstu supstancu, entropija povećava se za toplinu fuzije podijeljenu s temperaturom na tački topljenja. Iz ovoga možete vidjeti da je jedinica kojom se mjeri entropija kal/°C. Za nas je mnogo važnija veza entropije sa statističkim konceptom reda i nereda, veza koju su otkrile studije Boltzmanna i Gibbsa u statističkoj fizici. To je takođe tačan kvantitativan odnos i izražen je

entropija = klogD

gdje je k Boltzmanova konstanta, a D je kvantitativna mjera atomskog poremećaja u tijelu koje se razmatra.

Ako je D mjera nereda, onda se recipročna vrijednost 1/D može smatrati mjerom reda. Pošto je logaritam od 1/D isti kao i negativan logaritam od D, Boltzmannovu jednačinu možemo napisati na ovaj način:

–(entropija) = = klog(1/D)

Sada se nespretni izraz "negativna entropija" može zamijeniti boljim: entropija, uzeta sa negativnim predznakom, sama je mjera reda. Način na koji se organizam konstantno održava na dovoljno visokom nivou reda (= dovoljno niskom nivou entropije) je zapravo kontinuirano izdvajanje reda iz svog okruženja (za biljke, njihov moćni izvor „negativne entropije” je, naravno, sunčeva svetlost).

Poglavlje VIII. Da li je život zasnovan na zakonima fizike?

Sve što znamo o strukturi žive materije navodi nas da očekujemo da se aktivnost žive materije ne može svesti na obične zakone fizike. I to ne zato što postoji neka “nova sila” ili bilo šta drugo što kontroliše ponašanje pojedinačnih atoma unutar živog organizma, već zato što je njegova struktura drugačija od svega što smo do sada proučavali.

Fiziku upravljaju statistički zakoni. U biologiji se susrećemo sa potpuno drugačijom situacijom. Jedna grupa atoma, koja postoji samo u jednoj kopiji, proizvodi pravilne pojave, divno usklađene jedna u odnosu na drugu iu odnosu na spoljašnju sredinu, prema izuzetno suptilnim zakonima.

Ovdje nailazimo na pojave čiji je pravilan i prirodan razvoj određen „mehanizmom“ koji je potpuno drugačiji od „mehanizma vjerovatnoće“ fizike. U svakoj ćeliji vodeći princip je sadržan u jednoj atomskoj asocijaciji, koja postoji samo u jednoj kopiji, i ona upravlja događajima koji služe kao model reda. To se nigde ne primećuje osim u živoj materiji. Fizičar i hemičar, proučavajući neživu materiju, nikada se nisu susreli sa pojavama koje su morali da tumače na ovaj način. Takav slučaj se još nije pojavio, pa ga teorija ne pokriva - naša lijepa statistička teorija.

Uređenost uočena u odvijanju životnog procesa proizlazi iz drugog izvora. Ispostavilo se da postoje dva različita “mehanizma” koja mogu proizvesti uređene fenomene: “statistički mehanizam” koji stvara “red iz nereda” i novi mehanizam koji proizvodi “red van reda”.

Da bismo ovo objasnili, moramo otići malo dalje i uvesti pojašnjenje, da ne kažem poboljšanje, u našu prethodnu izjavu da su svi fizički zakoni zasnovani na statistici. Ova izjava, ponavljana iznova i iznova, nije mogla ne dovesti do kontroverze. Jer zaista postoje fenomeni čije su distinktivne karakteristike jasno zasnovane na principu "reda od reda" i izgleda da nemaju nikakve veze sa statistikom ili molekularnim poremećajem.

Kada fizički sistem pokazuje „dinamički zakon” ili „karakteristike satnog mehanizma”? Kvantna teorija daje kratak odgovor na ovo pitanje, naime, na temperaturi apsolutne nule. Kako se temperatura približava nuli, molekularni poremećaj prestaje da utiče na fizičke pojave. Ovo je čuvena “termička teorema” Waltera Nernsta, kojoj se ponekad, i ne bez razloga, daje glasno ime “Treći zakon termodinamike” (prvi je princip očuvanja energije, drugi je princip entropija). Ne treba misliti da uvijek mora biti vrlo niska temperatura. Čak i na sobnoj temperaturi, entropija igra iznenađujuće malu ulogu u mnogim hemijskim reakcijama.

Za satove sa klatnom, sobna temperatura je praktički jednaka nuli. To je razlog zašto rade "dinamički". Satovi mogu da funkcionišu "dinamički" jer su napravljeni od čvrstih materija kako bi se izbegli razorni efekti toplotnog kretanja pri normalnim temperaturama.

Mislim da je potrebno nekoliko riječi da bi se formulirale sličnosti između satnog mehanizma i organizma. To se jednostavno i isključivo svodi na to da je i ovo drugo izgrađeno oko čvrstog tijela - aperiodnog kristala, koji tvori nasljednu supstancu koja nije primarno podložna efektima nasumičnog toplinskog kretanja.

Epilog. O determinizmu i slobodnoj volji

Iz gore navedenog jasno je da su prostorno-vremenski procesi koji se odvijaju u tijelu živog bića, a koji odgovaraju njegovom mišljenju, samosvijesti ili bilo kojoj drugoj aktivnosti, ako ne potpuno striktno određeni, onda barem statistički. odlučan. Ovaj neugodan osjećaj nastaje jer je uobičajeno misliti da je takav koncept u suprotnosti sa slobodnom voljom, čije postojanje potvrđuje direktna introspekcija. Stoga, hajde da vidimo ne možemo li dobiti ispravan i konzistentan zaključak na osnovu sljedeće dvije premise:

Moje tijelo funkcionira kao čisti mehanizam, poštujući univerzalne zakone prirode.

Međutim, iz nepobitnog, direktnog iskustva znam da kontrolišem radnje svog tijela i predviđam rezultate tih radnji. Ovi rezultati mogu biti od velike važnosti u određivanju moje sudbine, u tom slučaju osjećam i svjesno preuzimam punu odgovornost za svoje postupke.

Čini mi se da se iz ove dvije premise može izvući samo jedan zaključak, naime, da je "ja", uzeto u najširem smislu riječi - odnosno svaki svjestan um koji je ikada rekao ili osjetio "ja" - ne ništa više od subjekta koji može kontrolisati "kretanje atoma" u skladu sa zakonima prirode.

Koristan sažetak? Skinuti!