Владимир Иванович Вернадский
Начало и вечность жизни
6
Такое неустойчивое состояние основного орудия научного знания, раз оно сознается, долго продолжаться не может.
Это положение дел начинает быстро меняться за последнее десятилетие благодаря новому крупнейшему событию – коренному изменению физических, частью астрономических наук.
Пространство, время, материя, энергия для натуралиста 1930 года резко отличны от пространства, времени, материи, энергии натуралиста 1900 года. Они не только отличны, но ясно, что они одни даже в резко измененном виде, в каком ныне принимаются, недостаточны для научного построения Космоса. В физику вдвигаются новые понятия, которые неизбежно обращают внимание физиков на явления жизни. Ибо оказывается, что в явлениях жизни последствия этих понятий выражены яснее и резче, чем в обычных объектах физических исследований. Очевидно эти упущенные в научной картине мира черты – элементы – ее строения, меняющие ньютоновскую ее форму, могут быть поняты и изучены только введя в той или иной форме науки о жизни в картину мироздания.
Любопытно, что при этом в явлениях жизни выдвигаются на первое место такие черты жизни, которые мало привлекали внимание биологов.
Мне кажется, что благодаря этому ясным становится глубочайшее нарастающее изменение в самих науках о жизни под влиянием кризиса физики.
Прежде чем перейти к вопросу об основных концепциях жизни, сейчас требующих внимания и уточнения в связи с происходящим переломом в историческом ходе физических наук, я остановлюсь в немногих словах на характерных чертах этого перелома.
7
Не имея, конечно, возможности здесь останавливаться сколько-нибудь полно на изменениях, происходящих на наших глазах в основных понятиях физики, я коснусь лишь немногих черт происходящего исторического процесса, тех, которые будут нужны при дальнейшем изложении.
Основным является полное изменение представлений о пространстве, времени, тяготении, энергии, материи. Сила всемирного тяготения, действующая мгновенно на всяком значительном расстоянии, бесследно исчезает из наших представлений. Пространство и время неразделимы, и для понимания физических явлений приходится геометрически пользоваться пространством не трех, а четырех измерений. Граница между энергией и материей стирается. Энергия распространяется строго определенными скачками-квантами.
Изменение воззрений и представлений происходит с чрезвычайной быстротой, полной неустойчивости. Еще в начале нашего столетия физики думали совершенно иначе, чем мы теперь. Я помню один из своих разговоров больше 20 лет назад с крупным русским физиком П. Н. Лебедевым, который говорил мне, что он с уверенностью может говорить только об эфире.
Это было в ту пору, когда в физику входило понятие электрона. Сейчас об эфире физики стараются не говорить, и некоторые сомневаются в его реальном существовании.
В это время – в начале столетия – казалось, что наряду с эфиром загорелась заря динамических представлений о материи и об энергии. Отдельные ученые – крупные исследователи с философским образованием, например В. Оствальд-отец, считали атомистическое представление о материи окончательно похороненным. Его пытались (например, Вальд) изгнать из химии. Оказалось, что современники не поняли шедшего при их участии процесса научного мышления. В два-три года атомистическое представление достигло небывалой высоты, стало господствующим.
И еще год или два тому назад не раз можно было встретить утверждение, что сейчас существование атома реально доказано и атомистическая теория материи уже не теория, а природное явление, которое возможно ощущать. Теория атома Бора – Резерфорда, казалось, окончательно царила. Это царство кончается. Сейчас атом начинает расплываться в нашем сознании, говорят о волнообразной теории материи, с одной стороны, а с другой – о невозможности в тех отделах физики, которые занимаются физикой атома – мельчайших частиц, – сводить явления к движению точки. Чем точнее можно определить для этих явлений скорость частицы, тем менее точно можно определить ее геометрическое положение. Механические законы движения точки к этим явлениям с достаточной точностью быть приложены не могут.
В новой форме возрождаются древние динамические представления, так же далекие от старых, как далек атом физики XX века от атома Гассенди.
Изменение воззрений происходит с чрезвычайной быстротой и еще не установилось, но, вероятно, долго мы будем жить в том брожении идей, в каком находится физика. Именно оно будет влиять на окружающие науки.
В ньютоновской картине мира, царившей к началу нашего века, во всех физико-химических процессах, охваченных научной теорией, не было места необратимым процессам. Все природные процессы неизбежно признавались обратимыми. Это положение лежит в основе научного представления о Космосе XIX столетия. В тех случаях, когда они казались необратимыми, предполагали кажущуюся необратимость, допускали медленный – до абсурда – ход обратимого процесса, позволявший обычно более или менее удачно выходить из затруднений, создаваемых опытом и наблюдением. Сейчас необратимые процессы в физике получают иное место, вероятно, чрезвычайно значительное. Это допущение имеет огромное значение для проблем, нас занимающих. Из него еще не сделаны все выводы. Возможно, что в мире даже господствуют необратимые процессы, так как они как будто составляют сущность явлений в молекулярной физике, в физике микроскопических явлений, в явлениях теплоты и лучистой энергии, света.
Не менее важно и другое – это деление на законы статистические, связывающие совокупности, и на законы, касающиеся свободных элементов физических процессов. Я уже упоминал об атомах, им отвечающих, и об особенностях применения к ним законов движения точки.
Это явление общее для всех процессов, идущих во внутреннем молекулярном или, как теперь говорят, микроскопическом строении мира, для областей, в которые никогда не могло проникнуть гипотетическое всемирное тяготение.
Здесь мы встречаемся со случаем, в котором как будто, а может быть, и реально, перестает прилагаться в обычном понимании закон причинности. Этот закон, α и ω ньютоновской картины мира. Идею, лежащую в основе его, ярко выразил П.С. де Лаплас, допуская возможность охватить Вселенную в одной формуле, решая которую, можно вычислить и движение планет, и течение мысли, движение тростника и изменение спиральной туманности. Такой детерминизм исчезает для современной физики для определенной категории физических явлений. Недаром некоторые физики увидели здесь не только аналогию с индивидуумом биолога, но явление той же логической категории. В космическую формулу Лапласа в лучшем случае войдут непредвидимые в числовом отношении коэффициенты.
В природе нет великого и малого. Допустив в одном месте отклонение от приложения закона причинности, невозможность выразить все в законах движения – неизбежно придем к тому же допущению в других случаях. Многочисленны и постоянны аналогии между бесконечно малыми мира молекул и огромными телами и пространствами звездной среды. Эту поправку необходимо всегда иметь в виду.
Новая физика в лице многих своих представителей приводит сейчас к положению, которое в корне подрывает представление о бесконечности Космоса, внесенное Бруно в миропонимание Нового времени. Начинает в новом облике входить в научные представления идея о возможной конечности Космоса, его ограниченности. Правда, размеры этого Космоса очень велики. Они не меньше объема, радиус которого равен 1017–1018 км, то есть квинтиллионов километров, но важны не размеры, важно, что объем мира имеет предел – что он конечен. И в этом их огромное значение. Мы становимся ближе к миропониманию Средневековья, к Данте с его конечной Вселенной, чем к безграничному пространству ученых XVI–XIX столетий.
Изменение идет глубже. Мы явно подходим к различию физического пространства от пространства геометрического. Учение о симметрии начинает проникать физику – так, например, можно только понимать ставшую на очередь задачу опытного изучения: одинаково ли, с одной ли скоростью распространяется свет по двум направлениям одной и той же линии?
Конечно, далеко не все из этих новых исканий и дерзаний удержатся в науке, но важно то, что старое Ньютоново представление о Вселенной дало трещину – его научная достоверность поколеблена, и в открывающуюся трещину все быстрее и быстрее вторгается бесконечный, все расширяющийся рой новых представлений.
То научное представление о Вселенной, основанное на всемирном тяготении и физико-химических явлениях, о которых говорили три столетия и к которым, думали, все должно быть сведено – рушится.
Меняется – оказалась не отвечающей фактам – научная картина мира, основанная на всемирном тяготении, на возможности научно выразить все окружающее движением частиц, обратимыми процессами, строгой заранее предвычисляемой определенностью. Индивидуальное входит в мир физических явлений.
Элементы Космоса, строящие его бытие в микроскопическом разрезе, может быть, имеют глубокие аналогии с индивидуумами – организмами – жизни.
Порядок природы другой, чем думали. А тот, к которому думали свести все окружающее, оказался в корне слишком упрощенным и приблизительным.
8
Это коренное изменение основных физических представлений неизбежно должно резко отразиться на положении явлений жизни в научном мироздании, ибо целый ряд допущений новой физики нигде не выражен столь резко, как в явлениях жизни. Таков, например, необратимый – во времени – цикл явлений. Он характеризует живое в такой степени, в какой мы этого не видим в косной, окружающей нас природе. Необратимость видна в жизни отдельного неделимого и для нас ярко выражается в его смерти. Необратимость не менее резко выражена в эволюционном процессе изменения видов в течение геологического времени. От альгонгка до современности можем мы проследить единый необратимый процесс эволюции – определенное направление процесса в одну сторону.
Это знали, конечно, давно, но не обращали на это внимания, хотя сознавали его противоречие с утверждением о возможности свести явления жизни к физико-химическим процессам Ньютонова мировоззрения. Это очень обычное проявление неполноты логического анализа в области научного мышления. Оно может быть даже неизбежно при сложности Космоса и при слабости нашего научного аппарата, которым мы проникаем в неизвестное.
Явления жизни, явления радиоактивности, явления внутренностей звезд, вероятно, наиболее яркие проявления необратимых процессов в окружающей природе. При этом наиболее резко этот тип процессов выражен в явлениях жизни.
И это яркое выражение в явлениях жизни несомненно физического явления космического порядка не есть случайное или единственное.
То же мы увидим в свойствах пространства; оно же может быть отмечено для энергетических процессов, для свойств материи, строящей живые вещества.
Эти отражения жизни в основных понятиях порядка мира заставляют вводить явления жизни в мироздание новой физики.
При этом при единстве живого и жизни мы не можем знать, где остановится проникновение научно построяемого Космоса явлениями, связанными с жизнью. Вероятно, будущее здесь чревато большими неожиданностями…
Надо к этому, кажется мне, неизбежному процессу подходить и с другой стороны, исходить из научных концепций жизни.
Необходимо обратить внимание на те явления жизни, вхождение которых в научное мироздание уже сейчас становится вероятным.
Мы подходим к очень ответственному времени, к коренному изменению нашего научного мировоззрения.
Это изменение по своим последствиям, вероятно, будет не меньшим, чем было в свое время создание Космоса, построенного на всемирном тяготении и на бесконечности времени и пространства, Космоса, проникнутого материей и энергией.
И оно, по-видимому, даст возможность преодолеть то противоречие, которое установилось между жизнью и научным творчеством, с одной стороны, и научно построенным Космосом – с другой, противоречие, проявившееся как раз в XVI–XIX веках, когда создавалось и росло Ньютоново миропонимание. Это было, впрочем, Ньютоново миропонимание без И. Ньютона, который вводил в него поправки верующего христианина.
По-видимому, сейчас открывается возможность преодолеть противоречие, оставаясь в пределах только научно познанного.
9
Едва ли можно сомневаться, что в научной картине Вселенной жизнь предстанет перед нами в неожиданной форме, как являются в ней в ином виде, чем перед нашими органами чувств, явления, изучаемые в физике и в химии.
Остановимся на некоторых явлениях жизни, которые требуют сейчас внимания с точки зрения происходящего в физике изменения.
Я не биолог и сталкиваюсь с явлениями жизни, с другой, менее привычной для биолога, точки зрения – с их воздействием на космическую среду их жизни. Это выражение – космическая среда, – всегда говоря о жизни употреблял один из крупнейших биологов прошлого века К. Бернар. Он явно сознавал, что жизнь есть не мелкое земное, но есть космическое проявление.
В этой области можно отметить ряд проявлений жизни, заслуживающих сейчас внимания, причем часть их носит планетный характер, связана с Землей, часть же явно выходит за пределы планетного бытия, указывает на более общее положение жизни в Космосе.
Среди планетных свойств жизни можно отметить:
1) живое вещество создается и поддерживается на нашей планете космической энергией Солнца. Оно составляет на ней неразделимую часть верхней геосферы – биосферы – неразрывную часть ее механизма;
2) через живое вещество энергия Солнца постепенно передается в более глубокие части планеты, ее земной коры;
3) количество вещества, охваченного жизнью в биосфере, есть величина постоянная или мало меняющаяся в течение геологического времени;
4) живое вещество одинаковым образом в течение всего геологического времени входит в геохимические циклы химических элементов в земной коре, играя в них огромную роль. Этим путем живое вещество вносит в миграцию земных химических элементов определенную геохимическую энергию, в своем первоисточнике главным образом исходящую от Солнца;
5) живое вещество находится в непрерывном химическом обмене с космической средой, его окружающей, но никогда в ней самопроизвольно не зарождается. Оно все в течение всего геологического времени представляет единое целое, генетически связанное, резко отдельное от космической среды;
6) геохимическая биогенная энергия стремится в биосфере к максимальному проявлению (первый биогеохимический принцип);
7) при эволюции видов выживают те организмы, которые своей жизнью увеличивают биогенную геохимическую энергию (второй биогеохимический принцип[67]);
8) при эволюции видов химический состав живого вещества остается постоянным, но увеличивается вносимая живым веществом в космическую среду биогенная геохимическая энергия;
9) с появлением – в согласии со вторым биогеохимическим принципом – в биосфере человека, благодаря его разуму ход влияния жизни на нашу планету так увеличивается и меняется, что можно говорить об особой, психозойской эпохе в истории нашей планеты, аналогичной по изменению, вносимому в живую природу Земли, другим геологическим эпохам – кембрийской или олигоцену и т. п. С появлением на нашей планете одаренного разумом живого существа планета переходит в новую стадию своей истории.
Больше того, здесь мы видимо выходим за пределы планеты, так как все указывает, что действие – геохимическое – разума, жизни цивилизованного человечества не остановится размерами планеты.
Мы можем видеть в этом одно из тех проявлений жизни, которые, совершаясь в нашей планете, указывают на свойства живого, как будто с нею не связанные.
Сейчас среди таких более глубоких проявлений жизни надо отметить:
1) человеческий разум – и организованная им деятельность человека – меняют ход природных процессов в такой же степени, как меняют их другие известные нам проявления энергии – но меняют по-новому;
2) эта деятельность регулируется вторым биогеохимическим принципом, то есть всегда стремится к максимальному проявлению;
3) никогда не наблюдается образование живого организма из косной материи без участия другого живого организма (принцип Ф. Реди: необратимый процесс);
4) организмы представляют из себя автономные системы, создающие себе в космической среде объемы (термодинамические поля), обладающие особыми, отличными от среды, температурой и давлением;
5) организмы могут жить как в среде молекулярных сил, чуждой законам тяготения, так и в среде, тяготением характеризуемой. Их минимальные размеры, достигая 10–6 см, заходят в область молекул;
6) чем меньше организм, тем больше его геохимическая энергия, тем быстрее он создает новые организмы. Скорость этого создания (деление) имеет определенный предел. Назову ее биологическим элементом времени. К этому явлению я еще вернусь;
7) жизнь организма представляет необратимый процесс и рано ли, поздно ли кончается для отдельного организма смертью. Все живое вещество, проникающее биосферу, в целом является тоже необратимым процессом в течение геологического времени, в смене поколений; конца – и начала – этого процесса мы не видим и возможно, его нет;
8) в результате жизни происходит не уменьшение свободной энергии в космической среде, а ее увеличение. В этом отношении жизнь действует обратно правилу энтропии. Наряду с ней стоит очень немного других физических явлений в Космосе; таковы, например, радиоактивные тела. Но причина этого явления в живом веществе резко иная;
9) в отличие от свойств космической среды термодинамическое поле живого организма обладает резко выраженной диссимметрией. Ничего аналогичного мы не знаем среди других природных объектов на Земле. Причем диссимметрия выражена как особым характером симметрии пространства, занятого живым веществом – существованием в нем ярко выраженных энантиоморфных полярных векторов, – так особенно резким несоответствием – неравенством – между правым и левым характером явлений (обобщение Пастера);
10) деятельность организмов, по крайней мере, в высших их формах, не является чисто механическим процессом, который может быть предвычислен. Она индивидуальна и различна в разных особях. Степень свободы действия нам неясна, но она различна в каждом случае и ясно может быть всегда установлена.
10
Этот список неполон, но из него ясно, что жизнь в Космосе проявляется в иных формах, чем она обычно рисуется биологу.
С точки зрения научной картины мира важно, что изучение жизни указывает на такие черты строения Космоса, которые в иных изучаемых наукой явлениях или совсем не выражаются, или выражены слабо или неясно.
Уже одним этим ее изучение меняет научную картину Космоса, без нее построенную, и открывает в ней новые черты. Оно существенно меняет представление о пространстве, о времени, об энергии и о других основных элементах мироздания.
Я остановлюсь на двух явлениях, которые позволят уяснить ее значение для научной картины мироздания, создаваемой новой физикой: на диссимметрии вещества живых организмов и на биологическом времени.
В первом случае мы имеем дело с новыми свойствами – с особым состоянием физического пространства, наблюдаемым в живых организмах, во втором – с новыми свойствами физического времени.
Диссимметрия живого вещества была открыта больше 80 лет назад, в 1848 году, одним из величайших ученых прошлого столетия Л. Пастером, который вскоре уяснил все ее значение для научного миропонимания. Пастер осознал диссимметрию как космическое явление и сделал из этого чрезвычайно важные для понимания жизни выводы. Сейчас в свете новой физики его работы должны привлекать самое пристальное внимание. Он несколько раз возвращался к этим идеям, углубляя их все более и более. Он возвращался к ним в последний раз в связной форме в 1883 году, 46 лет тому назад, и перед смертью жалел, что не может к ним вернуться, углубиться в них экспериментом, считал это свое открытие самым важным делом своей жизни, самым глубоким подходом своего гения к проблемам знания.
Странна судьба этих идей; основная идея, им выдвинутая, не вошла до сих пор в научное сознание. И в общем мнении химиков она даже признается в основе сомнительной.
Мне кажется, это связано с тем, что понятие диссимметрии, на которое опирался Пастер, никогда не было принято во внимание химиками во всем его объеме и не было понято его современниками.
Глубокий анализ этого понятия был произведен уже после смерти Пастера, через 46 лет после его открытия, другим гениальным французом Пьером Кюри в 1894 году. Работы П. Кюри изложены исключительно сжато и могли казаться абстрактными, но основная его теорема – теорема о диссимметрии – не возбуждает никаких сомнений в своей правильности и ясна в своем конкретном значении для натуралиста. Она гласит: «Если какие-нибудь явления проявляют диссимметрию, та же диссимметрия должна существовать в причинах, которые эти явления вызвали». Этот принцип Кюри решает спор бесповоротно в пользу Пастера в той части его утверждений, которые заставляют искать причину диссимметрии природных тел в явлениях жизни.
Судьба работ Кюри была в этой области схожа с судьбой Пастера. Отвлеченный открытием радиоактивности, он вновь вернулся к работам над симметрией перед смертью в 1906 году – 23 года тому назад; судя по записям в дневнике, он при этом подошел к крупным обобщениям в этой области. После его гибели – он был раздавлен ломовым на улице Парижа – никто не поднял нити, им упущенной в дальнейшем физическом анализе принципа симметрии, особенно возбуждающем сейчас наше внимание.
Путь, открытый Пастером и Кюри, зарастает травой забвения. Мне кажется, как раз по нему должна сейчас пойти волна научной работы.
Шесть лет тому назад призывал химиков вернуться к этим идеям Пастера выдающийся голландский химик Ф. Егер (F. Jaeger), глубоко охвативший явления симметрии. Его призыв встретил слабый отклик.
Рост научного знания с тех пор властно заставляет, однако, идти этим путем – вернуться и к Пастеру, и к углубившему его идеи П. Кюри.
