Текст книги "Вечные знаки"

Приложение 2 Энергетический принцип в концепциях глобального эволюционизма

 
Без надрыва, без одышки
Днями свой возделав Путь,
Дай делам ты передышку,
Дай себе в себя взглянуть!
Оглушающим безмолвием
Облачись со всех сторон,
И взойдёт без предисловий
Свет Души – хрустальный звон!
Пусть лишь главное вершится,
Возносясь над суетой.
И мечта к ногам ложится,
Словно кот пяти цветов.
Сколько будничных вопросов
Нас к безумию ведут!
Только их оковы сбросив,
Ты ответ постигнешь вдруг…
 

Денис Евцихевич

Сказать ли: мир есть движущаяся материя или: мир есть материальное движение, от этого дело не изменится.

В. И.Ленин

Если задуматься над тем, какие удивительные метаморфозы претерпело мироздание за несколько веков, нельзя не поразиться этому[67]67
  См. также «Вестник Московского университета». Сер. 7. Философия. 1990. № 2. —Прим. сост.


[Закрыть]. Плоское блюдо на трёх китах под небесной твердью стало вначале шаром, плавно катящимся по извечной орбите вокруг светила, потом сгустившимся газовым облаком, и, наконец, весь мир, вся Вселенная пришла в движение, разрослась до бесконечности, и наша Земля, и наша Солнечная система превратились в крохотные частицы Галактики, несущиеся по своим мировым линиям в бушующем многообразии космоса.

Одним из ключевых системообразующих вопросов научной картины мира всегда выступал вопрос о взаимосвязи материи и движения, вещества и энергии. В период формирования и господства механистической картины мира Вселенная рассматривалась как гигантская система вещественно-материальных тел, в которой «разнообразнейшие вещества, сочетаясь на тысячу ладов, непрерывно получают и сообщают друг другу различные движения. Различные свойства этих веществ, их различные сочетания, их разнообразные способы действия, являющиеся необходимыми следствиями этого, составляют для нас сущности всяких существ; и от различия этих сущностей зависят различные порядки, категории или системы, занимаемые этими существами»[68]68
  Гольбах П. Система природы. М., 1934. С. 15.


[Закрыть].

Во второй половине XIX века в общественное сознание прочно вошла «великая основная мысль – что мир состоит не из готовых, законченных предметов, а представляет собой совокупность процессов, в которой предметы, кажущиеся неизменными, равно, как и… понятия, находятся в беспрерывном изменении, то возникают, то уничтожаются, причём поступательное развитие… в конечном счёте прокладывает себе путь»[69]69
  Маркс К., Энгельс Ф. Соч. Т. 21. С. 302.


[Закрыть].

Эта мысль на рубеже XIX–XX веков нашла своё выражение в создании новой физической картины мира, где коренным образом изменились представления о связи вещества и энергии, материи и движения. Именно к этому периоду относится становление энергетического принципа, который вкратце можно выразить следующим образом: любое явление природы представляет собой движение (здесь и далее выд. – Сост.). Произошла своеобразная «десубстанционализация» научной картины мира. Суть нового, «десубстанционализированного» видения мира сразу же уловили творческая фантазия и воображение художников. Представители авангарда и живописи (супрематисты, кубисты, футуристы) отказались от воспроизведения внешней предметности, от фигуративной, чувственно-материальной образности. Казалось бы, за этим должна была скрываться пустота. Однако перед художниками открылся новый, необычайно динамичный мир энергии, больших скоростей, многообразия пространства и времени[70]70
  По этому поводу искусствовед Е.Херсонская пишет следующее: «Поскольку материальный мир – человек и предмет – у футуристов растворялись в бешеной скорости, в движении, рождались понятия «пространство-время», «линии-силы». По мнению футуристов, ими был открыт новый способ видения Вселенной, представляющий собой «сумму сил в движении», «взаимопроникновение фигуры и среды», «симультантность», то есть совмещение различных моментов движения» (Херсонская Е. Можно только строить гипотезы// Знание – сила. 1989. № 1. С. 96).


[Закрыть].

После того, как европейское естествознание пришло к констатации такого удивительного феномена как эволюционный процесс, началось осмысление механизмов, обеспечивающих прогрессивное усложнение материальных систем. Практически первым об этом заговорил Г.Спенсер[71]71
  Спенсер Г. Основные начала. СПб., 1898.


[Закрыть], сделавший попытку объяснить глобальную эволюцию материи прогрессирующим перераспределением материи и движения. Он рассматривал эволюцию как определённую совокупность изменений, в результате которых происходит переход от форм менее организованных к более организованным, от однообразия, однородности, гомогенности – к разнообразию, разнородности, гетерогенности. В основе этих изменений, по Спенсеру, лежит многоступенчатая интеграция материи. Какую же роль в этом процессе он отводит перераспределению движения? Спенсер видит в нём динамическую сторону эволюции. Перераспределение движения происходит в двух направлениях: во-первых, в направлении рассеивания движения, за счёт которого происходит интеграция («уплотнение») материи; во-вторых, при интеграции материи движение не только рассеивается, но и сохраняется в ней. Это сохраняемое внутри материи движение подвергается на пути к рассеиванию многократным перераспределениям, параллельным перераспределениям материи, то есть идущим в направлении усложнения структуры. Заключительным этапом эволюции Спенсер считает процессы распада и переход материальных систем в состояние равновесия. С этой точки зрения эволюция представляет собой последовательный ряд уравновешиваний. Тем самым перераспределение материи и движения приобретает циклический характер. С точки зрения современного читателя, концепция всеобщей эволюции Спенсера очень уязвима. Она базируется на механинистическом понимании мира как замкнутой механической системы, характеризующейся постоянным количеством материи, движения, силы. Кроме того, проблемы перераспределения материи и движения напрямую рассматриваются им лишь в сфере действия закона сохранения и превращения энергии, как он понимался в физике середины XIX века, а также в рамках небулярной гипотезы Канта – Лапласа. В остальных случаях (органическая, геологическая, психическая и социальная эволюция) рассуждения строятся на прямолинейных аналогиях. Но главным является то, что не срабатывают предлагаемые Спенсером механизмы перераспределения материи и движения, не подтверждается его понимание энергетических основ эволюции. В современной философии на энергетическое обеспечение прогрессирующей эволюции обращает внимание П.Тейяр де Шарден. Он исходит из того, что «с энергетической точки зрения… материальные системы могут… рассматриваться как временные резервуары сконцентрированной мощи»[72]72
  Тейяр де Шарден П. Феномен человека. М., 1987. С.45.


[Закрыть]. Во всех областях универсума прогресс для своей реализации требует прибавки усилий и, значит, мощности. Откуда же берётся эта прибавка? «Энергия синтеза, – замечает Тейяр де Шарден, – никогда не выражается вкладом нового капитала, а лишь расходом. То, что выигрывается с одной стороны, теряется с другой. Всё создаётся лишь ценой соответствующего разрушения». В универсуме «всё прогрессирует лишь путём обмена того, что было дано изначально»[73]73
  Тейяр де Шарден П. Феномен человека. М., 1987. С.51.


[Закрыть]. Таков, применительно к космической эволюции, принцип сохранения энергии. Другой энергетический принцип характеризуется, как и для каждого направленного процесса, возрастанием энтропии. Совместное действие этих принципов приводит к тому, что по мере подъёма по ступеням эволюции теряется подъёмная сила, исчерпывается первоначальный порыв. «Ракета, которая поднимается по стреле времени и вспыхивает, чтобы погаснуть; завихрение, поднимающееся вверх по течению реки», – таков, с точки зрения науки, облик мира, как его трактует автор[74]74
  Там же. С.52.


[Закрыть].

Таким образом, Тейяр де Шарден характеризует эволюцию материи так же, как Спенсер, – через концентрацию материи и рассеивание энергии. Конечный вывод – затухание эволюции. Из этого затруднения он выходит следующим образом: вводит понятие духовной энергии, которая, с его точки зрения, неразрывно связана с материальной и составляет как бы «внутреннюю сторону» мира. Вместе они образуют фундаментальную энергию, которая делится на две составляющие – тангенциальную энергию, которая связывает данный элемент со всеми другими элементами того же порядка, и радиальную энергию, которая влечёт его в направлении всё более сложного и внутренне сосредоточенного состояния. Несмотря на трудность физической интерпретации философских понятий автора, следует указать, что сама постановка вопроса об эволюции, как глобальном процессе, охватывающем весь универсум и связанном с различными формами энергии, представляет значительный интерес. Однако в свете современных естественнонаучных данных из отмеченного им противоречия можно найти адекватный выход. Например, представим себе, что расход энергии на существование более высокоорганизованных уровней постоянно поддерживается процессами самоорганизации на низших уровнях, примерно так же, как существование синергетического цикла в активной среде поддерживается активностью самой среды, вследствие чего автоколебания не только не затухают, но и, в отличие от механических колебаний, могут даже усиливаться. Аналогично поток квантов, то есть низкоорганизованных частиц, постоянно поддерживает существование органических систем на Земле.

На более высокоорганизованных уровнях складываются более сложные формы передачи энергии. Так, В.И.Вернадский, описывая биосферу, вводит понятие биогеохимической энергии. Суть его представлений сводится к следующему: живое вещество, согласно Вернадскому, является носителем и создателем свободной энергии, которая охватывает всю биосферу и определяет её историю. С возникновением и жизнедеятельностью человеческого общества возникает новая форма этой энергии – энергия человеческой культуры, или культурная биогеохимическая энергия, за счёт которой и возникает ноосфера. Биогеохимическая энергия живого вещества определяется размножением организмов, их стремлением достигнуть минимума свободной энергии, основными законами термодинамики, отвечающими существованию и устойчивости планеты. Выражается энергия в дыхании и питании организмов. Эта форма энергии свойственна и человеку. Она дополняется другой формой энергии, выраженной в движениях организмов, в быте и постройке жилищ, в перемещении окружающего вещества. Создание на нашей планете культурной биогеохимической энергии Вернадский считает основным фактом в её геологической истории. Рост народонаселения, открытие огня, возникновение земледелия и скотоводства, овладение новыми формами и источниками энергии – всё это формы биогеохимической энергии[75]75
  Вернадский В.И. Философские мысли натуралиста. М., 1988.


[Закрыть].

Аналогичных воззрений придерживается и Л.H.Гумилёв, применяющий понятие биогеохимической энергии к этническим системам. Этносы, с его точки зрения, развиваются согласно законам необратимой энтропии и теряют первоначальный импульс, породивший их, так же, как затухает любое движение от сопротивления окружающей среды. Здесь также можно было бы привести замечание относительно активности самой среды, как и в случае Тейяра де Шардена. Гумилёв задаётся вопросом о природе энергии, инициирующей деяния людей. Это не электричество. Не теплота, не гравитация. Исследователь полагает, что во всех живых организмах находится биогеохимическая энергия. Большей частью она пребывает в состоянии гомеостаза – неустойчивого равновесия, но иногда наблюдаются её флуктуации – резкие подъёмы и спады. Тогда саранча летит навстречу гибели, лемминги бросаются в воды Полярного моря и т. п. В этнической истории человечества тоже есть свои «начала» – вспышки этногенеза, «концы» – когда импульс затухает и движение переходит в гомеостаз, а этническая система распадается. О развивающейся западноевропейской этнокультурной целостности Л.H.Гумилёвым сказано, что это «система, набухшая энергией»[76]76
  Гумилёв Л.H. Биография научной теории, или Автонекролог//Знамя. 1988. № 4. С.212.


[Закрыть].

Как можно судить о такой форме энергии, как биогеохимическая энергия биосферы? Эффект биохимической энергии живого вещества людей можно увидеть при изучении свойств исторического времени, которое, в отличие от календарного, измеряется количеством событий, и потому неоднородно. Историческое время и показывает неравномерность распространения энергии живого вещества на Земле.

История любого этноса укладывается в общую схему: толчок, подъём, перегрев, упадок, затухание. Историческое время от вспышки до затухания совпадает с фазами этногенеза и полностью им отвечает. Любая живая система – будь то живой организм или этнос – развивается единообразно. Системы работают на биохимической энергии, адсорбируя (поглощая) её из окружающей среды и выдавая излишки в виде работы (в физическом смысле).

Теория этногенеза Гумилёва прежде всего интересна подходом к этносу как единой социокультурной целостности, имеющей свои законы возникновения и развития и связанной с биоэнергетикой живых систем. Однако следует отметить, что прямая аналогия между живым организмом и этносом правомочна лишь в той степени, в какой близки между собой их способы возникновения и воспроизводства. Ни один из ныне существующих организмов не может быть воспроизведён непосредственно из физико-химического субстрата (клетки только от клетки). С системной точки зрения этот постулат означает, что воспроизводство нынешних живых систем возможно только при наличии программы (генотипа) и реализующей её «машины» (фенотипа). Программа определяет способ адаптации и формы взаимодействия организм. Ограниченность этой адаптации состоит в том, что организм способен существовать столько, сколько программа обеспечивает его вещественно-энергетическую целостность в условиях динамики внешней среды. Это автоматически означает отграниченность организма от среды.

Аналогична ли степень замкнутости, запрограммированность и адаптивное поведение этноса тому, что мы имеем у живых систем? Известно, что популяция организмов является менее интегрированной системой, чем составляющие её особи, и гораздо менее запрограммированной, изолированной и смертной. Наличие в популяциях человека внешних по отношению к индивиду хранилищ информации (языка, письменности, других культурных форм накопления информации) повышает, безусловно, замкнутость и запрограммированность этносов по отношению к популяциям других живых существ. Но имеющиеся на данный момент способы оценки этих процессов не позволяют прийти к окончательному выводу о степени изолированности и смертности этносов. Например, тот факт, что индивиды способны ассимилироваться в других этносах при распаде исходного, свидетельствует о низкой интегрированности системы (невозможно, к примеру, представить себе нервную клетку, отползающую от умершего человека и ведущую самостоятельный образ жизни).

Теперь следует сказать, что оценка исторического времени в событиях, методологически совершенно правомочная, необыкновенно трудна на практике, когда речь идёт о реальной истории. Мы ведь можем судить только об ИЗВЕСТНЫХ НАМ событиях, причём оценивая их значимость по своей собственной шкале, которая ввиду дистанции положения может быть совершенно неадекватной. Поэтому чередование активного и пассивного состояний социума может являться методологическим артефактом. Что касается энергетических основ существования этносов, то надо сказать, что никто из упоминавшихся авторов не оперировал понятием информации. Это связано с тем, что в момент, когда формировались эти концепции, такого понятия не существовало. Тогда как для всех живых систем, что справедливо подмечено Э.Д.Шукуровым, информация является обязательным фактором самоорганизации. Если для неживых систем, помимо вещественно-энергетических факторов, информация является возможным, но не обязательным условием самоорганизации, то для всего живого, к чему мы вернёмся позже, зарегулированность всех жизненных процессов, наличие коррелятивных программ является необходимой составляющей жизни.

Итак, мы рассмотрели некоторые общие концепции, соединяющие процесс эволюции с его энергетическими основами. В настоящее время роль энергетического принципа в эволюции материальных систем освещается не только в общих концепциях, но и в специальных дисциплинах. Так, биоэнергетика является важнейшим компонентом теории макроэволюции. Советский биолог Н.К.Кольцов сказал, что «жизнь есть сложнейший и многообразный непрерывно текущий энергетический процесс. Он, как и другие энергетические процессы в природе, всегда сопровождается возникновением всё новых и новых разниц потенциалов»[77]77
  Кольцов Н.К. Организация клетки. М.; Л., 1936. С.6.


[Закрыть]. Энергетический принцип будет нас интересовать в той мере, в какой он может объяснить повышние уровня самоорганизации систем. В теории самоорганизации этот принцип характеризует разность энергетических состояний элементов – свободного и находящегося в системе. Если разница существует, то система стабильна, если нет – она распадается на элементы. Поскольку на каждом конкретном уровне сами элементы различны и способы взаимодействия между ними также отличаются, то, поясняя и иллюстрируя проявление энергетического принципа на каждом уровне одномоментно, мы будем формулировать его для каждого этапа самоорганизации материи.

Начнём рассмотрение с уровня первоначального формирования вещества. При взаимодействии нейтронов и протонов в результате сложных квантово-механических процессов образуются ядра атомов – стабильные, заряженные образования. Нас прежде всего интересует наблюдаемое явление дефекта массы. Оно означает, что масса связанных между собой частиц меньше, чем суммарная масса свободных частиц, составляющих ядро. Но так как из уравнения Е=тс² следует, что каждому изменению массы должно отвечать и соответствующее изменение энергии, то «величина энергии, выделяющейся при образовании данного ядра из протонов и нейтронов, называется энергией связи ядра и характеризует его устойчивость: чем больше величина выделившейся энергии, тем устойчивее ядро»[78]78
  Глинка Н.Л. Общая химия. М., 1978. С. 105.


[Закрыть]. Наличие неустойчивых изотопов различных веществ, процессы ядерного распада, переход, например, изотопа ¹⁴₇С в ¹⁴₆С в биосфере под воздействием нейтронов космического излучения и обратно[79]79
  Чанг Р. Физическая химия с приложениями к биологическим системам. М., 1980. С.612.


[Закрыть] свидетельствуют, что это уровень, как и все другие, населён структурами, устойчивость которых зависит от локальной ситуации, конкретных энергетических взаимодействий.

Следующим этапом формирования вещества является захват ядрами электронов с образованием атомов. Этот процесс также приводит к тому, что «электрон удерживается возле ядра силами притяжения, то есть энергия электрона в атоме меньше, чем энергия электрона в состоянии покоя на бесконечном удалении от ядра»[80]80
  Там же. С.105.


[Закрыть]. Заметим, что при образовании возбуждённого состояния атома поглощается энергия (квант) и электрон идёт на более удалённую орбиту. При испускании энергии – обратный процесс, и атом снова стабилизируется. Необходимо заметить, что при образовании атома происходит переход колебательного движения электрона в свободном состоянии в орбитальное движение вокруг ядра. И хотя это движение имеет, по современным представлениям, характер стоячей волны, здесь проявляется ещё одно фундаментальное свойство самоорганизации материи: переход с уровня на уровень осуществляется в форме энергетических циклов. Происходит как бы «сворачивание», или же замыкание, взаимодействия элементов предуровня самого на себя в структуру, дискретную по отношению к предшествующему уровню, но непрерывную внутри себя.

Относительная нестабильность связывания внешних электронов с ядром вызывает возможность самоорганизации следующего уровня – химическую связь. При взаимодействии атомов возможно образование химической связи, «приводящей к образованию устойчивой многоатомной системы (системой мы будем называть совокупность взаимодействующих частиц) – молекулы, молекулярного иона, кристалла. Чем прочнее химическая связь, тем больше энергии надо затратить для её разрыва, поэтому ЭНЕРГИЯ РАЗРЫВА СВЯЗИ служит мерой её прочности. Энергия разрыва связи всегда положительна: в противном случае химическая связь самопроизвольно разрывалась бы с выделением энергии. Из этого следует, что при образовании химической связи энергия всегда выделяется за счёт уменьшения потенциальной энергии системы взаимодействующих электронов и ядер, поэтому потенциальная энергия образующейся частицы (молекулы, кристалла) всегда меньше, чем суммарная энергия (потенциальная) исходных свободных атомов. Таким образом, условием образования химической связи является уменьшение потенциальной энергии системы взаимодействующих атомов»[81]81
  Глинка H.Л. Общая химия. С. 115.


[Закрыть].

Возможность формирования следующего уровня определяется свойствами элементов предуровня, в частности, разнообразием их устойчивых состояний. Из множества элементарных частиц только три, устойчивые при различных условиях, оказались способны организовать атомы, вступая во взаимодействие между собой – протон, нейтрон, электрон. Но комбинации этих трёх частиц породили ещё большее разнообразие элементов следующего уровня. Увеличение разнородности элементов на каждом этапе самоорганизации материи есть всеобщий системный принцип. При этом, естественно, увеличивается и число различных взаимодействий и, следовательно, потенциально устойчивых циклов. На химическом, предбиотическом, уровне организации разнообразие химических элементов обеспечивает множество возможных путей передачи энергии, при этом её носителями становятся элементы предыдущего уровня – электроны, фотоны, протоны. Причём одни и те же атомы могут образовывать макротела с совершенно различными свойствами, например – кристалл, жидкость и газ.

Рассмотрим эти макротела (системы) с точки зрения взаимодействия составляющих их атомов. В газе движение частиц индивидуализировано, и вероятность регулярного взаимодействия между ними низка, энтропия такой системы максимальна, поэтому передача энергии между частицами может осуществляться только в виде цепной реакции, нерегулярным образом. При уменьшении свободной энергии частиц вещество переходит в конценсированную фазу, характеризующуюся более регулярным взаимодействием частиц, что приводит к ряду важных следствий. Вступление атома в ансамбль может значительно модифицировать его свойства, например, способность взаимодействовать с квантами света и пр. Но сначала заметим, что кристаллическое состояние характеризуется минимумом свободной энергии и минимумом энтропии, что может обусловить появление новой формы взаимодействия – информации, сопряжённой в данном случае с матричной активностью кристаллической решётки. Эта активность означает, что матрица энергетически облегчает образование структуры того же типа, то есть происходит процесс структурного автокатализа. Кристалл наиболее адекватно соответствует предшествующим понятиям энергетического цикла и является циклом консервативного типа.

Здесь необходимо пояснить, что в самоорганизации материи можно выделить два полярных типа образующихся структур: адаптивные и консервативные циклы. На рассматриваемом уровне консервативным можно назвать такой цикл, в котором взаимодействие осуществляется постоянно между одними и теми же атомами, он возникает сразу через фазовый переход и существует, пока есть энергетический порог между элементами в цикле (в кристаллической решётке) и вне его. Если этот порог выравнивается, то цикл также одномоментно распадается. Теперь представим себе ряд химических реакций с переносом энергии от молекулы к молекуле. Он, в принципе, может оказаться замкнутым, то есть приведёт к исходному веществу, но в реальности этот цикл, скорее всего, замкнётся не на этой же молекуле (во-первых, потому что она видоизменилась, во-вторых, вероятность попадания процесса в этот же атом ничтожно мала), а на молекуле того же типа. Иными словами, цикл каждый раз будет осуществляться на новых элементах, сходных с начальными. Получается нечто вроде замкнутой цепной реакции. Если при этом промежуточные вещества вовлекаются в дополнительные реакции, то получаются так называемые дополнительные гиперциклы Эйгена. Устойчивость такого образования определяется рядом факторов: притоком субстратов или же наличием в среде восстановителя, как в случае автоколебательных процессов. Кроме того специфичностью взаимодействия элементов на каждом шаге цикла или вероятностью, с какой предшествующее вещество взаимодействует с последующим именно определённого типа. Это вытекает из энергетических параметров данной реакции, и суммарный выигрыш цикла можно посчитать только по шагам, последовательно разнесённым во времени.

В указанной ситуации появляется новая форма устойчивости – информационная. Она характеризует точность, с какой воспроизводится порядок шагов цикла, последовательность реакций. В реальной ситуации при сильном колебании субстратов у гиперцикла как адаптивной системы возможны две стратегии: произвольное изменение состава элементов, при котором цикл теряет информационную устойчивость и, по существу, распадается, и усложнение, включение дополнительных стадий. Видно, что первый случай есть гипертрофия второго. С.Э.Шноль[82]82
  Шнолъ С.Э. Физико-химические факторы биологической эволюции. М., 1979. С.20.


[Закрыть], анализируя эволюцию гиперциклов, вводит понятие «кинетического совершенства». Смысл его состоит в том, что в процессе исчерпания субстратов, вовлечения их в гиперциклы конкуренция последних со свободным состоянием веществ сменяется их конкуренцией между собой. В этом случае быстрее всех заполнит собой объём гиперцикл, чьи реакции протекают с более высокими скоростями. Понятно, что тогда, вроде бы, наиболее успешным должен быть самый простой гиперцикл. Сложным гиперциклам для выживания необходимо увеличивать скорости процессов. Это увеличение скорости при усложнении систем есть объективный факт, наблюдаемый на самых разных уровнях.

Один из механизмов, позволяющих совместить усложнение с увеличением скорости системообразующих процессов, есть память. С позиций энергетического принципа память есть набор предыдущих энергетических состояний, фиксированный внутри системы в знаковой, сигнальной форме и являющийся базисом для адаптации к циклическим изменениям среды. Происходит как бы самопрограммирование – информационная «кристаллизация» системы. Она позволяет ускорять во много раз адаптивную перестройку системы по сравнению с непосредственно-механическим приспособлением к среде. Кроме того знаковая, не субстративная форма разрешает хранить огромный набор коррелятивных программ, расширяя адаптационные возможности системы. Каждый системный цикл при этом является обменным для самого себя и регуляторным для последующего цикла.

Итак, остановимся на энергетике живых систем, переходя с появления живых существ в процессах усложнения гиперциклов к уровню живой природы. До сих пор можно встретить удивительное заблуждение, будто к биоэнергетике следует относить только процессы фотосинтеза, обмена макроэргических фосфатов и дыхания. На самом деле невозможно представить себе ни одной реакции, в том числе и метаболической, протекающей без перераспределения энергии; вообще жизнь есть, прежде всего, процесс, а не структура. С.Э.Шноль, также отмечающий это обстоятельство, анализируя биохимические механизмы превращения энергии, придаёт особое значение эндотермическим (протекающим с поглощением энергии) реакциям[83]83
  Шноль С.Э. Физико-химические факторы биологической эволюции. М., 1979. С. 103.


[Закрыть], полагая экзотермические (с выделением энергии) реакции маловероятными для живых систем, так как они самопроизвольны и поэтому с трудом поддаются регуляции.

Однако этот довод так же легко обратить и против эндотермических реакций, которые вполне могут быть самопроизвольными в случае попадания в систему внешнего потока, например, высокоэнергетических квантов. Оба типа реакций в равной степени самопроизвольны и в равной степени зависят от условий среды. Кроме того, поскольку все метаболические циклы построены на обратимых реакциях с увеличенным количеством промежуточных продуктов, то в случае, когда прямая реакция является эндотермической, обратная будет экзотермической. В организме они, скорее всего, дополняют друг друга. Например, выделение тепла при разобщении окислительного фосфорилирования и синтеза АТФ (аденозин-трифосфорная кислота) идёт на поддержание температуры, необходимой для протекания других процессов. И с этой точки зрения регуляцию клеточного метаболизма можно понять, приложив к ней на новом уровне теорию органического строения А.М.Бутлерова, согласно которой свойства веществ зависят не только от их состава, но и от их химического строения, то есть от порядка соединения атомов в молекулах и характера их взаимного влияния.

Наиболее сильно влияют друг на друга атомы, непосредственно связанные между собой. Отсюда следует, что образующие клеточный метаболизм циклы веществ обладают способностью влиять друг на друга посредством передачи в разных формах (фотонов, протонов и пр.) энергии и что вся совокупность биологических корреляций существует в виде энергетических взаимодействий и взаимозависимостей элементов, составляющих биологическую систему. Конкретная энергетическая ситуация внутри живого вещества определяет как наиболее вероятный и энергетически выгодный лишь тот путь протекания процессов, который способствует сохранению целостности живого. Один и тот же процесс в монотонной среде и среде живой клетки может протекать по-разному в зависимости от окружающих условий. Мы имеем множество примеров: изменение скорости ферментативного катализа, конформации полимеров и пр. Целостность, сложность, взаимозависимость энергетических процессов в живых системах накладывают значительные ограничения на их адаптационные возможности и диктуют путь эволюционного прогресса в сторону дальнейшего усложнения и совершенствования коррелятивных программ. Наличие большого организменного цикла определяет прохождение вещества и энергии сквозь живые системы, ассимиляцию, как способ получения структурных единиц и диссимиляцию, то есть обмен, приводящий к выводу из цикла конечных продуктов. Циклическая природа организации живого проявляется и в наблюдаемых на всех её уровнях биоритмологических процессах.

Энергетический принцип позволяет придать некий вещественный компонент такому идеальному понятию, как биологический смысл. Традиционно в него вкладывается некое внеобъектное, надсистемное содержание. Смысл имеют те структуры, которые способны включаться в наибольшее количество циклов в биосфере с наименьшим нарушением стабильности внутри самого объекта. Отбираются наиболее устойчивые в информационном плане циклы, что для живых систем эквивалентно вещественной устойчивости неживых объектов. Устойчивость живым системам придают две стратегии, действующие в эволюции, как два разнонаправленных вектора: специализация, дающая организму преимущество в борьбе за конкретный субстрат, и универсализация, позволяющая быстро переходить с одного субстрата на другой. Составляющая этих векторов определяет эволюцию каждого конкретного вида. Заметим, однако, что универсализация даёт виду значительные эволюционные преимущества, позволяя переходить с субстрата на субстрат, менять экологические ниши. Например, несмотря на то, что до сих пор сосуществуют и специализированные (типа хищник – жертва), и универсальные (типа всеядных) группы видов, всеядность позволяет сильно расширять ареал обитания, хотя эти вопросы чрезвычайно сложны, и каждый конкретный случай требует отдельного разбора. Безусловным преимуществом обладают организмы, чей субстрат доступнее и шире распространён. Например, если до сих пор существуют как фотосинтезирующие микроорганизмы, так и микроорганизмы, вообще не пользующиеся ни светом, ни продуктами фотосинтеза (серные и железистые бактерии, вся энергетика которых строится на окислении железа или серы, а источником углерода является непосредственно углекислый газ), то фотосинтезирующие организмы распространены больше и имеют значительно большее разнообразие форм, чем системы, существующие на окислении серы и железа.