Текст книги "Биосферные риски"

Российский ученый профессор Алексей Акифьев уверен, что первоначальные виды живых организмов создал Бог. Подводя итоги многочисленных исследований, известный генетик убежденно заявляет, что все многообразие видов запрограммировано в их генетическом коде. И механизм этот настолько сложен, что глупо допускать мысль о его случайном возникновении. Ведь, глядя на автомобиль, мы убеждены, что над ним поработал целый коллектив авторов. А создание удивительнейшего органа – мозга – приписываем случайности!

Книга Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора», опубликованная в 1859 году, на всеобъемлющий закон не претендовала. Автор лишь представил на суд читателей гипотезу о том, что все виды животных и растений являются не постоянными, а изменчивыми и произошли в результате каких-то постепенных эволюционных изменений. Человек же, по мнению Дарвина, произошел от обезьяны. Эта книга представляла собой философский трактат, в котором было много предположений и умозрительных построений, но фактически полностью отсутствовали доказательства. Сам Дарвин это понимал и высказывал надежду, что в будущем «промежуточные звенья» обязательно будут найдены. До настоящего времени это не сбылось.

По теории эволюции, жизнь на земле возникла путем постепенного усложнения структуры органических веществ, приведшего к способности самоорганизовываться и воспроизводить себе подобных. В принципе, из более простых соединений можно получать более сложные, в этом ничего сверхъестественного нет. Но возможно это лишь с участием Экспериментатора, т. е. сторонней разумной силы. Считается, что «случайные изменения», происходящие в телах и хромосомах половых клеток, способны создавать новые виды живых существ. На самом деле воспроизведение генетического материала осуществляется удивительно точно. Генетикам известно, что мутации являются авариями, опечатками. Вряд ли можно ожидать, чтобы какой-то механизм усовершенствовался в результате аварии. Мутации считаются причиной сотен генетических заболеваний, подчас смертельных. Из второго закона термодинамики следует, что мир, в котором мы живем, не может самоусложняться, наоборот, ему присуще свойство саморазрушения. Иначе говоря, этот закон однозначно и бескомпромиссно отрицает эволюцию, которая подразумевает самоусложнение.

Второй закон термодинамики отрицает «теорию» Опарина о том, что жизнь возникла из первобытного «бульона». Математики просчитали вероятность случайного образования в «первичном бульоне» такого невероятно сложного образования, как белковая молекула: 1 к 10¹¹³! Это число настолько огромно, что превышает количество атомов во всей вселенной. А в математике любое событие, вероятность которого равна 1 к 10⁵⁰, отклоняется как неосуществимое.

Ученые утверждают, что энтропия (беспорядок) во всей Вселенной возрастает. Значит, изначально все-таки был порядок? Похоже, верно третье: наш мир возник не из хаоса или идеального порядка, а из состояния z, в котором был хаос (в том числе змейискуситель) и порядок (сознание природы), и движемся мы по своей воле, воле большинства, пока что в хаос из сравнительного порядка, если допустить, что системы государственной и церковной власти, которые управляют законами развития социальной среды, – деградируют. Для постановки задачи устойчивого развития социальных объектов этого достаточно, такая задача (в оговоренных выше условиях) имеет важное значение для человека.

Если мы выглянем в окно и осмыслим все, что там есть, то будем вынуждены согласиться, что биосфера движется не в сторону идеального порядка, а в хаос. Это движение и его основы наделены духовностью человечества, его духовной компонентой культуры [93]. Ни один закон биосферы не утверждает, что биосфера есть динамическая саморазвивающаяся система [78]. Как правило, согласно современным законам, – это, прежде всего, устойчивая система.

Завершая раздел, рассмотрим ряд работ, посвященных изучаемой проблеме.

Концепция мира как интегрального целого, содержащего высшие организующие принципы, свойственна не только религиозным философам, но и некоторым естествоиспытателям. В. Карпов [53] в книге «Основные черты органического истолкования природы» (1910 г.) применяет концепцию органической целостности ко всей природе и всем частным формациям в ней. К. Старинкевич [84] в книге «Строение жизни», опубликованной в 1931 году, при объяснении органических совокупностей использовал концепцию «первоначальной интуиции», которая связывает каждый организм с остальным миром и составляет основу развития физиологического саморегулирования, инстинкта и разума. Он разработал также учение о живых единицах, которые выше отдельного тела растения или животного, например, такие единицы, как рой пчел.

Е.А. Шульц в книге «Организм как творчество» (1916, серия «Теория и психология творчества», VII) доказывал, что развитие форм живых организмов предопределяется инстинктивными актами. Л.С. Берг в своей работе «Трудности теории эволюции» [11] и монографии «Nomogenes» (1922 г.) доказывает, что эволюция организмов совершается не по причине накопления случайных изменений, но является номогенезисом, т. е. процессом регулярного изменения в определенном направлении (с системных позиций это интегративный процесс). Психиатр Н.Е. Осипов отрицал утверждение Фрейда относительно сведения любви к простому физиологическому притяжению – это есть процесс психологический с изменением энергетик, которые вырабатываются определенным центром.

П.И. Новгородцев, изучая личность и общество, показал невозможность построения совершенного общества. Он исходил не из родового понятия о человеке, а из конкретных и отдельных личностей. Это естественно, ибо законы этносферы, которым подчинен человек от природы, и законы социосферы, которым подчинен человек от общества, не совпадают. Автор отрицал веру в социализм и анархизм, подтверждая «крах идеи рая на Земле», и утверждал необходимость избежания тупика, чтобы обеспечить свободу бесконечного развития личности, а не гармонию законченного совершенства.

Е.В. Сперанский [87] в книге «Христианство и культура» доказал высокое положительное значение христианства для всех сфер духовной, общественной и материальной культуры, в том числе: философии, искусства для развития идей личности, правосудия, государства и. т. д. Позитивизм И. Канта подчеркивает то, что высшие ступени бытия имеют своим основанием низшие, качественно отличные от них. Кроме того, законы высших форм бытия не могут быть полностью сведены к законам низших форм и выступают в виде духовной эволюции, создающей новые ступени бытия, качество которых не вытекает исключительно из качеств компонентов.

Важное значение для осмысления проблем биосферы имеет биофизика. Следует отметить, что теоретическая химия уже построена, а теоретическая биология находится на стадии «возведения лесов». Однако то, что уже достигнуто и, причем, за короткое время, имеет непреходящее значение. Начатая в науке «физикализация» биологии, привела к решительному ее углублению и прояснила смысл и содержание важнейших биологических проблем. Есть все основания оптимистически смотреть на будущее биофизики, а в итоге – теоретической биологии.

Биологическая физика, общая задача которой состоит в обосновании теоретической биологии, есть многоуровневая система знаний в соответствии с многоуровневой структурой живых систем. Современная биофизика условно разделяется на молекулярную биофизику, биофизику клетки и биофизику сложных регуляторных систем. Мосты между этими тремя уровнями еще не установлены. Биофизика сложных систем занимается преимущественно теоретическим, физико-математическим моделированием биологических процессов, в частности, процессов развития [91]. Эта область пока еще мало связана с молекулярным уровнем исследований, хотя она и пользуется рядом положений, установленных в молекулярной биологии и биофизике.

Рассматривая проблему связи физики с биологией, Нильс Бор вначале считал, что здесь справедлив принцип дополнительности, потому что жизнь необъяснима, но является первичным постулатом, подобно кванту действия. Иными словами, изучение организма на атомно-молекулярном уровне несовместимо с его изучением как целостной системы – два этих описания дополнительны. В дальнейшем под влиянием успехов молекулярной биологии Бор говорил уже не о принципиальной, но о практической дополнительности, определяемой чрезвычайной сложностью биосистемы. С этим утверждением можно согласиться – практическая дополнительность действительно существует. Ее смысл сводится к многоуровневости биологической системы и ее физического познания. Но современная биофизика, вступившая на путь стремительного развития, показывает, что исследования, проводимые на различных уровнях, совместимы.

Возвратимся к Римскому клубу, к тем путям, которые предлагаются для решения проблемы обеспечения устойчивости развития. По существу, эти пути стандартные и ничем не отличаются от рассмотренных выше:

– материальный путь, связанный с формулировкой целей, контролем и управлением в материальном мире;

– путь духовного развития, связанный с научными рекомендациями, то есть, по существу, предлагается формировать цели, осуществлять контроль и управление на уровне ноосферы.

2.2. Проблемы построения системы знаний

Взаимоотношения биосферы и человека как целого и части претерпевали существенные изменения во времени. Первый период можно обозначить как период до Нового времени. Новое время положило начало власти человека над природой, объявив его «царем» природы, имеющим право изменять ее. Человек оказался в области Ω₂ (рис. 2.5), где нет места «табу» от Бога на его действия. До Нового времени только Богу было дано властвовать над природой, т. е. было состояние Ω₁ для человека и биосферы.

Рис. 2.5

Итак, человечество за историю своего существования имело два крайних состояния Ω₁ и Ω₂, и они обусловлены были наличием антиподов – это закон жизни. Однако, как показал опыт жизнедеятельности, достижение и пребывание в этих крайних состояниях для человека губительно. Можно высказать гипотезу: наиболее оправдано и целесообразно промежуточное состояние между х и у – в области Ω₃. При этом существует табу – сфера, не принадлежащая человеку, вход в которую ему воспрещен для его же блага. Есть сферы, которые крайне необходимо разрабатывать для его счастливой жизни, куда он должен прикладывать максимум энергии. Построить область Ω₃ возможно при изучении проблемы и законов функционирования биосферы как информационно-энергетической системы, которая, в свою очередь, есть подсистема геосферы, включенной в космическую систему [43]. С учетом сказанного, для выделения области Ω₃ нам необходим некоторый объем знаний (его можно назвать минимальным, если ограничиваться знаниями только о биосфере).

Будем рассматривать биосферу как динамическую систему, параметры которой переменны во времени [67]. Исследование «системности» живого в настоящее время становится одной из важнейших проблем биологической науки [74]. Роль идеи системности в современной биологии сравнивается с той ролью, которую в свое время сыграла в обществе идея прогресса [26, 68]. Такое сравнение было бы, однако, неверно воспринимать как противопоставление этих идей. Рассмотрение биологических объектов в качестве систем дает возможность конкретизации идеи развития применительно к различным типам систем, что означает возможность конкретизации основных биологических закономерностей.

Какие же объекты рассматриваются как системы в биологической науке? По мнению К.М. Хайлова [98], перечисление таких объектов «представляет ряд трудностей, причем не из-за недостатка объектов, а из-за обилия и разнообразия». Обычно сюда относятся такие объекты, как: особь, вид, популяция (все особи данного вида в данной местности), биоценоз (совокупность всех живых существ в данной местности), биогеоценоз (экосистема – все живое вместе со средой, в которой оно обитает) и, наконец, биосфера (область активной жизни на данной планете).

Процессы, подлежащие изучению, включают три категории: физические, биофизические и социальные, которым соответствуют естественные и гуманитарные науки. Решающим моментом в формировании необходимых знаний является формулировка цели поиска и пути, по которому должен осуществляться этот поиск. Большую работу в плане формулировки цели провел Римский клуб. Из всего изобилия целей мы привели семь и соответствующие им пути (см. главу I): их принципиальное различие между собой говорит о многом. Прежде всего, о том, что данная проблема чрезвычайно сложна и требует всестороннего изучения, а в силу того, что сегодня мы не имеем единого мнения, что пути, по которым движется человечество, верные, – решения следует искать нестандартные. Один из таких путей предложен нидерландским экономистом, лауреатом Нобелевской премии, Яном Тинбергеном.

Основную идею «взаимозависимости» народов мира надо распространить шире – на взаимозависимость подсистем биосферы: человечества, животных, растений, косного вещества. В зависимости от уровня проникновения в проблему и возможностей реализации такого проникновения идею взаимозависимости, возможно, следует распространить и на геосферу – динамическую систему, несомненно, оказывающую влияние на живое вещество биосферы, в том числе на человека.

Проблемы биосферы изучает биология, которой свойственен многоуровневый характер с включением различных уровней структурной организации от макро– до микроуровня: молекулы, надмолекулярные структуры, образующие организмы клетки; ткань, органы, системы органов, организм, популяции, биоценоз, биосфера. Эти структуры изучаются в различных разделах биологии: молекулярной биологии, биоорганической и бионеорганической химии, биохимии, цитологии, гистологии, анатомии и физиологии, популяционной зоологии и ботанике, биоценологии, экологии. Существует более укрупненное деление биологии: зоология и ботаника, генетика и биология развития, эволюционное учение. О взаимосвязи биологии и других наук можно говорить, рассматривая этапы развития биологии как науки.

Первый этап — описание и классификация объектов, в том числе тканей и клеток, внутриклеточных организмов, биологически функциональных молекул.

Второй этап — раскрытие функциональных свойств биологических систем.

Третий этап — углубленный уровень исследований биосистем с позиции системного анализа.

Рассмотрим связь биологии и физики. Вследствие чрезвычайной сложности и многообразия живой природы лишь немногие биологические проблемы изучены достаточно хорошо. Стала возможна четкая формулировка биофизических задач. Две главные проблемы, свойственные биосфере – это проблема поведения открытых систем и проблема развития, которые взаимосвязаны и взаимозависимы. Главное состоит в том, что изолированная система, выведенная из состояния равновесия, стремится вернуться в равновесное состояние, которому отвечает максимальная энтропия. Лишь в этом смысле второе начало термодинамики формулирует закон эволюции физической системы, ограничиваясь изолированной системой. Если мы утверждаем, что проблемы развития биосферы не существует, а живая природа развивается в направлении возрастающей упорядоченности, то можно утверждать справедливость «антиэнтропийности» жизни.

Результаты биофизического исследования приобретают важное биологическое значение, когда параметры первичных молекулярных механизмов удается непосредственно связать с особенностями конкретных биологических процессов и явлений. Однако это не всегда удается. Так, гетерогенные системы, каковыми являются биосистемы, далеки от равновесия. Термодинамика необратимых процессов практически не может оперировать понятиями химического потенциала, зависящего от концентрации компонент, где энтропия имеет место. В активных комплексах внутримолекулярные превращения, в первую очередь, зависят от характера их организации, а не от суммарной концентрации компонента.

Свойства белковых молекул существенно отличаются как от свойств жидкостей с их ближним порядком, так и твердых тел с дальним порядком. Макромолекулы можно рассматривать как своего рода «молекулярные шины», служащие для преобразования одного вида энергии в другой. Так, реакции фотосинтеза дают начало цепям переходов энергии электронного возбуждения в энергию разделенных зарядов и энергию поляризации белка, а также в энергию трансмембранного электрохимического потенциала и энергию химических связей АТФ.

Для рассматриваемых целей, в том числе решения проблемы возможности самоуничтожения биосферы по инициативе одной из подсистем человечества, необходимо использовать знания по отдельным областям:

– космос (обмен материей, энергетикой, информацией);

– геосферные знания (энергетика, смена полюсов и т. д.);

– биосферные знания (как системы взаимосвязанных энергетических подсистем);

– эгосферные знания (ноосферные, психоэнергетического мира человека);

– ноосферные знания человечества;

– знания о социальной среде, ее влияние на биосферу [59, 60];

– знания о технико-технологической среде (ее влияние на биосферу).

Представим в виде структурной схемы взаимосвязи отдельных объектов биосферы и возмущающих факторов (рис. 2.6). В приведенном ниже материале, как и во всех научных знаниях, биосистемы рассматриваются как энергетические преобразователи. С этих позиций получены результаты, которые несут немало ценного. Их недостаток состоит в том, что они разрознены.

Представим биосферу в виде системы с обратной связью (рис. 2.7), которая в энергетическо-информационном плане самодостаточна. На рис. 2.7 обозначено: E_i – энергетический потенциал; J_i – информационный потенциал i-й подсистемы. Человек есть ее элемент, который добывает себе необходимую энергию из энергетики биосферы, например, выращивая зерно, фрукты, овощи, скот, часто превращая свою деятельность в возмущающий фактор V(t). В процессе жизни биосфера подвержена внутренним V(t) и внешним W(t) возмущающим факторам, часть из которых относится к факторам риска.

Рис. 2.6

Рис. 2.7

Приведенная система (рис. 2.7) на протяжении 4 млрд. лет обеспечивала саморазвитие живого вещества, его самосохранение и энергетическое самоограничение, при котором совокупная энергия биосферы Е_бс не опускалась ниже (Е_бс)_min и не поднималась выше (Е_бс)_max, а если это и происходило, то только по причине влияния внешних возмущающих факторов W(t), на ограниченном интервале времени. Отметим, что подобная структура с соответствующими подсистемами (1–4) имеет место для всех живых веществ, включая человека [43, 44]. Будучи такой же системой, т. е. имея такую же структуру c подсистемами, человек не воспринимает объекты с другими структурами и не осмысливает их.

Структура информационно-энергетических моделей объектов среды жизнедеятельности человека неизменна и включает в себя подсистемы: построения законов функционирования объекта (его ноосфера); теоретического осмысления и обоснования реализации законов; практической реализации (эксперимента); анализа достоверности полученных знаний (законов). Для того, чтобы создавать информационно-энергетические модели среды жизнедеятельности, человечество создало следующие подсистемы формирования знаний:

Подсистема 1. Построение законов, где создаются знания о человеке и обществе (по существу, идеология).

Подсистема 2. Теоретическое осмысление законов, где формируются теоретические знания, что обеспечивает научное осмысление законов и их применение.

Подсистема 3. Внедрение, проверка полученных знаний в среде жизнедеятельности.

Подсистема 4. Анализ (контроль) результатов апробации знаний, их достоверности, согласно структуре биосферы как системы (рис. 2.7).

«Исходные» духовные посылки о неприкосновенности биосферы были аннулированы в процессе деградации подсистемы (1) с участием великих мыслителей. Но итоги принятых решений им были не ясны с позиции сегодняшней цивилизации, ее достижений в области познания природы и использования в своих целях. Таким образом, в рамках человечества и отдельной нации в обратной связи должен лежать не только достаток, обеспеченный подсистемой (3), но и состояние биосферы, а именно ее энергетика Е_бс и цена затрат Е_ч. Все это позволяет оценить научные нововведения для достижения благ человеком. Два основных индикатора – энергетики Е_бс и Е_ч – есть функции параметров-индикаторов состояния биосферы, обозначим их x = (x₁, …, x_n), и человека z = (z₁, z₂, …, z_m), когда имеет место Е_бс = Е_бс(x₁, x₂, …, x_n), Е_ч = Е_ч(z₁, z₂, …, z_m). Знания о биосфере, необходимые для решения проблем безопасности и устойчивости развития, включают в себя, кроме достоверных, также и ошибочные знания, в том числе и наши незнания, неспособность грамотно прогнозировать последствия [43]. Объекты, созданные на базе ошибочных знаний, несут потери в биосферу, эгосферу, которые связаны между собой в силу их единства. При этом возникающие изменения в биосфере оказывают влияние на эгосферу. Рассматриваемые системы существуют, даже если осталась (не деградировала духовно) только одна система, как, например, протестантизм. И тогда христианство как система существует и восстанавливает сама себя.

Проблема устойчивого развития человечества может быть решена в рамках совместного рассмотрения всех четырех, указанных на рис. 2.7 подсистем. Например, если такая подсистема, как ноосфера человечества, человека не развивается или, более того, деградирует, то ни о каком устойчивом развитии человечества не может идти и речи, ибо его глобальные или локальные цели и смысл жизни будут формироваться, следовательно, исполняться, согласно неадекватному восприятию и осмыслению среды жизнедеятельности.

В качестве индикатора, характеризующего опасное или безопасное состояние человека, рассмотрим его энергетику Е_ч и энергетику биосферы Е_бс. При этом энергию Е_ч, которую человек может получать в биосфере, будем рассматривать как основной параметр – индикатор его состояния на различных уровнях выживаемости. Отметим, что до Нового времени основными ценностями человечества были параметры биосферы, и если рассматривать кастовую систему государственной власти Индии [44, 47], то эти параметры были включены в разряд ценностей. Однако это происходило в неявном виде, неосознанно, и сегодня обратная связь не действует в силу того, что научно-обоснованная система власти человечества не состоялась. Созданная в ранние эпохи, она деформировалась, а отдельные ее подсистемы деградировали.

Попытки построить модели биосферы совершаются постоянно. Учеными предложено множество параметров-индикаторов, характеризующих состояние биосферы [78, 91]. Если это индикаторы состояния биосферы, то могут ли они нам объективно, независимо от личности, утверждающей этот индикатор, характеризовать опасное или безопасное состояние биосферы и соответственно состояние человека как ее элемента? Согласно приведенной структуре, существуют три вида знаний (Джон Локк, XVIII в.):

чувственное, непосредственное — исходное восприятие биосферы (душа);

знания через умозаключения — разработка идей, мыслей (аналитический ум);

интуитивные знания — высший вид знаний, созданных в процессе духовной жизни (ноосферы), непосредственная оценка соответствия или несоответствия идей друг другу.

В совокупности указанные знания пополняют ноосферу человечества, включающую в себя знания о биосфере, накопленные естествознанием, и знания о человеке как элементе биосферы и о человечестве как подсистеме биосферы. В области гуманитарных знаний, как правило, довлеет идеология, как со стороны системы государственной власти, так и со стороны системы церковной власти. Решающую роль играет человеческий фактор, формируя духовный мир наций, их религий, а в более общем случае всем управляет власть в различных формах (от политической до финансовой), заказывающая научные исследования. Наиболее ярко проявилась эта ситуации в СССР. В отличие от естествознания в гуманитарных знаниях это допустимо: здесь ничто или почти ничто не доказано, пока не «выросло зерно, и не созрел плод», когда нам дано познать итоги трудов своих.

Именно гуманитарии создают теологию, философию [101], социологию и т. д. Однако, если осмыслить эту область с позиции биосферы, следует отметить, что нет единства идей, мнений. Это не удивительно в силу различия сущностных свойств ученых-гуманитариев, создателей теорий и законов, якобы регулирующих жизнь социальной среды. Законы социальной среды, сформулированные человеком, людьми, наполняющими подсистему № 1 (ноосферу) биосферы, как правило, не имеют никакого отношения к законам живого вещества биосферы. Если на начальном этапе (до Нового времени) преобладало поклонение всем этим законам, обожествление их, то после Нового времени человек как элемент биосферы создает законы, независимые от тех, которыми его наградила природа, а затем вольно или невольно навязывает их природе. В итоге происходит противостояние, правда, на коротком интервале времени, но ощутимое как для живого вещества в целом, так и для человека [92].