что такое жизнь с точки зрения науки

Что такое жизнь с точки зрения науки.

Александр Гурьян.

Как пишут в научной литературе, энтропия – это стремление материи к хаосу. Хотя на самом деле – это определение бестолковое и малопонятное, как-то нелогично назвать хаосом состояние равновесия.

Но как было показано выше, закон возрастания энтропии просто обязывает материю, непрерывно усложняться.

Подтверждением этого факта является наличие в природе объектов различной сложности, от атома водорода, до атомов трансуранов и огромных органических молекул.В противном случае, эволюция вселенной была бы невозможна. Именно эти медленные и непрерывные усложнения в течении многих миллиардов лет, и привели к появлению высокомолекулярных белковых соединений и аминокислот, а в последствии, и к образованию сложнейших биологических организмов, которые мы называем живыми. Ученые и философы насочиняли множество определение понятия жизни, однако, ни одно из них не может быть исчерпывающим, потому что провести границу между живым и неживым так же невозможно, как невозможно отделить проводники от диэлектриков. Граница эта весьма условна и её можно провести, где угодно, в зависимости от принятых критериев определения живого.

Безграмотные заявления некоторых ученых о том, что «жизнь», якобы, не подчиняется второму началу и идет с убыванием энтропии, не имеют под собой абсолютно никаких оснований, так как такие процессы невозможны в принципе. Непонимание сути процесса эволюции материи, приводит к сочинению различных теорий о возникновении белковых молекул, в результате электрических разрядов в атмосфере. Хотя разряды и играли определенную роль в синтезе органических веществ, но они были просто одними из многочисленных благоприятных обстоятельств, способствующих процессу синтеза. Этот синтез высокомолекулярных соединений, наиболее интенсивно протекал в теплых болотистых местностях тропических и субтропических областей земного шара, в мелководных прибрежных зонах водоемов, где существовали благоприятные температурные условия, постепенно расширяя ареал обитания на средние широты.

Его вполне можно сравнить с работающим двигателем внутреннего сгорания, в котором также осуществляются автоматические процессы – подается горючее, смешивается с воздухом, сжимается в цилиндрах, поджигается и так далее. Достаточно нарушить один из них, как двигатель заглохнет. То есть умрет. То же самое происходит и с любым организмом, сбой одного или нескольких процессов, нарушает их согласованность, отточенную миллионами лет эволюции, и приводит к его разрушению. Правда двигатель легко реанимировать, достаточно заменить деталь или почистить контакты, что с остановившимся организмом не всегда может получиться. Потому что в биологическом организме, почти сразу же начинаются совершенно другие процессы синтеза, делающие реанимацию невозможной.

Логическое развитие единой теории поля, неизбежно приводит к совершенно ошеломляющему выводу, что то, что мы называем «жизнью», не является чем-то исключительным и таинственным, а является закономерным следствием процесса эволюции материи вселенной. И только непониманием этого обстоятельства объясняется то, что еще многие ученые до сих пор безуспешно пытаются найти разгадку отличия живого от неживого, по сути, ломясь в открытую дверь. Именно детская ограниченность человеческого разума привела к возникновению учений о некоем высшем существе, которое, непонятным образом, создало эту вселенную и сотворило все «живое», поместив его на планету с комфортными условиями проживания. Абсурдность этих учений становится очевидной, если задать авторам и их последователям пару простых вопросов.

Вопрос первый : а для чего, собственно, всемогущему существу, которое ни в чем не нуждается, этот геморрой с человечеством, которое только и делает, что постоянно воюет, грабит и убивает друг друга? И вопрос второй: а что, у этого всемогущего существа не хватило ума решить эти проблемы еще на стадии проектирования?

Отсутствие ответов на это простые вопросы доказывает, что это всемогущее существо, не более чем плод фантазии людей, создавших его по своему образу и подобию. Верить в то, что это всемогущее разумное существо может быть таким примитивным и жестоким, в высшей степени нелепо и бессмысленно. Более того несмотря на то, что это существо обещает людям вечное блаженство в загробном мире, никто почему-то особенно не торопится воспользоваться этим обстоятельством, а совсем наоборот, очень многие бьются над разработкой методов продления своего существования, на этом свете. Пытаясь почему-то, как можно дольше оттянуть момент получения вечного блаженства. Для этого даже придумали криогенные камеры, где замороженные трупы важных (с их точки зрения) людей будут храниться до тех пор, пока человечество не найдет способа оживить их и вылечить. Но, собственно, для чего? А все потому, что даже самые глубоковерующие религиозные фанатики, в глубине души осознают ту неизвестность, которая ожидает их после смерти. Ведь человек создал себе бога именно из страха смерти, для собственного успокоения. И даже поднимаясь по лестнице познания, он постоянно совершенствует свою придумку. Вместо ветхозаветного и примитивного божества, теперь в мозгах полуграмотных верующих фигурирует уже некий высший разум, который, по-видимому, от скуки занялся животноводством и создал человека в каких-то своих научных целях…

«Жизнь», как уже было сказано, это следствие процесса эволюции материи и процесс этот бесконечен. И мысль продлить то, что уже само по себе бесконечно, может прийти в голову только крайне недалекому и ограниченному уму. Бесконечная вселенная просто кишит планетами с подходящими условиями, где уже существуют биологические организмы, и человечество Земли сможет наладить с ними контакт, если к тому времени не погибнет в какой-нибудь космической катастрофе, что для материи не имеет абсолютно никакого значения. Так как процесс эволюции материи охватывает всю бесконечную вселенную и подчинен единственному закону, человек, как биологический механизм, постоянно воспроизводится природой заново и, в принципе, живет бесконечно. Однако, еще не осознавая того, что начиная каждую новую «жизнь» с нуля, он не может помнить предыдущие «жизни».

Этот необычный вывод, по сути, выглядит неким обоснованием буддизма, но не как религии, а как интуитивного научного мировоззрения с реинкарнацией, не только души, но материального тела. Человек рождается с, практически чистым, как лист бумаги, мозгом и ему каждый раз приходится, в течении всей жизни учиться заново, наполняя его знаниями. Собственно говоря, сознание, как свойство высокоорганизованной материи, формирующееся в результате воспитания и обучения, и исчезающее бесследно после смерти организма, вместе со всеми, накопленными в течении жизни, знаниями, – это и есть наша душа. Душа, которая, так же, как и тело, постоянно формируется заново.

Источник

Что такое жизнь?

Первооткрыватели двойной спирали ДНК Фрэнсис Крик и Джеймс Уотсон пришли к молекулярной генетике (один из физики, другой из зоологии), как сами признавались, благодаря этой книжке. Прочитав ее, они поняли, где в науке будет прорыв. И сами этот прорыв совершили: открыли структуру ДНК и способ ее «размножения».

Современный физик и математик Роджер Пенроуз, сам прекрасный популяризатор и мастер задавать вдохновляющие вопросы, считает, что эту книгу «непременно следует поставить в один ряд с самыми влиятельными научными трудами XX века».

«Что такое жизнь» и сейчас читают самые романтические и широко мыслящие школьники и первокурсники, да и маститые ученые, хотя Эрвин Шрёдингер даже не знал, что такое ферменты и что гены кодируются ДНК.

Наука как искусство задавать вопросы

Эрвин Шрёдингер вдохновляет уже тем, что задает, казалось бы, наивные, но самые главные вопросы. Ровно так, как любят задавать вопросы дети, коты и гении. И задает их так, что скучный человек хочет от него отмахнуться, а остроумный начинает отвечать со всей кошачьей серьезностью.

Но как он задавал вопросы и какие?

Почему атомы так малы?

Этот вопрос звучит по-детски. Скучный взрослый на него ответит: «Уж какие есть, такие родились». Остроумный зануда заметит: «Маленькие в сравнении с чем? Не бывает просто маленького или большого, все познается в сравнении». Шрёдингер пишет:

В атомной физике за единицу длины принят так называемый ангстрем (А), равный 10

10 метра (м) или в десятичной записи 0,0000000001 м. Диаметр атомов лежит между 1 и 2 А. Единицы же длины, по сравнению с которыми атомы так малы, прямо связаны с размерами нашего тела.

Бытует легенда, которая приписывает происхождение ярда чувству юмора одного английского короля. Когда советники спросили его, что принять за единицу длины, он вытянул руку в сторону и сказал: «Возьмите расстояние от середины моей груди до кончиков пальцев, это и будет то, что надо». Было так или нет, но этот рассказ имеет прямое отношение к нашему вопросу. Естественно, что король хотел указать длину, сравнимую с длиной его тела, так как он знал, что иначе мера будет очень неудобной. При всем своем пристрастии к ангстремам физик все-таки предпочтет, чтоб ему сказали, что на его новый костюм потребуется 6,5 ярда твида, а не 65 тысяч миллионов ангстремов.

Почему гены все же существуют?

Теперь мы знаем, что такая точка зрения была бы ошибочной. Как мы сейчас увидим, невероятно маленькие группы атомов, слишком малые, чтобы проявлять точные статистические законы, играют главенствующую роль в весьма упорядоченных и закономерных процессах внутри каждого организма.

Мы теперь серьезно стоим перед вопросом: как можно с точки зрения статистической физики примирить то, что генная структура, по-видимому, включает в себя только сравнительно малое число атомов (порядка 1000, а возможно, гораздо меньше) и все же проявляет весьма регулярную и закономерную активность и такое постоянство, какое граничит с чудом.

И действительно, структура двойной спирали ДНК, открытая Уотсоном и Криком в 1953 году, очень похожа на «апериодический кристалл». Смотрите, цепь дезоксирибонуклеиновой кислоты состоит из одинаковых частей: сахара дезоксирибозы и фосфатной группы, внутри комплементарными парами идут азотистые основания. И получается, что цепь похожа на периодический кристалл, а основания пишут апериодический текст нашего генома.

Как могут сворачиваться белки

Здесь хочется рассказать историю одного недавнего красивого научного результата, про который не мог знать Шрёдингер, но зато эта история содержит «странный и нелепый» парадокс в духе его книги.

Для короткого белка в 100 аминокислот количество вариантов структуры составило бы примерно 10100, их «тупой» перебор занял бы примерно 1080 лет, если на переход из одной структуры в другую заложить лишь 10-13 секунды.

Этот парадокс разрешил Алексей Финкельштейн с коллегами в пущинском Институте белка. Оказалось, что белок сворачивается, не перебирая все варианты, а исключая неподходящие по дороге. Он начинает упаковываться по частям. Например, часть цепочки сворачивается в спираль или фрагмент будущего клубка. Уже свернутый фрагмент клубка больше не разрушается и не участвует в переборе вариантов, они оказываются очень стабильными. К ним постепенно присоединяются остальные части цепи. Для белка в 100 аминокислот количество вариантов оценивается не в 10100, а «всего» в 10100*2/3, что дает наблюдаемое в экспериментах время (удивительно: небольшое изменение формулы степени кардинально меняет результат).

То есть молекулы в живых системах ведут себя по законам физики, но не вполне случайно: они словно накапливают порядок, как будто «по плану».

Что мы едим, когда едим?

Удивительная способность ДНК и белков строить себя, свою структуру (сейчас мы знаем, что внутри живой клетки им помогают другие белки, нуклеиновые кислоты и целые машины, состоящие из них) тоже была угадана Шрёдингером в рассуждении о жизни как функции порядка.

И здесь он начал с «наивного» вопроса. Все знают, что организмы живут благодаря обмену веществ: нам нужно питаться, чтобы жить. Но Шрёдингер пишет:

…Представляется нелепостью, чтобы главным был именно обмен веществ. Любой атом азота, кислорода, серы и т. п. так же хорош, как любой другой атом того же элемента…

Мы потребляем не просто вещества, их в организме полно. И даже не энергию, ведь общая энергия организма более-менее постоянна. Но он все равно нуждается в веществах и энергии. Наверное, эти вещество и энергия должны быть особенными.

Интересно, если люди сделают такого робота, они будут считать его живым?

Новые вопросы

А если бы Эрвин Шрёдингер писал такую книжку сейчас, какие бы вопросы он поставил, чтобы вдохновить ныне живущих молодых ученых?

Тем не менее в биологии до сих пор остаются удивительные наивные вопросы. Артем Оганов сформулировал два, самых волнующих.

Как произошла жизнь?

Мы понимаем, что жизнь, вполне вероятно, началась с молекул РНК, которые очень похожи на ДНК, но любят сворачиваться не только в двойные спирали, но и в разные прихотливые, при этом довольно стабильные конфигурации. Некоторые из них могут помогать строить себя, то есть размножаться. Но как возникла сама РНК? Возможность ее синтеза из простых веществ недавно была показана. Но в какой обстановке она возникла? Каким был первый организм? А кто такие вирусы? Это паразиты, сформировавшиеся из более сложных существ, или они подсказывают нам, как выглядели первые организмы? Вопросов множество.

Что такое сознание?

Ненаучный вопрос напоследок

Но Шрёдингер не сомневался в наличии свободы воли, а в последней главе, извиняясь перед читателями, позволяет себе пофилософствовать:

1. Мое тело функционирует как чистый механизм, подчиняясь всеобщим законам природы.

2. Однако из неопровержимого, непосредственного опыта я знаю, что я управляю действиями своего тела…

Ни в каком случае здесь нет потери личного существования, которую надо оплакивать.

Источник

Что такое жизнь?

Часто можно встретить сообщения вроде «астрономы считают, что на планете xxx могла существовать жизнь» или «чтобы найти жизнь, сначала нужно обнаружить признаки наличия воды» и так далее. Но что они подразумевают под «жизнью»? Все, что умеет только дышать? Или питаться? Или оно должно обязательно передвигаться? Мы особо не задумываемся, когда нас просят отличить живое от неживого: человек — живой, кот — живой, шкаф или машина — неживые. Однако на самом деле вопрос о том, что такое жизнь, является гораздо более сложным. Великие умы, от Аристотеля до Гессе, предлагали свои объяснения, но… до сих пор не придумали определения жизни, которое можно применить ко всему.

Чем больше мы узнаем, тем сложнее становится ответить на этот вопрос

Научное определение жизни

В чем же проблема? Если в древности люди действительно могли так просто подойти к вопросу жизни (человек — живой, камень — нет), то с развитием технологий эта идея потеряла свой вес. Ее используют только люди в повседневной жизни. Астрономы же, ученые и химики считают, что под жизнью скрывается гораздо более обширное понятие. Очень интересно описывает жизнь аэрокосмическое агентство NASA.

Однако это лишь одно определение из сотен. Что еще хуже, ученые разных дисциплин выдвигают разные идеи о том, что нужно для определения чего-то живого. С точки зрения физиков, жизнь неразрывно связана с термодинамикой; химики считают, что это набор молекул; биологи — то, что способно эволюционировать.

Признаки живого

Всем нам в школе на уроках биологии рассказывали о семи процессах, которые якобы определяют жизнь: движение, дыхание, чувствительность, рост, размножение, выделение и питание. Но это далеко не точное утверждение. Есть много вещей, которые мы могли бы запихнуть в эти рамки и назвать живыми. Некоторые кристаллы, инфекционные белки и вирусы будут «живыми», если исходить из этих семи принципов.

Некоторые считают вирусы живыми, поскольку они обладают информацией, закодированной в ДНК или РНК

Действительно, вирусы живые или нет? С общепринятой точки зрения — нет, поскольку у них нет метаболизма и они остаются инертными до тех пор, пока не столкнутся с клетками. При всем этом вирусы обладают информацией, закодированной в ДНК или РНК. Это сильный маркер жизни, который имеется у любого живого существа на планете. Он свидетельствует о том, что вирусы могут эволюционировать и размножаться. Но для этого им придется «взламывать» клетки и уничтожать их. Поэтому некоторые микроблоги являются сторонниками теории «живых вирусов».

Для многих химиков репликация ­— процесс, который вирусы могут проводить только при помощи биологических клеток — помогает определить жизнь. Тот факт, что информационные молекулы — ДНК и РНК — обеспечивают репликацию, предполагает, что они являются важнейшей особенностью жизни.

Жизнь требует движения, — Аристотель.

Жизнь на других планетах

Совсем другое дело — когда о жизни говорят астронавты и ученые, которые занимаются поиском жизни на других планетах. За основу идеи жизни они берут микроорганизмы, которые способны выживать в экстремальных условиях — например, тихоходки. Эти организмы выступают в роли «тестовых образцов» внеземной жизни. То есть ученые считают, что инопланетные существа унаследуют ключевые характеристики жизни, которую мы знаем по Земле.

Но этот подход, как оказалось, содержит множество недоработок. В конце 70-х годов прошлого века на Марсе высадился аппарат «Викинг-1», который в ходе тестов выяснил, что на Марсе была жизнь: уровень диоксида углерода в марсианской почве был высоким, а значит в ней жили и дышали микробы. А сейчас диоксид углерода встречается повсеместно и объясняется куда менее захватывающим явлением небиологических окислительных химических реакций. То есть шанс найти таким образом жизнь не выше, чем выиграть в национальную лотерею в США.

В 2010 году открытие бактерий с ДНК, содержащей мышьяк вместо стандартного фосфора, поразило многих астробиологов. Хотя эту находку с тех пор не раз поставили под сомнение, многие тихо надеются, что жизнь на других планетах не будет следовать классическим правилам. Сейчас ученые предполагают, что инопланетяне могут быть и на основе кремния, либо использовать другие растворители (не воду). А может для жизни им вообще не нужны питательные вещества — это машины из металла, способные выживать в любой среде.

Проблема в том, что попытка определить жизнь сильно усложняет процесс поиска других организмов. Например, очередной марсоход NASA может проехать мимо марсианина просто потому, что не признает его живым существом. В нем будет запрограммирован определенный набор признаков живого, ни один из которых не подойдет инопланетному существу.

Примерно так происходит забор марсианского грунта

В чем загадка жизни?

Пока что главная загадка в том, чтобы узнать, что такое жизнь. Как мы увидели, зачастую ее определение может не подходить под общепринятые параметры. Но одно мы пока знаем точно: вещи, которые мы считаем важными, в действительности свойственны лишь жизни на Земле. В конце концов, все на планете, от бактерий до читателей в нашем Telegram-чате, произошло от одного общего предка. А вот во Вселенной наша земная жизнь может оказаться лишь крошечной точкой среди данных.

Хотя и на Земле мы исследовали далеко не все. Вон совсем недавно была найдена жизнь в одном из самых экстремальных мест планеты.

Пока мы не обнаружили и не изучили альтернативные формы жизни, мы не можем знать, какие признаки, важные для нашей жизни, действительно универсальны. Другими словами, нам нужно найти инопланетян. А пока этого не случилось, можно руководствоваться логикой «человек — живой, камень — нет». Во всяком случае на Земле.

Источник

Что такое жизнь с точки зрения науки 21 века

Jul 17, 2020 · 4 min read

Гениальная книга Эрвина Шредингера “Что такое жизнь с точки зрения физики?” имеет всего один недостаток для современного читателя. Она написана в 1945, а с тех пор наука сильно продвинулась в понимании ответа на поставленный вопрос.

Вчерашняя статья Джорданы Сепелевич о том, как современная наука отвечает на вопрос Шредингера, мне видится особенно интересной. Ибо в статье рассказывается о двух самых, имхо, перспективных и революционных направлениях, о которых я уже неоднократно писал и, надеюсь, еще написать.

Об исследованиях двух гениальных команд: команды Джессики Флэк и команды Карла Фристона.

Революционность нового определения жизни — результат работы обеих команд. Эта революционность заключается в удивительных следствиях нового определения для понимания «живого индивида» (носителя жизни).

✔️ живой индивид как бы размазан во времени, а его настоящее — всего лишь измеримая мгновенная проекция (примерно, как мгновенный снимок полета стрелы).

✔️ живой индивид перекачивает и накачивает новую информацию из прошлого в будущее (к наконечнику стрелы как бы привязано письмо, которое, прямо в процессе полета, пишет индивид из своего прошлого в будущее — свое и других индивидов).

С т руктурированное переосмысление вопроса «что такое жизнь с точки зрения науки 21 века», навеянное текстом Джорданы Сепелевич, получилось у меня таким.

1. Задача идентификации индивидов (отдельных живых существ) здесь на Земле или в космосе состоит из двух подзадач:

a. индивидуализация — выделение конкретного индивида из его окружения (не являющегося этим индивидом);

b. определение того, что этот индивид живой.

2. До последнего времени с ответами на оба подвопроса (а и b) ясности не было. По словам молодого соратника Фристона Максвелла Рамстеда:

«Используемое до сих пор понятие индивид весьма похоже на понятие куча. Про кучу песка вы интуитивно знаете, что перед вами куча песка, хотя она и не является точно определенной вещью. Ведь никто не знает, после какого числа близкорасположенные песчинки превращаются в кучу ».

3. Можно попытаться ограничить индивида в пространстве. Например, клетки ограничены оболочками, а животные — своей кожей. Но так определить индивида получается плохо и непонятно. Например, люди содержат по крайней мере столько же бактериальных клеток, сколько «собственных» клеток, а микроорганизмы в нашем кишечнике неразрывно связаны с нашим развитием, физиологией и выживанием. Исчезни они, — и очень быстро живого индивида не станет. Так корректно ли тогда не включать их в состав живого индивида?

4. Более точно можно представить индивида, как «нечто стабильное, ограниченное во времени». Это представление новой биологии 21 века — биологии процессов (в отличие от биологии вещей 20 века).

Теперь форма живого важнее его материи. А еще важнее отношение индивида с информацией.

В итоге новое определение индивида, согласно информационной теории индивидуальности таково.

Это агрегат (в смысле упорядоченная совокупность частей), который сохраняет свой показатель целостности во времени, распространяя в будущее максимально возможное количество информации.

6. Есть три типа индивидов.

7. Т.о. индивиды могут быть:

клетками, тканями, организмами, колониями, компаниями, политическими институтами, онлайн-группами, искусственным интеллектом, городами и даже идеями или теориями.

8. Что же до живых индивидов, то здесь вступает в силу теория вариационной свободной энергии Фристона.

Живой индивид — это индивид, способный поддерживать границу, ограничивающую его в пространстве, за счет доступа к информации о своей индивидуальности.

9. Принцип вариационной свободной энергии утверждает, что любая самоорганизующаяся система будет выглядеть так, как будто она генерирует прогнозы относительно своего окружения и стремится минимизировать ошибку этих прогнозов. Для индивидов это означает, что они постоянно сравнивают свои чувственные и перцептивные переживания с их ожиданиями. В таком случае можно формально интерпретировать живого индивида, как

генератор прогнозов о структуре окружающей среды, действующий (путем выделения себя из окружения) таким образом, чтобы поддерживать собственную целостность во времени, минимизируя ошибки прогнозов.

Источник