Знание-сила, 2008 № 05 (971)

А пока ученое сословие готовит фигурки для послевоенной научной игры и пытается угадать ее будущие правила. Только что физик-наблюдатель Андерсон (недавний открыватель позитрона) обнаружил в космических лучах новую частицу — мюон, чья масса зажата между массами электрона и протона. Не тот ли это «мезон», чье существование недавно предсказал смелый японский теоретик Юкава? Такие мезоны, перескакивая в атомном ядре от протона к нейтрону, обеспечивают стабильность нашей атомной Вселенной.

Вскоре теоретики поймут, что в этот раз Андерсон открыл не то, что предсказал Юкава. Вместо очень нужного, но быстро распадающегося пи- мезона, Андерсон выделил самый заметный продукт его распада. Сей продукт сродни давно известному электрону, но гораздо тяжелее. Другие родичи этой семейной пары — загадочно легкие нейтрино, недавно предсказанные смелым и беспощадным критиком чужих гипотез Вольфгангом Паули. Судьба накажет этого теоретика: Нобелевскую премию Паули получит лишь после войны, а об открытии нейтрино узнает за два года до своей смерти. Мог бы и вовсе не дожить — как не дожил Ферми, отравленный радиоактивным облучением при создании уранового реактора!

Математикам такие опасности не грозят. Но и здесь хватает запоздалых открытий. Только что поляк Витольд Гуревич, вовремя перебравшийся в США, придумал высшие гомотопические группы — прямой аналог фундаментальной группы, придуманной Пуанкаре еще 30 лет назад. Как мог великий француз не заметить столь важную родню своего любимого детища? Да очень просто: Пуанкаре был геометр и аналитик, алгебраические хитрости он не любил. Вот и не заметил первое и главное семейство алгебраических инвариантов своих любимых многообразий! Зато увлекся вторым семейством инвариантов — так называемыми гомологиями.

Но и их Пуанкаре определил не лучшим образом; пришлось Колмогорову и Стинроду поправлять великого предтечу. Ну, теперь готово кольцо когомологий со всеми необходимыми в нем операциями. Что делать дальше?

Нужно уподобить удачно придуманные геометрами гомотопии и когомологии — геному живых организмов! При этом внешний вид организмов можно сопоставить с клеточным строением многообразий: его недавно открыл молодой американец Марстон Морс. Хотя все это мог бы заметить Пуанкаре — или даже Эйлер, двести лет назад! Но пока биологи опережают математиков и не уступают физикам. Ведь «отец дрозофилы» Томас Морган получил Нобелевскую премию в один год с Дираком и Шредингером!

Однако род людской изобретал и постигал математику гораздо быстрее, чем Природа создавала жизнь. Поэтому можно надеяться, что числа, функции и многообразия устроены значительно проще, чем бактерии, водоросли или членистоногие. Например: в гомологиях и гомотопиях многообразий, вероятно, нет «лишних» элементов, не отвечающих ни за какие детали внешнего вида многообразий! Частный случай этой мощной гипотезы предложил еще Пуанкаре: что всякое замкнутое и односвязное трехмерное многообразие есть сфера, больше ничего в геометрии нет!

Эта гипотеза появилась 35 лет назад; пройдет еще 65 лет, прежде чем она будет доказана математиками XXI века... Но другие трехмерные многообразия — «линзы», чуть посложнее сферы на вид, устроены генетически гораздо хитрее: этот факт только что обнаружил молодой британский геометр Джон Уайтхед, племянник знаменитого логика Альфреда Уайтхеда. Нет ли и в геноме гороха или дрозофилы «вторичной» структуры — вроде грамматики в языке, управляющей движением и изменением слов? Нечто в этом духе заметил Морган — но он не разобрался до конца в этих тонкостях, ибо не знает, из чего состоят исчисляемые им гены!

Никто из генетиков еще не знает, что каждая хромосома в клеточном ядре — это огромная молекула особой кислоты ДНК. Пожилой канадец Освальд Эйвери откроет эту странную (ибо небелковую) модель через шесть лет — в разгар мировой войны, когда слепой русский геометр Лев Понтрягин в далекой от фронта Казани узнает первые факты гомотопической «генетики» многомерных сфер. Не сведущий ни в генетике, ни в гомотопиях Лев Гумилев вырвется тогда из лагеря на фронт — чтобы заслужить право на научную работу по основной профессии после войны. Тогда же нобелевский лауреат Эрвин Шредингер, укрывшийся от войны в Ирландии, напишет замечательную книгу: «Что такое жизнь — с точки зрения физики?»

Это будет программа перестройки всей классической биологии на основе генетики. Воплощение этой программы займет весь остаток ХХ века. Топологи справятся со своей реконструкцией геометрии вдвое быстрее — к 1970 году. Такой же срок понадобится физикам для создания полноценной теории элементарных частиц. Зато историки к XXI веку едва начнут перестраивать свое понимание судеб человечества на основе теорий Шпенглера, Тойнби и Гумилева.

Этот интересный феномен — отставание более «человечной» и потому, казалось бы, более понятной людям Истории человечества от более сложной Истории биосферы — в равной мере заметен на спокойном Западе (где мало кто прислушивается к прогнозам Арнольда Тойнби) и на революционном Востоке, где Сергей Королев, Лев Гумилев и Лев Ландау едва выживают в тюрьмах и лагерях. Потомки оценят весь ХХ век как эпоху, когда люди успешно делали Историю — вместо того, чтобы понимать ее. И напротив, успешно понимали биосферу — вместо того, чтобы ее реконструировать. То и другое делалось на основе единой математики и физики.

Но физика ХХ века до самого его конца оставалась однобокой. Она продолжала изучать замкнутые системы микромира или мегамира, пренебрегая более сложными и неравновесными системами макромира, способными к эволюции. Пока специфика систем биосферы и ноосферы, претерпевающих квантовые скачки на глазах изумленных наблюдателей (будь они авторы или жертвы происходящих событий) — пока эта специфика не станет центральным объектом всех зрелых наук Земли, до тех пор человечество не достойно ни вхождения в космическую эру, ни уверенности в своем завтрашнем существовании и благополучии. Таков научный урок политических бедствий ХХ века. Усвоят ли нынешние земляне этот урок лучше, чем это сделали древние римляне в эпоху Ганнибала и Сципиона? Ответ на сей вопрос станет ясен много позже Второй мировой войны ХХ века после Р.Х.

Михаил Вартбург

Что бы ни лежало в основе первичной жизни — молекулы белков, как считают одни биологи, или молекулы РНК, как считают другие, а то и какие-то еще более простые самовоспроизводящиеся молекулы, как считают третьи, — в любом случае ясно, что на пути дальнейшего развития этой жизни стояло множество препятствий, и не последним из них была незащищенность первых «живых молекул». Поэтому важнейшим следующим шагом в эволюции жизни было приобретение «живыми молекулами» защитной оболочки, иными словами — появление первых живых клеток.