Николай Печуркин - Энергия и жизнь

На магистральном направлении эволюции хищников она проявляется в виде воспитания и обучения потомков. Удлинение сроков жизни и уменьшение числа потомков, как мы знаем, характерно для магистрального направления эволюции, так как на этом пути экономится лимитирующее вещество и интенсивность работы биологических структур возрастает. Но именно длинные интервалы жизни и малое число потомков резко снижают эффективность действия отбора, а с ним и обнаруживает недостаточность неопределенной изменчивости. И в этих условиях возрастает роль информационно управляющих структур, прежде всего мозга, которые способны оценивать и запоминать информацию без строгого генетического контроля. Отсюда и возрастание роли направленной определенной изменчивости, «такой ламаркистской по сути». Наиболее ярко она проявляется у человека в его общественном поведении, в системе коллективного образования и воспитания. Естественно, что здесь работают уже не биологические, а социальные законы, человек перешел от биологической к культурной и экономической эволюции, он не пассивно подстраивается к среде, а активно ее перестраивает (это уже выходит за рамки нашего биологического рассмотрения).

Итак, с позиций структурно-энергетического подхода к изучению эволюции мы можем подчеркнуть три важнейших положения. Во-первых, неизбежность возникновения жизни на нашей планете (т.е. в определенных условиях). Во вторых, наличие магистрального направления ее развития, ведущего к появлению и совершенствованию информационно-энергетических структур вплоть до появления разума в некоторых звеньях биологического круговорота. В третьих, рост «энерговооруженности жизни», и прежде всего разума. Рассмотрим эти положения чуть подробнее.

Жизнь на нашей планете развилась как результат ускорения вращения вещества под влиянием накачки энергией со стороны. Фазово-обособленные комочки делали это быстрее гомогенного окружения и победили в отборе на встраивание в круговорот. (В добиогенном этапе прошел отбор на самый энергоемкий и быстрый носитель — воду, на основе которой и развилась жизнь.) Напомним, что ускорение потока вещества в живой природе не просто сопутствующее явление. Во многих реакциях в живых организмах скорости трансформации веществ возросли по сравнению с абиотическим окружением в сотни миллионов — десятки миллиардов раз! К случайностям относить такие события, конечно, нельзя; использовать туманные представления о том, что это нужно для самоорганизации, в данном случае просто не требуется.

Наличие магистрального направления жизни, ее развития в сторону совершенствования энергетики естественным образом ведет к совершенствованию все более сложных информационно-управляющих структур (путь к разуму). Но это не путь их самосовершенствования или саморазвития (по своей или чужой воле), а путь вынужденного развития, встраивания в круговорот. Выживают те структуры, которые способны наиболее быстро перерабатывать информацию, чтобы перераспределять и увеличивать поток энергии, организовывать разнообразнейшие циклы. Напомним данные, определяющие среднюю энергетическую активность среднего млекопитающего — человека. Количество энергии, которую расходует в секунду взрослый человек весом 70 кг, около 100 Дж, т.е. примерно 1,5 Вт/кг. Сравним с удельным излучением Солнца ( E = 3,8·10 26Вт; M=2·10 30кг) — это чуть меньше 2·10 –4Вт/кг. Таким образом, удельная энергетическая активность млекопитающего почти в 10 тыс. раз выше, чем у нашего светила. Это тоже не случайно!

И наконец, обратимся к динамике роста энерговооруженности коллективного разума. Современный человек в совей экономике вовлекает в оборот в среднем в 20 раз большее количество энергии, чем показатели основного обмена, приведенные выше. В развитых странах эта величина к началу 70-х годов возросла в 50–100 раз, а обоснованный прогноз говорит о ее удвоении к концу этого столетия. (Это — удельная характеристика; общий поток энергии возрастет в 4 раза, так как численность населения удвоится.) И хотя экспоненциальный рост энергетики человечества не может длиться долго (см. рисунки в гл. 9), не стоит забывать, что мы на пути к управляемому термоядерному синтезу.

Таким образом, общий итог рассмотрения частного случая развития жизни на нашей планете указывает на неизбежность ее возникновения, энергетического совершенствования и развития осознающих себя структур. Каковы необходимые (и, осмелимся сказать, достаточные) условия для ее появления и эволюции? Главное условие — поток энергии, который извне должен непрерывно «возмущать» косное вещество, организуя циклы вещества. Твердотельные или газовые циклы не могут привести к появлению сложных активных структур: в первом случае — из-за слишком сильных, а во втором — из-за слишком слабых связей между взаимодействующими единицами. Оба этих крайних случая могут приводить лишь к упрощению структур, давая два крайних типа: чистый кристалл или гомогенный газ. Молекулы или атомы твердого тела слишком связаны, а газа — слишком независимы друг от друга. Поэтому «популяционного взаимодействия» особей и отбора наиболее приспособленных, частично измененных вариантов здесь ожидать практически невозможно.

Такого рода возможность (отбор и его полезность для всей популяции) реализуется только в промежуточном случае, т.е. в жидкой фазе. Но не обязательно это — вода и не обязательно привязываться к полимерам на углеродной основе, такой «водно-углеродный шовинизм» характерен для субстратного подхода. Возможны, например, варианты с жидким аммиаком и кремниевыми полимерами. Следовательно, близкая нам, т.е. наша субстратная, основа жизни может быть случайной и характерной только для Земли. Не случайным должно быть лишь ускорение циклов вещества и энергетическое (плюс информационное) совершенствование такого же типа, который мы наблюдаем, изучая эволюцию нашей жизни.

Как ни «прискорбно», но приходится осознавать, что субстрат жизни на других планетах с высокой степенью вероятности не похож на наш ни по составу, ни по форме организмов. Но такой вывод можно считать обнадеживающим. Он снимает налет «уникальности» жизни и освобождает от антропоцентризма и других «шовинизмов». Действительно, трудно представить себе нашу исключительность. Напомним, что в нашей Галактике примерно две сотни миллиардов (2·10 11) звезд. И где-то в одном из отдаленных спиральных рукавов светит не очень яркая, желтая звезда — Солнце (звезд такого класса в Галактике — миллионы) . Планетные системы при таких звездах, согласно расчетам на современных ЭВМ в США и СССР, должны быть весьма обычным явлением.