Герман Смирнов - Под знаком необратимости (Очерки о теплоте)

Постепенно ученые пришли к мысли, что жизнь не определяется какой-то одной чертой, одним признаком, но являет собой совокупность характеризующих ее процессов. «Как часто сравнивали человеческую жизнь с пламенем, — писал сто лет назад немецкий физик Г. Гельмгольц. — И между тем, даже людям умным и образованным нелегко усвоить себе важнейшую сторону этого сравнения». И действительно, пламени свойственны многие функции, считающиеся характерными для живого организма. В нем, например, как и в живом организме, происходит химическое изменение, которое само себя поддерживает. В нем, как и в живом организме, происходит своеобразный обмен веществ. В нем, как и в живом организме, есть даже дифференциация частей: горючее вещество втягивается и смешивается с кислородом в нижней части, а продукты сгорания выделяются в верхней. Пламя, так же как и живой организм, способно расти, размножаться и умирать. Оно способно перемещаться в поисках новой пищи, способно развивать «защитный покров» — вспомните тлеющие угольки, а иногда даже обнаруживает некое подобие «чувствительности» — откликается на отдельные звуки. Мысль Гельмгольца позднее подхватил немецкий физико-химик В. Оствальд. Живая материя, считал он, есть самосохраняющийся и самоснабжающийся очаг установившихся превращений энергии. Ее можно уподобить горящей лампе, которая сама добывает сжигаемый керосин.

Сейчас мы ясно понимаем, что сделать такую установку нетрудно, но разве самоснабжающаяся горящая лампа станет живым организмом?

Впрочем, недостаточность этой формулировки не только была осознана уже в начале нашего века, но было даже указано, в чем именно эта недостаточность состоит. «Мы могли бы характеризовать пламя, как газообразное нецентрализованное животное, — писал уже упоминавшийся нами Фурнье Дальб, — если бы не отсутствие в нем всего, что напоминало бы привычку или память».

Действительно, может быть, в наличии памяти все дело? Может быть, память и есть исключительная принадлежность жизни? Но здесь сразу же автоматически выдвигается серьезное возражение: память, рассматриваемая как отпечатки необратимых процессов, как компенсации Клаузиуса, свойственна многим телам окружающего мира. Ведь в своих царапинах, щербинах и изломах каждый камешек хранит память о падениях, сжатиях и ударах. Складки гор, расположение пластов, трещины и разломы океанического дна — это тоже своеобразная память нашей планеты, хранящая следы процессов, происшедших на Земле миллионы лет назад. Есть, наконец, и более яркий пример — самая настоящая память у электронных вычислительных машин… Но разве повернется у кого-нибудь язык назвать камни, земную кору или даже вычислительные машины живыми?

Выходит, ни одна из этих формулировок не определяет понятия жизни. Но ведь не может же ученый, взявшийся сформулировать то или иное понятие, исходить из заведомо ложной посылки. По всей видимости, в каждом из этих определений выявлена одна действительно существующая сторона жизни, но ей неоправданно приписана способность обрисовать суть всего явления в целом.

В самом деле, жизнь немыслима без окисления, без тепловыделения, без непрерывного самоснабжения всеми необходимыми для жизнедеятельности веществами. Живой организм немыслим без чисто механических деталей — суставов, клапанов, жил, листьев, стволов. Жизнь давно пресеклась бы, если бы живое не стремилось к самосохранению или было не в состоянии приспособить свои внутренние отправления к внешним условиям. Что же касается памяти, то не будет преувеличением сказать: без памяти невозможны ни обмен веществ, ни поддержание формы, ни самоснабжение, ни самосохранение, ни размножение, ни любая другая функция, считающаяся неотъемлемым свойством жизни. Но память в живом организме отличается от «памяти» камня или земной коры, и отличается основательно…

Возникая как обычная компенсация Клаузиуса, то есть как остаточное изменение, возможное только благодаря необратимому тепловыделению в запоминающих элементах, она в этой части ничем принципиально не отличается от царапин и щербин на поверхности камня, отпечатков геологической эволюции в земной коре и от электронной памяти машин. Действительно, несмотря на все различие процессов, происходящих в человеческом мозгу, в камне, в земной коре или в недрах вычислительной машины, они — процессы, чтобы оставить, после себя следы, должны обязательно необратимо выделить в соответствующих частях теплоту. Но существенно различается дальнейшая судьба отпечатков прошлого, накопившихся в неживых и в живых системах.

В неживых системах память оказывается простым следствием претерпенных процессов и никак не влияет на будущее поведение системы. Здесь она пассивна, равнодушна к судьбе своего носителя и суммирует прошлое бесцельно, в силу простой необходимости. Совсем иное дело живой организм. В нем отпечатки прошлого не лежат втуне, но становятся руководством к действию. В живых системах память активна. Накапливая прошлое, она изменяет поведение системы в будущем. Ей не безразлична судьба своего носителя. Более того, вся ее деятельность направлена на то, чтобы уберечь его от губительных сил, от опасности, от гибели. Таким образом, с помощью памяти овладевая прошлым, живой организм овладевает будущим; анализируя прошлое, намечает себе цель на будущее; изучая прошедшие события, составляет себе программу будущих действий. Осуществляя такую операцию, живой организм выполняет парадоксальную задачу: его действиями в настоящий момент руководит цель, лежащая в будущем, которая будет достигнута в результате самого этого действия. Выходит, что следствие как бы опережает здесь причину.

Конечно, это не так, причина никогда не опережает следствия. Но живой организм, наделенный памятью, может простирать мысль далеко за пределы своего личного существования и, опираясь на знание прошлого и настоящего, может строить мысленную модель, становящуюся причиной его будущих действий. В наиболее ярком, очищенном виде такая прогнозирующая деятельность живого организма проявляется в человеческой жизни, но в большей или меньшей степени она свойственна всем без исключения живым системам.

Не случайно еще в 1878 году, когда немецкий биолог Брюкке определил живые организмы как «механизмы, сами себя строящие», К. Тимирязев добавил: «…и обладающие историей», то есть памятью. Тогда, сто лет назад, такое определение жизни могло претендовать на то, чтобы быть исчерпывающим. Но сейчас, обогащенные опытом векового научно-технического прогресса, мы знаем, что в наших силах создать «механизм, который сам себя строит», «и обладает историей», и тем не менее не является живым. По сути дела, уже сейчас мы можем смоделировать, не только теоретически, но, пожалуй, и практически, все вышеуказанные функции живого организма. Конечно, модель получится очень сложной, в некоторых своих частях даже проблематичной. Но попытаемся все-таки представить, как она могла бы выглядеть.