Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. «Симметрия», «асимметрия» и «диссимметрия» в философии и биологии 11
1.1. Эволюция представлений о симметрии и асимметрии в науке 11
1.2. Симметрия и диссимметрия в пространственно-временном контексте живых систем 51
Глава 2. Структура и генезис жизни в свете понятий симметрии и диссимметрии 81
2.1. Диссимметрия жизни и ее космофизические причины 81
2.2. Диссимметрия живого и самоорганизация живой материи 120
Заключение 158
Библиографический список литературы 165
- Эволюция представлений о симметрии и асимметрии в науке
- Симметрия и диссимметрия в пространственно-временном контексте живых систем
- Диссимметрия жизни и ее космофизические причины
- Диссимметрия живого и самоорганизация живой материи
Введение к работе
Актуальность темы настоящего исследования обусловлена необходимостью дальнейшей разработки общенаучных категорий симметрии и асимметрии, в которых осуществляется диалектическое единство философского и конкретно-научного содержания, а также введения категории «диссимметрия» в научно-исследовательскую практику, как философскую, так и конкретно-научную. Понятие диссимметрии упоминается вскользь, порой вместо асимметрии, а если употребляется правильно, то без достаточной методологической нагрузки. Категория диссимметрии фактически не введена в широкий научный оборот. Последнее обстоятельство подтверждается отсутствием данной категории в словарях и справочной литературе.
Как будет показано в данном исследовании, учение о симметрии и, в особенности, принцип симметрии, разработанный В.И. Вернадским и его последователями, внесли существенные изменения в общенаучную картину мира, сформировали новый образ научного мышления. Современная наука не только подтвердила мысли Л. Пастера и В.И. Вернадского о том, что диссимметрия является важным признаком жизни, но и обнаружила ее в строении элементарных частиц, что только подчеркивает наряду с принципом симметрии универсальность диссимметрии. Диссимметрия в природе имеет поистине космическое значение и широкий размах. С ней связаны медицина (действие D- и L-лекарств, лечение дефектов речи), биология (исследование диссимметризации живого вещества биосферы в ходе его эволюции), химия (учение о пространственном строении и изомерии органических и неорганических молекул), кристаллография (D- и L-кристаллы), физика (обнаружение неодинаковой встречаемости D- и L-форм ряда элементарных частиц), математика (учение о D- и L-системах координат и векторов, D- и L-парах прямых и т.д.), философия (проявление правизны и левизны, видов симметрии на различных ступенях развития материи).
Учение о диссимметрии развивалось параллельно с принципом симметрии, позволяющим раскрыть сущность самоорганизации и развития жизни, но в отличие от него имело не общенаучное, а чаще всего конкретное дисциплинарное направление. Исследование диссимметрии жизни, занимавшей умы многих ученых со второй половины XIX века до второй половины XX века, пережило полувековой застой. Поэтому необходимость разработки целостного анализа, где раскрывалась бы общая картина диссимметрии жизни как важной сферы познания, осознается особенно остро по мере накопления частных знаний. Следует отметить, что не определен и статус понятия диссимметрии.
Диссимметрия не может существовать без симметрии, она как некая разновидность симметрии подразумевает различные формы проявления симметрии в живой природе. Каковы функции диссимметрии? Какие преимущества она дает живой природе? Нерешенность этих и ряда других вопросов делает настоящее исследование актуальным.
Степень разработанности. Поиск новых форм симметрии интуитивно связан со стремлением к гармонии, порядку. Выдающиеся русские ученые М.В. Ломоносов, А.В. Гадолин, Е.С. Федоров, Ю.В. Вульф, пользуясь понятием симметрии, разработали учение о формах и структуре кристаллов. В 1830 году И.Ф. Гессель и независимо от него русский ученый А.В. Гадолин (1867 г.) установил существование 32 видов симметрии для конечных кристаллографических фигур. Спустя некоторое время Е.С.Федоров (1890г.) вывел 230 групп симметрии бесконечно протяженных кристаллических систем, а само определение симметрии связал с такими преобразованиями фигуры, которые переводят ее в себетождественное состояние. В 1912 году М. Лауэ открыл рентгенографический метод прямого определения структуры кристаллов. Только в XX в. химик Ф.М. Егер в Гронингене, в Голландии, и профессор Г.В. Вульф (1863-1925) в Москве дали сводку многочисленных, но большей частью случайных наблюдений для симметрии живого вещества, т.е. животных и растений, сводку проявлений геометрических свойств их тела.
Проблема правого и левого, связанная с одним из видов симметрии, была разработана немецким ученым В. Людвигом в книге «Проблема правого и левого в животном мире и у человека», которая вышла в свет в 1932 году. Биолог О. Браве (1811-1863) заложил основу геометрического учения о симметрии кристаллов и в то же самое время выяснил по существу иной характер симметрии организмов по сравнению с кристаллами. Этот французский ботаник и кристаллограф в середине XIX века впервые рассмотрел симметрию как проявление, общее для живой и косной природы. Он стремился создать учение о симметрии, исходя одновременно из строения растений, минералов и геометрических многогранников. О. Браве для объяснения симметрии ввел следующие понятия: элементы симметрии, ось симметрии, центр симметрии и плоскость симметрии. Но работа выдающегося геометра и натуралиста была прервана в самом разгаре неизлечимой болезнью, и начатое дело было забыто до начала XX века.
Таким образом, в XIX в. появились первые труды, посвященные симметрии растений (французские ученые О.П. Декандоль, О. Браве), животных (немецкий ученый Э. Геккель), биогенных молекул (французские ученые А. Бешан, Л. Пастер и др.). В XX в. биообъекты изучались с позиций общей теории симметрии (советские ученые Г.В. Вульф, В.А. Беклемишев, Б.К. Вайнштейн, голландский физхимик Ф.М. Егер, английские кристаллографы во главе с Дж. Берналом), и учения о правизне и левизне (советские ученые В.И. Вернадский, В.В. Алпатов, Г.Ф. Гаузе и др.; немецкий ученый В. Людвиг). К решению проблемы симметрии обращались ученые разных стран: Егер «Лекции о принципе симметрии и его приложениях к естествознанию», Николь «Симметрия и ее приложения», Д Арси Томсон «О росте и форме», Хембидж «Динамическая симметрия» и т.д.
В трудах академиков А.В. Шубникова, Н.В. Белова, Л.Д. Ландау, профессоров А.И. Китайгородского, А.А. Абрикосова, И.М. Халатникова, Я.А. Смородинского, А.П. Терентьева, Е.И. Клабуновского и других рассматривается принцип симметрии. Л.Д. Ландау исследовал механизм образования регулярных структур в сильно неравновесных системах.
Общенаучные категории симметрии и асимметрии разрабатывались в философской литературе в работах B.C. Готта, Ф.М. Землянского, А.Ф. Перетурина, Н.П. Депенчук, И.Д. Акопян, О.П. Азынчаковой, Н.Ф. Овчинникова, Ю.А. Урманцева, И.О. Османова. В работах Н.П. Депенчук, В.И. Жога, СП. Поздневой они подробно изучались в контексте функций общенаучных категорий. Рядом ученых: B.C. Готтом, Н.Ф. Овчинниковым, Ю.А. Урманцевым, Н.П. Депенчук, Н.О. Османовым, Ф.М. Землянским, СП. Поздневой был сделан диалектико-материалистический анализ взаимосвязи понятий симметрии и асимметрии. В философской литературе исследовались гносеологические функции симметрии (И.Д. Акопян, А.И. Никонов), взаимосвязь данных понятий с понятиями структуры и инвариантности (Н.Ф. Овчинников), линейности и нелинейности (B.C. Готт, В.И. Жог), со свойствами пространства и времени (В.И. Жог). Изучалась роль принципа симметрии при рассмотрении проблемы происхождения и развития жизни (Т.А. Хоменко, Р.С Карпинская).
Цель исследования состоит в раскрытии методологического значения категорий симметрии, асимметрии и диссимметрии при рассмотрении проблем строения, происхождения и эволюции живой материи.
Объект исследования: единство симметрии, асимметрии и диссимметрии жизни как природный феномен.
Предмет исследования: системные аспекты взаимоотношений симметрии, асимметрии и диссимметрии в живой материи.
В соответствии с целью, объектом и предметом исследования были сформулированы следующие задачи:
1. Проанализировать этапы развития понятий симметрии и асимметрии от античности до наших дней;
2. Провести экспликацию этих понятий;
3. Раскрыть содержание и сущность категории «диссимметрия»;
4. Установить место категории диссимметрии в системе научных и философских категорий;
5. Проанализировать роль категорий симметрии и диссимметрии в раскрытии эволюции материи и выявить характер связи «симметрия-диссимметрия» в диалектике живой материи (природы);
6. Рассмотреть проблему происхождения и развития живого в свете понятий симметрии и диссимметрии.
Теоретико-методологической основой диссертационного исследования являются диалектические принципы всеобщей связи и развития, диалектическое понимание целостности, гармонии, тождества и различия, теоретико-познавательные принципы конкретности истины, диалектического единства общего и единичного, формы и содержания, принцип системности. В диссертации применяются и общенаучные принципы синергетики. В качестве теоретической основы диссертации используются разработки методологии и философии науки, а также результаты исследований естественных наук отечественных и зарубежных ученых.
В исследовании применяются методы системного анализа, аналогия, экстраполяция, сопоставления и противопоставления различных точек зрения с целью выявить значимость явлений симметрии, асимметрии и диссимметрии в структуре и эволюции живой материи.
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем: - представлены основные этапы формирования и развития понятий симметрии и асимметрии: от первых натурфилософских, идеализированных образов, эстетических понятий гармонии, совершенства, уравновешенности, пропорциональности, от математических симметрии до общенаучных категорий симметрии и асимметрии;
- определены содержание и объем понятий симметрии, диссимметрии и асимметрии, выявлен их интегративный характер; раскрыто философско- методологическое значение этих понятий в сфере биологического познания;
- разрабатывается классификация видов симметрии и асимметрии, встречающихся в живой природе, с краткой характеристикой и примерами, расположенных в порядке их распространенности и важности;
- показана значимость диссимметрирующего фактора в зарождении жизни, эволюции живой материи и выявлен реципрокный характер связи «симметрия - диссимметрия» в диалектике живой материи;
- выявлена в результате анализа многообразных форм живых организмов взаимосвязь между элементами и формами симметрии биологических тел.
На защиту выносятся следующие основные положения:
1. Диссимметрия - это противоречивое единство симметрии и асимметрии, обозначающее некоторый упорядоченный отход от симметрии; это асимметрия внутри симметрии и наоборот. Центральной объяснительной абстракцией является понятие симметрии, указывающее на равновесное состояние, согласованность в структурах и движениях материальных объектов и явлений. Асимметрия есть противоречащее симметрии понятие, характеризующее утрату элементов симметрии вплоть до полного исчезновения симметрии и показывающее доминирование только одной конфигурации.
2. При познании биологических явлений и процессов важно учитывать как виды симметрии, общие для живой и неживой природы: спиральная, трансляционная (переносная), поворотная и симметрия подобия; так и виды симметрии и асимметрии, характерные для живой природы: криволинейная симметрия, флуктуирующая асимметрия, билатеральная симметрия, винтовая симметрия, комбинированная симметрия, обобщенная симметрия, вторичная асимметрия, биохимическая асимметрия, вторичная симметрия и т.д. Учет этих особенностей живого позволяет углубить понимание его структурных и эволюционных оснований.
3. Связь «симметрия - диссимметрия» в диалектике живой материи носит реципрокный характер.
4. Диссимметрия играет роль определяющего фактора в зарождении жизни, а вместе с тем и в эволюции живой материи.
5. Между элементами и формами симметрии биологических тел существует взаимосвязь: чем проще элементы симметрии (ось, центр, плоскость симметрии), тем они больше дают вариантов симметрии и, наоборот, чем сложнее элементы симметрии (кривые линии, кривые поверхности), тем меньше они образуют вариантов симметрии.
Теоретическая и практическая значимость исследования определяется самим междисциплинарным характером диссертации, поскольку в ней пересекаются историко-научные, биолого-химические и собственно философские аспекты. Результаты данного исследования имеют теоретическое и методологическое значение для философии науки, решения проблемы соотношения симметрии - диссимметрии в ходе эволюции. Результаты философского анализа универсального принципа симметрии позволяют на этой основе решить ряд методологических проблем и тем самым показать эвристическое значение философии для естественнонаучного познания.
Научно-практическая значимость диссертации заключается в генерализации результатов различных философских и научных исследований. Основные положения диссертации могут быть использованы в учебном процессе при преподавании курсов философии и методологии науки, учебного курса «Современные концепции естествознания» и в разработке спецкурсов по философским вопросам естествознания. Полученные результаты могут использоваться при исследованиях геометрических и динамических биосимметрий в живых системах.
Апробация работы. Основные положения диссертации изложены в научных публикациях автора. Некоторые идеи, лежащие в основе диссертации, были использованы при проведении семинарских занятий на биологическом и физическом факультетах Казанского государственного педагогического университета (КГПУ). Результаты исследования обсуждались и были одобрены на заседании кафедры философии КГПУ.
Результаты исследования освещались на межвузовских научных конференциях Казанского государственного университета: «Идеалы «Пайдейи» в Евразийских реалиях начала XXI века» (2002 г.) и «Человек в виртуальном мире» (2003 г.), на Всероссийской научно-практической конференции «Современная этика: российская реальность и прогнозы» (Институт экономики, управления и права, 2003 г.), на межвузовской научно-практической конференции «Актуальные проблемы гуманитарного и профессионального знания» (Нижнекамский филиал Московского гуманитарно-экономического института, 2004), на четвертом международном симпозиуме «Феномены Природы и Экология Человека» (Казань, 2004).
На основе материалов исследования опубликовано 6 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, двух глав, четырех параграфов, заключения и библиографии. Объем работы 178 страниц машинописного текста, из которых 14 страниц составляет список литературы, включающий 157 наименований.
Эволюция представлений о симметрии и асимметрии в науке
Понятие симметрии исторически вырастает из эстетических представлений. Она широко проявляется в наскальных рисунках, первобытных изделиях труда и быта, что свидетельствует о ее древности. Понятия симметрии и асимметрии берут начало с Древней Греции. Они впервые были введены в VB. ДО Н.Э. скульптором Пифагором из Региума, который понимал под симметрией красоту человеческого тела и красоту вообще, а отклонение от симметрии определил термином «асимметрия».
Натурфилософская форма категорий симметрии и асимметрии связана с античным периодом развития науки и философии. Древнегреческие философы рассматривали симметрию как пропорциональное соотношение количественных характеристик предметов и явлений. Пифагорейцы - сам Пифагор, а также Гиппас, Поликлит, Филолай, Архит - внесли математический аспект в понятия симметрии и асимметрии. Идея о том, что в основе мира лежит определенная математическая симметрия, была разработана в древней Греции пифагорейцами и Платоном. Асимметрию широко использовали в «золотом делении», или «золотой пропорции». -Числам пифагорейцы приписывали свойства, которыми обладают предметы материального мира. С другой стороны, они обожествляли числа, и познание мира сводили к познанию «управляющих им чисел». Священными для них были 10, как основа мистической клятвы и 5, как начало симметричное (2, 1, 2) и асимметричное (2 и 3). Пифагорейцами были выведены десять пар качеств, например, нечет - чет, правое - левое, прямое - кривое, четырехугольное - разностороннее и др. По их мнению, правое - это положительное, деятельное, беспредельное, а левое -второстепенное, пассивное, предельное. В представлении пифагорейцев природа гармонически сложена из парных и определяющих начал. Эти начала: предел и беспредельное, единство и множество, четное и нечетное, правое и левое, покоящееся и движущееся, согласовываясь, обеспечивают гармонию. Пифагорейцы на основе идей симметрии пришли к выводу о сферичности Земли и движении ее по кругу. В трудах философов древней Греции и древнего Рима лежит идея о важности именно асимметрии в происхождении мира. Понимая развитие как стремление к совершенству, они (античные мыслители - Ю.Х.) выводили строение тел Вселенной и движение планет от несимметричных к наиболее полному воплощению симметрии, считая, что небесные тела шарообразны и движутся по правильному кругу (что было верно в первом приближении) [Н.П. Депенчук, 1963, с.34].
Идеи симметрии, гармонии и сохранения были основными в космологической структуре древнегреческой мысли и понимались как переходящие друг в друга. Анаксимандр, Анаксимен и Гераклит создали учение о востанавляющемся космосе, где миры периодически возникают, растут, достигают расцвета, приходят в упадок, разрушаются, а затем опять появляются. Учение Гераклита Эфесского являет собой целостное учение о мире, космосе и вещах, пронизанное единой диалектикой логоса. Логос как принцип во всеобщей борьбе противоположностей осуществляет гармонию и сохраняет симметрию мира [М.П. Хван, 1986, с. 13]. Сущность логоса в его глубочайшем единстве, сам логос внутренне симметричен, так как представляет собой единство становления и ставшего, текучести и устойчивости, множественного и единого.
Древние атомисты полагали, что для образования вещей причиной служит определенная асимметричность. По Демокриту, «причинами прочих вещей являются определенные различия в них. А этих различий, по их учению, три: форма, порядок и положение» [Материалисты древней Греции, 1955, с.55]. Учение Левкиппа и Демокрита о пустоте и вечных и неизменных, но движущихся атомах основано на идеях симметрии, гармонии и сохранения материи. Атомисты приписывали атомам геометрическую форму, отличающуюся различной симметрией и асимметрией: шаровидной, пирамидальной и неправильной формой. Симметрия, характеризуя тип «соединения и порядка» атомов, составляет определенность формы, с которой Демокрит и связывает конкретные свойства каждой вещи [B.C. Готт, Ф.М. Землянский, 1981, с.99]. Атомисты рассматривали симметрию как характеристику реальных вещей и фигур. У них симметрия как движение и форма носила количественный, пространственно-геометрический характер. Атомы сами по себе не только самотождественны, но и саморазличны. Пустое пространство абсолютно симметрично, однородно и изотропно. Так из первоначального беспорядочного движения атомов и затем их хаотической смеси в мирообразующем вихре возникает космос, гармонически слаженный мир, строится система закономерно движущихся небесных тел [А.О. Маковельский, 1946, с.95]. В атомистической космологии Демокрита -Левкиппа не только космические миры симметрично и гармонично устроены, но и все вещи и организмы: растения и животные, включая и человека [М.П. Хван, 1986, с.24]. Идею симметрии Демокрит переносит и на сферу человеческой души, хотя симметрия и здесь рассматривается количественно, в плане математической симметрии. Здесь проявляется попытка свести все качества вещей к математическим отношениям. Элеаты понимали симметрию как однородность и непрерывность бытия, его неизменность и сохранение. Древние атомисты — Левкипп и Демокрит — большое значение придавали понятию формы, под которой мыслилась не только внешняя, пространственно-геометрическая определенность вещей, но и способ строения, внутренней упорядоченности, отсюда и симметрия у них представляла собой единообразие, однородность элементов вещи [О.П. Азынчакова, 1986, сЛ 1].
Платон, продолжая пифагорейское учение о числовой гармонии и симметрии, стремился понять пропорциональность как симметрию во всем: во Вселенной, в небе, отдельных явлениях мира. «По Платону, мир построен из земли - куба, воздуха - октаэдра, воды - икосаэдра и огня - тетраэдра. Додекаэдр — это эфир, местожительство богов. Эти фигуры как воплощение особой математической идеи (симметрии) Платон считал основой мира» [Н.П. Депенчук, 1963, с.39]. У Платона соразмерность совпадает с понятием гармонии, а последняя понимается как единство, тождество, возникающее между различным и противоположным путем устранения противоположности и различия. «Из начал различных, покуда они различны между собой, согласия не получится. И опять-таки, раздваивающееся и несогласное нельзя привести в гармонию...» [Платон, 1970, с.113-114].
В диалогах Платона («Теэтет», «Филеб», «Тимей») симметрия рассматривалась не только в математическом аспекте, а также ей придавалось содержательное, качественное значение. «Платон представляет себе симметрию, вообще говоря, как наличие взаимно-эквивалентных частей при очень расширенном понимании «центра» или «оси». Тут мыслятся не только числовые и геометрические отношения, но и отношения любых сфер бытия и жизни вообще» [А.Ф. Лосев, 1969, с.401-402]. Гармонию Платон рассматривал как единство, тождество, возникающее между различным и противоположным, антиподом называл дисгармонию (несоразмерность). В «Федоне» Платон писал: «Душа это гармония, а гармония, вполне оставаясь самой собою, то есть гармонией, никогда не будет причастна дисгармонии» [Платон, 1970, с.62-63]. Здесь о гармонии говорится неслучайно, потому что во времена Платона слово «симметрия» употреблялось редко. К проблеме симметрии в своих трудах Платон подходил с разных сторон, как синоним понятия симметрии употреблял слова «гармония», «соразмерность», «пропорциональность», под симметрией понимал некий синтез предела и беспредельного, но определение этому понятию так и не дал. В позднем творчестве Платон перешел к формально-количественному истолкованию соразмерности и математической трактовке симметрии.
Симметрия и диссимметрия в пространственно-временном контексте живых систем
Вопрос о том, почему в живой природе господствуют именно 1-белки и d сахара, остается нерешенным. Также нет ответа и на ряд других вопросов: «Почему у человека и млекопитающих глаза, уши, конечности симметричны? Почему сердце, желудок и селезенка находятся именно слева, а печень и аппендикс - справа?» Много неясностей и много вопросов типа: «А что было бы, если все было наоборот?» Может, в этом и заключается вся суть, что в живой природе, в той или иной степени, преобладает асимметрия. Тот же белок, в неживом состоянии представляет рацемическую смесь, где равномерно содержатся 1- и d-формы аминокислот. Но этот белок оптически неактивен. А оптическая активность, наряду с обменом веществ, является характерным признаком живой природы. Выходит, определенная степень асимметрии дарит нам жизнь.
Греки под симметрией понимали нечто соразмерное, пропорциональное и гармоническое в объекте, способ согласования частей, закон их объединения в единое целое. «...Симметрия, правильность пропорций при всем их совершенстве создают впечатление мертвого, застывшего, неизменного, а отступления от симметрии, незначительные нарушения пропорций, ритма, диссонансы лучше соответствуют жизненной правде, передают движение, динамику» [B.C. Готт, А.Ф. Перетурин, 1967, с.28].
Явления жизни неотделимы от Земли и небезразличны к строению Космоса. Сила тяготения в той или иной степени проявляется на всех планетах и звездах. По мнению ученых, в связи с силой тяготения универсальный принцип симметрии царит во всем Космосе, поэтому многие космические тела имеют форму шара. Направление сил тяготения отражается и в ориентации растений и животных: они имеют «верх» и «низ». Из-за отсутствия противоположного направления движения вращательные или закручивающие движения космических объектов В.И. Вернадский называл необратимыми. А.С. Пресман, выявляя признаки изоморфизма между полиморфическими рядами живых и космических объектов, указал на возможную связь пространственной организации живой природы в биосфере с пространственной организацией космических объектов. Это проявляется в изоморфизме симметрии биологических и космических ритмов и в параллелизме признаков функционирования живых и космических систем. Оказывается, диссимметризация наблюдается не только в эволюционном ряду форм организмов от простых к высокоорганизованным, но и в эволюционном ряду галактик. «Вне Земли — в Космосе - есть указания на вероятное нахождение диссимметрических явлений. И уже Л. Пастер искал причины появления диссимметрического явления - в Космосе, в явлениях вне планеты» [В.И. Вернадский, 1980, с.285]. «Пространство, охваченное живым организмом или соединениями, им созданными во время жизни, обладает особым состоянием, которое было... названо Л. Пастером диссимметрией» [там же, с.ЗЗ]. Спиральные формы туманностей являются неким подтверждением наличия диссимметрических явлений во Вселенной. Мир, пространство и время диссимметричны и их зеркальные изображения были бы отличны от их оригиналов, как отличны изображения винтовой раковины моллюска, молекул нуклеиновой кислоты и т.д. Некоторые ученые (Вейль, Дирак, Ли, Янг, By, Ландау, Салам, Сегре, Бааде, Минковский) всерьез допускают возможность существования D- и L-миров.
Пространство, в котором идут жизненные явления, т.е. [существуют] живые организмы и проявления их совокупностей, является энантиоморфным пространством, т.е. [его] векторы полярны и энантиоморфны [В.И. Вернадский, 2000, с.87]. Жизнь протекает только в одном направлении, в отличие от геометрического пространства, обратного хода нет. Какое преимущество предоставляется живым организмам в таком пространстве? При прохождении жизненного пути, живые организмы не имеют права ошибиться, что увеличивает чуткость и совершенство жизненных явлений. Здесь нужно отметить, что биологическое пространство неразрывно связано с биологическим временем и если они в данной работе иногда рассматриваются в отдельности, то только с одной целью - изучить глубже отдельные стороны единого биологического пространства-времени.
Биологическое пространство-время должно было появиться с началом жизни. Сначала должно было появиться энантиоморфное, диссимметрическое пространство-время - среда обитания живого, а затем зародиться сама жизнь. Биологическое время отождествляют с геологическим временем, которое берет начало с альгонкской эпохи и охватывает время порядка п-109 лет, причем п= 1,5-3. Биологические процессы на Земле, начиная с археозоя, идут около 2-х млрд. лет.
Материя существует в пространстве-времени, где пространство симметрично, а время асимметрично. Исследуя живую систему, ее пространство, ученые пришли к выводу, что «для тел живой природы характерна некоторая специфика пространства, связанная с асимметрией веществ организма, что обусловливает резкое неравенство направлений пространства» [Н.П. Депенчук, 1963, с.97]. Данная идея впервые была высказана Луи Пастером и поддержана В.И. Вернадским.
«Эволюция жизни... известными и неизвестными нам связями, жестко включена в эволюцию материи, происходящую непрерывно с тех пор, как «Большой взрыв» породил материю, пространство и время» [М.И. Штеренберг, 1996, с.55]. Эволюция видов идет непрерывно, картина живой природы меняется постоянно. Появляются виды с новыми свойствами, а некоторые виды исчезают с лица Земли навсегда, что доказывает полярный, однонаправленный характер биологического времени.
В.И. Вернадский считал, что представление о всеобщем принципе симметрии в явлениях жизни возникает интуитивно и что это представление связано с чувством красоты. Отсутствие абсолютной симметрии заложено в фундаменте пространственно-временного «комплекса». Прав один из немногих геометров, занимавшийся этим вопросом (проблемой симметрии - Ю.Х.) с геометрической точки зрения, Эдуард Штуди, указывающий, что это явление имеет в основе для нас аксиоматический характер [В.И. Вернадский, 1980, с.36]. Принцип симметрии относится к числу универсальных, фундаментальных принципов естественных наук, отражающий одну из существенных сторон структуры природы. Посредством данного принципа, «построены естественные классификации атомов (таблица Менделеева), молекул, кристаллов (Гессель, Федоров и др.), организмов (Беклемишев)» [Ю.А. Урманцев, 1974, с. 16].
Диссимметрия жизни и ее космофизические причины
Далеко не во всех гипотезах о происхождении жизни уделяется достаточное внимание проблеме диссимметрии живого вещества. Живое тело, в отличие от других неживых материальных тел, характеризуется особым состоянием пространства-времени - диссимметрией, впервые открытой в 1848 году Луи Пастером. Позднее, в 1862 году, ученый доказал, что в стерильной жидкости микроорганизмы не могут появиться самопроизвольно и, следовательно, все живые организмы берут свое начало от других живых существ. Луи Пастер считал, что «диссимметрирующая акция является определяющей в момент зарождения жизни» [цит. по В.Н. Гутиной, В.В.Кузьмину, 1990, с. 129], причиной которой он допускал диссимметрические силы солнечного света. Начиная с года открытия явления диссимметрии, поиску причин взаимосвязи формы и функции живых объектов Луи Пастер посвятил всю свою научную деятельность. Пастер был глубоко убежден в том, что открытое им явление обусловлено универсальными эффектами диссимметрии на более глубоком уровне основных физических закономерностей.
Автор гипотезы панспермии Сванте Аррениус считал, что «жизнь проникла на нашу планету извне, из космического пространства, может быть проникает в нее постоянно и непрерывно и сейчас» [цит. по В.И. Вернадскому, 1940, с. 199]. В.И.Вернадский не был согласен с Аррениусом, хотя в их подходах есть некое сходство. Ученый считал, что «должен был одновременно появиться сложный комплекс живых форм, развернувшийся затем в современную живую природу» [В.И. Вернадский, 1940, C.201J, и все это должно было происходить исключительно в диссимметричной среде. Грандиозная космическая катастрофа, например, отделение Луны от Земли и возникновение впадины Тихого океана, по мнению В.И. Вернадского, могла стать причиной зарождения жизни на земной поверхности. В работе «Живое вещество», написанной в 20-х годах, В.И. Вернадский рассматривал жизнь как фактор геологической эволюции. Небесные тела: метеориты, астероиды, планеты имеют одинаковый химический состав. Основываясь на этих данных, В.И. Вернадский пришел к выводу, что «живое вещество не единичное явление нашей планеты, а скорее планетное явление» [цит. по И.В. Черниковой, 1987, с.54].
В течение многих лет в лабораториях всего мира изучают происхождение биологически важных веществ, химическим путем проводят их синтез. На сегодняшний день практически все органические соединения можно получить искусственным путем, что, по мнению многих ученых-исследователей, является доказательством абиогенного происхождения жизни путем взаимодействия первичных источников энергии с неким набором неживых молекул, имевшихся на поверхности Земли. Исследование же происхождения жизни во Вселенной выходит за пределы возможностей лаборатории. Приведем некоторые цифры, ставящие под сомнение возможность абиогенеза жизни. Например, «для соединения С20Н42 возможно уже 366 319 изомеров, т.е. имеется 366 318 структур, отличных от фитана С20Н42» \М- Кальвин, 1971, с.96]. Однако в природе встречаются всего два или три изомера этого соединения, что свидетельствует о высокой специфичности изомеров органических веществ в живой природе, где наблюдаются не все возможные изомеры, а лишь «избранные».
Истоки возникновения и эволюции земной жизни надо искать в принципах космической организованности. Можно доказывать приход жизни на Землю из космического пространства в виде зародышей жизни путем опровержения возможностей ее возникновения на Земле, но вряд ли удастся полностью восстановить путь образования зародышей жизни во Вселенной. До сих пор остается тайной, что представляли (или представляют) собой зародыши жизни. Был ли это первичный примитивный ген или простая система с несколькими генами, может она имела асимметрическую первичную протоплазму и отдаленно напоминала клетку. Ясно одно: зародыши жизни должны были быть устроены хирально.
Материя из простых и однородных форм переходит в более сложные и дифференцированные формы, что характеризует эволюцию космической материи. Составляющие ее объекты и их совокупности представляют динамическую неравновесную и равновесную системы. Внутренняя динамика материи обеспечивается ее противоречивостью. Материя как целое, или же материя в философском смысле, не полностью тождественна космологически понимаемой Вселенной [И. Земан, 1988, с. 148]. Материальные объекты отличаются формой движения, возрастом и происхождением. «Взрослые» объекты: элементарные частицы, атомы, молекулы и космические тела обладают физической и химической формами движения, а живые организмы имеют биологическую форму. С появлением человека появляется социальная форма движения.
Видным английским космологом П. Девисом жизнь рассматривается «как один из этапов эволюции и самоорганизации Вселенной» [П. Девис, 1979, с.258]. Согласно Девису, микроскопическая организация материального мира состоит из следующих этапов: 1) сформирование простейших атомов в огненном шаре, 2) образование ядер сложных элементов в звездах, 3) образование вокруг звезд сложных молекул, 4) организация биологического вещества [см. П. Девис, 1979]. Источником жизни английский космолог считал, обеспеченное Солнцем, постоянное термодинамическое неравновесие. Космос, представляющий совокупность систем, отражается в каждой системе, отсюда любая реальная система, следуя афоризму Гермеса Трисмегиста «Все отражено во всем», представляет собой микрокосм, испытывающий воздействия ближнего и дальнего Космоса. Вселенная есть сочетание Космоса и Хаоса [М.И. Штеренберг, 1996, с.61]. В процессе эволюции во Вселенной происходит разрушение старого и возникновение нового, хаос переходит в новую упорядоченность, и возникшая система имеет уже свое соотношение упорядоченности и хаоса, динамики и статики. Биосфера, как микрокосм, отражает процессы Космоса и находится в состоянии «хаотического порядка».
Диссимметрия живого и самоорганизация живой материи
В ходе эволюции изменяется образ жизни любого живого организма, возрастает активность видов, простейшие формы переходят в более сложные формы. Основным поставщиком генетического материала для эволюционного процесса служат мутации, которые могут появляться многократно, но, закрепившись однажды, передаются потомкам. Эволюция живой природы необратима, отсюда следует направленный характер развития. Развитие как направленное движение материи проявляется как в пространстве, так и во времени. Асимметричность движения живой материи выражается в необратимости времени. Прогрессивное развитие материальных систем представляет собой переход от хаоса к гармонии. С точки зрения синергетики, во всех областях действительности порядок в одном месте достигается ценой беспорядка в другом. Чем выше организованность системы, тем больший хаос образуется вокруг.
Под развитием понимается появление новых качеств и соответствующее изменение структуры, а под эволюцией - процесс изменения системы с момента возникновения до ее полного исчезновения. Эволюция жизни представляет собой процесс дифференциации материи, происходит на обширной географической территории и продолжается в течение сотен миллионов лет. Жизни на Земле 3,5 млрд. лет, из которых 2 млрд. лет ее носителями были исключительно микроорганизмы. Они нас окружают всюду и живые организмы: растения, животные и люди «функционируют лишь благодаря хорошо развитой связи с бактериальной паутиной жизни» [Ф. Капра, 2003, c.234]. Как предполагают ученые, многие виды бактерий дошли до наших дней, существенно не изменившись. Эволюция живой материи идет по спирали, характеризуемая симметрией подобия. В более позднее геологическое время появляются формы, свойственные более раннему геологическому периоду. Такое явление называется рекуррецией.
В ходе эволюции биосферы чередуются периоды с относительно спокойным ходом процесса с периодами бурного формообразования. Разнообразие таксонов очень несимметрично, зато очевидна симметрия баланса биосферы, существующей за счет почти замкнутых круговоротов вещества [Ю.В.Чайковский, 1990, с.154]. Неполная же замкнутость биосферы обеспечивает ее эволюцию. Свойства биосферы: синтез и распад, устойчивость, мобильность, способность к развитию. Развитие биосферы направлено в сторону увеличения разнообразия живых существ и усложнения их организации. Однако непрерывность жизни обеспечивается процессами распада, деструкцией11. Развитие живой материи зависит от множества факторов, связано с космическими факторами, зависит как от окружающей среды, так и от внутренней среды самих организмов. Развитие совершается через отрицание отрицания, путем последовательного перехода противоположностей друг в друга. На высшей ступени развития повторяется предшествующее развитие на новой основе. Примером служит образование метамер у кольчатых, членистоногих, позвоночных. Уже начальные фазы развития живой природы (например, зародыши сложных организмов) содержат на генетическом уровне основные черты и признаки будущего организма. Таким образом, развитие имеет два вектора, как направленный в будущее, так и обращенный в прошлое.
Можно выделить прогрессивное, регрессивное и одноплоскостное направления эволюции, где у каждого свое соотношение симметрии и диссимметрии. При прогрессивном развитии организмов диссимметрия представлена в форме повторяемости, идущей по закону отрицания отрицания.
При регрессивном развитии исчезает ряд существенных свойств у организмов данной группы, но соотношение симметрии — асимметрии форм и свойств остается в неразрывном единстве. Одноплоскостное развитие относительно стабильно, диссимметрия представлена мелкими количественными и несущественными качественными изменениями, которые, накапливаясь, обеспечивают то или иное приспособление организма к меняющимся условиям среды. Сложные взаимосвязи усиливающих друг друга процессов приводят к смене важнейших свойств и качеств эволюционно развивающейся системы скачкообразным путем. Мутации поддерживают наследственную гетерогенность эволюционирующей группы.
Живой мир гетерогенен. Образование новых форм в онтогенезе, развитие организма включают хаотическую стадию. В целом эволюцию биосферы составляют стадии стабильно существующих видов и еще не сформировавшихся новых видов. В ходе эволюции число различных форм существенно увеличивается, возникает новая информация, происходит выбор между возможными вариантами. Более организованная материя, обладающая увеличенным количеством инвариантов, как правило, выглядит более симметричной, закономерно устроенной и в конце концов красивой [С.Г. Федосин, 1999, с.515]. Скорость изменения организации прямо пропорциональна величине энергии системы. Большая система - жизнь - может существовать и развиваться лишь в том случае, если она состоит из относительно независимых подсистем, которые могут изменяться самостоятельно [М.М. Камшилов, 1974, с. 173]. В рамках ОТС Ю.А. Урманцевым был выведен закон системной симметрии: «любая система симметрична хотя бы в одном каком-либо отношении» [Ю.А. Урманцев, 1988, с.34]. Данному закону, согласно Ю.А. Урманцеву, подчиняется вся реальность, все формы отношения материи. Категория «формы симметрии материи» включает как симметрию форм самой материи, так и симметрию многочисленных ее атрибутов и свойств. Живые системы являются открытыми системами, неравновесными, управляемыми нелинейными законами и не подчиняются второму началу термодинамики. Они постоянно самообновляются и поддерживают свой гомеостаз. Для того чтобы выжить в борьбе за существование некоторые индивидуальные свойства живых организмов уступают место системным изменениям. Качественные изменения динамической системы всегда связаны с взаимодействием случайных и необходимых факторов. Если необходимые процессы обеспечивают передачу накопленной информации, т.е. сохранение достигнутого, то случайные события ведут к разрушению достигнутого, обеспечивая приобретение новой информации. Неодарвинизм представляет синтез дарвиновской идеи постепенных эволюционных изменений с открытой Менделем генетической устойчивостью. Согласно неодарвинистской теории, новые свойства, изменения видов, разнообразие форм являются следствиями случайных генетических изменений, за которыми следует естественный отбор. Ни один биологический объект не в состоянии эволюционировать изолированно.
