Я позволю себе напомнить, о чем шла речь в первой части этой статьи. Наш мир – бесчисленное множество колебательных процессов, каждый из которых обладает своей собственной мерой длительности, а, следовательно, имеет свое собственное внутреннее время. Таким образом, время есть свойство, принадлежность, атрибут, и в итоге – часть сути всех явлений. Колебательные процессы, происходящие в живой природе, есть основное условие существования и сохранения жизни на земле, а вне собственного времени все живое не смогло бы ни существовать, ни воспроизводиться. Однако мы не выяснили, как жизнь и время связаны между собой. Этому и посвящена вторая часть статьи.

ЖИЗНЬ И ЖИВОЕ

С самого начала есть смысл определиться с понятиями «жизнь» и «живое». Как известно, еще В. И. Вернадский ввел такие понятия, как «живое вещество» и «косное вещество»¹. Однако Вернадский не столько разделил эти понятия, сколько однозначно заявил, во-первых, что «живое вещество» не может существовать без «косного вещества»², и, во-вторых, что между живым и неживым нет «резкого отличия»³.

В свое время Ф. Энгельс в «Диалектике природы (Биология)» заметил, что «жизнь – это способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь…» Это замечание Энгельса чаще цитируется с упором на первую его часть. А его идея о взаимосвязи жизни с обменом веществ с окружающей средой либо не была понята, либо… А идея Энгельса очень ценна именно последней частью этого пассажа, а именно: без взаимосвязи живого и внешней природы нет и не может быть жизни.

Есть еще один довольно распространенный подход, согласно которому основное свойство и главный признак живого – размножение. Это, как бы сказали философы, правильно, но не истинно. Размножение происходит только в определенных условиях. Нет этих условий, нет и размножения, а, следовательно, нет и воспроизводства живого. Современное состояние науки дает основание полагать, что основным признаком живого является колебательный процесс.

 Все мы и все, что нас окружает – различные колебательные системы. Присмотритесь и прислушайтесь к себе. Человек – бесчисленное множество колебательных процессов: бьется сердце, колеблется температура тела, колеблются барабанные перепонки и голосовые связки, колеблется концентрация гормонов, спады и подъемы умственной и физической работоспособности, циклы быстрой и медленной активности мозга... А сколько колебательных процессов происходит в клетке!

Однако колеблется не только живое, но и косное вещество. Колеблются мосты, здания, вибрируют корпуса кораблей и самолетов, дрожат стекла в окнах, колеблется морская поверхность, мы отслеживаем гравитационные, сейсмические и пр. колебания. Всего не перечесть!

Главное, как писал Вернадский, что живое не может существовать без косного. На нашей планете эволюция живого самым тесным образом связана с эволюцией «материально-энергетической среды». Вместе живое и косное вещество образуют единую саморазвивающуюся и самоорганизующуюся систему. Получается, что в данной системе живое и неживое неразделимы и нужны друг другу, как инь и янь, плюс и минус. Живое и неживое путем круговорота и переноса веществ участвуют в глобальном процессе обмена, в том числе и информацией. Но тогда традиционное представление о среде, как о совокупности внешних факторов, к которым организм вынужден приспосабливаться в процессе адаптации и эволюции, выглядит несколько односторонним. Живое не только приспосабливается, но активно изменяет окружающую среду, то есть неживое. В свою очередь неживое, или внешняя среда, не только активно влияет на живое, но и является объектом изменений.

Основным признаком живого является не просто колебательный процесс, а периодический колебательный процесс, то есть автоколебания⁴. К автоколебательным системам относятся, например, периодические процессы фотосинтеза, колебания концентрации кальция в клетке, колебания в гликолизе и других метаболических системах, колебания численности животных в популяциях и сообществах. Дыхание и работа сердца – тоже автоколебания.

В связи с вышесказанным далее под живым будет пониматься целостная система, которая на основе автоколебаний обладает способностью поддерживать постоянным свое внутреннее состояние. Поэтому компонентами живого следует считать биоту, атмосферу, океаны и земную кору.

САМООРГАНИЗАЦИЯ И СИНХРОНИЗАЦИЯ

Все живое колеблется. И не просто колеблется вследствие какого-либо внешнего воздействия, а поддерживается изнутри самой колебательной системой. Следовательно, живое – самоподдерживающая колебательная система.

На пути к пониманию живого как процесса самоорганизации стоят такие понятия, как синхронизация и резонанс. Последние играют ключевую роль в понимании живого как совокупности структур колебательных процессов, но совокупности не хаотической, а синхронизированной⁵. Дело в том, что путем синхронизации внутренних ритмов (читай частоты колебания) простых колебательных процессов в нелинейных средах происходит их объединение в одну сложную колебательную структуру. Следовательно, разные колебательные структуры, объединяясь в одну путем синхронизации их внутреннего времени, в своем последующем совместном развитии опираются уже на единое для них время. В результате синхронизация колебательных процессов представляет собой суть самоорганизации материи⁶. Понимание роли синхронизации в процессах самоорганизации материи сыграло решающую роль в развитии представлений о том, что собой представляет живое. Многочисленные эксперименты и наблюдения показывают, что процессы самоорганизации происходят как на уровне живого, так и косного вещества⁷. Было открыто самопроизвольное образование на Земле минералов с более сложной кристаллической решеткой. В химии известны процессы, приводящие к образованию устойчивых структур во времени. Наиболее известным примером является удивительная реакция Белоусова-Жаботинского⁸. Эксперименты биологов показали связь околочасовых ритмов разных клеток живого организма и синхронность их колебаний. Так, время синтеза белка в печени, поджелудочной и слюнной железах крысы обнаруживает значительное сходство, хотя синтез и выделение пищеварительных ферментов в слюнной и поджелудочной железах регулируются разными способами. Получается, что колебательные процессы в разных клетках разных органов протекают таким образом, что их фазы когерентны, то есть одномоментны, хотя при этом длительность самих колебательных процессов, происходящих в разных органах, может быть разной.

Не удивительно то, что происходит синхронизации одинаковых процессов, протекающих в разных клетках одного и того же организма. Удивительно то, что имеет место синхронизация биохимических и биофизических процессов, протекающих в разных организмах. Все живое на Земле зависит от колебательных процессов, которые протекают в окружающей среде, причем как в астрономической, так и геофизической⁹. Все живое синхронно с вращением Земли, Луны, изменением активности Солнца, колебаниями атмосферного давления, магнитного поля и космического излучения. Наконец, все живое в процессе эволюции и адаптации приспособилось к колебательным процессам, которые происходят во внешней среде. Следовательно, синхронность также следует рассматривать как фундаментальное свойство живого. Эта же мысль может иметь иную редакцию: все живое существует благодаря синхронизации колебательных процессов, которые протекают как в организмах, так и за их пределами.

Для понимания живого очень интересно проследить становление и синхронизацию некоторых колебательных процессов у человека. В процессе онтогенеза происходит не только появление и развитие циркадианных колебательных процессов, но и их превращение в определенный циркадианный ансамбль¹⁰. Уже у новорожденных существует суточные колебания температуры тела, но их акрофазы, однако, сильно различаются. К 4-й неделе процессы синхронизируются. Это говорит о том, что суточные колебания возникают раньше, чем происходит их синхронизация¹¹.

Известно, что не все признаки формируются сразу при рождении. Синхронизации протекающих там процессов происходит по мере и на основе созревания соответствующих органов. Синхронизированные колебания процессов жизнедеятельности характерны для зрелого организма, а не в момент рождения¹². Завершающим этапом синхронизации является создание внутренних связей между отдельными органами и их функциями, повышается как экзогенная (адаптация к биотическим колебаниям среды), так и эндогенная (внутри межсистемная координация функций) упорядоченность циркадианной системы. Выражением этого является и повышение амплитуд большинства суточных ритмов.

В зрелом возрасте довольно долго сохраняется относительная стабильность амплитуд циркадианных ритмов. Более того, максимальная надежность биосистем в зрелом возрасте обусловлена прежде всего максимальной величиной циркадианных амплитуд. В процессе старения в организме человека и животных, наоборот, отмечено снижение амплитуд биоритмов¹³. Происходит распад синхронизированной системы циркадианных колебательных процессов. При этом распад протекает в обратной последовательности по сравнению с ее становлением. В первую очередь ухудшается внутренняя и внешняя координация функций. Происходит, например, десинхронизации ритмов сна и бодрствования, а также температуры тела и т. д. Ухудшаются все приспособительные возможности. Полная же потеря адаптации приводит к гибели¹⁴. Окончательный распад синхронизированной системы циркадианных колебательных процессов наблюдается за 2-3 дня до смерти. «Время жизни» сложных структур ограничено¹⁵. Они устойчивы только в зрелом «возрасте», когда синхронность и амплитуда колебательных процессов достигают максимума.

САМООРГАНИЗАЦИЯ И РЕЗОНАНС

Как известно, «любой колебательный процесс невозможен, если его период и амплитуда равны нулю».

Главное при оценке живого – амплитуда биопроцессов. Максимальная амплитуда колебательных процессов в организме достигается в результате резонанса. Все эволюционно зрелые колебательные системы, согласно А. М. Молчанову, неизбежно резонансны.

Резонанс играет решающую роль в развитии всего живого. Дело в том, что объединение частей в эволюционирующее целое происходит путем их согласования и синхронизации их периодов (частот). Структуры с соизмеримыми частотами резонансны. Совпадение частот означает, что силы одной структуры действует «в такт» с силами другой, они складываются и их действие усиливается¹⁶. Механизм превращения простых структур в сложные, или автосборки простых структур в новое целое, работает на основе резонанса. Устанавливается общая частота колебаний для всей совокупности структур, взаимно усиливая каждую из них. При этом критерием объединения является способность к резонансу: в сложные структуры объединяются только такие простые структуры, частоты которых соизмеримы. Путем резонансного возбуждения происходит как бы «прилепление» простых структур к сложной, синхронизация процессов и максимизация амплитуд.

При оценке способов эволюции живого механизм случайного отбора просто не работает. Живая природа научилась многократно сокращать временные и материальные затраты путем резонансного возбуждения желаемых структур. Внешние слабые колебания, связанные с космическими процессами, вступают в резонансный контакт с разными осцилляторами (начиная с клетки и отдельных органов и кончая сообществами организмов), и в результате возникают сигналы, изменяющие функционирование этих осцилляторов.

ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЖИЗНИ И РЕЗОНАНС

Поскольку основным признаком живого является колебательный процесс, то возникновение жизни неизбежно связано с возникновением на Земле колебательных процессов. Единственным непротиворечивым способом возникновения живого является путь его резонансного происхождения.

Мысль о жизни как о космическом явлении существовала уже давно. Голландский ученый Христиан Гюйгенс (1629-1695) в книге «Космотеорос», вышедшей в свет уже после его смерти, выдвинул эту проблему. По инициативе Петра I, она была дважды издана на русском языке под названием «Книга мирозрения». Гюйгенс в ней установил, что «жизнь есть космическое явление, в чем-то резко отличное от косной материи». В. И. Вернадский назвал это «принципом Гюйгенса»¹⁷.

Известный русский ученый А. Л.Чижевский внес колоссальный вклад в понимание происхождения жизни на Земле. «Каждый атом живой материи находится в постоянном, непрерывном соотношении с колебаниями атомов окружающей среды – природы; каждый атом живого резонирует на соответствующие колебания атомов природы». «Главным возбудителем жизнедеятельности Земли является излучение Солнца, весь его спектр… Они (солнечные лучи – В. Д.) служат «передатчиками состояний» и заставляют каждый атом поверхностных оболочек Земли резонировать созвучно тем вибрациям, которые возникли на центральном теле нашей системы». «Процесс развития органического мира не является самостоятельным, автохтонным, замкнутым в самом себе, а представляет собой результат действия земных и космических факторов, из которых вторые являются главнейшими, так как они обусловливают состояние земной среды». «Мы привыкли придерживаться грубого и узкого антифилософского взгляда на жизнь как на результат случайной игры только земных сил. Это, конечно, не верно. Жизнь же, как мы видим, в значительно большей степени есть явление космическое, чем земное»¹⁸. Заметьте, эти мысли Чижевского относятся в основном к 1920-м годам.

Однако и сегодня они более чем актуальны, поскольку тот научный прорыв, который сделал Чижевский, пока еще не обеспечивается «тыловыми службами» других наук. Жизнь (живое) есть явление космическое. Появление и эволюция живого связаны с синхронизацией и резонансом. Простейшие структуры под влиянием резонанса объединяются. Современные биологические организмы суть сложнейшие объединения структур, осуществляющиеся по принципу матрешки. Сложная структура состоит из менее сложных, последние – еще из менее сложных и т. д. При этом внутреннее время каждой структуры – от самой простой до самой сложной – синхронизировано.

Итак, время и жизнь – две формы колебательного процесса. С одной стороны, колебательный процесс обладает своей собственной мерой длительности, а, следовательно, и имеет свое собственное внутреннее время. С другой стороны, колебательный процесс является основным признаком живого. Все живое способно к самоорганизации и синхронизирует свое внутреннее время с временем внешним. Все живое конечно, но не более конечно, чем время, а время – это колебательный процесс.

1 Дело в том, что понятие «жизнь» широко используется в очень многих областях науки и искусства. Чтобы не пользоваться довольно размытым (широким) понятием «жизнь», Вернадский вводит понятие «живое вещество» как «совокупность живых организмов». «Косное вещество», – пишет Вернадский, – или материально-энергетическое вещество (горные породы, жидкие и газообразные тела) – в совокупности с живым веществом образуют биосферу».

2 «В действительности, – обращает наше внимание Вернадский, – ни один живой организм в свободном состоянии на Земле не находится. Все эти организмы неразрывно и непрерывно связаны – прежде всего питанием и дыханием – с окружающей их материально-энергетической средой. Вне ее в природных условий они существовать не могут».

3 «Давно сделалась общим местом невозможность дать точное и ясное определение признаков живого, – отмечает В. И. Вернадский. – Мы все их находим в тех или иных явлениях мертвой природы».

4 Если колебания в системе имеют постоянные период и амплитуду, устанавливаются независимо от начальных условий и поддерживаются благодаря свойствам самой системы, а не вследствие воздействия периодической силы, система называется автоколебательной. Автоколебания возникают только в нелинейных средах, или нелинейных системах, и имеют одну существенную особенность – реакция системы на внешнее воздействие не пропорциональна воздействующему усилию.

5 Синхронизация, как известно, есть свойство объектов или структур вырабатывать единый ритм совместного существования.

6 И. И. Блехман считает, что синхронизация может рассматриваться как одна из «форм самоорганизации материи».

7 Существует известный эксперимент. «Возьмите известняк, – говорит академик РАН Г. А. Заварзин, – облейте его водой и облучите рентгеновскими лучами, и вы получите группу аминокислот, как известно, включающих карбоксилы и амины. Присутствующий в составе последних азот, по-видимому, заимствуется или из воздуха, или из битумов, природа которых может быть чисто хемогенной либо биологической. Аминокислоты являются структурной основой белков. Последние образуют более сложные органические вещества — органеллы, но именно белки осуществляют обменные функции и, в сущности, являются главным структурообразующим элементом органических объектов, которые и участвуют в становлении биосферы».

8 Советский химик Б. П. Белоусов проводил исследование окисления лимонной кислоты броматом калия. Реакция протекала в кислой среде в присутствии ионов церия Се3+, которые играли двойную роль – катализатора и цветного индикатора. К его великому удивлению после приготовления гомогенного раствора колба начала периодически изменять окраску с бледно-желтой на бесцветную. Впоследствии оказалось, что аналогичные явления происходят и с другими наборами реактивов. Наиболее зрелищно выглядит колба, если вместо лимонной кислоты использовать малоновую, а вместо ионов церия ионы железа Fе2+. Тогда раствор в колбе может часами со строгой периодичностью изменять цвет во всем видимом диапазоне от рубиново-красного до небесно-голубого. Впоследствии эта реакцию стали называть реакцией Белоусова-Жаботинского по имени ее исследователей.

9 В качестве универсального физического критерия устойчивой целостности фундаментальных структурных единиц материи может выступать наличие у них собственных характеристических частот (т. е. собственного времени).

10 Circa – около, diem – день; циркадианный – околосуточный.

11 Функциональная асинхронность на ранних этапах онтогенеза установлена не только между ритмами разных органов, но и в рамках одного и того же органа. Т. Хельбрюгге показал, что у детей ритм выделения мочи, характеризующий деятельность клубочков почек, развивается уже с 2-3 недели, тогда как ритм выделения калия и натрия с мочой, отражающий функцию канальцев, наблюдается только с 3-го месяца постнатальной жизни.

12И. И. Шмальгаузен отмечал, что наибольшей сложности и вместе с тем наибольшей целостности организм достигает в зрелой фазе своего развития.

13 Старение есть в определенном смысле смена негэнтропийной тенденции развития на энтропийную. В этот период падает способность организма к адаптации, тормозится способность возвращаться к исходному состоянию, надежность организма уменьшается.

14 На примере суточного ритма двигательной активности мышей доказано, что за 1-2 недели до смерти наблюдается полное рассогласование с колебательными процессами, которые происходят во внешней среде.

15 Как считают Князева и Курдюмов, «сложная структура существует только потому, что она существует конечное время».

16 Взаимодействие волн приводит к разным последствиям: они могут, накладываясь друг на друга (резонанс), затухать, менять свою характеристику (частоту) и форму. Например, в XIX в. в Петербурге обрушился Египетский мост. По мосту шел в ногу отряд кавалергардов. Ритм их строевого шага случайно совпал с собственной частотой моста, амплитуда колебаний стала резко возрастать, смещения превысили критическую величину – и мост рухнул.

17 Цит. по: В.И. Вернадский. Несколько слов о ноосфере.

18 Цит. по: А.Л.Чижевский. Земное эхо солнечных бурь.