Текст книги "Причина времени"
Автор книги: Геннадий Аксенов
сообщить о нарушении
Текущая страница: 16 (всего у книги 34 страниц)
Но каким образом действует энергия? Не сама же собой. Необходим преобразователь. И Вернадский находит его в виде организмов, населяющих поверхность планеты. В начале века, создавая геохимию, как науку о бытии, распределении и судьбе атомов земной коры, Вернадский не мог не обратить внимание на такую форму их нахождения как организмы, которые тоже состоят из таких же атомов и обмениваются ими с окружающей средой. Он поставил задачу выяснить характер и масштабы природного метаболизма. Геохимия создавалась как наука о движении атомов в земной коре, и одним из русел этого течения были земные организмы.
Общая схема такова: энергия – преобразователь – минерализация – литосфера. В таком порядке структуру поверхностной части планеты никто не рассматривал. Конечно, до известной степени она свойственна старым натуралистам, таким, как Ламарк, который целостно подходил к природе, и тоже не считал организмы каким-то посторонним, случайным явлением на поверхности планеты. Но он не обладал той богатейшей информацией, которой теперь владел Вернадский, создававший геохимию как науку об атомах, которые во времена Ламарка были еще абстрактными “основными началами” или “элементами природы”, а теперь стали количественно описываемыми материально-энергетическими телами. Наука за столетие совершенно преобразилась и один и тот же подход дает несравнимо разные результаты.
Первый абрис идеи мелькнул у Вернадского в разгар создания геохимии. Надо к организмам, в том числе и к человеку с его цивилизацией отнестись так же как к солнечному лучу, воде, солям, вулканам, то есть как к природному деятелю, какому-то активному агенту. Река выносит в море частицы определенного сорта, человек с помощью своей драги перерабатывает донную породу и выбирает в ней золото. Результат сходен по форме – изменение атомного состава подстилающей ложе реки породы.
“Какое значение имеет весь организованный мир, взятый в целом, в общей схеме химических реакций Земли?– спрашивал себя Вернадский. – изменялся ли характер его влияния в течение всей геологической истории и в какую сторону?
Надо исходить из настоящего:
Роль человека: резкое нарушение равновесия; это есть новый сильный катализатор. Образование металлов, уничтожение графита, угля и т.д.
Разложение устойчивых соединений.
Какой + и в какую сторону дал человек?
Млекопитающие?
Птицы?
Рыбы?
Растения?
Не обусловлено ли все развитие ничем иным, как определенной формой диссипации энергии?
Без организмов не было бы химических процессов на Земле?
Во все циклы входят неизбежно организмы?” (Мочалов, 1982, с. 168 –169).
Запись сделана 15 сентября 1906 года на отдельном листке бумаги, как обычно записываются важные мысли, никуда не входящие, не составляющие часть ничего, ни статьи, ни наблюдения, но представляющие для ученого программу будущей работы. Вернадский отныне шел по двум важнейшим направлениям: во-первых, выяснение конкретной формы участия организмов в химических реакциях и геохимических циклах на географической поверхности Земли и во-вторых, выяснение целостного значения организованного мира. Можно ли эту роль охватить какой-либо формой обобщения? Иначе говоря, видеть сразу всю Землю в целом как планету в главных чертах ее облика и каждый атом в отдельности в его путешествиях по лику Земли. Видеть целое и не упускать детали. Надо сказать, оба направления развивались Вернадским на протяжение всей оставшейся жизни – и общее целостное теоретическое представление о роли жизни на Земле, и роль конкретных видов организмов, их популяций в изменении химической обстановки и, следовательно, в изменениях конкретных индивидуализированных ландшафтов и вод Земли. Никогда лес не заслонял Вернадскому деревья и наоборот, они только дополняли друг друга..
Но как назвать все организмы, вместе взятые, в качестве химического агента на поверхности планеты, как назвать эту живую пленку? Органический мир? Организмы? Живое? – Живое вещество!
Этот термин уже существовал в биологии, он появился в ней в неразвитую еще пору, когда пытались найти “жизненную силу” или нечто общее, лежащее в основе материи организмов. По мере развития биологии в ней все больше укреплялся взгляд, что невозможно свести каждую структуру организмов, каждый орган к общему виду, утверждалась мысль об особенности каждой структуры, несравнимости органов. Основное отличие живой материи от неживой как раз и состоит в этом трудно постижимом различии: в физике причину явлений ищут во все более общем и массовом, все более мелких структурах, создающих все более мощные и определенные закономерности движения, а в биологии все движения сводятся к наиболее целостным, детали строения объясняются исходя из общего плана, существенными оказываются не массовые, а единичные, необычные, маловероятные реакции, чрезвычайно специфические. Эти противоположные движения научной мысли, обусловленные противоположно-направленным состоянием живой и неживой формы материи – первая идет к организации, вторая – к распаду.
Вещество – значит массовое, общее, лица не имеющее. Но по мере развития биологии как раз нарастало понятие об этом “лице”. По этой причине термин “живое вещество” из современной биологии исчез примерно в 40-50 годы нашего века. Однако в начале века термин существовал еще в научных трудах и означал наиболее весомую часть клетки – протоплазму или белок. Странно, что Вернадский, создавший за свою научную жизнь массу новых понятий, революционизировавший науку, не ввел в нее ни одного нового термина. Тут проявилась его сознательная позиция, он призывал наполнять новым содержанием старые научные понятия. Правильно ли это или не правильно, но так произошло, факт остается фактом: для обозначения главного геохимического агента земной поверхности он взял готовый, имевшийся тогда в биологии термин “живое вещество” и перенес его в геологию и геохимию.
Впервые термин появляется в одном из частных писем 1908 года. Вернадский пишет своему ученику, уже тогда профессору Я.В. Самойлову: “Много последнее время обдумываю в связи с вопросом о количестве живого вещества... Читаю по биологическим наукам. Масса для меня любопытного. Получаемые выводы заставляют задумываться. Между прочим выясняется, что количество живого вещества в земной коре есть величина неизменная. Тогда жизнь есть такая же вечная часть космоса, как материя и энергия? В сущности, ведь все рассуждения о приносе “зародышей” на Землю с других небесных тел в основе своей имеют то же предположение о вечности жизни?
Ну, да об этом в другой раз – но мысль все время занята этими вопросами”. (Аксенов, 1994, с. 157 – 158).
Здесь в вопросительной и весьма обобщенной форме выражена центральная идея понятия о живом веществе: о его постоянной и неизменной роли в земной коре, о количестве живого вещества как мировой константе для Земли.
Завершилось формирование нового понятия в 1916 году, как сам ученый неоднократно указывал. (30). Вернадский, учитывая сложную и гибельную социально-политическую обстановку в России – война и надвигающаяся революция, – поспешил “спасти чертежи” и выразить свои новые мысли. Он начал писать заметки, продолжил их в 1917 и последующие чрезвычайно неподходящие для спокойной научной работы годы до 1921-го, когда в условиях гражданской войны оказался оторванным от Академии наук, находился в случайных пристанищах, на временных и непрочных должностях на юге России в стане белых армий и не мог публиковать их. В целом эти заметки остались неопубликованными до 1978 года, хотя фрагменты из них извлекались автором в виде статей, вырастали даже в целые книги, например, в “Биосферу”. Первое обнародование новых идей относится к 1921 году , если считать за них цикл из 8 лекций, прочитанных перед коллегами в Академии наук по возвращении в Петербург в конце гражданской войны. В том же году начались регулярные публикации статей на данную тему, а затем и книг. Они показали, что созданная В.И. Вернадским геохимия переросла в ее ответвление, ставшее самостоятельной наукой – биогеохимией.
Центральным в ней стало понятие или термин “живое вещество” (обозначим его для краткости ЖВ), который перенесен из биологии и здесь оказался наполненным совершенно новым, не биологическим содержанием. Понятие ЖВ играло в геохимии ту же самую роль, что в современной кибернетике играет понятие “черный ящик”: имеет значение не конкретный механизм преобразования информации внутри “ящика”, а характеристики на входе и на выходе. Точно также Вернадского не интересует, вернее, представляется второстепенным путь материи и энергии, а также события внутри ЖВ, ими занимается как раз биология, позднее биохимия (веществом) и биофизика (энергией), а вход в него и выход. На входе: солнечная или другая космическая энергия, а также молекулы и атомы окружающей среды, на выходе – они же, но в другом, преобразованном виде. Практически подобным образом описывает Вернадский живое вещество в одном из первых определений понятия, в лекциях по геохимии в 1922 году в Академии наук: “Через всякий живой организм во время жизни, пока данный организм жив, идет непрерывный ток химических элементов, который постоянно входит в состав организма и из него выходит, причем сохраняется морфологическая форма организма неизменно. Внимание биологов и обратилось на эту морфологическую форму, которая представляла для них самое главное, но с геохимической точки зрения, несомненно, выступает на первое место вторая сторона живого организма, которая сказывается в том, что каждый живой организм представляет из себя машину, непрерывно пропускающую закономерный вихрь атомов. Материя организма находится в вечном движении, изменении. Следовательно, мы имеем здесь форму материальной среды, резко отличную от той, которую представляет собой косная материя. Там атомы и химические элементы почти не меняются или меняются только с поверхности, здесь все время химические элементы проходят через всю данную среду”. (Вернадский, 1994Б, с. 69 – 70).
Биология ничего не говорит об атомном строении организма, для нее это слишком малоинформативный уровень рассмотрения, для нее существенную роль играет макроскопическое строение, то есть морфология организма, определяющая их разнообразие. Принципиальное разнообразие, сложность как одного, отдельно взятого организма, так и их экологической совокупности, является главным интересом биолога и содержанием всей дисциплины. Геохимия идет другим путем – отысканием определенной, максимально возможной степени генерализации живых организмов, не по структуре, а по функциям их, которые, как выяснил Вернадский, сводятся совсем к немногим. Иначе говоря, только с созданием геохимии как науки, изучающей атомное состояние окружающей среды, стало возможно отнестись и к живым организмам с атомной меркой и они обратились в особое, уникальное, но постоянно существующее состояние окружающей среды – некоторый участок в путешествии атомов, некая заправочная станция на их пути, на которой каждый из них получает определенный заряд химической энергии. Эта функция жизни в реальности, как начал выяснять В.И. Вернадский, распадалась на совсем немногие ее виды, вполне обозримые. Он насчитывал их несколько и назвал геохимическими функциями живого вещества. Но нас пока сейчас интересует то общее, что в них содержится – функция преобразователя вещества.
Именно эта главная роль стала терминообразующей для ЖВ. В одной из первых статей на новую для него тему ученый писал: “Уже давно вошло в общее сознание, что в каменном угле и в других органогенных минералах мы имеем сохраненную ими энергию Солнца, которой и пользуемся, когда мы добываем их для получения из них нужных нам соединений или тепла и механической силы. Но то же самое правильно и по отношению ко всем вадозным минералам (минералов водного происхождения – Г.А.), ибо все они прямо или косвенно связаны с живым веществом – аккумуляторами той же энергии. Поэтому во всяком вадозном минерале, во всяком химическом соединении моря мы имеем дело с формой проявления космической лучистой энергии Солнца.
Захватывая энергию Солнца, живое вещество создает химические соединения, при распадении которых эта энергия освобождается в форме, могущей производить химическую работу. Благодаря этому живое вещество представляет с химической точки зрения активную форму энергии, химическая энергия которой может быть превращена в другие формы энергии – механическую, тепловую и т. д. Минералы, химические молекулы, образующиеся при участии живого вещества, тоже являются носителями той же энергии, начало которой лежит в лучистой энергии Солнца. Но эта энергия в минералах находится в потенциальном состоянии.
В организмах, в живом веществе, энергия в значительной мере свободная, производящая работу. Живое вещество есть форма активированной материи, и эта энергия тем больше, чем больше масса живого вещества”. (Вернадский, 1992, с. 59).
Самая общая мысль заключалась в представлении ЖВ как единого целого. В. И. Вернадский продолжил идею старых натуралистов: Бюффона и Ламарка, которые видели жизнь как целое в общем строе природы или в общей “экономии” как тогда писали, планеты в виде особого состояния вещества, одного из двух состояний – живого и неживого. Для выделенного представления о жизни как особом состоянии вещества не находилось точного слова, поскольку любое определение жизни обременялось дополнительными и разнообразными смыслами. Ламарк пытался описать эти два разных состояния вещества как оппозицию, крайние разнесенные к полюсам свойства вещества.
Уже и до Ламарка некоторые из ученых делили всю природу не на три царства: минералы, растения и животные, как это было принято в XVIII веке, а на два, т. е. тела организованные и неорганизованные. (31). Затем в “Философии зоологии” Ламарк составил простую, но чрезвычайно важную, поскольку она не имела никаких гипотез и допущений, эмпирическую таблицу противоположностей тел организованных и неорганизованных. Она состояла из восьми пунктов: 1) тела неорганические обладают индивидуальностью только в молекулах и от величины она не зависит; индивидуальность живых тел не сводится к молекулам, из которых они состоят; 2) неорганические тела могут быть как разнородными, так и однородными, от их соотношения ничего не зависит, т.е. неорганические тела могут существовать в одной фазе; тела органические могут быть только разнородными; они существуют не менее чем в двух фазах; 3) свойства неорганических тел не зависят от их формы; свойства тел органических зависят только от формы, любое ее изменение дает новый вид живого; 4) первые бессвязны в своих частях; вторые связаны, изменение в одной части немедленно влечет изменения в другой части; 5) неорганические тела сохраняются только в неизменности, но “всякое тело, обладающее жизнью, напротив, постоянно или временно оживляется особой силой, беспрестанно возбуждающей движение в его внутренних частях, непрерывно производящей изменения состояния этих частей, но в то же время обусловливающей процессы восстановления, обновления, развития и многие явления, свойственные исключительно живым телам”; 6) увеличение объема и массы неорганических тел носит случайный характер; живые тела растут путем ассимиляции вещества изнутри кнаружи; 7) первые не нуждаются в питании, вторые восстанавливают свою деятельность только питанием; 8) соединение неорганических тел случайно, они не рождаются и не могут умирать, живые тела возникают только рождением из зародыша или почки и смерть для них явление закономерное. (Ламарк, 1955Б, с. 445 – 457).
Подход Ламарка был настолько нов и непривычен, что за целых сто лет не получил адекватного развития, никто не продолжил рассмотрение живых тел как целостности, одного определенного вещества, решив, какие черты его строения именно как вещества являются определяющими. Впервые после Ламарка это сделал Вернадский. Геохимия, то есть атомный аспект всех структур поверхности планеты дал ему возможность рассмотреть ее как состояние двух естественных тел, живого и неживого, состоящего из
однотипных атомов и молекул. В первых работах и определениях живого вещества он подходил именно с геохимических позиций к живому веществу, в частности, в классической теперь уж книге “Биосфера”: “Живое вещество придает биосфере совершенно необычайный и для нас пока единственный в мироздании облик. Помимо нашей воли, мы не можем не различать в ней два типа вещества – косное и живое, влияющее друг на друга, но в некоторых основных чертах своей геологической истории разделенные непроходимой пропастью. Никогда не возникает никаких сомнений в принадлежности этих двух разных типов вещества биосферы к разным, необъединимым категориям явлений”.( Вернадский, 1994А, с. 325).
Вернадский пошел по такому же пути, что и Ламарк, и в конце концов составил новую таблицу противоположностей между живым и неживым, посвятив ей отдельную статью, которая называется “О коренном материально-энергетическом отличии живых и косных естественных тел биосферы” и которой он придавал большое значение, опубликовав только при жизни два раза. (32)
Теперь различия, конечно, неизмеримо более строгие, чем пункты Ламарка, разделены Вернадским на 16 пунктов, не содержащих, по его мнению, гипотез и допущений, а только эмпирические обобщения. Они касаются химического и физического состава и строения тел, а также более глубинных свойств. По всем этим признакам живое и косное вещества настолько разнесены, настолько противоположны в своих проявлениях, что наталкивают на одно главное обобщение. И судя по всему, и Ламарк, и Вернадский составляли свои таблицы не для нас, потому что их расшифровка и общая идея остались не очень ясны даже специалистам, которые не комментируют их таблицы. Непонятно, зачем они их составляли. Таблицы требуют слишком больших комментариев и объяснений, и похоже, что с их помощью они уясняли больше для себя, систематизировали материал, чтобы сформулировать одну главную идею: между состоянием вещества в косной и в живой формах нет никаких посредствующих звеньев. Невозможно придумать, нет в науке таких процессов, которые можно было бы втиснуть между живым и косным для объединения их между собой. Нет полуживого или полукосного, а есть очень живое и очень мертвое. Есть степень оживленности, как особый стандарт, ниже которого организм не опускается. Он или живой или убит навсегда. Иначе говоря, идея ведет вот к чему самому важному: невозможно представить себе естественный путь, по которому мертвое, косное вещество могло бы усложниться до живого, невозможно, чтобы из инертных рассеянных атомов могли сложиться организмы, хотя бы один организм, как об этом привычно думают в школьной науке. Нет такого пути. Обратно – из живого в мертвое – вполне естественно, более того, только так и бывает. Ламарком в неразвитой форме, Вернадским – в очень отчетливой – открыто генеральное направление движения вещества в одну сторону, главная улица природы, имеющая одностороннее движение. Как же она образовалась?
Возможны два предположения.
Или жизнь на Земле создана из мертвого вещества действительно сверхразумным всемогущим существом, настолько всемогущим, что оно сумело преодолеть все законы природы, прежде всего второе начало термодинамики, преодолев главное направление, течение всех потоков. К этой мысли привыкнуть легко, надо только на место знания поставить веру.
Или, оставаясь в рамках естественных причин и следствий, признать, что этого перехода никогда не происходило и законы природы неизменны и строги, они никогда не нарушались, даже на время не отдвигались в сторону и никаких невероятных противоестественных событий на Земле не происходило ни в древности, ни сейчас. И было всегда как живое так и неживое. К этой мысли привыкнуть очень трудно.
Первое предположение в науке не рассматривается, а второе, несмотря на непривычность, все же абсолютно фактичное и логичное, если ссылаться на естественные аргументы. И Ламарк, и Вернадский решительно присоединились ко второй возможности. Не надо говорить вообще о жизни, говорит Вернадский, да и слово жизнь – слишком многозначна и обременена разнообразием смыслов, чтобы быть строгим термином. Возьмем просто живое вещество. Так вот, не нужно пока говорить о ЖВ вообще, в каком-то вселенском смысле. Скажем проще: весь строй, весь дух законов науки и любая их буква говорят об одном: на Земле никогда не происходил переход от косного вещества к живому; мертвые молекулы не складывались в живые, да к тому же живая молекула – это вовсе еще не организм. Может быть, где-то там, далеко-далеко, давным-давно такое и происходило, но на протяжении разведанной в науке геологической истории происходить не могло в силу известных на сегодня законов природы. Так и надо сказать: в круге ведения науки такого не замечено.
В науке идея происхождения жизни относиться к мифам. Акт чудесного преображения из химических молекул в живые организмы относится подальше от известных и описанных областей и объектов как в времени, так и в пространстве. В исследованных ареалах никакого происхождения живого из мертвого никто не видел, но вот там, дескать, в неизвестной глубине прошлого, когда и законы были другие, все, наверное, происходило по-другому.
Но как же живые организмы происходят? Обычным путем, от живого к живому, то есть путем биогенеза. Вернадский ищет предшественников в идее биогенеза. И оказывается, вывод о невозможности происхождения жизни из безжизненной материи сделан в том же семнадцатом веке, когда были созданы основы наук, за двадцать лет до ньютоновских “Начал”. В1668 году флорентийский врач и философ Франческо Реди на основании исследования появления червей в гниющем мясе и на основании критического рассмотрения других подобных предвзятых мнений о появлении организмов из мертвого вещества выдвинул принцип, что живое может происходить только из живого. Вернадский называет 1668 год великим годом в истории человечества, потому что с него начинается долгая история, не закончившаяся и сегодня, утверждения принципа биогенеза, которому Окен дал формулу: omne vivum e vivo! С тех пор надежды на абиогенез всякий раз возрождались при открытии новых областей жизни, особенно с открытием Левенгуком микроскопической жизни. Легко обнаружилось, что мыши не рождаются из прелого сена, но вот стали надеяться, что чем меньше организм, тем проще ему произойти из инертных химических молекул. Но и в отношении бактерий сомнения развеял Пастер. В 1860 году он произвел решающий опыт и доказал, что и они происходят только от себе подобных. Его эксперимент произвел огромное впечатление во всей Европе.
Сомнения в биогенезе возникали всегда только из-за слабой изученности данного отряда организмов. Как только начиналось усиленное изучение, все сомнения отпадали: ни одного факта абиогенеза не обнаруживалось. И более того, когда начались опыты лабораторного получения чего-либо подобного живым структурам из неживого вещества, “жизни из пробирки”, все они неизменно заканчивались безрезультатно, показывая, что в таких опытах не хватает чего-то кардинального, что не учитывалось.
В 1921 году, обозрев все подобные и все опровергнутые наукой случаи, Вернадский не стал дожидаться окончания следствия (оставалась неясность тогда с вирусами – живые они или нет?) и сделал вывод большой важности: “Признавая биогенез, согласно научному наблюдению, за единственную форму зарождения живого, неизбежно приходится допустить, что начала жизни в том космосе, какой мы наблюдаем, не было, поскольку не было начала этого космоса. Жизнь вечна постольку, поскольку вечен космос, и передавалась всегда биогенезом. То, что верно для десятков и сотен миллионов лет, протекших от архейской эры и до наших дней, верно и для всего бесчисленного хода времени космических периодов истории Земли. Верно и для всей Вселенной”. (Вернадский, 1992, с. 75).
Этот чеканный вывод можно было бы назвать принципом биоактуализма. Вернадский сделал то же, что в свое время сделали Галилей и Ньютон, отказавшись от идеи происхождения движения и самого мироздания и создания вместо этого механизма движения тел в солнечной системе и во всем мироздании. По этой модели поступил и Лайель, усилив и оформив идею Хаттона (в геологии нет начала) и сознательно отделив геологию от космологии. Родился принцип геоактуализма и за каких-нибудь двадцать пять лет геология стала наукой с собственными, не заемными принципами и методами исследований.
Теперь по тому же сценарию образования наук поступает Вернадский. Давайте отделим жизнь от ее происхождения. Жизнь была всегда не потому что так оригинально думать, а потому что у нее есть совсем другая роль, которой раньше не замечали, – быть посредником между энергией и материей. Никто раньше не спрашивал – зачем? Что она тут делает, живая природа?
В двадцатые годы в работах Вернадского появляется термин “механизм”: “механизм земной коры”, “механизм планеты”. В течение десяти лет в его статьях возникает образ грандиозной, космических размеров машины. Употребляя этот термин, ученый отнюдь не впадал в некий род редукционизма, не думал объяснить сложнейший процесс биогеохимического движения чем-то более простым, наоборот, он хотел передать читателю впечатление о неслучайности, закономерности этого движения, его объективной созданности. Он тщился выразить свое удивление перед поразительным, невероятным, поскольку он не замечался предыдущим точным знанием, процессом абсолютно неизбежного втягивания, вовлечения вещества географической поверхности планеты в жизненное “горение” и в накопление его химических результатов. Ключевое слово здесь – неслучайность. “Медленно и постепенно, но все с большей ясностью восстает перед нами, по мере нашего проникновения в окружающую природу, картина планетного значения жизни, – писал он в статье “О размножении организмов и его значении в строении биосферы”. – Жизнь выявляется перед нами не как случайное явление в истории Земли; она входит в механизм ее коры, определяет одну из ее оболочек – биосферу”. (Вернадский, 1992, с. 75).
Еще более ярко выразил он свое впечатление в письме к одному из своих постоянных корреспондентов геологу Б.Л. Личкову, которому всегда поверял свои главные научные замыслы и достижения. Он писал ему из Парижа о той работе, которая увлекала тогда – об обнаруженных им удивительных количественных закономерностях размножения, посредством которого живое вещество и воздействует на окружающую среду: “Мне удалось подойти к дальнейшему развитию идей о ходе жизни и, кажется ухватиться за большое явление... Мне кажется, размножение организмов представляет в механизме биосферы процесс астрономической точности. Можно его вычислить до конца и вычислять в связи с массой и движением и размерами так же точно, как вычисление планет”. (Переписка..., 1979, с.38-39).
Вот когда только разрешился “детский вопрос” о закономерном, астрономически точном движении всего этого живого населения планеты. Казавшееся таким непрочным, случайным, волнуемым и хаотическим движение всей жизни, ЖВ планеты, как оказалось, подчиняется точнейшим, строго выверенным закономерностям размножения и выполнения таким путем пространства. Вернадский находит эти числовые закономерности и создает свои формулы размножения и энергии захвата пространства, смысл которых еще не освоен наукой в достаточной мере. (33). Из этих количественных закономерностей произошла тогда же книга “Биосфера”.
