Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника



Почему "кембрийский взрыв" не является аргументом против эволюции




Читайте также:
  1. A) проект является финансово реализуем;
  2. A16 Действие рыночного механизма проявляется в том, что
  3. B. Медленно действующие противоревматоидные средства
  4. I. Модусы эволюции органов.
  5. I. Первый (и главным) принцип оказания первой помощи при ранениях является остановка кровотечения любым доступным на данный момент способом.
  6. II. Выберите слово, противоположное по значению данному.
  7. II. Мероприятия, выполняемые при появлении опасности радиоактивного заражения (после применения противником ядерного оружия или радиационной аварии).
  8. II. Модусы эволюции функций.
  9. II. Системы, развитие которых можно представить с помощью Универсальной Схемы Эволюции
  10. II.Более простым является метод удельной мощности.

Доказательства эволюции

 

Ответы на некоторые типичные "доводы" антиэволюционистов

 

 

Чрезвычайно подробный перечень утверждений антиэволюционистов и весьма обстоятельные научные ответы на них опубликованы на сайте TalkOrigins (по-английски). Многие "аргументы" противников эволюции рассмотрены в предыдущих разделах (они выделены вот таким шрифтом). В данном разделе мы поместили ряд дополнительных материалов, показывающих несостоятельность антиэволюционистской аргументации.

 

Содержание раздела:

· Почему "кембрийский взрыв" не является аргументом против эволюции.

· Эволюция, случайность, энтропия, или Как Дарвин и Клаузиус оказались правыми одновременно (статья Н.М.Борисова, объясняющая несостоятельность утверждений антиэволюционистов о том, что эволюция якобы противоречит второму началу термодинамики).

· Проставляем даты на геологической летописи, или Как физики геологам помогают (статья Н.М.Борисова, объясняющая несостоятельность утверждений антиэволюционистов-"младоземельщиков" о том, что методы определения возраста горных пород якобы недостоверны).

· Почему остатки белковых молекул в костях динозавров не являются доказательством молодости Земли

· "Слепой часовщик": ролик, показывающий, почему антиэволюционисты ошибаются, полагая, что естественный отбор не может создать что-то принципиально новое и сложное.

· "Несократимая сложность" и бактериальный жгутик.

· "Эволюция - ложь, потому что многие великие ученые были верующими"

· Очень краткие ответы на наиболее часто встречающиеся вопросы:

o 1. Говорят, что эволюция – это теория. С каких пор она стала фактом?

o 2. Правда ли, что «Дарвин устарел»?

o 3. Опровергает ли эволюционную теорию «кошмар Дженкина»?

o 4. Существуют ли внутренние противоречия в теории эволюции?

o 5. Есть ли факты, опровергающие эволюционную теорию?

o 6. Правда ли, что теория эволюции не получила достаточных подтверждений?

o 7. Почему наследственная информация совершенствуется и возрастает в объеме, а не портится в результате мутаций?

o 8. Как могли "из ничего" возникнуть такие сложные органы, как глаз? Правда ли, что эти органы совершенны?



o 9. Можно ли наблюдать эволюцию?

o 10. Правда ли, что люди не вывели ни одного нового вида?

o 11. Хватает ли времени для эволюции наблюдаемых сегодня форм естественным путем?

o 12. Правда ли, что для того, чтобы методом случайного перебора всех возможных вариантов создать сложную биологическую молекулу (например, белка гемоглобина), не хватило бы всего времени существования Вселенной?

o 13. Правда ли, что естественным отбором нельзя объяснить возникновение полового размножения?

o 14. Почему обезьяны сейчас не превращаются в людей?

o 15. Действует ли в научных кругах запрет на критику эволюционной теории?

o 16. Являются ли антиэволюционизм (креационизм) и его разновидность – "теория разумного замысла" ("intelligent design") наукой?

o 17. Думают ли животные?

o 18. Совместимы ли теория эволюции и христианство?

o 19. Правда ли, что Дарвин перед смертью отрекся от своих взглядов?

o 20. Почему у эволюционистов всегда такой высокомерный тон, почему они так неуважительно отзываются о своих оппонентах - антиэволюционистах? Это - нарушение научной этики!



o 21. Почему авторы этой публикации ссылаются на Ричарда Докинза - ведь всем известно, что это очень "попсовый" автор, и к тому же воинствующий атеист?

o 22. Что такое "полистраты"?

 

Почему "кембрийский взрыв" не является аргументом против эволюции

Многие крупные таксоны (типы и классы) современных животных впервые появляются в палеонтологической летописи в течение сравнительно короткого интервала времени в начале кембрийского периода (примерно 542 - 530 млн лет назад), то есть в геологическом масштабе времени - почти мгновенно. Антиэволюционисты иногда пытаются использовать этот факт в качестве аргумента против эволюции: дескать, он противоречит дарвиновским представлениям о постепенности эволюционного процесса, и непонятно, где же предки всех этих животных. Самому Дарвину "кембрийский взрыв" представлялся загадкой, которую его теория не могла объяснить. Усилиями последующих поколений биологов и палеонтологов эта загадка была в общих чертах разгадана. Популярный и подробный рассказ о новейших находках, современных фактах и теориях, объясняющих "кембрийский взрыв", читатель найдет в работах авторов настоящего материала:

А.Ю.Журавлев. Тени зарытых предков

К.Ю.Еськов. История Земли и жизни на ней. Глава 7.

В дополнение к этим статьям отметим, что "кембрийский взрыв" является ярким примером быстрой адаптивной радиации, что часто происходит с живыми организмами вскоре после их проникновения в обширную незанятую область экологического (нишевого) пространства. Аналогичные примеры мы наблюдаем и сегодня. Например, в молодом эфиопском озере Тана примерно за 10 тысяч лет из одной случайно попавшей туда формы (усач Barbus intermedius) развилось 14 разных форм, занявших разнообразные пустующие ниши ( Sibbing et al., 1998). В том числе появились даже усачи-хищники, что крайне нехарактерно для карповых рыб вообще.



Усачи озера Тана

По своему строению многие из этих новых форм вполне заслуживают не только видового, но и родового статуса, однако по генетике они все очень близки, как им и положено, учитывая их молодой возраст. Поэтому сегодня одни ихтиологи считают эти формы разными видами, другие - только разновидностями. Как показывает изучение аналогичных процессов в более древних озерах Малави и Виктория, где в ходе адаптивной радиации сформировалось примерно по 500 видов рыб-цихлид, для развития полной генетической несовместимости между разошедшимися видами требуется порядка 4 - 14 миллионов лет. Поэтому неудивительно, что в лабораторных условиях усачи из озера Тана свободно скрещиваются и дают плодовитое потомство. Дайте им 15 миллионов лет - и они наверняка утратят эту способность, если условия жизни в озере останутся более-менее постоянными. Антиэволюционисты могут на это возразить, как это у них принято, что в африканских озерах "рыбы остались рыбами", появились только новые виды и роды, а во время кембрийского взрыва появились "целые новые типы". Но ведь новые типы тоже зарождаются сначала "всего лишь" как новые виды. Это только потом, в ретроспективе, появляется возможность оценить масштаб изменений и приписать группам, произошедшим от появившихся в ходе быстрой адаптивной радиации видов, более высокий таксономический ранг.

Еще следует добавить, что первые бесспорные следы присутствия настоящих многоклеточных животных (царство Metazoa), а именно губок, недавно обнаружены в отложениях криогенового периода Протерозойской эры - более чем за 93 миллиона лет до начала кембрийского периода (см.: Животные появились свыше 635 миллионов лет назад). Нет никаких сомнений, что непредвзятый биолог-систематик, попавший в криогеновый период и ничего не знающий о последующей эволюции земной жизни (ну, например, марсианин, по какой-то случайности имеющий наши современные понятия о принципах биологической систематики), никогда в жизни не выделил бы криогеновых губок в отдельное царство. Он классифицировал бы их как своеобразную специализированную группу колониальных жгутиконосцев - хоанофлагеллят (об этих жгутиконосцах см. в заметке: Расшифрован геном хоанофлагеллят — ближайших одноклеточных родичей всех многоклеточных животных ).

Заметим также, что многие другие эволюционные события разворачивались куда более постепенно по сравнению с "кебрийским взрывом" (например, последовательно и через большие интервалы геологического времени появлялись отделы и классы высших растений, классы наземных позвоночных). Быстрые адаптивные радиации характерны для периодов, наступающих сразу после крупных экологических кризисов. Например, быстрая радиация млекопитающих и костистых рыб в начале Кайнозойской эры, 50-65 миллионов лет назад, была связана с вымиранием, соответственно, динозавров и аммонитов, что привело к освобождению множества экологических ниш.

 

Эволюция, случайность, энтропия, или Как Дарвин и Клаузиус оказались правыми одновременно)

 

- Эволюция не противоречит второму началу термодинамики

- Новая информация может создаваться не только разумом, но и сочетанием случайного изменения состояния системы с последующим необходимым (избирательным) запоминанием результатов этого изменения

Бог не играет в кости.

Альберт Эйнштейн

А ангелы смеются,

Разыгрывая в кости мой удел…

Лариса Бочарова

 

Мы все учились понемногу чему-нибудь и как-нибудь... Факт, печальный для учителей и ученых, но неопровержимый: среди многих научных концепций, которыми система образования пытается «загрузить» молодого человека, по истечении многих лет после завершения образования люди в большинстве своем помнят лишь несколько самых «хлестко» поданных идей. В списке таких концепций есть две, о которых одинаково хорошо помнят и которые одинаково плохо понимают – это второе начало термодинамики и теория биологической эволюции. Велик соблазн тут попенять на «косную и неэффективную» систему школьного образования. Однако следует учесть, что хотя эти обе концепции сформулированы уже давно (в середине XIX века), ответ на вопрос, как и почему они не противоречат друг другу, был дан лишь в последние полвека.

Не секрет, что пытливых школьников и студентов при изучении как теории эволюции, так и термодинамики гложет один «проклятый» вопрос. От изучения биологической эволюции у многих, если не у большинства, школьников и студентов, остается впечатление (не вполне верное, ибо и упрощение строения может приводить к эволюционному успеху, как в случае с паразитическими организмами), что эволюция «естественно направлена» от простого к сложному. От изучения второго начала термодинамики — что все системы, предоставленные сами себе, неизбежно «естественно портятся», накапливая в себе «беспорядок» (энтропию). Так как же Дарвин, первооткрыватель феномена естественного отбора в биологической эволюции, и Клаузиус с Томсоном, обосновавшие второе начало термодинамики, могут быть правы одновременно? Более того, если в эволюции так существенны случайные процессы, как же случайность и стихийность может производить на свет не хаос, а порядок и целесообразность?

Таких вопросов ни учителю, ни ученому не следует стесняться. Более того, они являются поводом, чтобы лучше разобраться самому в таком многоплановом явлении, как биологическая эволюция, которая требует для своего изучения хорошего понимания таких разных наук, как математика, физика, химия, биология одновременно. К сожалению, одному человеку очень трудно сочетать глубокие знания всех этих предметов сразу. Тем более трудна такая задача для педагога массовой школы. Поэтому при объяснении комплексных биологических явлений учителя-предметники в области, лежащей за пределами области их компетентности, порой пользуются не научными, а обывательскими понятиями «хаоса», «порядка» и «случайности», которые не проясняют, а лишь затуманивают суть вещей.

Обывателю «хаос» (отсутствие корреляций между вещами и явлениями) и энтропия, являющаяся «мерой количественного измерения хаоса» (математически это логарифм числа элементарных состояний, в котором может находиться система) зачастую кажутся мистическими, почти неподвластными рациональному познанию, едва ли не с инфернальным душком. Как писал К. Ю. Еськов,

…энтропия (вполне заурядная физическая величина) незаметно приобретает отчетливые черты некого Мирового Зла, а нормальное функционирование живых систем вдруг разрастается до масштабов глобального противостояния сил Света и Тьмы.

Такими же мистическими и пугающими представляются обыденному сознанию и случайные явления в природе. Небезызвестный Т. Д. Лысенко, который так и не мог понять дарвинизма, подменяя его ламаркизмом, неслучайно говорил: «наука-враг случайности», и эта позиция отражает непонимание механистической наукой XVIII-начала XIX веков (в методологии которой фактически «застряла» лысенковщина) стохастического (вероятностного) характера многих процессов в природе. Не понимают сущности случайных процессов и религиозные антиэволюционисты (креационисты)[1], говорящие, что биологическая эволюция якобы предполагает образование сложных систем в результате исключительно случайных процессов, и что единственной альтернативой случайному процессу является «разумный замысел».

Тем не менее, в современной науке в понятие случайности не заложено ничего мистического. Это всего лишь свойство события, не предопределенного однозначно начальным состоянием системы, в которой это событие происходит. Противоположностью случайности является не «разумный замысел», а необходимость, или детерминированность, то есть обусловленность исхода какого-либо события за счет причинно-следственных связей с предшествующими событиями.

Своей «непредсказуемостью» случайность пугала естествоиспытателей прошлого, воспитанных на жестко детерминированной картине мира, которую рисует классическая механикаНьютона. П. С. Лапласу такая «светлая и ясная» детерминированность казалась чем-то вроде проявления божественного провидения, повелевающего вещам вести себя «как положено», вплоть до мечты о всеведении: с именем этого ученого связано понятие о «демоне Лапласа», решающем уравнения Ньютона, и поэтому знающего о судьбе мира все. Симптоматично, что именно Лаплас впервые попробовал количественно применить законы Ньютона не только «вперед», но и «назад» во времени, переложив гипотезу И. Канта о возникновении солнечной системы на язык математики. В рамках такого подхода временнáя эволюция мира мыслилась едва ли не фаталистически предопределенной, а «случайность», подобно «хаосу», казалась чуть ли не «игрой темных сил». «Страх случайности» оказался унаследованным официозной философией советской эпохи, которая (в этом она мало отличалась от креационизма) стремилась политизировать естествознание, приспособив его к своему мировоззрению. Как писала Большая советская энциклопедия,

Случайность — отражение в основном внешних, несущественных, неустойчивых, единичных связей действительности; выражение начального пункта познания объекта; результат перекрещивания независимых причинных процессов, событий; форма проявления необходимости и дополнение к ней.

В таком понимании (идущем от классической механики), случайность является следствием не более чем несовершенства нашего разума. Классическим примером здесь может служить бросание игральной кости. В этом случае, хотя нам со времен Ньютона хорошо известны законы природы, влияющие на движение кости, исход бросания мы предсказать не можем, так как из-за погрешности в знании начальных условий решение задачи о поведении кости в полете является неустойчивым по отношению к начальным условиям. Иными словами, малые изменения начальных условий влекут за собой существенное изменение исхода события (выпадение другого числа на кости).

В еще более «затруднительном» положении оказалась классическая термодинамика XIX века, когда перед нею встала проблема решения уравнений движения атомов и молекул, составляющих рабочие тела тепловых машин. Даже если вообразить себе атомы абсолютно твердыми и упругими шарами, предсказать движение каждого такого «шара» становится совершенно невозможно. Правда, в классической термодинамике стохастическую картину на микроуровне удалось «обуздать» с помощью термодинамических потенциалов — функций, представляющих собой усредненные по статистическому ансамблю значения энергий частиц. Подход оказался плодотворным: раз уж мы не можем предсказать поведение каждой частицы в ансамбле, в котором не один миллиард миллиардов частиц, то следует заняться предсказанием, как ведут себя некоторые усредненные показатели системы. Создателям классической термодинамики — от Карно с Клаузиусом до Гельмгольца с Гиббсом — повезло: в терминах термодинамических потенциалов поведение квазиравновесных систем оказалось детерминированным, что до поры до времени сохраняло идущую от Лапласа уверенность в предсказуемости мира.

Тем не менее, термодинамика внесла в картину мира одну принципиальную деталь: в отличие от классической механики, которой все процессы были обратимы во времени, второе начало термодинамики утверждает направление «стрелы времени» — от прошлого к будущему. Несмотря на почти мистическое и фаталистическое отношение неспециалистов ко второму началу термодинамики (мол, оно предопределяет тенденцию к «порче» мира и превращению его в хаос) это начало есть простое следствие из принятого в статистической физике постулата о равновероятности элементарных состояний сложной системы. Поскольку в неупорядоченной системе число элементарных состояний больше, чем в упорядоченной (наглядный пример: выстроить 10 томов собрания сочинений Пушкина по порядку можно лишь единственным образом, а в беспорядке их можно тасовать 10! = 1 * 2 * 3 * … * 10 = 3 628 800 раз), то при равновероятности изменения элементарных состояний в замкнутой системе, не обменивающейся энергией с внешней средой, вероятность увеличения упорядоченности ничтожно мала.

Тем не менее, опыт показывает, что не каждая в мире система стремится к «хаосу» и «порче». Та же классическая термодинамика зародилась как наука о тепловых машинах, которые преобразуют хаотичное движение микрочастиц в упорядоченное движение поршней, валов и колес. Действуя подобным образом, тепловые машины, разумеется, не нарушают второе начало: они преобразуют в полезную работу не всю хаотичную внутреннюю энергию рабочего тела, а только часть ее. Кроме того, такие машины способны работать только потому, что они потребляют энергию химических связей топлива (сгоревшее состояние для топлива энергетически выгоднее несгоревшего).

Так работает и двигатель вашего автомобиля, и холодильник в вашем доме, и огнестрельное оружие. Подобно тепловым машинам, биологические системы являются ни чем иным, как устройствами, потребляющими энергию Солнца и земных недр и преобразующими ее в упорядоченную эволюцию живого вещества. Так работает и рибосома, и митохондрия, и клетка, и каждый живой организм, и биогеосфера Земли в целом, являясь машиной эволюции видов. Более того, по принципу тепловых двигателей работают не только изделия человеческих рук и живые существа. Такие объекты неживой природы, как конвективные ячейки (см.: ячейки Бенара), морские течения, сезонные ветры, циклоны и т.д. тоже преобразуют хаос в порядок.

Однако нарушения второго начала термодинамики в этом нет. Дело в том, что упорядочение строения материи в ходе работы тепловых двигателей происходит только в ограниченной области пространства и только на ограниченное время. Во внешней по отношению к рабочему телу среде энтропия увеличивается, так что суммарная энтропия системы «рабочее тело плюс внешняя среда» все равно возрастает, в соответствии со вторым началом. Кроме того, тепловые двигатели могут работать, только потребляя энергию от внешних источников, то есть они не вечны.

Дж. Максвелл, рассуждая над вторым началом термодинамики, ввел понятие демона Максвелла – устройства, которое могло бы сортировать молекулы газа по скоростям и тем самым понижать энтропию в сосуде. В настоящий момент ясно, что «демон Максвелла» возможен (более того, все тепловые двигатели являются по сути такими «демонами»), однако он в процессе работы должен потреблять энергию из внешнего источника и диссипировать (рассеивать) ее в среду, тоже внешнюю по отношению к газу в сосуде.

Часто даже в школьных учебниках и научно-популярных книгах на вопрос, для каких систем справедливо второе начало термодинамики, отвечают неверно: оно якобы справедливо только для закрытых систем. Такой ответ путает понятие закрытой системы, за пределы которой невозможен обмен веществом, и системы изолированной, за пределы которой невозможен обмен энергией. Все изолированные системы закрыты, но не все закрытые – изолированы. Второе начало термодинамики, запрещающее уменьшение энтропии изолированной системы, не запрещает такового у системы неизолированной, хотя бы и закрытой. (Понятно, что наша Земля и ее биосфера изолированной системой отнюдь не является). Причина указанной путаницы, по-видимому — все то же недопонимание между специалистами разных профессий, в данном случае физиками и химиками. В то время как физики мыслят категориями термодинамики, которая уделяет основное внимание превращению энергии внутри системы, для химиков, как правило, важнее кинетика, которую интересуют в первую очередь превращения вещества.

Из-за этого обстоятельства некоторые химики, и особенно биологи, редко задумываются о различии между собою обратимых и равновесных процессов. Для термодинамики обратимый процесс – это процесс, в котором приращение энтропии равно подведенному к системе количеству теплоты, деленному на температуру системы. Если же в процессе приращение энтропии больше - то такой процесс необратимый. При необратимом процессе общая энтропия мира, понимаемого как «система плюс внешняя среда», неизбежно возрастает и происходит диссипация энергии от более упорядоченных форм движения к менее упорядоченным. При этом энтропия неизолированной системы в необратимом процессе может уменьшаться за счет отвода лишней энтропии во внешнюю по отношению к системе среду.

Другое свойство, по которому различаются процессы в термодинамике и кинетике, и отличное от обратимости/необратимости – это равновесность/неравновесность. Равновесные процессы, характеризуются одинаковой скоростью перехода частиц из одного состояния (пространственного, энергетического, химического и др.) в другое в каждый момент времени. Большинство химических реакций, в том числе лежащих в основании жизни, обратимы, но только при определенных концентрациях исходных веществ и продуктов они находятся в равновесии. С другой стороны, многие равновесные процессы в термодинамике необратимы: примером могут служить изотермические процессы, когда температура системы искусственно поддерживается постоянной – хотя бы за счет обмена энергией с более массивной внешней средой (водяная или воздушная баня).

Принципиальное различие между равновесными и неравновесными процессами заключается в том, что ко вторым такие категории классической термодинамики, как энтропия (а стало быть, и температура, которую определяют через энтропию, а также зависящая от температуры свободная энергия) строго говоря, применимы только для близких к равновесию состояний, ибо только в этом случае можно считать, что дифференциал энтропии является полным. К описанию систем, находящихся в состоянии, далеком от положения равновесия, классическая термодинамика применима плохо, поэтому их поведение обычно описывают с помощью кинетического подхода, который отслеживает изменения состояния частиц (молекул, атомов и др.) в каждой точке пространства-времени.

Хотя формулировка процессов эволюции живого в термодинамических категориях еще не завершена, большинство специалистов вслед за Нобелевскими лауреатами И. Р. Пригожиным и М. Эйгеном уверены, что эволюция жизни – это история существенно неравновесных процессов в существенно открытых системах. Суть неравновесного термодинамического подхода к изучению биологической эволюции – в описании живого как совокупности самовоспроизводящихся тепловых машин (вспомним, что классическая термодинамика успешно описывает превращение хаоса в порядок в тепловых машинах).

Однако, тепловые машины, изучаемые классической термодинамикой, обладали малым количеством обратных связей между своими элементами, из-за чего кинетика частиц рабочего тела (газа) при взаимодействии с элементами ходовой части машины в них описывалась линейными уравнениями, процесс случайных блужданий частиц был марковским (марковским процессом, или цепью Маркова, называется случайный процесс, вероятности разных исходов нового этапа которого зависит только от состояния на текущем этапе, а не на предыдущих этапах) а изменение во времени термодинамических потенциалов рабочего тела — детерминированным и предсказуемым. В живых же системах обилие обратных связей приводит к нелинейности уравнений кинетики для каждого из элементов системы, немарковскому характеру случайных процессов в системе (его исход зависит от всей предыстории случайных блужданий – система «имеет память»), и непредсказуемому поведению даже усредненных параметров всей системы. По мере развития биологии ученые сталкиваются со все менее и менее детерминированными системами, несмотря на что их поведение критическим образом зависит от такого необходимого (детерминированного) явления, как естественный отбор и несмотря на то, что живые системы обладают «памятью», благодаря которой результаты этого отбора запоминаются в геноме.

Квантовая механика приучила ученых смириться с тем, что в мире существуют процессы, результат которых невозможно однозначно предугадать не из-за ограниченности наших умственно-вычислительных способностей, а в силу природы вещей. Такое осознание далось не даром. Эйнштейн, как известно, так и не мог поверить, что «Бог играет в кости». Его интерпретация квантовой механики, высказанная еще в 1930-е годы, в противовес стохастической «копенгагенско-Боровской», предполагала как раз, что мы «не знаем каких-то скрытых параметров» в поведении частиц микромира. Лишь в 1964 году, после смерти и Бора, и Эйнштейна, Дж. С. Беллом было математически показано, что интерпретации Эйнштейна и Бора существенно различны. Именно, результаты пространственно-временных корреляций между двумя связанными общим прошлым частицами «по Бору» и «по Эйнштейну» будут отличаться между собой. Интерпретация квантовой механики по Бору предполагает бóльшую, чем по Эйнштейну, степень коррелированности между состояниями микрочастиц в паре, объединенной общим прошлым (например, в паре летящих в противоположном направлении фотонов аннигиляционного излучения, рожденных в акте аннигиляции позитрона и электрона). И только в1980-е годы была проведена исчерпывающая экспериментальная проверка, кто прав — Бор или Эйнштейн. Оказалось, что все-таки Бор: стохастический характер наблюдаемых фактов о микромире — результат стохастичности самого микромира, а не неизвестности нам каких-то параметров.

Однако, если квантовая механика касалась в основном объектов микромира, то термодинамика и кинетика живых систем открыла нам неквантовые, сугубо макроскопическе объекты, ведущие себя квазихаотически. В живом мире есть системы, состоящие из нелинейно взаимодействующих компонентов; иногда даже число этих компонентов может быть сравнительно малым. Взаимодействие этих компонентов может быть детерминированным, не включающим элементов случайности (естественный отбор, например, есть процесс необходимый). Тем не менее, такие системы могут проявлять достаточно сложное поведение (гораздо более сложное, чем игральная кость при бросании), которое невозможно предсказать.

Хотя в биологической эволюции существенную роль играют случайные процессы, чисто случайным процессом эволюция, разумеется, не является[2]. Без необходимого отбора эволюция бы не привела ни к каким результатам. В этом смысле роль естественного отбора аналогична роли холодильника в тепловой машине, удаляющего лишнюю энтропию за пределы системы. Существенная разница между эволюцией живого и тепловыми машинами состоит главным образом в резкой нелинейности всех процессов эволюции, что приводит к невозможности предсказать результат эволюции, в то время как ход изменения термодинамических потенциалов рабочего тела двигателя легко рассчитать.

Ю. Л. Климонтович, изучая процессы самоорганизации, в 1983 году доказал т. н. S-теорему, которая гласит, что по мере удаления от равновесного состояния вследствие изменения управляющего параметра значения энтропии системы, отнесенные к заданному значению средней энергии, уменьшаются. Как следствие, информация («отрицательная энтропия», или негэнтропия), порождается не «исключительно разумом», как кажется креационистам, а сочетанием случайного изменения состояния системы с последующим необходимым (избирательным) запоминанием результатов этого изменения. Таким образом, на математическом языке были в рамках неравновесной термодинамики описаны введенные еще Дарвином понятия изменчивости, наследственности и естественного отбора. Вдохновленный успехом нелинейной неравновесной термодинамики, Эйген в нобелевской речи даже назвал Дарвина с его идеей естественного отбора «великим физиком».

Такой подход в последние лет сорок не только «помирил теорию эволюции с термодинамикой», но и оказался продуктивным в гораздо более неясной, по сравнению с эволюцией, проблеме абиогенеза – происхождения живого из неживого (см. обзор "Происхождение жизни"). Противники теории эволюции, указывая на ее «слабые места и белые пятна», часто вменяют ей в вину нерешенность проблемы абиогенеза в современной науке. Хотя такие рассуждения – результат непонимания предмета эволюционной биологии (на самом деле она изучает не возникновение живого из неживого, а изменения со временем уже существующих форм живого), вопрос абиогенеза — один из самых «проклятых» в биологии. Гипотеза панспермии, предполагающая занесение на Землю уже способных к размножению и дальнейшей эволюции начальных форм жизни, может оказаться истинной, но это лишь переносит вопрос о возникновении жизни с Земли на другую планету во Вселенной (из современной космологии известно, что Вселенная не вечна, и что в начальные периоды ее эволюции жизни в ней не могло быть никак).

Конечно, невозможно чертить график по одной точке. Поэтому очень трудно строить догадки о деталях происхождения жизни, имея перед глазами только нашу земную жизнь, несомненно, развившуюся из единого корня. И все же успехи в биологии, обреченной быть «царицей наук XXI века» — царицей, которой служат новые концепции математики, физики и химии — позволяют надеяться на то, что люди все же прольют свет на этот вопрос. Тем более что он не только будоражит наше любопытство, но и может послужить ключом к решению важнейших в наше время проблем обеспечения здоровой и обеспеченной жизни каждому землянину.

Н.М.Борисов

 


[1] Креационизмом в широком смысле называют религиозную веру и философскую концепцию, постулирующую сотворение мира духовным началом (Богом). В этом смысле креационизм, не относясь к науке, тем не менее, не противоречит никакой научной теории, в том числе и теории биологической эволюции, ибо можно допустить, что Бог творил, используя процесс эволюции. Однако, такая точка зрения, (теистический эволюционизм, или эволюционный креационизм), популярная среди многих верующих ученых, а также знакомых с наукой богословов, по-прежнему неприемлема для некоторых «фундаменталистов», настаивающих на необходимости буквального толкования сакральных текстов, повествующих о сотворении мира Богом (в иудаизме и христианстве - это первые главы Книги Бытия). Поэтому среди креационистов немало таких, которые убеждены в отсутствии биологической эволюции и в том, что возраст нашей Вселенной и планеты Земля составляет около 6000-7500 лет.

[2] Автор не считает вполне уместным поднимать в формате научно-популярного жанра богословские вопросы, да и квалификации богослова у автора нет, но, тем не менее, ранее уже замечалось, что присутствие в эволюции случайного фактора не должно смущать верующих. Как мы уже отмечали, случайное в науке – это не предопределенное предшествующими причинами; но поскольку Бог авраамических религий (иудаизма, христианства и ислама) является существом абсолютно потусторонним материальному миру, акты вмешательства Бога в этот мир не могут не выглядеть «случайными» для науки [Гоманьков А. В. Книга Бытия и теория эволюции. В сборнике «Той повеле, и создашася. Современные ученые о сотворении мира». Клин. 1999].

 

 


Дата добавления: 2015-04-16; просмотров: 10; Нарушение авторских прав







lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2021 год. (0.024 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты