Что такое жизнь?

Для других целей смотрите раздел Что такое жизнь (двусмысленность).

Что Такое Жизнь? Физический аспект живой клетки-это научная книга 1944 года, написанная для непрофессионального читателя физиком Эрвином Шредингером . Книга была основана на курсе публичных лекций, прочитанных Шредингером в феврале 1943 года, под эгидой Дублинского Института перспективных исследований, где он был директором теоретической физики, в Тринити-колледже, Дублин. Лекции привлекли аудиторию около 400 человек, которые были предупреждены, "что предмет был трудным и что лекции не могут быть названы популярными, даже если самое страшное оружие физика-математическая дедукция-вряд ли будет использовано. Лекция Шредингера была сосредоточена на одном важном вопросе: "как можно объяснить физикой и химией те события в пространстве и времени, которые происходят в пределах пространственной границы живого организма?"

В книге Шредингер представил идею "апериодического кристалла", который содержал генетическую информацию в своей конфигурации ковалентных химических связей. В 1950-х годах эта идея вызвала энтузиазм в открытии генетической молекулы. Хотя существование некоторой формы наследственной информации было предположено с 1869 года, ее роль в воспроизводстве и ее спиральная форма были все еще неизвестны во время лекции Шредингера. В ретроспективе апериодический Кристалл Шредингера можно рассматривать как хорошо обоснованное теоретическое предсказание того, что биологи должны были искать во время своих поисков генетического материала .[ оригинальное исследование?] Как Джеймс Д. Уотсон , так и Фрэнсис Крик, которые совместно предложили структуру двойной спирали ДНК основываясь на рентгеновских дифракционных экспериментах Розалинды Франклин , она приписала книге Шредингера раннее теоретическое описание того, как будет работать хранение генетической информации, и каждый из них независимо признал книгу источником вдохновения для своих первоначальных исследований

Фон[править]

Книга основана на лекциях , прочитанных под эгидой Дублинского Института перспективных исследований, в Тринити-колледже , Дублин, в феврале 1943 года и опубликованных в 1944 году. В то время ДНК еще не была принята в качестве носителя наследственной информации, что имело место только после эксперимента Херши–Чейза 1952 года. Одним из наиболее успешных разделов физики в это время была статистическая физика и квантовая механика , теория , которая также очень статистична по своей природе. Сам Шредингер является одним из отцов-основателей квантовой механики.

Размышления Макса Дельбрюка о физической основе жизни оказали большое влияние на Шредингера. однако, задолго до публикации чего стоит жизнь? Мюллер в своей статье 1922 года "вариация, обусловленная изменением индивидуального гена" уже изложил все основные свойства "молекулы наследственности" (тогда еще не было известно, что такое ДНК), которую Шредингер должен был вывести в 1944 году "из первых принципов" в том, что такое жизнь? (в том числе "апериодичности" молекулы), свойства которых Мюллер указаны и уточнены дополнительно в 1929 в статье "ген как основа жизни" и в 1930-е годы.[7] Кроме того, Дж. Мюллер сам писал в 1960 письмо журналиста относительно того, что такое жизнь? что бы там ни было написано правильно о" наследственной молекуле", она уже была опубликована до 1944 года, и что предположения Шредингера были всего лишь ложными предположениями; Мюллер также назвал двух известных генетиков (включая Дельбрюка), которые знали все соответствующие публикации до 1944 года и были в контакте с Шредингером до 1944 года. Но ДНК как молекула наследственности стала актуальной только после наиболее важных экспериментов Освальда Эйвери по бактериальной трансформации в 1944 году. До этих экспериментов белки считались наиболее вероятными кандидатами.

Содержание[править]

В главе I Шредингер объясняет, что большинство физических законов в большом масштабе вызвано хаосом в малом масштабе. Он называет этот принцип "порядок-из-беспорядка"."В качестве примера он упоминает диффузию, которую можно смоделировать как высокоупорядоченный процесс, но который вызван случайным движением атомов или молекул. Если число атомов уменьшается, то поведение системы становится все более и более случайным. Он утверждает, что жизнь во многом зависит от порядка и что наивный физик может предположить, что главный код живого организма должен состоять из большого числа атомов.

В главах II и III он суммирует то, что было известно в то время о наследственном механизме. Самое главное, он подробно объясняет важную роль, которую мутации играют в эволюции . Он приходит к выводу, что носитель наследственной информации должен быть как небольшим по размеру, так и постоянным во времени, что противоречит ожиданиям наивного физика. Это противоречие не может быть разрешено классической физикой .

В главе IV Шредингер представляет молекулы, которые действительно стабильны, даже если они состоят всего из нескольких атомов, как решение. Хотя молекулы и были известны ранее, их стабильность не могла быть объяснена классической физикой, но обусловлена дискретной природой квантовой механики. Кроме того, мутации напрямую связаны с квантовыми скачками .

В главе V он продолжает объяснять , что истинные твердые тела, которые также являются постоянными, являются кристаллами . Стабильность молекул и кристаллов обусловлена теми же принципами, и молекулу можно было бы назвать "зародышем твердого тела"."С другой стороны, аморфное твердое вещество, не имеющее кристаллической структуры, следует рассматривать как жидкость с очень высокой вязкостью. Шредингер считает наследственным материалом молекулу, которая в отличие от кристалла не повторяется. Он называет это апериодическим Кристаллом. Его апериодическая природа позволяет ему кодировать почти бесконечное число возможностей с небольшим числом атомов. Он наконец сравнивает эту картину с известными фактами и находит ее в соответствии с ними.

В главе VI Шредингер утверждает::

...живая материя, хотя и не ускользает от "законов физики", установленных до настоящего времени, вероятно, будет включать в себя "другие законы физики", до сих пор неизвестные, которые, однако, как только они будут открыты, будут составлять такую же неотъемлемую часть науки, как и первая.

Он знает, что это утверждение открыто для неверного понимания, и пытается его прояснить. Главным принципом, связанным с" порядком из беспорядка", является второй закон термодинамики, согласно которому энтропия только возрастает в замкнутой системе (такой как Вселенная). Шредингер объясняет, что живое вещество избегает распада до термодинамического равновесия, гомеостатически поддерживая отрицательную энтропию (сегодня эту величину называют информацией ) в открытой системе.

В Главе VII он утверждает, что "порядок от порядка" не является абсолютно новым для физики; на самом деле, это еще проще и правдоподобнее. Но природа следует "порядку из беспорядка", за некоторыми исключениями, такими как движение небесных тел и поведение механических устройств, таких как часы. Но даже на них влияют тепловые и фрикционные силы. Степень, в которой система функционирует механически или статистически, зависит от температуры. При нагревании часы перестают функционировать, потому что они плавятся. И наоборот, если температура приближается к абсолютному нулю, любая система ведет себя все более и более механически. Некоторые системы довольно быстро приближаются к этому механическому поведению, когда комнатная температура уже практически эквивалентна абсолютному нулю.

Шредингер завершает эту главу и книгу философскими размышлениями о детерминизме, свободе воли и тайне человеческого сознания . Он пытается "увидеть, не можем ли мы сделать правильный непротиворечивый вывод из следующих двух предпосылок: (1) Мое тело функционирует как чистый механизм согласно Законам Природы; и (2) все же я знаю, посредством неопровержимого прямого опыта, что я управляю его движениями, из которых я предвижу последствия, которые могут быть роковыми и всепоглощающими, и в этом случае я чувствую и беру на себя полную ответственность за них. Единственный возможный вывод из этих двух фактов, я думаю, состоит в том, что я – я в самом широком смысле этого слова, то есть каждый сознательный разум, который когда – либо говорил или чувствовал"я" - это человек, если таковой имеется, который контролирует "движение атомов" согласно Законам Природы". Затем Шредингер утверждает, что это прозрение не ново и что Упанишады рассматривали это прозрение "Атман = брахман" как "квинтэссенцию глубочайших прозрений в происходящее в мире". Шредингер отвергает идею о том, что источник сознания должен погибнуть вместе с телом, потому что он находит эту идею "неприятной". Он также отвергает идею о том, что существует множество бессмертных душ, которые могут существовать без тела, потому что он верит, что сознание, тем не менее, сильно зависит от тела. Шредингер пишет, что, чтобы примирить эти две посылки,

Единственная возможная альтернатива - просто придерживаться непосредственного опыта, что сознание-это единичное число, о котором множественное число неизвестно; что есть только одна вещь и что то, что кажется множественностью, есть просто ряд различных аспектов этой одной вещи…

Любые интуитивные представления о множественности сознания, говорит он, являются иллюзиями. Шредингер симпатизирует индуистской концепции Брахмана , согласно которой сознание каждого индивида есть лишь проявление Единого Сознания, пронизывающего вселенную — что соответствует индуистской концепции Бога. Шредингер приходит к такому выводу "..."Я" - это человек, если он вообще существует, который управляет "движением атомов" в соответствии с Законами Природы. Однако он также квалифицирует заключение как" обязательно субъективное "в его"философских следствиях". В заключительном абзаце он указывает, что под "Я" подразумевается не совокупность пережитых событий, а "именно холст, на котором они собраны."Если гипнотизеру удастся стереть все прежние воспоминания, — пишет он, - это не будет потерей личного существования-и никогда не будет."

"Парадокс" Шредингера[править]

В мире , управляемом вторым законом термодинамики, все изолированные системы, как ожидается, приближаются к состоянию максимального беспорядка. Поскольку жизнь приближается и поддерживает высокоорганизованное состояние, некоторые утверждают, что это, по-видимому, нарушает вышеупомянутый второй закон, подразумевая, что есть парадокс. Однако, так как биосфера это не изолированная система, здесь нет никакого парадокса. Увеличение порядка внутри организма более чем окупается увеличением беспорядка вне этого организма за счет потери тепла в окружающую среду. Благодаря этому механизму соблюдается второй закон, и жизнь поддерживает высокоорганизованное состояние, которое она поддерживает, вызывая чистый рост беспорядка во Вселенной. Для того чтобы увеличить сложность на Земле—как это делает жизнь— необходима свободная энергия и в этом случае ее обеспечивает Солнце.

Издания[править]

Эрвин Шредингер (1944): "Что Такое Жизнь? - Физический аспект живой клетки". На основе лекций, прочитанных под эгидой Дублинского Института перспективных исследований в Тринити-колледже, Дублин, в феврале 1943 года.

Смотрите также[править]

Пруф[править]

.whatislife.ie/downloads/What-is-Life.pdf