8.7. Симметрия и энтропия

Теперь уместно связать симметрию с энтропией живых орга­низмов. Известно, что переход вещества на более высокую сте­пень организации, упорядоченности снижает энтропию как меру хаотичности. Но наибольшей симметрией обладает как раз рав­новесное хаотическое состояние. Значит, уменьшение энтропии неизбежно приводит к уменьшению симметрии, т.е. увеличению асимметрии живых организмов. Чем выше уровень организации материи, тем меньше энтропия и симметрия. Для снижения энт­ропии живых организмов, как открытых систем, обменивающих­ся энергией и материей (пища и отправления) с окружающей средой, необходима энергия, причем значительная, которая вы­рабатывается в соответствующих частях клеток (митохондриях) живых организмов за счет пищи, т.е. поглощения энергии внеш­ней среды (Солнца и биосферы).

Образно выражаясь, мы забираем от природы более организо­ванную структурированную материю, обладающую меньшей энтропией, т.е. подпитываем себя негэнтропией, а отдаем ей не­структурированную материю, обладающую большей энтропией. «Питаемся», с энергетической физической точки зрения, отри­цательной энтропией, а отдаем положительную энтропию. И когда в естественных условиях этот баланс нарушается, то на­ступает некоторое динамическое равновесие — обмен энтропией между человеком и окружающей средой стабилизируется, энтро­пия системы человек — окружающая среда возрастает, и живой организм гибнет (энтропия его возросла). Поэтому биологиче­ская смерть живого организма — это рост энтропии до ее уровня в окружающей среде. Повышение же энергетического потенци­ала в живом организме при «нормальном» обмене энтропией его с окружающей средой увеличивает химическую активность кле­ток и дает возможность самовоспроизведения и развития.

По мере упорядочения живых организмов, их усложнения в ходе развития жизни асимметрия все больше и больше превали­рует над симметрией, вытесняя ее из биохимических и физиоло­гических процессов. Однако и здесь имеет место динамический процесс: симметрия и асимметрия в функционировании живых организмов тесно связаны. Внешне человек и животные симмет­ричны, однако их внутреннее строение существенно асимметрич­но. Если у низших биологических объектов, например низших растений, размножение идет симметрично, то у высших имеет

место явная асимметрия — разделение полов, где каждый пол вносит в процесс самовоспроизведения свойственную только ему генетическую информацию. Так, устойчивое сохранение наслед­ственности есть проявление в известном смысле симметрии, а в изменчивости же проявляется асимметрия. В целом же глубокая внутренняя связь симметрии и асимметрии в живой природе обусловливает ее возникновение, существование и развитие.

Существуют ли другие виды симметрии и связанные с ними законы сохранения? В чем состоит глубокое значение законов сохранения электрического заряда, лептонного и барионного чи­сел, странности, изотопического спина и др. ? Как это связано со свойствами абстрактного пространства? В чем смысл наличия черных дыр как неких «пропускных пунктов» из нашего про­странства в другое? К сожалению, пока на эти вопросы мы отве­та не имеем, хотя и хорошо, что современная наука дает возмож­ность их задавать.

По поводу задаваемых вопросов существует следующий физи­ческий анекдот. В. Паули очень любил задавать вопросы, на ко­торые не всегда можно найти правильные ответы (их вообще могло и не быть!). Когда он умер, то продолжал свое любимое занятие на том свете. И там никто не мог ответить на его вопро­сы. Тогда он решил обратиться к Богу. Господь терпеливо и внимательно выслушал его и ответил: «Вся трудность, Паули, в том, что Вы задаете не те вопросы», и это подтверждает В. Гей- зенберг: «Ответ природы на вопрос исследователя зависит не только от ее устройства, но и от способа постановки вопроса», и ему вторит И. Пригожин: «Познание мира — это диалог человека с природой, искусство вопрошать природу и давать ей возмож­ность ответить на его вопросы».

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

6. Как можно понять природу симметрии?

7. Что такое хиральность молекул объектов живой природы?

8. Какова связь симметрии с энт­ропией?

ЛИТЕРАТУРА 26, 41, 57, 63, 82, 84, 96,. 100, 139, 148, 151, 170.

Как происходит обмен энергией между живым организмом и окружаю­щей средой

?

Многообразие отдельных законов пронизано некими общими принци­пами, которые так или иначе со­держатся в каждом законе.