11.5.1. Связь пространства и энергии для живого

С энергетической точки зрения подтверждается биологиче­ский принцип: живое борется за реальное пространство — стре­мится расширить власть своего существования. Есть ли здесь противоречие? По-видимому, нет, поскольку живое «борется» в целом за энергию, структурируя ее затем на полезную для себя, свободную энергию и ненужную, связанную энергию — положи­тельную энтропию. В этом суть биоэнергетической направлен­ности эволюции живых организмов, в ходе которой должно про­исходить повышение энергии жизнедеятельности, в частности животных, что значительно увеличивает преимущество более энергетичных особей в борьбе за жизнь, в освоении новых тер­риторий и приспособлении к разнообразной окружающей среде. В биологии, как уже отмечалось, такой процесс называется по­исковой активностью, и относится и к человеку, расширяющему свои возможности. Живое стремится получить энергию и за счет этого сохранить себя. В этом проявляется его целевая функция и в этом же направленность его развития.

Для живой природы характерна также специфика пространст­ва, связанная с асимметрией вещества организма. Мы уже каса­лись в § 8.6 хиральности «живых» молекул и более подробно в §12.5 рассмотрим влияние нарушения симметрии на воз­никновение развития жизни. Пока же отметим, что асимметрия приводит к резкому неравенству направлений в пространстве, выделению в пространстве того направления, которое энергети­чески выгодно или целесообразно. Но поскольку применительно ко многим явлениям мы говорим о едином пространстве—вре­мени, то применительно к живому организму, по-видимому, в связи с асимметричностью пространства можно считать, что и время в живом течет по-другому, чем «объективное» время вне него. Еще В.И. Вернадский говорил [5], что «в живой природе пространство имеет одну особенность, необратимость, зависящую от времени».

11.5.2. Биологическое время живой системы

На возможность возникновения для сложной системы внут­реннего времени обращал внимание и И.Р. Пригожин: в случае самоорганизации каждая такая система координирует свои внутренние процессы в соответствии с собственным временем. Пригожин назвал это релятивизмом системного времени и от­мечал, что, как только формируется диссипативная структура, однородность пространства и времени нарушается [20, 21, 23]. Более того, он считал, что живые системы наделены спо­собностью ощущать направление времени. Эту направленность времени отмечает также психология. Мы помним прошлое, но не помним будущего!

Биологические пространство и время характеризуют особен­ности пространственно—временных параметров организации ма­терии: биологического бытия человеческого индивидуума, смену видов растительности и животных, фазы их развития. Еще Арис­тотель различал две сущности времени: одну — как параметр, фиксирующий различные состояния движения тел, и другую — как рождение и гибель, т.е. как характеристику возраста системы и, следовательно, направленности его от прошлого к будущему.

Наряду с линейным восприятием времени у человека возни­кает психологическое ощущение хода времени, обусловленное в том числе его внутренней организацией. Такое представление называют биологическим временем, или биологическими часа­ми. Биологические часы отражают ритмический характер про­цессов в живом организме в виде его реакции на ритмы природы и в целом всей Вселенной. Появление биологического времени, своего для каждой живой системы, обусловлено синхронизацией биохимических процессов в организме.

Поскольку живой организм является иерархической систе­мой, то он должен соразмерять ее функционирование с синхро­низацией всех подуровней и подсистем не только во времени, но и в биологическом пространстве. Такая синхронизация связана с наличием биоритмов в системе. Чем сложнее система, тем боль­ше у нее биоритмов. Американский кибернетик Н. Винер (1894—1964) считал, что «именно ритмы головного мозга объясня­ют нашу способность чувствовать время».

Большинство физиологических процессов роста, развития, движения и обмена веществ в клетках подвержено ритмическим изменениям, обусловленным суточным (циркадным) ритмом внешней среды. Так, у растений хорошо известны ритмические циклы закрытия цветков и опускания листьев в ночное время и раскрытия их в дневное время. Однако это не всегда связано только с внешним воздействием света. Российский биофизик С.Э. Шноль приводит любопытный пример с фасолью Мэрана, листья которой опускались и поднимались вечером и утром, да­же если она находилась в полностью темной комнате. Листья как бы «чувствовали» время и определяли его своими внутрен­ними физиологическими часами. Обычно растения определяют длительность дня по переходу пигмента фитохрома из одной формы в другую при изменении спектрального состава солнеч­ного света. «Закатное» солнце «красное» из-за того, что длинно­волновый красный свет рассеивается меньше, чем синий. В этом закатном или сумеречном свете много красного и инфракрасно­го излучений, и растения (а может быть, и животные) это чувст­вуют.

Человек, изучающий мир, сам является структурой, изменяю­щейся во времени, и для него представления о прошлом и буду­щем существенно разные. В прошлом время выступает как обоб­щенная координата, а в будущем оно обладает свойствами, зави­сящими от того, как мы и другие объекты ведем себя в настоящем. Если прошлое определено, то будущее сложных сис­тем известно не полностью. Как сказал социолог И.В. Бесту­жев-Лада, «прошлое можно знать, но нельзя изменить, а будущее можно изменить, но нельзя знать». Чем сложнее структура, тем большее число возможных состояний она может принимать в будущие моменты времени. В этом неоднозначность времени. Кроме того, время для индивидуальной особи, для ее вида, рода, класса и т.д. различно (масштаб времени). Для человека оно меньше, для человечества — больше. «Чувство времени» для жи­вого организма всегда субъективно: быстро, когда человек увле­чен, медленно — в безделье.

Эти различные формы времени и его воздействия на осо­бенности жизни и поведения человека должны проявляться в его облике и остальных его свойствах и качествах. Во многих психо­логических исследованиях однозначно было показано, что в за­висимости от функционального состояния человека его собст­венное субъективное время течет по-разному. Известный лет­чик—испытатель М. Галлай описывает случай исследования явления флаттера во время полета самолета. Летчик оценил про­должительность своих действий до разрушения самолета и ката­пультирования в 50—55 с. Однако когда был расшифрован «чер­ный ящик», оказалось, что прошло всего 7 секунд, т.е. для самого пилота время замедлилось в 7 раз! Отметим, что для отдельного человека время выступает не в качестве независимой объектив­ной переменной (астрономическое время), а наоборот, в роли параметра, зависимого от состояния человека. Человеку трудно воспринимать (и ощущать!) время как таковое (в некотором смысле оно для него абстрактное понятие). Для живых организ­мов течение абсолютного времени лишено реальности. Мы воспринимаем не время, а происходящие в течение его процес­сы и изменения, в том числе оцениваем и последовательность событий.

Эталоном времени для человека часто служит его собственное внутреннее время. Собственное время ощущают, например, буд­дийские монахи, длительно пребывающие в темных пещерах, в одиночестве, без астрономических и обычных земных датчиков времени. Исследования психологов показывают, что в таких слу­чаях люди начинают жить именно в своем времени, и если бы это продолжалось достаточно долго, они могли бы создать свою собственную историческую хронологию.

Исследование и моделирование физиологического времени должно быть, вероятно, связано со становлением новой собы­тийно ориентированной биоритмологии, где учитываются фи­зиологическая сущность того, что является событием для живого организма, и его собственные ритмические закономерности. Наш физиологический возраст не зависит от того, сколько вос­ходов и заходов Солнца мы видели на протяжении своей жизни. Интенсивность жизненных процессов связана с внутренним вре­менем, биологическими часами. Ими управляются также такие процессы, как объем клеточного ядра, частота делений клеток, интенсивность фотосинтеза и клеточного дыхания, активность биохимических процессов и т.д. Предполагается, что это биоло­гическое время может течь по-разному, неравномерно, если его сравнивать с физическим (астрономическим) временем. Однако заметим, что до настоящего времени экспериментально такая неравномерность времени в целом во Вселенной не обнаружена.

Синхронизированный общий биоритм организма может не совпадать с ритмом астрономического времени. В молодом воз­расте у организма циклы чаще, и психологически кажется, что астрономическое время тянется медленнее, а в старости биоло­гическое время идет медленнее и поэтому кажется, что астроно­мическое время идет быстрее. Теперь понятно, почему время для ребенка и старого человека течет по-разному. У первого оно медленнее, у второго — быстрее. Ощущение человеком времени связано с эмоциональной окраской событий, в нем происходя­щих. Поэтому-то в детстве, когда эмоции сильнее, события ка­жутся более длительными. Боль удлиняет время, счастье — уко­рачивает («счастливые часов не наблюдают»). Возникает некий конфликт между физическим и биологическим временем. Гово­рят же, что женщине столько лет, на сколько она выглядит; а для здорового человека не важно, сколько ему лет, важно — как и на сколько лет он себя чувствует. Все — индивидуально!

В целом здоровье организма определяется состоянием и ко­личеством его элементарных «атомов» — клеток. Скорость эво­люции клеток, их рост и отмирание будут определять время жиз­ни организма. В молодости скорость возобновления клеток вы­сокая; в старости она замедляется, производная по времени от числа новых клеток меньше нуля, как говорят физики. Жизнь характеризуется интенсивностью обновления клеток, а при ста­рении замедляется биологическое время, запрограммированное самой эволюцией жизни. Продолжительность жизни клеток оп­ределяется числом их делений, специфичным для каждого вида. Для живых организмов имеются экспериментальные подтверж­дения, что скорость деления клетки, задаваемая биоритмами, вначале растет, по мере развития организма достигает макси­мального значения и затем уменьшается, вплоть до нуля при ес­тественной смерти организма. Клетки и органы ведут отсчет вре­мени, согласуясь с программой, заложенной в геноме.

И «если жизнь прошла интенсивно, то она кажется полезной и интересной» (российский биолог И. И. Мечников (1845—1916)). Подобную мысль высказывал французский писатель и философ А. Камю (1913—1966): «Годы в молодости стремительно бегут, потому что они полны событий, а в старости тянутся медленно из-за того, что эти события предопределены». Видимо, это позво­лило JI. Ландау обоснованно перед смертью сказать: «.Кажется, я неплохо прожил жизнь». А для автора всегда программным был девиз: «Только интенсивный обмен энергией с окружающей средой позволяет мне оставаться творческой личностью». Российский биолог И. И. Аршавский отмечал, что чем активней и с больши­ми энергозатратами живет организм, тем больше длительность его жизни.

Заметим также, что случайные процессы, роль которых в квантовой статистике и биологии велика, могут полностью ре- ализовываться лишь в бесконечно большом времени, а само вре­мя ограничено существованием мира [23].