Алексей Цвелик - Жизнь в невозможном мире: Краткий курс физики для лириков

• Название: Жизнь в невозможном мире: Краткий курс физики для лириков
• Автор: Алексей Цвелик
• Издательство: Издательство Ивана Лимбаха
• Жанр: Эссе
• Год: 2012
• ISBN: 978-5-89059-183-8

Доказала ли наука отсутствие Творца или, напротив, само ее существование свидетельствует о разумности устройства мироздания? Является ли наш разум случайностью или он — отражение того Разума, что правит Вселенной? Объективна ли красота? Существует ли наряду с миром явлений мир идей? Эти и многие другие вопросы обсуждает в своей книге известный физик-теоретик, работающий в Соединенных Штатах Америки.

Научно-мировоззренческие эссе перемежаются в книге с личными воспоминаниями автора.

Для широкого круга читателей.

Современная наука вплотную подошла к пределу способностей человеческого мозга, и когнитивная пропасть между миром ученого и обществом мало когда была столь широка. Книга Алексея Цвелика уверенно ведет пытливого читателя над этой пропастью. Со времени издания книг Ричарда Фейнмана научно-популярная литература не знала столь яркого, прозрачного и глубокого изложения широкой проблематики — от строго обоснованного рассуждения об уникальности мироздания до природы вакуума.

Александр Иличевский

---

Массы протона и нейтрона будут входить в выражения для энергий молекул.

Есть простая и наглядная аналогия того, что здесь выражено несколько формальным языком. А именно, каждый атом похож на музыкальный инструмент. Инструмент этот издает звуки только определенного тона, это его спектр. У атомов водорода одна музыка, у атомов углерода другая, у кальция — третья и т. д. Когда атомы объединяются в молекулы (а не каждый с каждым еще и пожелает объединиться, а если объединятся, то могут и размежеваться, да еще и с большим шумом, на этом вся взрывчатка основана), возникает новый тон и т. д. Существенная разница между нашими музыкальными инструментами и атомами в том, что каждый инструмент имеет систему настройки. Задача о согласном звучании инструментов в оркестре решается путем настройки каждого инструмента. А вот у атома ручки настройки нет. То есть на весь оркестр из 1028 атомов, составляющих наше тело, есть ТРИ ручки, регулирующие три числа: Мп/Мр,те/Мр, α.

Теперь представь, читатель, что тебе дана задача из всех этих атомов построить живую клетку. Она состоит из множества атомов разных сортов (сортов этих на самом деле не так уж много, активную роль в деятельности клетки играют всего лишь около десятка элементов), объединенных в молекулы. Все это должно соединиться, не распасться, но и не держаться слишком прочно друг за друга, так как жизнь — штука динамическая, должен происходить обмен веществ, то есть молекулы должны относительно свободно перемещаться, набирать энергию в одном месте, отдавать ее в другом. Короче говоря, создать надо из всех наличных деталей (атомов) работающий организм. Или, по приведенной выше аналогии, нужно из отдельных инструментов создать оркестр. И менять ты, читатель, можешь только три параметра: Мп/Мр,те/Мр, α, которые определяют силу мириад разных химических связей, пространственную структуру молекул (а эта структура определяет их роль и функции в организме). И все потому, что только от этих чисел отношения энергий и зависят. (По правде говоря, вряд ли и эти-то числа можно менять, так как они, возможно, фиксированы другими соображениями. Однако забудем об этом на минуту.) То есть, оперируя всего тремя параметрами, нужно добиться того, чтобы существовали такие условия (хотя бы в принципе существовали, о реализации их даже речи здесь не идет!), при которых молекулы практически произвольной длины были бы: а) относительно устойчивы; б) могли бы активно реагировать и обмениваться энергией с другими молекулами. Совершенно не очевидно, что поставленная таким образом задача имеет решение. Напротив, общее правило таково, что задачи, в которых количество условий, которым нужно удовлетворить, превосходят количество параметров, которые можно менять, НЕ ИМЕЮТ решения. То есть само существование мира, в котором возможна жизнь, противоречит разумным ожиданиям (другое дело, что мы об этом, как правило, не задумываемся, принимая просто за данность). Математик и философ Лейбниц когда-то говорил, что, хотя мы не живем в наилучшем из миров, мы живем в наилучшем из возможных миров. Парадоксально заостряя эту мысль, я бы сказал, что мы живем в НЕВОЗМОЖНОМ мире.

Не слишком ли я сгущаю краски, сократив количество «рычагов управления» только до трех? Казалось бы, остается еще некая свобода выбирать то, из чего живые молекулы строить. На самом деле свободы этой практически нет, так как их свойства диктуются их функцией. А именно: для изготовления длинных молекулярных цепей годятся только четырехвалентные элементы (таких элементов два — углерод (химический символ С) и кремний (Si)).

Схематическая картина атома углерода. Ядро в центре, серые облака изображают собой валентные связи

Две из четырех связей каждый атом такого элемента тратит на то, чтобы соединиться с такими же, как он, атомами в цепочку. Две оставшиеся связи он протягивает, как руки, навстречу окружающему миру, и на них садятся другие атомы. Получается как бы строчка, на которую садятся буквы-атомы или целые молекулы.

Три эквивалентных атома, соединенных в цепочку. На торчащие «рожки» могут сесть другие атомы

Так что для хранения информации в клетках нужны именно такие элементы, какими в нашем мире являются углерод или кремний, именно с такими свойствами. И еще в качестве топлива нужен такой элемент, как наш кислород. Кстати, также нужно, чтобы энергии, выделяемые при разных химических реакциях, сопровождающих живые процессы, не разрушали сами клетки, в которых они происходят, и т. п. То есть нужен баланс, баланс и еще раз баланс, как в оркестре, а рычагов настройки только три…

Надеюсь, из всего сказанного понятно, что по-настоящему глубокие вопросы о самой возможности существования жизни были решены не отбором, а элегантным, невероятно простым по исходным посылкам и непостижимо сложным по следствиям выбором исходных принципов построения мироздания. То, что задача о построении Вселенной, в которой возможны такие сложные структуры, как ДНК, вообще имеет решение, есть факт отнюдь не очевидный. Если мы ему не удивляемся, то только по привычке воспринимать этот мир как нечто, полученное даром. Отбор же, в какой бы форме он ни осуществлялся, по Дарвину или как-нибудь еще, есть только, так сказать, наведение марафета. Оперирует он уже на весьма сложных структурах, чье существование никаким отбором не определяется. Да и случаен он лишь во вполне ограниченном смысле, так как случай здесь накладывается на неслучайную матрицу этих самых исходных (для биологии) структур.

Вполне возможно, что через то, что воспринимается нами как случай, выражается та свобода, которая предоставлена творению. Допустим, процесс отбора пошел бы несколько иным путем, так что разум воплотился бы не в существо, подобное обезьяне, а в дельфина или даже в осьминога. И что же? Это существо так же творило бы, спорило, а может быть, и воевало. Образ Божий ведь не форма тела. А форма тела — это уже детали, «прах земной».

Многих верующих невероятно волнует то, что теория эволюции утверждает, что «человек произошел от обезьяны». Им это кажется абсолютным скандалом. Я никогда не понимал, почему это должно кого-то волновать. Во-первых, происходить от кого-либо не означает быть им. Я не являюсь повторением своего отца, хотя и происхожу от него, так же как мой сын не является повторением меня. Между нами и нашими обезьяноподобными предками дистанция неизмеримо большего размера, чем между отцами и детьми. Обезьяны, несмотря на свое несомненное сходство с людьми во многих отношениях, так же, несомненно, отличаются от людей. Это означает, что на пути от обезьяны к человеку произошло что-то поистине грандиозное, что и определило эту разницу. Тех, кто думает, что наше происхождение от обезьяны делает нас хуже, я хочу спросить: какова альтернатива? Вы предпочитаете быть слепленным непосредственно из элементов таблицы Менделеева в обход эволюционного процесса? Прямо буквально из пыли? Чем это было бы лучше?

Короче говоря, накал страстей вокруг теории эволюции я считаю недоразумением. Правы ли дарвинисты во всем или в чем-то ошибаются, есть вопрос частный и не имеющий отношения к разумности мироздания и существованию Божества. Вопрос этот должен решаться научными методами.

Я уверен, что человек может спокойно созерцать мир, не боясь внутреннего конфликта между верой и разумом, и повторять вслед за Лермонтовым:

Тогда смиряется души моей тревога,
Тогда расходятся морщины на челе, —
И счастье я могу постигнуть на земле,
И в небесах я вижу Бога…

Заключение

Надеюсь, читатель заметил, что в своих идеалистических рассуждениях о физике я воздерживался от защиты какого-то определенного вероисповедания. Моей целью было показать, что, в отличие от мнения материалистов, данные науки дают основания полагать, что природа задумана по определенному плану, который включает и нас с вами. Как я старался продемонстрировать в последней медитации, Вселенная, какой мы ее знаем, представляется разуму совершенно невозможной вещью. То, что эта невозможная вещь, так сказать, дана нам в ощущении, ведь что-нибудь да значит!

Некоторые могут удивиться тому, что я не обсуждаю темы, которые обычно обсуждаются в разделе «наука и религия», такие как Большой взрыв, теория струн, идеи о множественности вселенных и т. п. Это потому, что я хотел ограничиться той физикой, которая уже совершенно несомненно установлена. Я просто прокомментировал содержание учебников. Для раскрытия моей темы достаточно и такой, почти школьной, физики, и поэтому мне не нужно обращаться к истокам времен или лететь к далеким звездам — все необходимые аргументы можно найти здесь, в любом комочке живой протоплазмы.