Биология
Биологические закономерности, модели и эффекты и их применение в других областях деятельности
Эволюционные идеиРазвитие эволюционных идей
X
Направление изменений состояния живой системы по Эрвину Бауэру
«До сих пор мы обсуждали два свойства, характерные для всех систем, которые мы обозначаем живыми, наличие которых безусловно необходимо для того, чтобы обозначить систему как живую. Эти свойства, как мы видели, имеют ясный физический смысл, и мы считаем их поэтому необходимыми условиями, которые должны быть выполнены и выполняются у каждого живого существа. Мы, однако, также видели, что одного наличия этих двух свойств ещё недостаточно для обозначения систем живыми. По-видимому, к обозначению «живой» предъявляются ещё и другие требования, к обсуждению которых мы теперь перейдем.
Наше первое требование состояло в том, что живые системы при неизменной окружающей среде не должны находиться в равновесии, но должны обладать разностями потенциала, которые выравниваются без внешнего содействия, т. е. они должны быть способными производить работу.
Второе условие требовало, чтобы при каком-либо воздействии извне, следовательно, при каком-либо изменении состояния окружающей среды система должна произвести работу, которая влияла бы на изменения состояния, вызванные этим внешним воздействием, и изменяла бы их. Но и тут и там мы оставили открытым вопрос о том, в какой работе должна выразиться работоспособность и в чем должно состоять воздействие системы на вызванные извне изменения её состояния. Мы пока ещё не установили никаких требований в отношении рода, направления и величины той работы, которую мы требовали от живых систем как при неизменной окружающей среде, так и при изменениях её состояния. Мы намерены теперь и в отношении этого пункта тоже предъявить одно требование.
Мы утверждаем, что материальные системы, обозначенные нами как живые, и в этом отношении обладают характерным свойством, и мы называем живыми только такие системы, которые этим свойством обладают. Это свойство мы сформулируем следующим образом: чтобы обозначить систему живой, мы требуем от неё, чтобы она затрачивала свою работоспособность, т. е. свою свободную энергию, которой она обладает при неизмененной окружающей среде, всегда на такую работу, которая приводит при данной окружающей среде к изменениям в условиях системы, повышающим её работоспособность. Иначе говоря, в системе должны существовать приспособления, способствующие тому, чтобы работоспособность системы и при неизменной окружающей среде всегда затрачивалась на такие работы, которые повышают работоспособность самой системы. Короче, работоспособность должна быть использована в интересах собственной работоспособности.
Так как система только тогда бывает работоспособной, когда она не находится в равновесии, так как при равновесии в ней не может происходить без внешнего содействия при неизмененных внешних условиях никаких изменений, то мы можем формулировать наше требование ещё и таким образом: в живых системах должны всегда быть приспособления, которые превращают работоспособность системы при неизмененной окружающей среде в работу против равновесия, которое наступило бы при данной окружающей среде и при данном состоянии системы.
Этим мы, следовательно, поставили условие и в отношении рода и направления работы, которая должна быть использована при неизмененной окружающей среде. При внешних воздействиях, т. е. при изменениях состояния окружающей среды, мы находим обязательным в нашем втором требовании, чтобы система произвела работу, изменяющую эффект внешнего воздействия. Для данного случая в отношении рода и направления работы мы ставим такое же требование. Здесь мы должны вспомнить, что это требование мы ставили не безусловно при всяком внешнем воздействии, а требовали лишь, чтобы такие работы, изменяющие эффект внешнего воздействия, вообще производились. Тогда наше третье требование для этого случая выразится следующим образом: если происходит внешнее воздействие на живую систему и последняя исполняет работу, влияющую на ожидаемый от этого воздействия и от первоначального состояния системы эффект, то работа системы заключается в таком изменении эффекта, в результате которого при данном внешнем воздействии, при измененной окружающей среде работоспособность системы повысилась, или, другими словами, в случае, если система при внешнем воздействии исполняет работу, то эта работа направлена против равновесия, которое наступило бы при измененной окружающей среде и первоначальном состоянии системы.
Выраженное вкратце наше третье требование, следовательно, говорит: работа живых систем при всякой окружающей среде направлена против равновесия, которое должно было бы наступить при данной окружающей среде при данном первоначальном состоянии системы. Следует ещё раз отметить, что это требование, как и второе, никоим образом не противоречит законам физики, в особенности термодинамики, так как состоянием системы, следовательно, давлением, объёмом, температурой, запасом энергии, энтропией и пр. её различных фаз, с одной стороны, и внешними условиями - с другой, наступающее состояние равновесия понятно бывает однозначно определено только тогда, когда не предполагается никаких приспособлений внутри системы, связанных каким-либо образом с изменением состояния системы или её отдельных фаз или когда относительно этих приспособлений, связей, относительно свойств границы поверхностей и т. д. существуют точные указания.
Но существуют ли подобные приспособления и в каком они находятся взаимоотношении, из перечисленных свойств системы не усматривается. Наши требования, которые мы предъявляем живым системам в смысле работоспособности и её применения в определённом направлении, представляют таким образом собственно условия, относящиеся к приспособлениям, взаимоотношениям и т. д., которые должны быть выполнены в живых системах.
Законы термодинамики в общем только говорят, что равновесие наступает тогда, когда с данными условиями системы несовместимо никакое изменение, которое сопровождалось бы увеличением или уменьшением известной величины состояния, энтропии или свободной энергии. Наступит ли равновесие при определённом состоянии или нет, следовательно, будет ли работоспособна система при определённом состоянии или нет, - зависит от условий системы. Если таким образом процессы, происходящие в системе и служащие её источником энергии, в то же самое время изменяют условия системы, если, следовательно, в системе существуют приспособления, которые способствуют превращению свободной энергии в работу, изменяющую условия в самой системе, то она вследствие этой работы при тех же внешних условиях и воздействиях и при том же первоначальном состоянии останется работоспособной, тогда как без этих приспособлений и при тех же величинах состояния она пришла бы уже в равновесие. Итак, наше третье требование означает, что в живых системах работа всегда должна состоять в изменении структуры самих частей системы».
Бауэр Э.С., Теоретическая биология, СПб, «Росток», 2002 г., с. 133-136.
