Время и эволюция

Эволюция материи, вещества и живой природы совершается во времени. Время остается одной из нерешенных проблем мироздания. Будем считать время формой существования материи, определяющей последовательность изменения событий и объектов. Время неразрывно связано с пространством и материей, и движение времени приводит к образованию все новых и новых форм материи.

Стрела времени — неизменное направление времени, показывающее необратимую последовательность событий, поэтому эволюция, в том числе биологическая, необратима. (В-2−22. Вы согласны с этим утверждением?).

В связи с тем что стрела времени (ее направление) необратима, эволюция — необратимый процесс изменения природы, ее усложнение и совершенствования ее объектов. Мы не можем думать, что когда-нибудь эволюция пойдет в обратном направлении и на Земле появятся неандертальцы или динозавры. Но возможно ли такое, что через многие тысячелетия из современных обезьян появятся люди, похожие на нас, которые будут жить среди развившихся людей будущего? И их будут показывать в зоопарках? Ответа на этот вопрос нет. (В-2−23. Ваше мнение?).

Образование упорядоченных структур в низкоуиорядоченной среде — удивительная загадка естествознания. Типичные примеры таких процессов — образование аминокислот, белков и живых организмов, строительство муравьями муравейника и т. п. Когда развивающаяся система достигает некоторого критического уровня, ее свойства начинают не соответствовать свойствам, присущим этому уровню. Система продвинулась дальше того, что ей было «дозволено» условиями ее уровня. Тогда система теряет устойчивость и стремится вырваться из этого уровня, чтобы развиваться по-новому. В результате она переходит на другой более высокий уровень организации и развития. Такой переход от одного уровня организации материи и вещества случается при флуктуации и может проходить взрывом или катастрофой.

Хотя эволюция — это последовательность шагов самоорганизации и структурообразования, тем не менее в ней не обязательно образование объектов более высокого порядка, возможно образование и менее упорядоченных объектов, но они или не выдерживают конкуренции с другими объектами, или просто неспособны соответствовать условиям существования в данной окружающей среде и погибают.

Эволюция, основанная на бифуркациях, действует методом проб и ошибок. Поэтому кроме ветвей возникновения новых прогрессивных организмов образуются ветви, ведущие в эволюционные тупики с полным вымиранием целых видов. Эволюция по Дарвину происходит из-за конкуренции за источники существования, и выживают организмы, наилучшим образом приспособившиеся к существованию в данной среде. В этой конкуренции новые организмы уничтожают старые, вытесняют их из природной среды.

В отличие от теории эволюции с уничтожением старых организмов эволюционное упорядочение по Пригожину^[1] не требует исчезновения предшествующих организмов. Поэтому мы живем вместе с вирусами, бактериями, черепахами, крокодилами, обезьянами и первобытными племенами. Конечно, в ходе эволюции отдельные виды вымирали, но в целом новые виды не заменяли старые.

В эволюции важным звеном является объединение организмов. Оно удобно для них во многих отношениях: это и более выгодные энергетические условия, совместная борьба за выживание, разделение функций и т. п. Атомам и молекулам энергетически выгодно объединяться в более сложные и более упорядоченные частицы из-за того, что энергия системы понижается благодаря выделению энергии при образовании химических связей. Биологически отдельным особям выгодно объединяться в сообщества. Объединение биологических объектов от клеток и до человека есть проявление закона эволюции материи в сторону ее усложнения в условиях неравновесное™ системы.

Живые организмы — это высокорганизованная, высокоупорядоченная материя. В открытой системе нет предела роста упорядоченности, и такая система существует и развивается, пока получает вещество и энергию. При эволюции в открытой системе организмы не борются друг с другом и не уничтожают друг друга. Они погибают, когда их развитие перестает соответствовать постоянно возникающим новым условиям среды. Наша цивилизация есть результат существования человека в неравновесных условиях. Неравновесность проявляется в самых разных аспектах жизни, и борьба человека с этим явлением природы ежедневно создает нечто новое в жизни.

Равновесие исключает развитие системы. Когда наступает термодинамическое равновесие человека с окружающей средой, когда человек начинает жить в покое, а не в движении против сил, побуждающих его к равновесию, он погибает. Равновесие означает смерть любой системы. В эволюции в условиях неравновесности имеющиеся старые образования могут не исчезнуть, а приспособиться к новым условиям среды. Кроме того, в живых организмах могут сохраняться многие ненужные, возникшие случайно и не исчезнувшие или устаревшие для жизни признаки. В открытых неравновесных системах предсказание пути будущего развития невозможно, так как результаты бифуркаций случайны.

Бесконечно ли время? Бесконечна ли Вселенная в пространстве и во времени, бесконечно ли много в ней количества и видов материи (масса, энергия, мысль, информация и др.), бесконечно ли будет существовать Вселенная? Трудно предположить, что человечество когда-нибудь прекратит свое существование. Всего за несколько тысячелетий и тем более за последние десятки лет человек достиг столь высоких научных высот, что через несколько веков ему не будут страшны какие-либо космические или вселенские катастрофы (флуктуации). (В-2−24. Постарайтесь в общем виде предсказать жизнь человека через тысячу лет.).

По почему в бесконечно долго существующей бесконечной Вселенной жизнь одинока? Или на других мирах жизнь находится в той же стадии развития, как на Земле? Или же другая жизнь проходит в формах, нами не воспринимаемых? Или же мироздание наполнено бесконечным числом других материй с бесконечными проявлениями того, что мы называем жизнью, и мы существуем, не подозревая об этом? (В-2−25. Ваше мнение?) (В-2−26. Вселенная — открытая или закрытая система? Станет ли Вселенная равновесной? После такого события как изменится стрела времени? Человек будет рождаться стариком и уходить из жизни младенцем? Станет ли продолжительность жизни бесконечной?).

История — это последовательность флуктуаций и бифуркаций. Многие исторические события не происходили бы, если бы не случайные флуктуации и бифуркации. Всякая историческая бифуркация влечет за собой и позитивные сдвиги, и определенные жертвы. Разделение труда привело к неравенству людей. Всякий раз, когда открывались новые материалы (уголь, нефть) или явления (электричество, ядерная энергия), общество изменялось. Мы живем в обществе, которое является открытой нелинейной неравновесной системой. Мы можем предсказывать события лишь на короткие интервалы времени.

В непредсказуемости флуктуаций и бифуркаций заключен трагизм в жизни человека. «Состояние нашего мира — неустойчивость и необратимость», — писал И. Пригожин. Мы не знаем, когда в открытой системе случится флуктуация и в каком направлении будет развиваться система после бифуркации.

Человеческое общество — необычайно сложная высокочувствительная система, претерпевающая огромное число флуктуаций и бифуркаций. Даже один человек с больной психикой способен создать флуктуацию, направившую развитие общества в непредсказуемом направлении. История необратима, как необратимо время. Как бы нам ни нравился первобытный образ жизни, мы никогда к нему не придем. Ни один композитор не создаст Десятую симфонию Бетховена, никто не напишет «Анну Каренину», «Мастера и Маргариту» или «Двенадцать стульев».

Открытые системы — поразительный пример того, как закономерности процессов микроскопического уровня распространяются на макроскопический уровень и далее на социальный уровень. Сейчас эта новая наука об открытых системах приобретает все большее значение. Математический аппарат этой науки чрезвычайно сложен, и поэтому в учебниках химии неравновесные процессы не рассматриваются. Эта наука вплотную подошла к объяснению происхождения и сущности жизни. Теория открытых неравновесных систем — новое поле деятельности будущих ученых самых различных наук, в том числе химии. (В-2−27. Просмотрите научные публикации с определением жизни. Почему их так много и они различны? Составьте собственное определение жизни и обсудите результаты студентов группы.).

• [1] Илья Романович Пригожин (1917—2003) — бельгийский физик и физикохи-мик российского происхождения, лауреат Нобелевской премии (1977) по химии, один из основоположников термодинамики неравновесных процессов.