Жизнь с точки зрения физики и химии

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. Н. Винер считал, что «именно ритмы головного мозга объясняют нашу способность чувствовать время».

Большинство физиологических  процессов роста, развития, движения и обмена веществ в клетках подвержено ритмическим процессам, обусловленным суточным (циркадным) ритмом внешней среды. Так, у растений хорошо известны ритмические движения закрытия цветков и опускания листьев в ночное время и раскрытия их в дневное время. Однако это не всегда связано только с внешним воздействием света. С.Э. Шноль приводит любопытный пример с листьями фасоли Мэрана, которые опускались и поднимались вечером и утром, даже если они находились в полностью темной комнате. Они как бы «чувствовали» время и контролировали его своими внутренними физиологическими часами. Обычно же 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 более длинноволновый красный свет рассеивается меньше, чем синий. В этом закатном или сумеречном свете много красного, почти инфракрасного излучения, 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 для нас  свойствами, зависящими от того, как  мы и другие объекты ведем себя в настоящем. Если прошлое определено, то будущее сложных систем не полностью  известно. Как сказал 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 характерные  особенности человека должны проявляться  в его облике и остальных его  свойствах и качествах. Интенсивность  жизненных процессов также связана  с внутренним временем, биологическими часами. Ими управляются 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 надо заметить, что до настоящего времени экспериментально такую неравномерность времени в целом во Вселенной не обнаружили. Есть 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.

Синхронизированный общий  биоритм организма может не совпадать  с ритмом астрономического времени. В молодости организма циклы  чаще и психологически кажется, что  астрономическое время тянется  медленнее, а в старости биологическое  время идет медленнее и поэтому  также кажется, что астрономическое  время идет быстрее. Теперь понятно, почему время для ребенка и  старика течет по-разному. У первого - оно медленнее, у второго - быстрее. Возникает некий конфликт между  физическим и биологическим временем. Говорят же, что женщине столько  лет, на сколько она выглядит; а  для здорового человека неважно, 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. И скорость эволюции клеток, их рост и отмирание, будет  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 определяется интенсивностью обновления клеток, а  старение является проявлением замедления биологического времени, запрограммированного самой эволюцией жизни. И «если жизнь прошла интенсивно, то она кажется полезной и интересной» (Мечников). Подобную мысль высказывал А. Камю: «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 Л. Ландау обоснованно перед смертью сказать: «Кажется, я неплохо прожил жизнь». А другой физик считал программным для себя девиз - «только интенсивный обмен энергией с окружающей средой позволяет мне оставаться творческой личностью». Заметим также, что случайные процессы, роль которых в квантовой статистике и биологии так велика, могут полностью реализовываться лишь в бесконечно большом времени. А само время ограничено существованием мира.

При становлении человеческой психики возникает психологическое  пространство-время, которое связано  со зрительными, слуховыми и другими  ощущениями человека и его восприятиями. Здесь соединяются вместе проблемы физики, философии и психологии. Выявлены неоднородности пространства ощущений, его асимметрия, а также  эффект обратимости времени в  бессознательных и транспсихических процессах. Например, может иметь место такая синхронизация психических процессов, при которой возникает одновременное проявление одинаковых ощущений и переживаний у нескольких людей.

В этом психологическом пространстве-времени  отражается не только внешнее физическое пространство, но и ощущение собственной  телесной биомеханики и собственного личностного пространства, для которого предполагается преобладание топологии  над метрикой. Часто психологическое время-пространство проявляется в бессознательном и во сне. Человек ориентируется (и живет!) в этом психологическом пространстве-времени не хуже, чем в физическом, и психологически хорошо ощущает ход времени.

Как отмечал С. Кашницкий, описывая эксперименты Л.П. Гримака, имеются различия между физиологическим и психологическим временем организма человека. Оказывается, для психики, здоровья и долголетия значительно лучше жить в психологически ускоренном времени и информационно насыщенной обстановке. Этим, наряду с медико-биологической ситуацией прежних времен, объясняется то, что люди тогда жили гораздо меньше. Известны антропологические данные о том, что современники не только каменного века, но и средних веков, которые дотягивали до естественной смерти, редко доживали в среднем до 35-40 лет. В условиях информационной ненасыщенности жизнь коротка!

В наше время порог старости заметно отодвинулся. И объяснить  этот эффект только успехами одной  медицины нельзя - достижения современной  медицины в целом увеличивают  среднюю продолжительность жизни, но не могут кардинально отодвинуть границу старости. Замедление старения, возможно, как раз и объясняется  ускорением психологического времени  современного человека, которое стимулируется  высоким интеллектом, познавательной деятельностью и устремленностью в будущее.

Примером активного долголетия являются люди, в профессии которых  реализуется плодотворная старость. Это - лесоводы, путешественники, селекционеры, садоводы и цветоводы, воспитатели, архитекторы, художники, ученые, результаты труда которых отсрочены, устремлены в будущее. Также бодры, энергичны и жизнеспособны те люди старшего поколения, которые не разучились удивляться, а значит так информационно насыщать свою жизнь, что она не тянется, а несется. Часто им не хватает времени для реализации своих идей, но жизнь их интересна и ярка!.

В целом же в проявлении свойств времени в живых организмах отражается та же таинственная непознанность  пока сущности времени вообще. Это  проявляется и в высказываниях  ученых, так или иначе касавшихся этой проблемы. «Время – это всего иллюзия», - отмечал И.Р. Пригожин вслед за А. Эйнштейном. И несмотря на то, что А. Эддингтон писал, что «в любой попытке навести мост между областями опыта, принадлежащими к духовной и физической стороне нашей природы, время всегда занимало ключевую позицию», А. Бергсон считал, что «время - либо изобретение, либо вообще ничто». В физике становления И.Р. Пригожина время становится «возникающим» свойством.

Современная физика, описывающая  глубинное строение материи, развивается  в направлении, начатом Эйнштейном, в поисках того, что природа  всех физических взаимодействий едина. Весьма вероятно, что в основе свойств  физической материи, в том числе  и живой, лежат сложные геометрические особенности пространства-времени. Установление корреляций между характером индивидуального развития человека в пространстве и времени, его  геометрическим строением и физиологическими и психическими качествами является одной из задач физики живого.

Физические факторы  влияния Космоса на земные процессы.

Как мы уже убедились, Солнце является основным источником энергии  для жизни на Земле и огромное количество процессов на нашей планете  связано с его излучением. Вся  биосфера открыта Космосу, и, образно говоря, она «купается в потоках космической энергии». Перерабатывая эту энергию, живое вещество преобразует всю нашу планету. В этом смысле можно считать, что происхождение, образование и функционирование биосферы является результатом действия космических сил.

Космические факторы, влияющие на биогеохимические процессы и на климат Земли, определяются ее пространственным расположением относительно Солнца (наклон земной оси к плоскости  орбиты Земли), расстоянием Земли  от Солнца, условиями прохождения  солнечных лучей и главным  образом процессами, происходящими  на Солнце, которые называют в целом  солнечной активностью. Поэтому изучение ее и установление природы солнечно-земных связей имеет огромное значение буквально для всех процессов, протекающих на Земле. Основой солнечно-земных связей является влияние солнечной активности на неустойчивость тех процессов, которые проходят на Земле, в ее атмосфере и околоземном космическом пространстве. В работах Л.А. Шелепина  рассмотрены механизмы воздействия излучения Солнца на магнитосферу, тропосферу, гидросферу, литосферу и биосферу Земли и дана общая схема солнечно-земных связей.

Уже достаточно давно, начиная  с середины XVIII века, была установлена  цикличность появления солнечных  пятен с периодом около 11 лет, которые  связывают с протуберанцами - плазменными образованиями в солнечной короне. В результате увеличения солнечной активности Солнце извергает, в том числе и в сторону Земли, огромное количество вещества и энергии. Причину такой цикличности объясняют в настоящее время так называемой моделью солнечного «динамо». Перемещение вещества внутри Солнца в результате его вращения и конвекции, взаимодействие с его магнитным полем и приводит в действие «динамо» - электрический генератор тока, превращающий механическую энергию в энергию магнитного поля. Когда заряженные частицы движутся вместе с межзвездным веществом, перемещается и связанное с ними магнитное поле

Поскольку было установлено, что эти процессы происходят циклически то естественно было бы ожидать их проявления в цикличности процессов  на Земле. Такие связи были отмечены различными учеными в областях их профессиональной деятельности - в изменении климата, оледенениях, сезонных изменениях растительности, вспышках болезней и т.д.

А.Л. Чижевский определял жизнь как способность живого организма пропускать сквозь себя поток космической энергии, а биосферу считал местом трансформации космической энергии, подчеркивая тем самым, что жизнь - в значительной степени явление более космическое, чем земное. В своей работе «Земное эхо солнечных бурь» он писал: «Эрруптивная деятельность на Солнце и биологические явления на Земле суть соэффекты одной общей причины - великой электромагнитной жизни Вселенной. Эта жизнь имеет пульс, свои периоды и ритмы...» Жизнь не является результатом случайной игры только земных сил. Она создана воздействием творческой динамики Космоса на инертный материал Земли. Она живет динамикой этих сил, и каждое биение органического пульса согласовано с биением космического сердца - этой грандиозной совокупности материальных объектов Вселенной. За огромный промежуток времени воздействия космических сил на Землю утвердились определенные циклы явлений, правильно и периодически повторяющиеся как в пространстве, так и во времени. В этом бесконечном числе циклических процессов сказывается биение общемирового пульса, великая динамика природы, различные части которой созвучно и гармонично резонируют одна с другой». Хотелось бы отметить, как здесь ясно и красиво выражена глубинная сущность связи Космоса и нашей Земли!

В специальном меморандуме, принятом на 1-м Международном конгрессе  по биологической физике и космической  биологии в 1939 г. в Нью-Йорке, отмечалось, что «гениальные по новизне идеи, по широте охвата, по смелости синтеза и глубине анализа труды поставили профессора А.Л. Чижевского во главе мира и сделали его истинным Гражданином мира, ибо его труды - достояние человечества». В истории мировой науки даже среди выдающихся ученых найдутся немногие, про которых современники могли бы сказать, как про А.Л. Чижевского, что их многогранная деятельность олицетворяет по глубине и разносторонности «для нас, живущих в XX веке, монументальную личность да Винчи». Он был избран почетным (потому что, конечно, в Америку его не пустили) президентом конгресса, который выдвинул его на Нобелевскую премию. В Сорбонне среди барельефов великих ученых мира находится и барельеф А.Л. Чижевского.

Однако мировое признание  не уберегло ученого от репрессий. С 1942 по 1945 г. он был репрессирован. Сталину, предпочитавшему все катаклизмы в обществе объяснять одной классовой борьбой, не понравились его выводы о связи войн, революций и других массовых потрясений в обществе с числом солнечных пятен. В заключении А.Л. Чижевский организовал небольшую лабораторию в лагерной больнице и после формального освобождения продолжал там работать, чтобы завершить очередной цикл испытаний своего удивительного оздоровительного устройства, известного теперь под названием «люстра Чижевского».

Многие разработки и идеи Чижевского находят свое применение и в практической космонавтике, например явление метахромазии бактерий, позволяющее прогнозировать солнечные эмиссии, опасные для человека как на Земле, так и в Космосе. Позднее С.Э. Шнолем с сотрудниками были обнаружены космофизические корреляции процессов не только в биологических объектах, но и химических, физико-химических и чисто физических явлениях (радиоактивный распад) с изменениями слабых электромагнитных полей в околосолнечном пространстве - магнитными бурями, изменениями знака межпланетного поля и состоянием ноосферы.

Отметим также, что при  циклическом характере физиологических  процессов в организме человека существенную роль в его жизнедеятельности  может играть резонанс внешнего малого возмущения и когерентного характера  внутренних процессов в живой  системе. Общая картина взаимосвязей внутри Солнечной системы настолько  разнообразна, что все ее составные  элементы - само Солнце, планеты, в том  числе Землю, околосолнечное и межпланетное пространство - необходимо рассматривать  как целостную, но существенно неравновесную  систему, в которой роль неустойчивостей  и слабых воздействий как управляющих  параметров сильно возрастает и они  могут приводить к значительным и непредсказуемым последствиям (вспомните бабочку в Рио-де-Жанейро!).