Приветствую вас, дорогие подписчики и единомышленники и представляю очередной выпуск рассылки. Продолжаем говорить об эволюции.

О наблюдателях и информации

Из квантовой механики вытекает одно важное следствие. И сформулировать его можно так: наблюдая за миром, мы меняем его.

Если вы включаете в электрическую сеть амперметр, чтобы узнать, какой в цепи ток, то стрелка будет показывать не ток в исследуемой цепи, а ток в исследуемой цепи с амперметром, поскольку амперметр имеет свое сопротивление и, значит, меняет ток.

Но как, например, влияет на Америку, смотрящий на нее в подзорную трубу Колумб?

Действительно, в макромире влияние наблюдателя на изучаемый объект порой настолько слабо, что практически не играет никакой роли. Особенно если объект большой, а наблюдатель пассивный. Но в микромире ситуация уже иная. Если вы хотите узнать что-то о частице, вы должны получить от нее сигнал. Можно получить сигнал с помощью кванта света, который в физике еще иногда называют квантом энергии. Но если частица излучила энергию, ее состояние резко изменилось. Мы получаем информацию, убивая то состояние, о котором хотели узнать. Потому что носитель информации всегда материален.

Информация есть определенным образом структурированная материя. Например, типографская краска, расположенная на бумаге в определенном порядке. Характерная намагниченность ленты в магнитофоне. Амплитудно или частотно модулированная радиоволна. Клиновидные риски на глиняной табличке древних шумеров.

"Информация материальна! Мысль материальна! Поэтому она может воздействовать!"

Это ошибочно.

Мысль - не материальна. Ибо мозг не выделяет мысль, как желчный пузырь желчь - так примитивно думали только вульгарные материалисты, которых справедливо критиковала материалистическая марксистско-ленинская философия. Мысль нельзя выделить в пробирку, как желудочный сок. Поскольку мысль и информация не материальны. Они самым настоящим образом идеальны.

Но информация - это всегда определенным образом организованная материя:

1) Информация всегда сидит на каком-то материальном носителе. Сама таковым не являясь. Книга - это не информация, это вещь, предмет. Буквы в книге - всего лишь краска. Мысль в мозгу - совокупность электрохимических импульсов.

2) Буквы превращаются в информацию только тогда, когда есть кто-то, кто может эти буквы декодировать в смысл. Информация возникает только тогда, когда есть воспринимающий субъект.

Норберт Винер, отец кибернетики, определял информацию следующим образом: информация - это сигнал, которого ждут. Определенным образом организованная материя плюс ключ для ее прочтения - вот что такое информация, если быть точным. Информация появляется только тогда, когда есть объект (материя, несущая сообщение) и субъект, который обладает знанием, как расшифровывается это сообщение (организованное расположение материи во времени и пространстве). Если сообщение послано, но никем не воспринято, оно так и пройдет по миру белым шумом.

В микромире частица зависит от наблюдателя, потому что наблюдая (получая сигналы - кванты), он тем самым вмешивается в процесс. Но и в макромире часто происходит то же. Что стало с Америкой после открытия ее Колумбом? Познавая микромир, мы меняем его непосредственно. Познавая макромир, мы меняем его опосредованно. И посредником тут служит разум. Разум - это способность, получая от мира сведения, менять его в соответствии со своими целями.

Эволюция - процесс многогранный: растет сложность систем, их автономность от среды и их отражательная способность. Что такое человеческое "я", личность, разум, психика, душа? Всего лишь отражение внешнего мира.

Отражение существует и в мире элементарных частиц, и в мире твердых тел, и в мире химии, биологии, и в социальном мире. Фотон отражается от зеркала - "угол падения равен углу отражения". Каблук отражается в глине продавленным следом. Молекула ДНК отражается путем редубликации - удвоением самой себя в питательной среде. Отражение инфузории - ее способность ползти на свет и делиться.

Сложность отражения растет вместе с усложнением систем. Животное отражает мир своей психикой. Зверь смотрит, анализирует, запоминает и делает прогнозы. Волк мчится за зайцем, срезая углы - с упреждением. Потому что высокоорганизованный организм уже не просто отражает реальность, но и может ее прогнозировать. Это свойство - прогностика - позволяет организму успешно конкурировать в борьбе за ресурсы с подобными ему системами (другими волками).

Наконец, появляется разум. Человеческое отражение мира - это сложнейшая психика. Социальное отражение - искусство, культура, наука, религия.

А теперь один вывод. Душа не бессмертна. Вместе с распадом мозга теряется материальная структура, на которой писалась информация о личности. И личность пропадает, перестает существовать.

"Есть законы сохранения, согласно которым ничто не исчезает бесследно, а только лишь преобразовывается в другие формы и виды энергии! Значит, и мое Я бессмертно".

Верно. Только физика со своими законами сохранения относится к материальному миру. А информация, мысль - категории идеальные, В мире идей может все пропадать и исчезать совершенно бесследно.

Насколько велика наша Вселенная?

Возраст Вселенной примерно 13,7 млрд. лет - именно столько шел к нам свет от самых дальних галактик. Исходя из этого, можно было бы резюмировать, что радиус Вселенной - 13,7 млрд. световых лет, а диаметр - вдвое больше, т.е., 27,4 млрд.

Но Вселенная расширяется со времени Большого взрыва.

Возьмем две точки. В одной точке находится наблюдатель. Из второй точки к первой идет луч света. Но пока этот луч дойдет до наблюдателя, вторая точка отдалится от первой, потому что Вселенная расширяется.

Расчеты приводят к значению в 78 миллиардов световых лет. Свет не летел так далеко, но от исходной точки фотона, который спустя 13,7 миллиардов лет полёта наблюдается нами, до нас стало 78 миллиардов световых лет. Это - радиус Вселенной, а взятый дважды - 156 миллиардов световых лет - диаметр. Они вычислены, исходя из взгляда в прошлое на 90% всего пройденного пути, поэтому могут быть чуть больше.

Зарождение жизни на Земле

Боговеры проводят подсчеты, в которых доказывают: жизнь на Земле самопроизвольно зародиться не могла, потому что вероятность этого события ничтожна.

Конечно, в результате случайного смешения молекул живая клетка не построится. Но природе и не нужно было сразу строить такую сложную вещь, как клетка или даже ее часть - митохондрия, например. Шла эволюция, то есть постепенное усложнение с закреплением результата. Если данная органическая молекула устойчивее в данной среде, нежели другая, то она и "выживает". Если молекула настолько сложна, что у нее уже есть намеки на обратную связь, то есть какое-то первичное реагирование на среду - это уже новая ступень в усложнении.

Жизнь поначалу развивалась очень неспеша. Эволюция живого шла по экспоненте, то есть с постоянным нарастанием темпа. Стало быть, самый первый ее участок - молекулярная эволюция - должен был занять самый длинный этап на временной оси.

Для иллюстрации нарастающих темпов эволюции обычно приводят следующую временную шкалу - сравнивают время существования нашей планеты с одним годом, и на этом масштабе становится ясно, что такое эволюционный взрыв.

Пусть формирование планеты Земля завершилось 1 января.

Первые клетки появились в конце марта - начале апреля.

Черви возникли в начале ноября.

Первые позвоночные - в начале декабря.

Динозавры появились 20 декабря.

Первые приматы - 28 декабря.

Обезьяны появились 31 декабря.

Неандертальцы появились к вечеру 31 декабря.

Гомо сапиенс возник на исторической арене 31 декабря в 23 часа 57 минут.

Древний Египет, Древний Шумер появились в 23 часа 59 минут 10 секунд.

Иисус Христос родился в 23 часа 59 минут 50 секунд.

Промышленная революция началась в 23 часа 59 минут 59 секунд. За "секунду" до сегодняшнего момента!

Вот каких мощных темпов ускорения достигла эволюции, когда появились смерть, половое размножение, мутации, естественный отбор и психическое отражение реальности.

А вот как объясняет химическую эволюцию биофизика.

Сначала Земля была горячей и не имела атмосферы. Со временем она остыла, а вследствие выделения газа из горных пород возникла земная атмосфера. Ранняя атмосфера была непригодна для нашей жизни. В ней не было кислорода, но было много других, ядовитых для нас газов, например сероводорода (это тот газ, который придает специфический запах тухлым яйцам). Правда, есть формы жизни, которые могут процветать в таких условиях.

Они развились в океанах, вероятно, в результате объединений атомов в большие структуры, называемые макромолекулами, которые обладали способностью группировать другие атомы в океане в такие же структуры. Таким образом они самовоспроизводились и множились. Иногда в воспроизведении могли произойти сбои. Эти сбои большей частью состояли в том, что новая макромолекула не могла воспроизвести себя и в конце концов разрушалась. Но иногда в результате сбоев возникали новые макромолекулы, даже более способные к самовоспроизведению, что давало им преимущество, и они стремились заменить собой первоначальные. Так начался процесс эволюции, который приводил к возникновению все более и более сложных организмов, способных к самовоспроизведению. Самые первые примитивные живые организмы потребляли различные вещества, в том числе сероводород, и выделяли кислород. В результате происходило постепенное изменение земной атмосферы, состав которой в конце концов стал таким, как сейчас, и возникли подходящие условия для развития более высоких форм жизни, таких, как рыбы, рептилии, млекопитающие и, наконец, человеческий род.

Обычно расчеты о том, сколько времени нужно химической эволюции для формирования первичных жизненных структур, ведутся исходя из так называемых нормальных условий (атмосферное давление, температура 22 градуса Цельсия). Но химические реакции могут протекать в гораздо быстрее, если повысить температуру и давление. Повышение температуры на 10 градусов повышает скорость реакции окисления вдвое. Повышение температуры на 20 градусов повышает скорость реакции (количество прореагировавших молекул) вчетверо. И так далее. Геометрическая прогрессия.

5,5 миллиардов лет должна была бы идти эволюция в нормальных условиях, чтобы дойти до первой клетки. Но повышение температуры и давления позволили этому процессу сократиться до 500 миллионов лет. Более того, в нормальных условиях эволюция пройти не смогла бы. Некоторые реакции достижимы только в "ненормальных" условиях. Например, в черных курильщиках.

Черные курильщики - это подводные гейзеры. Они расположены на дне океана, где из разломов земной коры бьет фонтан перегретой воды температурой 250-300 градусов Цельсия под давлением в 250 атмосфер.

При таких условиях клетки хемосинтезирующих бактерий могут размножаться в 30 раз быстрее, чем при атмосферном давлении и комнатной температуре. Митохондрии таких клеток могут размножаться еще быстрее, а снятие информационных копий с ДНК осуществляется на несколько порядков быстрее, чем при нормальных условиях. А главное, становится принципиально возможным начало химической эволюции - подбор материала для строительства РНК, ДНК и белков, т.к. комплементарная пара (половинка одной ступени ДНК) в таких условиях может дождаться своей другой половины в десятки тысяч раз быстрее, чем при комнатной температуре.

Имеет смысл обратить внимание на химический состав горячей окружающей среды. В нее в больших количествах входят кислород, водород, углерод, азот, сера, фосфор и в малых количествах все остальные элементы таблицы Менделеева.

Самое главное, что из недр Земли, кроме атомов и простых молекул, "выплывают" готовые блоки ДНК и РНК - азотистые основания и фосфолипиды, которые, взаимодействуя между собой, время от времени образуют нуклеотиды, т.е. комплементарные пары ДНК и реже - РНК. Удачная стыковка сопровождается синхронным соединением перил (фосфатных групп) между собой. Образуется поперечная диэфирная связь - ключ, помогающий разгадать многие повадки живых молекул.

Как только образовалась поперечная диэфирная связь, возникает особая молекула. Ее особенность заключается в способности восстанавливать свою структуру при случайном разрушении водородных связей между половинками ступени ДНК. Дело в том, что разрыв водородных связей не разрывает, а раздвигает или, как принято говорить, расплавляет ступень ДНК, половинки которой остаются связанными через фосфатные группы. Кстати, случайно раздвинуть ступень ДНК не так просто, т.к. половинки ступени достаточно массивны и раздвигаются только в одном направлении, поворачиваясь вокруг центра атома кислорода, заключенного между двумя атомами фосфора.

Дальше раздвинутая ступень ДНК ловит своими половинками комплементарные пары, выходящие из недр Земли или образующиеся в "топке" черного курильщика. Захватив себе пару, ступень превращается в две одинаковые ступени, т.е. удваивается. Дальше эволюция может пойти по двум различным путям. Либо две ступени, связанные по фосфатным группам, разойдутся в стороны (размножение), либо образуется вторая, теперь уже продольная диэфирная связь (первой продольной связью становится в этом случае материнская поперечная связь, с которой все началось). В этом случае наблюдается рост молекулы ДНК. Оба эти процесса полезны, однако, в начале эволюции, живые системы больше размножаются, чем растут. Достигая некоторого уровня развития (в данном случае концентрации одноступенчатых ДНК), молекулы начинают больше расти, чем размножаться.

Если температура в недрах черного курильщика понижается, то доля размножающихся молекул падает, в то время как доля растущих возрастает. Растущие молекулы начинают различаться по своему составу, образуя первые виды одномолекулярных живых организмов. Прародителем таких организмов можно считать аденозинмонофосфат, который в современных организмах выполняет энергетическую и информационную функции.

Число видов быстро возрастает, однако выясняется, что некоторые одномолекулярные способны ускорять образование нуклеотидов из азотистых оснований и фосфолипидов, а другие - пожирать менее приспособленных одномолекулярных. В дальнейшем аналогичное различие функций ярко проявится у растений и животных.

Хитрость механизма одномолекулярных заключается в том, что одноцепочечная спираль ДНК, состоящая из нуклеотидов, может образовывать комплементарные пары внутри себя. Если эти комплементарные пары сшивают одноцепочечную ДНК, образуя механизм нападения, то новоявленный хищник начинает охотиться на других одномолекулярных, подрастая и размножаясь за их счет, т.е. используя готовые блоки, на которые он разобрал своих конкурентов.

Господствующий вид одномолекулярных начинает и внутривидовую борьбу, в которой выживает наиболее приспособленный, который сохраняет свою структуру в виде последовательности нуклеотидов, передавая ее по наследству. Многие виды не выдерживают конкуренции и надолго, если не навсегда исчезают с лица черного курильщика. Удачные виды начинают лакомиться не только выходящими из жерла "черного курильщика" нуклеотидами, но и отдельными азотистыми основаниями, самостоятельно доделывая их до нуклеотидов. Для этого к захваченному азотистому основанию нужно приделать фосфолипид с нужной стороны, а если он слишком длинный, то обрезать ему лишнюю часть. С этого момента рост и размножение "полиглота" резко усиливается. Дело в том, что вероятность найти фосфолипид произвольной длины гораздо выше, а точное место присоединения к азотистому основанию отсекает неподходящие изомеры нуклеотидов.

Через некоторое время появляются "суперполиглоты", которые способны синтезировать фосфолипиды из произвольных углеродных цепочек и фосфорной кислоты. Дальнейшая "всеядность" требует изготовления самих азотистых оснований, которые в современных клетках синтезируются из углекислого газа, соединений азота и других простых молекул.

Каждое такое усовершенствование вызывает своеобразный демографический взрыв в недрах черного курильщика. Став всеядными одномолекулярными организмами, они начинают образовывать новые и новые виды, одни из которых могут быть полезны другим. Появляются катализаторы эволюции или одномолекулярные симбионты. Одни из них способны строить жилища, защищающие их самих и их друзей от невзгод и назойливых собратьев. Жилища, похожие на коммунальные квартиры, способствуют подбору уживчивых жильцов, способных разделить между собой обязанности. Появляются молекулы-профессионалы. Профессионализм в создании всевозможных белковых механизмов характеризует сложную молекулу рибосомальной РНК, которая впоследствии войдет в состав митохондрии под именем рибосомы.

Отличительной чертой митохондрии является способность совмещать в себе коллектив молекул-профессионалов, которому для жизни требуются лишь простые молекулы в качестве сырья и электронный градиент, преобразуемый ею в универсальный энергоноситель аденозинтрифосфат, используемый всеми земными организмами. Эволюция митохондрии в десятки раз быстрее протекает в утробе черного курильщика, чем на поверхности океана, однако митохондрии уже способны путешествовать из тела одного курильщика в тело другого. Внутри общих предков современных клеток и митохондрий эволюция продолжает набирать темп. Совершенствование рибосом и других органелл древней клетки приводит к появлению нового уровня организации: "клетка в клетке", где более крупная и совершенная клетка содержит в себе микроклетки-митохондрии. Новые рибосомы в макроклетке уже не просто присоединяют одну аминокислоту к другой, как в митохондриях, а ориентируют их. Это делает клетку более жизнеспособной за счет ускорения процесса образования вторичной структуры белка, который теперь при нормальной температуре идет почти также быстро, как самосборка при высокой температуре.

Следующий серьезный шаг, позволяющий покинуть родину, это освоение порфиринового кольца, в частности магнийсодержащего, с помощью которого появилась возможность использовать в качестве источника энергии солнечный свет.

И т.д. и т.п. Дальше, как говорится, больше.

Кристаллические поверхности природных минералов могли играть роль шаблонов, с помощью которых происходила организация или даже воспроизведение сложных молекулярных соединений на первом этапе эволюции.

Появление мембран - тонких полимерных соединений - позволило скопищу из органических молекул накапливаться в ячейках, состав которых чуть отличался от состава окружающей среды. Это было шагом обособления, выделенности от среды.

В архейскую эру существовали простейшие одноклеточные, не имевшие ни ядра, ни других сложных внутриклеточных структур. Их называют протокариотами. До середины протерозоя протокариоты были единственными обитателями морей. А потом, 1,5 миллиарда лет назад, появились эутокариоты - клетки, имеющие разные внутриклеточные структуры. Ученые полагают, что это случилось в результате пожирания или проникновения одной безъядерной клетки в другую. Съеденная клетка не растворилась, а продолжила жить внутри другой клетки, приспособившись к такому существованию. Такое симбиотическое существование закрепилось эволюционно.

Если посмотреть на хлоропласты, существующие в клетках растений, то можно увидеть, что они очень напоминают слегка измененные цианобактерии - одноклеточные синезеленые водоросли.

Свое влияние на эволюцию оказали вспышки на Солнце. Исследователи из НАСА предполагают, что супервспышки на Солнце, сопровождающиеся выбросом гигантского количества энергии в космическое пространство, были способны в древние времена запустить некоторые химические реакции. В ходе этих процессов могли образоваться соединения, которые и создали условия для возникновения жизни на Земле.

Данные, полученные учеными, дают повод полагать, что у планет, которые ранее считались непригодными для жизни, есть шанс на возникновение условий, приспособленных для живых организмов.

Известно, что во время супервспышек на Солнце в окружающее пространство выбрасывается столько энергии, сколько люди могут выработать за 1 миллион лет.

Вот так по шагам и шла эволюция жизни, т.е. постепенное усложнение живых организмов.

На сегодня все. До новых встреч. В следующем выпуске продолжим беседу об эволюции.

Все материалы рассылки вы можете найти на сайте "Я - атеист" по адресу http://ateist.far.ru.