Жизнь как этап эволюции материи

Биологическая реакция выделяется нелинейным отношением объекта реакции к воздействию, её вызвавшему. Если представить лягушку, прыгнувшую из-за того, что на неё упала капля воды, то в этом не будет ничего необычного. Но если представить ту же каплю, капнувшую на камень и в ёмкость с реагентом сопоставимых размеров, то разница химической, физической и биологической реакции будет очевидна: химической реакции будет на каплю — в пределах, для которых её хватит как реагента, физическая реакция будет пропорциональна физическим характеристикам взаимодействия, то есть, незаметна для одной капли (хотя достаточно сильная струя воды могла бы расколоть камень). Никаких физических или химических свойств одной капли воды не хватит, чтобы заставить перепрыгнуть на другое место ёмкость с реагентом. Прыжок камня размером с лягушку на расстояние лягушачьего потребовало бы сильного внешнего толчка, в отсутствие которых прыгающие камни, скорее, наведут на подозрения, что камни-то живые.


380 тысяч лет от БВ до первого атома водорода
Живая природа отличается от неживой наличием поведения — то есть организованной реакцией материи, непропорциональной уровню внешнего химического или физического воздействия. Живая реакция отличается от неживой особым не-физическим и не-химическим типом изменений при взаимодействии.

Химические изменения — это изменения в атомарных связях материи при разложении отдельных молекул или столкновении двух-трёх молекул. Таким образом, эффектом химического взаимодействия (реакции) являются изменения только непосредственно реагирующих молекул. Физические изменения — это изменения в элементарных связях материи (на молекулярном уровне). Молекулярная связь однородного вещества передаёт эффект взаимодействия материи, выходящие за пределы непосредственно контактирующих элементарных частиц. Допустим, если грамм реагента среагирует с граммом металла на стограммовом бруске с выделением тепла, то химические изменения материи затронут одну сотую бруска, вступившую в реакцию, а вот физические изменения затронут его целиком — нагреется весь брусок.

Причинно-следственная связь состоит ровно из одного звена: молекулярной связи молекул металла в бруске, дробить её некуда — а значит, вместе с непосредственной связью большего количества материи с последствиями контакта меньшего количества, можно говорить о простой форме организации материи — физическом объекте — и, соответственно, организованной реакции.

Соответственно, объектом химической реакции, вызванной взаимодействием материи, являются только непосредственно столкнувшиеся молекулы реагентов, а её эффект соответствует их количеству. Объектом физического воздействия при взаимодействии материи являются все связанные с непосредственно столкнувшимися молекулами молекулы того же вещества (проще говоря, все однородные твёрдые тела, жидкости, газы достаточной плотности), а его эффект пропорционален отношению молекул физического объекта к числу «контактных», физическим характеристикам взаимодействия, и характеристикам образующей его молекулярной связи.

Лягушку и камень из примера выше можно считать материальными объектами на равных основаниях в связи с тем, что одно и то же воздействие оказывает одинаковый эффект на целую лягушку (она прыгает целиком) и на целый камень (если оказывает). Собственно, организованная реакция на внешнее воздействие и позволяет выделять в бесконечном вихре молекул материи, составляющих планету Земля в окружении вакуума, набор молекул, составляющий лягушку и набор молекул в составе камня как обособленный сгусток материи, внутренняя связность которой сильнее большинства разрушительных химических и физических воздействий среды, позволяя сохранять их материальную консистентность, позволяя мозгу распознавать их, как объекты воспринимаемой реальности, и относить к тем или категориям феноменов.

Объектность как форм жизни, так и объектов неживой природы, позволяет обособить их в круговороте материи — и, вместе с тем, определить этот круговорот как внешнюю по отношению к ним среду. Благодаря этому видно главное отличие материальных объектов, образующих формы жизни: субъектность. Любая форма жизни, как и камень — объект физического и химического воздействия материи окружающей среды. Однако существование объектов неживой природы определяется простым соотношением переменной в виде простой суммы химических и физических воздействий окружающей среды к константе — собственным физическим и химическим характеристикам объекта. Иными словами, устойчивость объектности объекта определяется изменениями в окружающей среде. Более устойчивая форма организации материи, чем неживая, требует сочетать объектность (относительную изолированность от физических и химических воздействий окружающей среды) с зависимостью собственных характеристик от их изменений.

Если взглянуть на эволюцию не жизни, а самой материи, то несложно заметить, что с момента т.н. Большого взрыва, эволюция материи идёт по пути постоянного усложнения. Это, возможно, самое однозначное, что можно утверждать в категории принципов функционирования самой Вселенной, возможно — главный закон природы. Бесспорный факт из истории Вселенной — что в начале её известной истории периодическая таблица элементов была намного короче.

Согласно современным космологическим представлениям, в первые 10 секунд известной истории Вселенной, из 118 открытых и признанных на 2015 год элементов таблицы Менделеева во Вселенной был только один-единственный атом водорода. Не только единственный из списка элементов, но и единственный из семи ныне известных изотопов, то есть, других форм атома водорода как такового — в простейшей форме атома с ядром из одного протона, за что первый известный атом во Вселенной носит имя протий. Второй элемент из списка, гелий, появился, предположительно, в течение первых двадцати минут. Остальные 116 элементов были синтезированы на протяжении истории Вселенной, возможно, их синтез зашёл гораздо дальше в других её уголках, возможно, он ещё продолжается, и вполне возможно, что синтез новых элементов можно продолжать искусственно. Но главное — вот этот путь от первого атома первого химического элемента до 118 минимум — это и есть сетка координат истории Вселенной и самый явный указатель направления её эволюции — усложнения состава и организации материи.

Что этим процессом движет и почему он идёт именно так — новейшая, астрофизическая
инкарнация главных проблем человечества — жизни и смерти, только в приложении к Вселенной. Однако, приняв усложнение материи за данность, базовый принцип Вселенной, в её контекст уместится вся воспринимаемая человечеством материальная реальность, потому что бесконечная изменчивость материи Вселенной — это сетка координат, в которой возможно возникновение представления о времени. В свою очередь, время — не одно из четырёх измерений пространственно-временного континуума, называемого Вселенной (переносить три «земных» пространственных измерения на всю Вселенную — принципиальная ошибка), и даже не одно из двух (пространственного и временного), а единственное, без которого вся концепция пространственно-временного континуума не имеет смысла: существование времени подразумевает наличие пространства, потому что временные координаты выведены из воспринимаемой материальной реальности, а вот пространство без времени не существует, только материя. Но материя — это не пространство, пространство возникает из изменчивости материи вместе со временем внутри воспринимаемой материальной реальности. Однако остановись бесконечный цикл метаморфоз материи — исчезнет и реальность, материя — будет, а пространства и времени — нет. Материя без изменчивости равносильна горам кирпичей и озёрам цемента на местах городов — даже если они соответствуют точному количеству необходимого строительного материала, городами их делает строительство — то есть, череда метаморфоз со стройматериалом в порядке строгой последовательности. Вот эта строгая последовательность метаморфоз материи Вселенной и обеспечивает существование феноменов пространства и времени в её контексте.

В контексте принципа усложнения материи — появления новых видов материи и усложнения форм её организации — можно заметить тенденцию материи к организации устойчивых форм, своеобразный естественный отбор форм организации материи во Вселенной, в энтропии которой исчезают самые слабые их варианты, и в контексте которой очевидны более успешные формы организации материи, которые продолжают возникать, следуя общей логике из двух элементов:

  • организации группирования частиц материи в объекты, внутренние связи которых обособляют их от окружающей среды, превосходят внешние — что не требует сложных объяснений, т.к. таким же образом группировались атомы тяжёлых металлов в ядрах планет и звёзд: удачно склеившиеся более тяжёлые элементы, если продолжают набирать массу, продолжают притягивать больше материи, находящейся в менее организованной форме. Тот же механизм, что в образовании рыночных монополий — только ядра к ядрам вместо «деньги к деньгам».
  • усложнения форм организации материи, позволяющее не только формировать устойчивые материальные объекты, чего из принципа «гравитации к гравитации» должно быть достаточно, но и менять принципы организации материи, в ходе которых возникают новые формы организации материи, отличающиеся от предыдущих одной явной особенностью — новыми механизмами обеспечения устойчивости. То есть, по сути, вполне себе неживая материя ведёт себя так, словно очень хочет жить — и подольше. Объяснение этой динамики должно быть очень любопытным.

Однако в логику эволюции форм организации материи в сторону «продления жизни» — развития механизмов устойчивости в противостоянии энтропии — укладывается и возникновение жизни как таковой.

В первой форме организации материи — твёрдых тел, представляющих собой однородные крепко связанные ряды тяжёлых элементов, начиная с ядер звёзд и планет из тяжёлых металлов, устойчивости неживых объектов сопутствует неизменность реакции, вызываемой воздействиями окружающей среды — пока камень существует как объект, он будет сохранять сильные стороны камня и слабости камня. А то, как они сыграют в конкретной окружающей среде — лотерея. Механизм реакции неживой природы на среду обусловлены обстоятельствами их формирования в течение всей предшествовавшей эволюции материи во Вселенной. Неустойчивые образования рассеялись, сохранившиеся — планеты и звёзды с их тяжёлыми ядрами — по определению, достаточно устойчивы для энтропии Вселенной.

Настолько, что эволюция форм организации материи в условиях космоса, вероятно, на них и завершилась — с одной стороны, материи, из которых составлены звёзды и планеты, в вакууме нет угроз. С другой, во всей известной Вселенной нет никаких других альтернативных форм организации материи, которая могла бы пережить звёзды и планеты как «опорные пункты» организованных форм материи — неживой, живой и разумной. Если не считать, конечно, чёрные дыры. Это просто эксцесс звездообразования — или, на самом деле, высшая форма организации материи во Вселенной в плане неуязвимости к энтропии, и закономерный итог эволюции материи во Вселенной, идущей к пику стабильности — схлопыванию всех галактик Вселенной, в которых уже сгруппирована большая часть известной материи Вселенной, в чёрные дыры, которой уже не угрожает энтропия Вселенной, потому что чёрная дыра — это вид побеждённой энтропии как неотъемлемого свойства Вселенной, которое можно сожрать только вместе с куском её самой. С другой стороны, энтропия может оказаться не только неотъемлемой, но и непобедимой силой Вселенной — по крайней мере, новейшие открытия указывают на слабое излучение чёрных дыр, свидетельствующее о том, что они тоже могут «развеиваться».

Второй этап эволюции устойчивых форм организации материи начался уже не на космическом, а планетарном уровне — в более динамичной и изменчивой среде, в которой, каким-то образом, механизм, стоящий за усложнением материи, обеспечивает возникновение более устойчивых форм её организации. Материя, организованная в формы жизни, а не объекты неживой природы, отличается от их неизменчивости тем, чем сама жизнь отличается от её отсутствия: изменчивостью. То есть, механизмом изменения реакции на условия среды по ходу существования материи, организованной как формы жизни. Если неживая природа обусловлена прошлым, то живая природа обусловлена настоящим.

Жизнь нашла новый выход из тупика неизменности устойчивых форм материи в виде механизма репликации-мутации, совершив переход от неживой природы к новому типу организации материи, который стал основной фреймворка биологической жизни. То есть произвела вирусы.
Для этого жизни требуются два механизма: мутации, репликации и восприятия окружающей среды.

В процессе перехода от неживой природы к живой, эволюция материи прошла две стадии:

  1. возникновение репликации и мутации.
  2. возникновение поведения.

▍ Репликация и мутация

Механизм изменчивости сложных организованных материи, вероятно, часть механизма их возникновения. Сам по себе «первобытный бульон» химических реакций, предшествовавший появлению жизни на Земле — это механизм изменчивости, движущий эволюцию. То есть, источник изменчивости для продвижения эволюции материи на уровень возникновения жизни, на Земле был. Однако изменчивость комбинаций элементов бесполезна, если они неустойчивы. С другой стороны, сама Земля была примером успеха и ограничений неживой природы, устойчивость которой была концом изменчивости — в камнях и металлах неживой природы эволюция материи зашла в тупик, потому что они достигли конца пути, образовав планеты и звёзды, то есть, материальные объекты без материальной окружающей среды, потому что они собрали в себе всю материю, которая могла быть внешним фактором влияния, оставшись окружены вакуумом материи, способной им навредить. Однако они же оказались естественным фундаментом для возникновения более сложных и более хрупких форм организации материи.

«Первобытный бульон» химических реакций должен был лишь произвести золотую середину между безжизненностью камня и нежизнеспособностью всех остальных случайных комбинаций — сочетание элементов, в котором изменчивость будет сочетаться с устойчивостью, из фактора среды (наличие «бульона») превратившись в фактор новой формы. То есть, фактически, «первобытный бульон» должен был переродиться в портативной форме — не как часть окружающей среды со специальными условиями, благоприятными для естественной алхимии среди камней и звёзд, а как механизм изменений, возможный в разных условиях среды, то есть выпарить в качестве «философского камня» мутацию в чистом виде, высушенную и упакованную в формат, пригодный к существованию не в уютной среде бульона, а в неуютной среде остальной Земли.

Природа — неостановимый механизм изменений, который должен происходить из самого баланса поломок и устойчивости, нечто, постоянно ломающееся в разных деталях, но сохраняющее цельность формы. Этим механизмом оказалась репликация. В какой-то момент в первобытном бульоне должна была возникнуть комбинация элементов, представляющих собой аналог самого примитивного возможного исходного кода операции copy+paste, с логикой упрощённой ценой стабильной работы функции — максимально примитивной логикой, при которой функция копипаста будет корректно стабильно выдавать ошибки, иногда случайно срабатывая. С точки зрения эволюции материи, форма организации материи, которая позволяет себя тиражировать — это диалектический переход из количества в качество, новое качество организации материи, возникшее в химической лаборатории бурлящих океанов древней Земли.

▍ Жизнь — это машина непрерывного аккумулирования информации

Реальности, которая существовала 1,5 миллиарда лет назад, сто миллионов лет назад, 2 миллиона лет назад и полминуты назад уже не существует — это просто разные узоры в калейдоскопе кварков, атомов и молекул. В котором любой момент, на котором остановишь внимание, хоть прямо вот в эту секунду — это уже прошлое, а реальность множеством химических реакций изменилась даже в теле человека, об этом задумавшегося.

Но благодаря великой возможности, появившейся вместе с первыми формами жизни — не вирусами, а именно живыми организмами с поведением — возможности хранить информацию отдельно от носителя, компактно — люди вместо копошащейся песочной массы из кварков и электронов, которая никуда не движется, у которой даже одного измерения нет, не то что четырёх. Вся совокупность кварков с электронами, из которых состоит вся известная материя во Вселенной — сами во Вселенной не существуют. К ним не применимы известные людям измерения, потому что время и пространство, как таковые, вся Вселенная существуют в контексте общего массива простейших частиц материи, бурлящих в химических реакциях, физических взаимодействиях, да постоянно прокатывающихся волнами — радио, гравитационными — во все стороны.

Вот этот волнующийся океан кварков с электронами, голая материя (в той степени глубины, что сейчас известна) — это контекст, в котором существует знакомые нам время, пространство и космос. Из всех известных составляющих Вселенной измерением выше могут быть реальны, только кварки и электроны. Всё остальное — все известные формы материи, все известные волновые и неволновые взаимодействия — полностью объяснимы через взаимодействие кварков с электронами. Которые, если это так, существуют в более высоком измерении. Время-пространство Вселенной существуют внутри это волнующегося океана частиц, их существование и восприятие определяется их взаимоотношениями между собой. А вот они уже могут принадлежать к более высокому измерению, в контекст которого вложена Вселенная. (Могут — но, скорее всего, не принадлежат).

Разница на вид Вселенной с её масштабами и объёмами изнутри — и как на море точек двух цветов, которое не является даже одномерным, потому что все эти представления об измерениях валидны в контексте Вселенной, но измерение, в которое Вселенная вложена — его лучше воспринимать как чистую абстракцию, потому что интуиция и вообще все представления о мире не работают, когда речь идёт о том, что Вселенная конечна, но что за её пределами, прокрутив дырку в стенке Вселенной, подсмотреть нельзя, потому что это представление о реальности за пределами Вселенной как тот же пространственно-временной континуум, что внутри, хотя он только в пределах Вселенной и существует.

Отношения более высокого измерения со Вселенной можно упрощённо представить как мир компьютерной игры. Внутри — безграничная Вселенная, жизнь кипит, всё очень интересно. То же самое, но снаружи — из более высокого измерения, которым по отношению к компьютерной игре будет наша реальность — её Вселенная — это полотно из двух элементарных частиц, 1 и 0 (кварки и электроны). Только, естественно, не стоит представлять высшее измерение как большую студию гейм-дизайна. В этом месте аналогия ложна, сравнивать надо с точки зрения гномов, в виртуальном мире компьютерной игры — вот это мы. И как из положения гномов невозможно себе представить разницу их компьютерной Вселенной с человеческой, и осознать изнутри, что их прекрасная объёмная и красочная вселенная состоит из двух скучнейших и некрасочных значков, и конечно она конечна в размерах — вот из скольки единиц и нулей она составлена — таковы её размеры и есть. Но где они заканчиваются — там к стенке края их вселенной не подойдёшь, дырочку не просверлишь и нос любопытный в мир людей не просунешь. Гномы относительно человеческой Вселенной — пример отношений измерений. Их бессмысленно рассматривать с точки зрения времени-пространства, потому что они вместе с нашей Вселенной заканчиваются.

Даже кварки с электронами вряд ли наша связь с ней по тому простому факту, что человек их воспринимает. Представьте себе гномьих учёных из мира компьютерной игры, которые копали-копали и докопались до единиц и нулей исходного кода. Исходный код принадлежит высшему измерению, поэтому персонажам компьютерной игры, чтобы о нём даже предположить, на самом деле пришлось бы материализоваться в офисе или дата-центре своей студии гейм-дизайна. И тот факт, что люди докопались до кварков, говорит, что они часть нашей Вселенной, а “исходный код” — фундамент, контекст которого существуют и кварки, и всё остальное — глубже, может, на уровень, может, на несколько. На уровень “ниже” воспринимаемой реальности — тот слой квантового мира, который сейчас люди наблюдают в виде загадочных проекций — корпускулярно-волнового дуализма и квантовой телепортации.

В контексте воспринимаемой реальности они выглядят парадоксами, но если представить, что это и есть “стенка края Вселенной”, за которой уже высшее измерение, а то, что мы видим — кванты — разумеется, принадлежат к нашему, просто из-за своей пограничности, “через стенку” от исходного кода, они и чудят. Потому что чего бы им не чудить — высшее измерение главнее. Вложенное измерение по отношению к высшему — всё равно что нарисованное. Впрочем, любые аналогии с компьютерными играми, симуляциями и даже гадания на тему, есть ли там разумная жизнь, которая это всё устроила, не имеют смысла. Само понятие жизни и разума из нашей Вселенной к высшему измерению применимо не более, чем ВхШхГ. Или как с точки зрения камня, который лежит целёхонький где-нибудь со времён до появления вирусов, 3 миллиарда лет, допустим, решить выяснить, как изменился мир за прошедшее время. С точки зрения камня — никак. Даже если вокруг него мегаполис сейчас — у камня нет способов это узнать. Камень, как объект неживой природы, ограничен физическими и химическими взаимодействиями. Зарождение биологической и разумной жизни камень не то что пропустил — ему и не узнать это никак. Если на камне вырастет плющ, прорастёт во все его трещинки и расколет его — с точки зрения камня произошло физическое взаимодействие, а что стало его причиной — может, молния ударила, может, землетрясение камень побольше сверху уронило, может, комета ударила — камню всё равно. Камень даже про три миллиарда лет не в курсе, про измерения время-пространство он тоже не в курсе.

Взаимодействие со временем вообще подразумевает взаимодействие с информацией. Потому что времени объективно не существует — все представления о времени основаны на взаимодействиях материи между собой, время — это мера изменяемости наблюдаемой материальной реальности относительно друг друга. Только внутри её контекста оно имеет смысл. При этом сама наблюдаемая материальная реальность ни о каком времени не знает, никуда не идёт, она существует только в настоящем состоянии.

С начала Вселенной и до наших дней это одна и та же, примерно, материя — понятно, что частицы распадаются, новые элементы образуются, но всё равно, 13 миллиард Вселенной — это одно и то же пятно, которое никуда не движется во времени, время движется внутри него. То, что не было сперва даже кварками, потом стало протием, первым изотопом водорода, теперь — 117 элементов периодической таблицы, не говоря уж об усложнении форм материи. Помимо сотен новых элементов, сложность материи, уже минимум дважды, перешла на новый уровень:

  1. после неживой природы с её физическими силами появилась живая природа, которая на порядки сложнее организована — и, кстати, куда активнее пользуется возможностями существующей сотни химических элементов.
  2. Затем — возникновение разумной жизни. Которое, возможно, и случилось в контексте биологической эволюции, но результат всё равно подразумевает, что где-то совсем недавно, в последние 200 тысяч лет максимум, в эволюции живой ткани количественные изменения перешли в новое качество.

Для неживой природы всё, что появилось позже — живая природа, люди — транслируется на языке химических и физических взаимодействий, на котором этой разницы нет, а другого языка они не знают. В этой метафоре камни — люди, разумеется.

Это достаточный задел, чтобы спустя достаточное количество итераций, противоречивый вирус неизбежно превратился в активный живой организм. Само превращение означает перевес её возбуждающей силы или в ту или иную сторону. Например, одно преобразование вызывается при взаимодействии или воздействии внешней среды, второе — при их прекращении. Однако две разнонаправленных химических реакции два разных продукта (2 и 3) после каждой реакции — в отличие от физической. Если замерзание воды, а затем согравание приводит, в результате, к состоянию №1 (вода), то превратившаяся в глину смесь при обратно воздействии не распадётся на свои составляющие. То есть, вместо изменения состоянии на «до реакции», химическая реакция оставляет в материи новый след, а не перезаписывает предыдущий— и, таким образом, в ней возникает информация о новом взаимодействии состояние которой не является которая при взаимодействии записи двух состояний — «было» и «стало» — остаётся примерно тем же, количество материи от реакции к реакции начинают нести информацию, но атомов существует только в настоящем времени: химические реакции стирают предыдущее состояние вещества — по отдельно взятой молекуле, которая может возникать несколькими путями, определить образовавшую её реакцию невозможно.

Твёрдые тела уже существуют как материальные объекты: материя хранит информацию о сильнейшем последнем взаимодействии. В результате, живая материя имеет более высокую температурную устойчивость как относительно плотности, сохраняя устойчивость в диапазоне температур, при котором многие субстанции меняют 1-2 агрегатных состояния (вода, например) при гораздо меньшей плотности — плотность рыбы меньше жидкой воды, однако она в ней не растворяется — так и в абсолютных температурах: некоторые бактерии могут выживать в температурах, при которых плавятся любые металлы.

При этом механизм накопления информации живая материя реагирует на изменения среды, поэтому большей части опасных для жизни физических воздействий просто избегает.

 

Источник

Читайте также

Меню