Р. Т. Кабулов

Направленность эволюции материального мира и возникновение жизни

Направленность эволюции материального мира и возникновение жизни

В настоящей работе, на основании иерархической многоуровневой структуры связывания свободной энергии в микромире и гипотезы о дуализме природы процессов с отрицательной энтропией, рассматривается эволюция живой материи, как части единого процесса упорядочивания материального мира. На основе анализа предлагаемой иерархической структуры процессов связывания энергии обосновывается существование стрелы времени в микромире, характеризующей направленность течения метаболического времени. С учетом предложенного ранее определения сущности жизни и природы устойчивого неравновесия Бауэра, рассматривается версия возникновения жизни в результате эволюции процессов с отрицательной энтропией и на основании изложенного приводится определение жизни.

1. Иерархия процессов с отрицательной энтропией

В работе [5] была предложена точка зрения на природу явлений микромира, в соответствии с которой в микромире рассматривается условное разделение множества квантов энергии, в зависимости от их состояния, на свободную энергию микромира и связанную энергию. Определения «свободной энергии микромира» и «связанной энергии» вводятся с целью разделения процессов, происходящих, соответственно, с ростом энтропии и процессов с отрицательной энтропией. Понятие «свободная энергия микромира» использовано с целью исключения возможного неправильного толкования терминов, учитывая тот факт, что в термодинамике существуют понятия «свободной энергии Гиббса» и «свободной энергии Гельмгольца». Необходимо отметить, что понятия свободной энергии Гиббса и Гельмгольца используемые в термодинамике наряду с такими понятиями, как теплота, температура и энтропия являются макроскопическими понятиями. В отличие от них, используемые в настоящей работе понятия свободной энергии микромира и связанной энергии вводятся для описания процессов в микромире.

Свободная энергия микромира представляется множеством свободных квантов энергии, стремящихся к равновероятному во всех направлениях излучению в пространстве. Свободные кванты энергии порождаются в результате разрыва внутренних энергетических связей в структуре материальной субстанции. В макромире процессы излучения свободной энергии микромира наблюдаются как излучение световой, тепловой и электромагнитной энергии.

В соответствии со Вторым законом термодинамики, система всегда стремится к достижению состояния с минимальным уровнем энергии и высвобождению избытка имеющейся энергии, сопровождающемуся ростом энтропии в окружающем пространстве, соответственно, излучение свободной энергии микромира сопровождается ростом энтропии в макромире.

Переход системы, находящейся в неравновесном состоянии благодаря наличию избыточной энергии, в состояние термодинамического равновесия сопровождается излучением высвобождаемой энергии, по которому можно судить о количестве связанной энергии в структуре материальной субстанции.

Под процессами связывания энергии будем понимать процессы, сопровождающиеся образованием внутренних энергетических связей в структурах материальной субстанции при участии квантов энергии.

Таким образом, связанная энергия представляется множеством квантов энергии, задействованных во внутренних энергетических связях в структурах материальной субстанции. В результате высвобождения множества квантов энергии при разрыве внутренних энергетических связей в материальной субстанции, в макромире может возникать суммарный перепад энергии, способный совершать механическую работу.

В терминах квантовой теории можно сформулировать, что излучение свободной энергии микромира наблюдается при переходе квантов энергии из «стационарного» состояния в свободное состояние, а образование связанной энергии происходит при переходе свободных квантов энергии в «стационарное» состояние.

Процессы связывания квантов энергии можно представить в виде многоуровневой иерархической организации упорядочивания объектов микромира в субъядерных, ядерных, атомных, молекулярных и кристаллических структурах. Рассмотрим иерархию процессов связывания энергии в микромире, на нескольких условных уровнях, которые можно представить в качестве этапов упорядочивания (эволюции) материального мира, когда в результате связывания квантов энергии образуются в космическом пространстве огромные скопления вещества в виде планет, звезд и галактик.

Связывание энергии на нулевом уровне – связывание безмассовых квантов энергии приводит к рождению пар элементарных частиц, например, электронов и позитронов, обладающих массой покоя. На этом уровне происходит появление массы вещества в микромире в результате зарождения элементарных частиц, которые приобретают в микромире уникальное свойство - массу покоя. Это свойство делает частицы подвластными влиянию гравитационного взаимодействия. Распад нестабильных частиц и реакция аннигиляции приводят к высвобождению квантов энергии.

Возможно, что в момент «Большого взрыва» при плотности энергии, соответствующей температуре в тысячи миллиардов градусов, связывание квантов с высоким уровнем энергии привело к массовому рождению пар элементарных частиц. Под плотностью энергии, соответствующей температуре в тысячи миллиардов градусов понимается, что в данном объеме пространства существует соответствующая плотность свободных квантов с высоким уровнем энергии, при этом, измерение плотности энергии по температурной шкале даёт соответствующее значение в градусах.

Связывание энергии первого уровня – связывание квантов энергии при рождении тяжелых частиц – адронов. Процессы массового синтеза адронов протекают в условиях, соответствующих температуре в сотни миллиардов градусов. На этом уровне осуществляется синтез «тяжелых» частиц, который сопровождается увеличением массы вещества в субъядерных частицах.

Связывание энергии второго уровня – массовое образование ядер атомов, происходит со связыванием квантов энергии в условиях, соответствующих условиям совершения термоядерного синтеза, то есть при температуре в десятки миллиардов градусов. О количестве связанной энергии можно судить по энергии, выделяемой при реакции расщепления атомного ядра. На этом уровне происходит концентрация протонов и нейтронов в ядрах «легких» элементов (водорода и гелия) и соответствующее увеличение массы вещества в субатомных структурах.

Процессы связывания свободной энергии микромира на вышеуказанных уровнях должны совершаться за очень короткий период времени, в течение которого в зоне повышенной плотности энергии, образовавшейся в результате Большого взрыва и расширяющейся со скоростью света, существует необходимый температурный уровень.

Связывание энергии третьего уровня – связывание квантов энергии при образовании атомов химических элементов, приводит к массовому образованию ядер «тяжелых» элементов (элементов из таблицы Менделеева) и формированию вокруг ядра электронной оболочки. Процессы протекают в условиях, когда вещество находится в состоянии горячей плазмы, то есть при температуре около 4000 градусов по Кельвину. О количестве связанной энергии можно судить, исходя из той энергии, которая требуется для перевода субстанции из газообразного состояния в состояние горячей плазмы. Этот уровень характеризуется концентрацией элементарных частиц в ядрах атомов и соответствующим увеличением массы вещества в атомах химических элементов.

Связывание энергии четвертого уровня – связывание квантов энергии на молекулярном уровне при образовании связей, приводящих к массовому объединению атомов в молекулы, в макромолекулярные цепочки и кристаллические структуры. Химические реакции, сопровождающиеся образованием энергетических связей, протекают в диапазоне температур, когда вещество находится в одном из фазовых состояний: газообразном, жидком или твердом. О количестве связанной энергии можно судить по энергии, выделяемой в результате экзотермических химических реакций или высвобождаемой энергии при расщеплении химических связей органических молекул, необходимой живым организмам для осуществления жизнедеятельности, в том числе для совершения двигательной активности. Процессы этого уровня сопровождаются концентрацией атомов в молекулярных структурах и соответствующим увеличением массы вещества в молекулярных и кристаллических структурах.

Если процессы высвобождения и излучения свободной энергии микромира сопровождаются ростом энтропии в окружающем пространстве, то соответственно противоположные процессы, т.е. все процессы связывания квантов энергии в микромире вне зависимости от природы сил взаимодействия, в результате которых происходит связывание квантов энергии, можно обобщить как процессы с отрицательной энтропией.

Предлагаемая условная пятиуровневая иерархическая структура связывания энергии является упрощенной, но достаточной для описания сущности процессов с отрицательной энтропией в биологии. Возможно, что в реальности, процессы связывания энергии представлены более сложной многоуровневой структурой, допускающей существование и иных внеуровневых процессов, протекающих без роста энтропии, которые назовем процессами когерентного движения объектов микромира.

Под процессами когерентного движения объектов микромира (частиц, атомов и молекул) будем понимать процессы, протекающие с минимальным ростом энтропии, при  которых связывание квантов энергии не является стабильным и не происходит увеличение массы вещества. Для этих процессов, видимо, более подходящим определением будет не связывание энергии, а удержание энергии. Примерами таких процессов могут служить явления турбулентности, когерентного излучения в лазерах, неравновесия Бенара [9] и другие процессы коллективного движения ансамблей объектов микромира.

Необходимо оговориться, что реальная картина связывания квантов энергии в микромире может быть достоверно описана на основе данных экспериментальной физики, при этом реальные уровни связывания энергии могут предстать в более сложном виде, чем в предлагаемой к рассмотрению упрощенной структуре. Соответственно, описание физических процессов связывания энергии на разных уровнях потребует раскрытия механизмов связывания энергии, т.е. описания природы сил, под воздействием которых происходит связывание и удержание квантов энергии.

Необходимо также отметить, что на рассмотренных уровнях в процессах связывания энергии участвуют кванты энергии, присутствующие в самой субстанции, уровнями энергии и плотностью распределения в пространстве которых определяется температура соответствующего уровня иерархии. Следовательно, на всех рассмотренных уровнях совершаются процессы связывания свободной энергии микромира, содержащейся внутри пространственного объема, который занимает материальная субстанция, при этом уменьшение плотности свободной энергии микромира в результате совершения процессов связывания энергии приводит к убыванию температуры внутри этой субстанции.

Анализируя приведенную иерархическую структуру, можно заметить, что процессы массового и стабильного связывания квантов энергии завершаются в материальной субстанции при температуре когда вещество переходит в твердую фазу, например, при 0º по Цельсию, после замерзания воды, практически не осуществляются химические реакции. Из этого можно сделать вывод, что процессы стабильного связывания квантов энергии могут совершаться при наличии внутри субстанции квантов с высоким уровнем энергии.

Также в результате анализа предлагаемой многоуровневой структуры можно заметить, что процессы связывания энергии на всех рассмотренных уровнях являются процессами детерминированными. Это, в частности, подтверждается тем, что в природе существует ограниченное количество элементарных частиц, ограниченное количество адронов, ограниченное число атомов химических элементов, а также тем, что течение химических реакций совершается детерминированным образом и подчиняется закону постоянства состава, а сами химические молекулы имеют строго определенную геометрическую конфигурацию. Кроме этого подтверждением проявления детерминизма в микромире является то, что объекты микромира имеют характерные индивидуальные свойства, которые могут быть заранее предсказаны, например, исходя из месторасположения в таблице Менделеева ещё не открытого химического элемента, заранее можно предсказать его свойства.

Все процессы с отрицательной энтропией порождают состояния неравновесия. При этом, если процессы стабильного связывания квантов энергии являются детерминированными, то уравнения процессов когерентного движения объектов микромира, характеризующиеся удержанием (нестабильным связыванием) квантов энергии, имеют вероятностное описание [9,10].

2. Единый процесс эволюции материального мира

Если процесс упорядочивания материальной субстанции в иерархической системе связывания энергии представить в качестве эволюционного процесса, то в качестве эволюционирующего объекта можно рассматривать механизм связывания квантов энергии.

Исходя из предложенной гипотезы дуализма природы процессов с отрицательной энтропией, а также сущности явления отрицательной энтропии, заключающейся в совершении процессов связывания свободных квантов энергии [5], можно сформулировать, что эволюция или упорядочивание материального мира сводится к эволюции процессов с отрицательной энтропией.

Гипотеза дуализма природы процессов с отрицательной энтропией позволяет представить, что всякий процесс связывания энергии, параллельно сопровождается упорядочиванием в информационном контексте с накоплением информации о предыдущей истории, имеющей ценность для последующих процессов упорядочивания. В аналогичном контексте понятие ценности информации рассмотрено в работе М.В. Волькенштейна [3].

Ранее при формулировке основных отличий между живой и неживой материей было введено понятие полезности информации [5]. Необходимо отметить на существование разницы при осмыслении понятий ценности и полезности информации.

Если существующее понятие ценности информации относится к внутренней информации об истории эволюции организма в филогенезе, закодированной в наследственном коде ДНК, то понятие полезности информации было введено в отношении внешней для живого организма информации об окружающем мире, с использованием которой была сформулирована самоидентификация живого организма. При этом внешняя информация имеет полезность для организма в онтогенезе.

Накопление ценной информации об истории эволюции материальной субстанции в информационном контексте упорядочивания процессов с отрицательной энтропией происходит на всем протяжении вдоль единой многоуровневой структуры связывания квантов энергии. При этом, отрицательная энтропия в информационном контексте соответствует информации, накапливаемой в самой материальной субстанции. Таким образом, если понятие ценности информации применимо как для живой, так и для неживой материи, то понятие полезности информации приобретает актуальность только в связи с появлением потребителя информации – живого организма.

Представление упорядочивания процессов с отрицательной энтропией в иерархической системе связывания энергии в качестве единого эволюционного процесса, частью которого является процесс, определенный нами в качестве сущности жизни, позволяет представить процесс возникновения и развития жизни не как случайное явление, а как результат направленной эволюции материальной субстанции.

3. Метаболическое время и направленность эволюции материального мира

Одним из основных свойств времени является направленность его течения. С целью наглядного обозначения направленности течения времени от прошлого в будущее, А. Эддингтоном было использовано метафорическое выражение «стрела времени».

Таким образом, существование некоторой физической величины, изменение значения которой может быть соотнесено с определяет направленность соответствующей стрелы времени. Например, соотнесение роста энтропии системы с течением времени - это одно из определений так называемой термодинамической стрелы времени, т.е. возможности отличить прошлое от будущего, определить  направление течения  времени [11].

В свое время, А.П. Левичем была выдвинута идея потока, генерирующего течение метаболического времени естественных систем [6], основанная на иерархичности этих систем, на любом уровне иерархического строения которых происходят замены (субституции) составляющих систему элементов. Соответственно, измерение количества замененных элементов некоторой эталонной системы рассматривается в качестве субституционных часов системы.

Исходя из предлагаемой иерархии процессов связывания энергии, в качестве элементов субституции в потоке, генерирующем течение метаболического времени, можно рассматривать кванты энергии, связывание которых происходит в соответствующих процессах с отрицательной энтропией. В таком случае, течение времени в процессах с отрицательной энтропией соответствует течению метаболического времени естественных систем [7]. В результате анализа иерархии процессов с отрицательной энтропией можно проследить, что процессы связывания энергии на всех уровнях сопровождаются увеличением массы вещества. Следовательно, если в процессах с отрицательной энтропией, увеличение массы вещества можно соотнести с течением времени, то можно говорить о направленности течения метаболического времени, совпадающей со стрелой времени, которую, условно, можно назвать «тяжелой».

Из изложенного следует, что направленность эволюции процессов с отрицательной энтропией или, иначе говоря, направленность эволюции материальной субстанции совпадает с направленностью течения метаболического времени, т.е. совпадает с «тяжелой» стрелой времени.

Таким образом, согласно предлагаемой точке зрения на иерархическую структуру упорядочивания процессов с отрицательной энтропией и, учитывая изложенную ранее направленность эволюции живой материи [5], эволюция материальной субстанции (живой и неживой), а значит, соответственно, эволюция всего материального мира, имеет направленность совпадающую с «тяжелой» стрелой времени.

В предложенной иерархии процессов связывания свободной энергии к процессам связывания энергии четвертого уровня можно отнести связывание квантов энергии на молекулярном уровне в структурах живых организмов. При этом, течение процессов с отрицательной энтропией сопровождается синтезом биополимеров и соответствующим увеличением биомассы.

Из вышеизложенного наблюдения в отношении течения процессов с отрицательной энтропией, имеющих направленность, совпадающую с «тяжелой» стрелой времени, следует, что течение метаболического времени в биологии можно измерять в соотношении с увеличением биомассы, синтезированной в результате жизнедеятельности живых организмов [1].

Естественно, необходимо различать синтез биополимеров многоклеточными организмами в период роста, а также организмами, растущими в течение всей жизни, от синтеза биополимеров, совершаемого одноклеточными организмами и организмами, с завершившимся периодом роста. Если у растущих организмов увеличение биомассы можно зарегистрировать макроскопическими методами наблюдения, то у одноклеточных организмов и организмов с завершившимся ростом, синтез биополимеров продолжается, но он направлен в основном на обновление тканей и не может быть зарегистрирован макроскопическими инструментами. Таким образом, у всех живых организмов в период активной жизнедеятельности, может и не происходить увеличение общей биомассы тела, однако, непрерывно происходит обновление тканей за счет синтезируемых биополимеров. Следовательно в период активной жизнедеятельности живого организма, течет и его метаболическое время. При этом каждая клетка живого организма, находящаяся в активном состоянии, имеет своё индивидуальное течение метаболического времени, что подтверждается возможностью клонирования отдельных клеток организмов.

Ранее было показано, что отличительной особенностью живых организмов является способность к переходу в неактивное состояние и возврату в прежнее состояние активной жизнедеятельности [5]. В отличие от неактивного состояния, в период активной жизнедеятельности живой организм способен совершать процессы связывания энергии, т.е. период неактивного состояния живого организма характеризуется прерыванием течения метаболического времени. Возврат живого организма в активное состояние характеризуется возобновлением процессов связывания энергии с соответствующим возобновлением течения метаболического времени.

Передача дочерней клетке от родительской клетки наследственного кода и когерентного движения ансамблей молекул обеспечивает для нового организма возможность возобновления процессов связывания энергии.

Можно сказать, что онтогенез живого организма начинается с возобновления течения индивидуального метаболического времени и завершается его необратимым прерыванием, которое можно проиллюстрировать, как прерывание индивидуальной «тяжелой» стрелы времени.

Если рассматривать нашу планету, как термодинамически открытую систему, то существование живых организмов осуществляется на фоне «термодинамической» стрелы времени, характеризующей направленность течения процессов в открытой системе. Если «термодинамическая» стрела времени совпадает с ростом энтропии, а «тяжелая» стрела метаболического времени совпадает с течением процессов с отрицательной энтропией, то из этого следует, что эти две стрелы имеют противоположную направленность.

Если прирост биомассы соответствует совершению процессов связывания квантов энергии, течением которых определяется сущность жизни, то этим можно, например, объяснить факт линьки насекомых. Известно, что некоторые виды насекомых, в онтогенезе могут до нескольких раз совершать линьку, в процессе которой они сменяют хитиновый покров. Так как, хитиновый покров одновременно выполняет роль защитного панциря и экзоскелета, к которому прикрепляются группы мышц, то в процессе линьки насекомое на некоторое время становится беззащитным и малоподвижным. Учитывая также, что при линьке происходят сложнейшие процессы по расщеплению химически неактивного хитина и синтезу нового покрова большего размера, процесс линьки требует от насекомого больших «материальных» затрат. Объяснить мотивацию совершения такого рискованного и затратного действия можно только с точки зрения прироста биомассы организма.

4. Возникновение жизни

Ранее, на основании предложенной гипотезы о дуализме природы процессов с отрицательной энтропией [5], была сформулирована сущность жизни, а также направленность эволюции живой материи, представлена поэтапная картина возникновения неустойчивого равновесия Бауэра [2], определены основные различия между неживой и живой материей, и перечислены основные физико-химические факторы, необходимые для зарождения жизни.

Обобщая изложенное, можно обозначить наиболее вероятную последовательность этапов возникновения жизни, как результата эволюции процессов с отрицательной энтропией. С этой целью рассмотрим этап эволюции планеты Земля, при котором связывание квантов энергии происходило на межатомном и межмолекулярном уровне.

Переход молекул воды в жидкое состояние, при температуре ниже 100 градусов по Цельсию, привел к образованию на Земле естественных водоемов. Благодаря уникальным свойствам воды, в водном растворе совершались разнообразные химические реакции упорядочивания, в результате которых образовалось большое разнообразие органических и неорганических соединений. Формирование в условиях земной гравитации газовой атмосферы, а также жидкой и твердых фаз вещества создало возможность для совершения когерентных процессов с отрицательной энтропией - коллективного движения ансамблей атомов и молекул.

Ранее мы говорили, что массовые процессы связывания энергии требуют присутствия внутри материальной субстанции квантов высокой энергии. В результате остывания земной коры наступил момент, когда температура на поверхности Земли стала определяться не теплом, исходящим от ядра планеты, а в зависимости от уровня солнечного освещения. При этом, внутри вещества земной коры установился дефицит квантов высокой энергии, что привело к сокращению количества актов связывания энергии. Однако, наряду с дефицитом внутренних квантов высокой энергии, всё большее влияние на атмосферу и поверхность Земли стали оказывать проникавшие извне кванты высокой энергии, излучаемые Солнцем. В процессе упорядочивания химических соединений, вероятно были синтезированы молекулы, способные совершать фотохимические реакции, т.е. реакции связывания фотонов солнечного излучения. Однако эти фотохимические реакции были случайными и однократными.

Ранее, исходя из предложенной гипотезы о дуализме природы процессов с отрицательной энтропией, было показано, что связывание внутренних квантов энергии на всех уровнях представляет собой детерминированный процесс, приводящий к накоплению ценной информации. В результате реакций, которые были совершены при участии внешних квантов энергии также синтезируется и накапливается ценная информация.  Естественно, что ценная информация, синтезированная в результате фотохимических реакций, инициированных внешними квантами энергии, имеет отличие от ценной информации, синтезированной в результате совершения процессов связывания внутренних квантов энергии. Таким образом, течение фотохимических процессов, представляющих собой новый класс процессов с отрицательной энтропией, привело к образованию новой ветви в эволюции материальной субстанции.

Исходя из существования неограниченного видового разнообразия живых организмов на Земле, можно сделать вывод, что рабочим материалом для биологической эволюции, соответственно, послужили химические соединения также проявляющие неограниченное разнообразие. Известно [3], что подобными химическими соединениями являются полимеры.

Вероятно, что в результате эволюции процессов с отрицательной энтропией при совершении полимерами связывания внешних квантов энергии, возникла возможность альтернативного исхода фотохимических реакций, в зависимости от структуры молекулы полимера. Возможность альтернативного совершения полимерами фотохимических реакций создала условия для отклонения от детерминированного исхода совершаемых процессов и породило возможность проявления Дарвиновской изменчивости. Этот исторический момент можно охарактеризовать, как момент начала биологической эволюции. В дальнейшем, как результат направленной эволюции процессов связывания энергии в фотохимических реакциях была синтезирована молекула хлорофилла.

Суточные колебания температуры на поверхности Земли создавали в водной среде градиент температуры, при наличии которого в условиях земной гравитации возникало когерентное конвекционное движение молекул в водном растворе.

В результате когерентного движения молекул были созданы условия для появления в водном растворе компартментации, т.е. появления  изолированных структур, наподобие ячеек Бенара [3,9]. Подобные изолированные структуры можно рассматривать как аналог коацерватов.

В изолированных или закрытых [5] структурах коацерватов создавались более благоприятные условия для самоорганизации коллективного движения органических молекул, среди которых были молекулы, способные участвовать в однократных фотохимических реакциях связывания внешних квантов энергии.

Направленная эволюция процессов с отрицательной энтропией привела к появлению состояния «сдерживающего условия» [5], при котором обеспечивается циклическое когерентное движение органических молекул внутри закрытой системы и создаются условия для возобновления фотохимических реакций.

Следующий этап эволюции процессов с отрицательной энтропией создал предпосылки для самоорганизации закрытой системы, при которой разрозненные движения ансамблей молекул были соподчинены единому когерентному движению более высокого ранга, обеспечившему внутреннюю организацию системы, как единого целого.

Внутренняя самоорганизации закрытой системы, породившая способность функционирования системы, как единого и целого организма, создала условия для поддержания устойчивого неравновесия, позволяющего организовать согласованное коллективное движение органических молекул по совершению многократных циклических фотохимических реакций по связыванию квантов высокой энергии от внешнего источника, что положило начало реализации процессов фотосинтеза в предклеточных структурах.

Деление одной предклеточной структуры на дочерние части, позволяло умножить возможности связывания энергии и открывало перспективу для неограниченного прироста биомассы, а передача ценной информации дочерним структурам позволяла обеспечить возможность передачи всей накопленной в филогенезе информации. С передачей ценной информации дочерним структурам создавались условия для биологической эволюции в контексте Дарвиновской триады: изменчивость - наследственность - отбор.

Ценная информация, накопленная в результате биологической эволюции организмов позволяла обеспечить последующее воспроизводство достигнутого этапа развития процессов с отрицательной энтропией при реализации механизма передачи наследственной информации в процессе деления предклеточных структур.

На основании изложенного можно сделать вывод о том, что биологическая эволюция способна совершаться только в условиях существования внешнего источника квантов высокой энергии, при отсутствии которого в неживой материальной субстанции может протекать только детерминированная эволюция.

5. Определение жизни

Таким образом, в настоящей работе была предпринята попытка эволюционного описания возникновения жизни с учетом физико-химических факторов, а также с учетом единства энергетического и информационного контекста в осмыслении процессов упорядочивания в материальной субстанции. В настоящей работе не освещались некоторые вопросы добиологической эволюции, которые подробно изложены в литературе, например, вопросы самоорганизации молекул, рассмотренные в трудах М.Эйгена [14].

Исходя из сформулированной ранее сущности жизни, а также из эволюционного описания этапов возникновения жизни, можно сформулировать следующее определение жизни.

Жизнь - это достигаемая в результате направленного эволюционного развития процессов с отрицательной энтропией форма самоорганизации материи, благодаря которой материальная субстанция обретает способность, позволяющую течение случайных, однократных реакций связывания квантов высокой энергии, поступающих от внешнего источника, организовать в циклический, возобновляемый и воспроизводимый устойчивый процесс, сопровождаемый приростом биомассы.

В данном определении термин возобновляемый использован для обозначения способности живых организмов возвращаться в активное состояние из неактивного с возобновлением процессов связывания квантов энергии.

Термин воспроизводимый использован для обозначения способности живых организмов к репродукции с наследованием свойств, позволяющему сохранять и воспроизводить форму самоорганизации материальной субстанции, которая была достигнута к данному этапу эволюционного развития.

В связи с тем, что предложенное определение жизни было сформулировано на основании гипотезы о сущности процессов с отрицательной энтропией, оно распространяется только на автотрофов - растительных организмов, способных связывать кванты энергии от внешних источников. Согласно предлагаемой точке зрения, первичным продуктом эволюционного развития процессов с отрицательной энтропией явились одноклеточные автотрофы, в результате дальнейшей биологической эволюции которых появились одноклеточные гетеротрофы, представлявшие в своей жизнедеятельности тесный симбиоз с автотрофами.

Отметим, что предложенное определение жизни не является угаданным, - оно выведено из определения сущности жизни и последовательности этапов возникновения жизни, выстроенной, исходя из направленности эволюции процессов с отрицательной энтропией.

6. Заключение

Обратим внимание, что при описании природы состояния неравновесия живого организма, при описании процесса возникновения жизни, а также при описании физико-химических факторов, необходимых для зарождения жизни [5], была отведена особенная роль гравитации. Наряду с этим, появление в микромире «тяжелой» стрелы времени, вдоль которой выстраивается эволюция материального мира, также позволяет сделать предположение о влиянии гравитации на совершение процессов с отрицательной энтропией.

На основании изложенного можно сделать гипотетическое предположение о том, что  появление механизмов связывания и удержания энергии, т.е. появление сил, под воздействием которых происходят направленные процессы с отрицательной энтропией, является следствием существования упорядочивающего воздействия со стороны гравитационного поля.

Литература

  1. Алимов А.Ф., Казанцева Т.И. Продолжительность жизни животных в единицах физического и биологического времени (размещено на сайте 05.05.2009г.).
  2. Бауэр Э.С. Теоретическая биология. М.-Л.: Изд-во ВИЭМ, 1935, 206 с
  3. Волькенштейн М.В. «Биофизика». М. Наука, Главная редакция физико-математической литературы,1981.
  4. Либберт Э. «Основы общей биологии». М.: Мир. 1982 г.
  5. Кабулов Р.Т. Отрицательная энтропия и сущность жизни (размещено на сайте 14.08.2012г.)
  6. Левич А.П. «Устойчивое неравновесие  Э.Бауэра и гипотеза потока, генерирующего течение метаболического времени». Эрвин Бауэр и теоретическая биология. Пущино. 1993. С. 91-101.
  7. Левич А.П. Метаболическое время естественных систем // Системные исследования. Ежегодник, 1988. М.: Наука. 1989а, с.309-325.
  8. Моисеев Н.Н. Александров В.В.Тарко А.М. «Человек и биосфера. Опыт системного анализа и эксперименты с моделями». М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1985.-272с.
  9. Пригожин И., Стенгерс И. «Порядок из хаоса». М.,1986.
  10. Пригожин И., Стенгерс И. «Время, хаос, квант. К решению парадокса времени».
  11. Хокинг С. Х70. Краткая история времени: От большого взрыва до черных дыр / Пер. с англ. Н. Смородинской.- СПб.: Амфора, 2001. - 268 с. ISBN 5-94278-091-9.
  12. Шноль С.Э. «Физико-химические факторы биологической эволюции». М. Наука, 1979. с.261.
  13. Шредингер Э. «Что такое жизнь? Физический аспект живой клетки». Москва - Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2002 г.
  14. Эйген М. «Самоорганизация материи и эволюция биологических макромолекул». М. Мир,1973.