Самоорганизация и неравновесные
процессы в физике, химии и биологии
 Мысли | Доклады | Самоорганизация 
  на первую страницу НОВОСТИ | ССЫЛКИ   

В.И. Вернадский. Проблемы биогеохимии. Вып.2. Дополнительные разьяснения
от 10.01.06
  
Мысли


Мы переживаем сейчас в науке чрезвычайно важную эпоху ее развития. Впервые объектом ее исследования является время, долгие века находившееся вне ее кругозора. Это обстоятельство характеризует науку нашего времени и отличает ее от науки XIX столетия. Сейчас становится ясным, что время есть чрезвычайно сложное проявление реальности, и содержание этого понятия чрезвычайно различно. Говоря о пространстве-времени, мы только указываем на неотделимость их друг от друга. Для науки нет пространства без энергии и материи и в таком же смысле и без времени. Представление Минковского и его предшественников о времени, как о четвертом измерении пространства, есть математическое отвлечение, логически не имеющее почвы в научной реальности, фикция, не отвечающая реальному содержанию науки, ее представлению о времени. Время не есть измерение метрической геометрии. В геометрии, конечно, время может быть выражено вектором. Но явно такое его выражение совсем не охватывает всех его свойств в природных явлениях, изучаемых натуралистом, и ничего ему реального в смысле знаний не дает. Оно ему не нужно.

19. Прежде чем итти дальше, необходимо выяснить, насколько возможно допустить в нашей научной реальности проявление в разных ее местах одновременно пространств, характеризуемых разными геометриями.
Мне кажется, что сейчас, не подвергая этот вопрос анализу, исходят из того, что это невозможно. Это можно видеть из истории геометрии. В свое время Лобачевский допускал возможность, что не Эвклидова геометрия, а новая, им открытая, определяет структуру пространства научной реальности. Он попытался подойти экспериментально к проверке своего вывода, к реальному измерению максимальных звездных треугольников на небесном своде. В настоящее время Эддингтон пытается выявить реальное пространство четырех измерений - одно из Римановских, - отвечающих Эйнштейнову представлению о космосе.
Но это лйшь самое простое, наиболее отвлеченное представление о космосе, которое может удовлетворить геометра и теоретика-физика, но противоречит всему эмпирическому знанию натуралиста.
Возможно логически и другое представление - представление о геометрической неоднородности реальности, более близкое к точному эмпирическому знанию, столь же не противоречащее научно известному - допущение, что в научно изучаемых явлениях в разных случаях и в разных проявлениях космоса могут сказываться разные геометрии.
Гипотеза об единой геометрии для всего космоса, всей реальности, неразрывно связана с гипотезой о происхождении положении геометрии, как особых свойств нашего разума. История геометрии этому противоречит.
20. Меня к этому приводят следующие соображения. Мы знаем теперь, что геометрий может быть множество и что все они могут быть распределены на три типа - Эвклида, Лобачевского и Римана - и что все они безупречны и одинаково верны. В настоящее время с успехом идет обобщающая работа, которая может все их привести к единой обобщенной геометрии.
В настоящее время история науки ясно доказывает, что геометрия и ее законы в своих основах выявлены эмпирическим путем, так же, как и все другие научные обобщения свойств материи и энергии. В основе, из которой дедуктивным путем выведены эти законы, лежит точное научное наблюдение и опыт мыслителя. Едва ли можно исходить сейчас в области научного ведения из других философских и ненаучных представлений об их генезисе и видеть в них логическое выявление нашего разума. Я предпочитаю всегда, когда это научно допустимо, не сходить с научного эмпирического базиса.
Исходя из этого, можно, если нужно, допустить, что реальность геометрически неоднородна и что в разных явлениях могут проявляться разные геометрии и что мы должны с этим считаться в нашей научной работе. В биосфере мы такую геометрическую неоднородность имеем перед собой.
21. Пространство для нас неотделимо от времени. Это представление не является следствием теоретических положений Эйнштейна и получено независимо от них и много раньше. Я пытался это выявить в другом месте (В. Вернадский. Проблемы времени в современной науке. Изв. A.H. 1932).
Мы переживаем сейчас в науке чрезвычайно важную эпоху ее развития. Впервые объектом ее исследования является время, долгие века находившееся вне ее кругозора. Это обстоятельство характеризует науку нашего времени и отличает ее от науки XIX столетия. Сейчас становится ясным, что время есть чрезвычайно сложное проявление реальности, и содержание этого понятия чрезвычайно различно.
Говоря о пространстве-времени, мы только указываем на неотделимость их друг от друга. Для науки нет пространства без энергии и материи и в таком же смысле и без времени. Представление Минковского и его предшественников о времени, как о четвертом измерении пространства, есть математическое отвлечение, логически не имеющее почвы в научной реальности, фикция, не отвечающая реальному содержанию науки, ее представлению о времени. Время не есть измерение метрической геометрии. В геометрии, конечно, время может быть выражено вектором. Но явно такое его выражение совсем не охватывает всех его свойств в природных явлениях, изучаемых натуралистом, и ничего ему реального в смысле знаний не дает. Оно ему не нужно.
Наука XX столетия находится в такой стадии, когда наступил момент изучения времени, так же, как изучается материя и энергия, заполняющие пространство. Время Минковского как четвертое измерение Эвклидова пространства не отвечает времени, реально наблюдаемому в физическом пространстве. Мы не должны забывать, что в конкретной научной работе мы, вообще говоря, не имеем дело с абстрактным абсолютным пространством геометрии. Мы имеем дело на каждом шагу с гораздо более сложным реальным пространством природы.
В вакууме и очень часто в газообразной среде мы можем без поправок чрезвычайно часто пользоваться всеми выводами из свойств абстрактного пространства Эвклидовой геометрии. Однако не всегда. Но уже в жидкостях и в твердых телах в большинстве проблем, перед нами стоящих, мы этого делать не можем. В связи с этим, как мы увидим, удобно отличать реальное пространство природы - в данном случае биосферы - от геометрического пространства, как пространство физическое, как это, кажется, предложил впервые Гельмгольц.
Точно так же и время натуралиста не есть геометрическое время Минковского и не время механики и теоретической физики,...Галилея или Ньютона.
В §15 указано резкое эмпирическое различие времени для живого и косного естественного тела биосферы. В живом оно проявляется в поколениях, - явление, абсолютно отсутствующее в косных телах.
Смена поколений есть своеобразное биологическое продление времени, резко отличающее одно живое вещество от другого, с различным для каждого масштабом сравнения. Возможно найти для них и общий масштаб.
22. Исходя из всего вышесказанного, удобно для постановки научной работы принять как рабочую научную гипотезу, что протранство внутри живого вещества есть иное, чем внутри косных естественных тел биосферы, что это пространство не отвечает особому его состоянию в пределах Эвклидовой геометрии и что время выражается в нем полярным вектором. Существование правизны и левизны и физико-химического их неравенства указывает на другую, чем Эвклидова, геометрию - геометрию пространства внутри живого вещества.
Из моих обсуждений с геометрами для меня выяснилось, что геометрия, отвечающая требуемым условиям, не разработана. Требуется новая исследовательская работа геометров. По указанию акад. Н.Н. Лузина и проф. С.П. Финикова, возможно, что это одна из геометрий типа Римановских, может - быть, одна из геометрий, указанных, но не разработанных Картаном. Эта геометрия сводит все пространство к точке, снабженной зародышем вектора.
Было бы желательно, чтобы эти вопросы обратили на себя внимание геометров. Исследовательская работа натуралистов в действительности всегда опирается на математические построения геометров. Без этого она не может правильно развиваться. С другой стороны, математическая мысль растет и раскрывает свои новые oбласти, когда научная мысль или окружающая жизнь ставит перед ней новые проблемы. Такой новой проблемой является геометрический характер пространства, занятого живым веществом биосферы. Для него характерны полярные векторы (т.е. отсутствие центра симметрии и сложной симметрии), неравенство правизны и левизны (их несвязанность или неполная связанность), резкая химическая нетождественность правых и левых явлений и соединений - атомных структур (молекул и монокристаллов). Характерно бросающееся в глаза отсутствие в живых организмах плоских поверхностей и прямых линий; симметрия живых организмов отличается кривыми линиями и кривыми поверхностями, характерными для Римановских геометрий. Еще одни признак, обычный для Римановских геометрий: это пространство конечное, замкнутое, резко отделяющееся от окружающего, само себе довлеющее. Это вполне отвечает обособленности живых организмов в биосфере, их автаркии.
Какая же из множества Римановских геометрий сюда подойдет? Каковы ее геометрические свойства?
Мне кажется, эта задача не может оставаться вне внимания со стороны наших геометров. Она заслуживает их внимания сама по себе как геометрическая проблема.
Тем более, что она связана с еще более общей проблемой физической - с вопросом о геометрических состояниях физического пространства, чрезвычайно мало затронутого философской и физической мыслью.
В следующем очерке я попытаюсь дать понятие об этой проблеме.
Считаю приятным долгом выразить благодарность Н.Н. Лузину и С. П. Финикову, помогшим мне ценными указаниями в беседах со мною.
Узкое. Июнь. 1938г.
В.И. Вернадский. Проблемы биогеохимии. Вып.2. О коренном материально-энергетическом отличии живых и косных естественных тел биосферы. М.; Л., 1939
http://publ.lib.ru/ARCHIVES/V/VERNADSKIY_Vladimir_Ivanovich/_Vernadskiy_V.I..html
Биосфера представляет земную оболочку, в которой в состояниях пространства евклидовой трехмерной геометрии косных естественных тел включены дисперсным образом и в дисперсной форме бесчисленные мелкие римановские пространства живого вещества. Связь между ними поддерживается только непрерывным биогенным током атомов
В.И. Вернадский. О состояниях физического пространства. - Философские мысли натуралиста. М., 1988, с.255-274; с.274
http://sinsam.kirsoft.com.ru/KSNews_134.htm
В основе явлений симметрии в живом веществе время выступает в такой форме и значении, в каких это не имеет места в косных телах и явлениях. Здесь, мне кажется, в основе геометрических представлений ярко проявляется не столько пространство, сколько новое, входящее в понимание испытателя природы в ХХ в. понятие о пространстве-времени, отличном и от пространства и от времени. Живое вещество - это единственный пока случай, где именно оно, а не пространство, наблюдается в окружающей натуралиста природе. Это пространство-время не есть то пространство-время, в котором время является четвертым измерением пространства - пространства математиков (Палади, Минковский), и не пространство физиков и астрофизиков - пространство Эйнштейна. Проявляющееся в симметрии пространство-время живого вещества в нашем окружении характеризуется для него: а) геологически вечной сменой поколений для всех организмов; б) для многоклеточных организмов старением; в) смерть есть разрушение пространства-времени тела организмов; г) в ходе геологического времени это явление выражается эволюционным процессом, меняющим скачками морфологическую форму организмов и темп смены поколений
В.И. Вернадский. О геологическом значении симметрии. - Философские мысли натуралиста. М., 1988, с.274-296; с.285
http://www.runivers.ru/lib/book6249/146742/
Живое вещество, мне кажется, есть единственное, может быть, пока земное явление, в котором ярко проявляется пространство-время. Но время в нем не проявляется изменением. Оно проявляется в нем ходом поколений, подобно которому мы нигде не видим на Земле, кроме живых организмов. Оно же проявляется в нашем сознании, в чувстве времени, в длении, в старении и в смерти. В геохимических процессах оно проявляется чрезвычайно резко...Чрезвычайно характерно, что обособленный микроскопический организм в смене поколений, поколения которого получаются делением, в известной своей части является теоретически бессмертным, геологически вечным
В.И. Вернадский. О состояниях пространства в геологических явлениях. На фоне роста науки ХХ столетия - Проблемы биогеохимии. Труды Биогеохимической лаборатории. Т. ХVI. М., 1980, с.163
***
Что такое пространство и время? Вот те вопросы, которые столько веков волнуют человеческую мысль в лице самых сильных ее представителей. И если бы мы, отрешась по возможности от всех тех представлений о пространстве и времени, которые господствуют в философии, запутавшейся в сложных явлениях человеческих впечатлений, здравого смысла, обыденного знания, перенесли решение этого вопроса на более абстрактную почву, может быть, мы достигли бы какого-нибудь результата.
Бесспорно, что и время и пространство отдельно в природе не встречаются, они неразделимы. Мы не знаем ни одного явления, которое не занимало бы части пространства и части времени. Только для логического удобства представляем мы отдельно пространство и отдельно время, только так, как наш ум вообще привык поступать при разрешении какого-нибудь вопроса.
В действительности ни пространства, ни времени мы в отдельности не знаем нигде, кроме нашего воображения. Что же это за части неразделимые - чего? Очевидно, того, что только и существует, это - материи, которую мы разбиваем на две основные координаты: пространство и время. (Вернадский, 1989, с.419).
По-видимому,…можно проникать в изучение физического времени путем исследования жизненных явлений. Время физика, несомненно, не есть отвлеченное время математика или философа, и оно в разных явлениях проявляется в столь различных формах, что мы вынуждены это отмечать и нашем эмпирическом знании. Мы говорим об историческом, геологическом, космическом и т.п. временах. Удобно отличать биологическое время, в пределах которого проявляются жизненные явления.
Это биологическое время отвечает полутора - двум миллиардам лет, на протяжение которых нам известно на Земле существование биологических процессов, начиная с археозоя. Очень возможно, что эти годы связаны только с существованием нашей планеты, а не с действительностью жизни в Космосе. Мы ясно сейчас подходим к заключению, что длительность существования космических тел предельна, т.е. и здесь мы имеем дело с необратимым процессом. Насколько предельна жизнь в ее проявлении в Космосе, мы не знаем, так как наши знания о жизни в Космосе ничтожны. Возможно, что миллиарды лет отвечают земному планетному времени и составляют лишь малую часть биологического времени. В пределах этого времени мы имеем необратимый процесс для жизни на Земле, выражающийся в эволюции видов. С точки зрения времени, по-видимому, основным явлением должно быть признано проявление принципа Реди...На основе новой физики явление должно изучаться в комплексе пространство-время. Пространство жизни, как мы видели, имеет свое особое, единственное в природе симметрическое состояние. Время, ему отвечающее, имеет не только полярный характер векторов, но особый, ему свойственный параметр, особую, связанную с жизнью, единицу измерения (Вернадский. Изучение явлений жизни и новая физика (1931). Труды по биогеохимии и геохимии почв. М., 1992, с.193,194).
Время есть одно из основных проявлений вещества, неотделимое от него его содержание...Для жизни время - с геохимической точки зрения - выражается в трех различных процессах: во-первых, время индивидуального бытия, во-вторых, время смены поколений без изменения формы жизни и, в-третьих, время эволюционное - смены форм одновременно со сменой поколений...Для Ньютона абсолютное время и абсолютное пространство были атрибутами, непосредственным проявлением Бога, духовного начала мира...Представление Ньютона победило в науке благодаря небывалым раньше в ее истории достижениям, тесно связанным с построениями Ньютона об абсолютном времени и о таком же пространстве. Впервые была выражена система мира, до конца вычисляемая...И для нее в 1747г. Леонард Эйлер принял абсолютное время. И для Эйлера это принятие связано было с его пониманием духовного начала мира. (Вернадский. Проблема времени в современной науке. Философские мысли натуралиста. М., 1988, с.228-255; с.229,231,238).
Абсолютное время и абсолютное пространство Ньютона есть время и пространство, независимые от окружающего, бесконечные и безначальные, изотропные. Это почти все отрицательные признаки, не дающие возможность их научно исследовать. Теория относительности показала, что они не отвечают научным фактам. Пространство неразрывно связано с временем, имеет структуру. Ее должно иметь и время. Впервые после XVII в. - в начале XX в. - вновь вошла в научное сознание необходимость исследования времени - отражения в нем строения, свойственного пространству. К этому моменту как раз в начале того же столетия, благодаря явлениям радиоактивности, развитию астрономии, явлений жизни, теории квант появились новые явления, заставляющие идти по тому же пути. Проблема времени поставлена как объект научного изучения в обстановке теории относительности, но не как ее следствие...Время Бергсона есть время реальное, проявляющееся и создающееся в процессе творческой эволюции жизни. Время идет в одну сторону, в какую направлены жизненный порыв и творческая эволюция. Назад процесс идти не может, так как этот порыв и эволюция есть основное условие существования Мира. Время есть проявление - созидание творческого мирового процесса...Ученые изучали явления, а не время. Явления совершались во времени и в пространстве, но не давали никакого представления о времени и пространстве, которые мыслились абсолютными, независимыми друг от друга, стоящими вне действия каких бы то ни было явлений, в них совершающихся, но их не отражавших...Неотделимость времени от пространства, неизбежность при изучении природных процессов одновременно изучать и время, и пространство, устанавливают два положения: 1) время, как и пространство и как пространство-время, может быть только одно; 2) изучая время одновременно с пространством, ход времени неизбежно будет выражаться векторами. Это не будет линейное выражение времени, как иногда говорят - это будет векториальное его выражение. На данной линии могут быть размечены между двумя и теми же точками несколько векторов на аналогичных им по положению в пространстве-времени направлениях. (Вернадский. О жизненном (биологическом) времени. Философские мысли натуралиста. М., 1988, с.297-381; с.327,332,368,381).
Бренность жизни нами переживается как время, отличное от обычного времени физика. Это длительность - дление. В русском языке можно выделить эту duree Анри Бергсона как дление, связанное не только с умственным процессом, но и вообще с процессом жизни, отдельным словом, для отличия от обычного времени физика, определяемого не реальным однозначным процессом, идущим в мире, а движением. Измерение этого движения в физике основано в конце концов на известной периодичности - возвращения предмета к прежнему положению. Таково наше время астрономическое и время наших часов. Направление времени при таком подходе теряется из рассмотрения. Дление характерно и ярко проявляется в нашем сознании, но его же мы, по-видимому, логически правильно должны переносить и ко всему времени жизни и к бренности атома.
Дление - бренность в ее проявлении - геометрически выражается полярным вектором, однозначным с вектором энтропии, но от него отличным. С исчезновением из нашего представления абсолютного времени Ньютона дление приобретает в выражении времени огромное значение. Грань между психологическим и физическим временем стирается. (Вернадский. Проблема времени в современной науке - Философские мысли натуралиста. М., 1988, с.296).
Признавая биогенез, согласно научному наблюдению, за единственную форму зарождения живого, неизбежно приходится допустить, что начала жизни в том космосе, какой мы наблюдаем, не было, поскольку не было начала этого космоса. Жизнь вечна постольку, поскольку вечен космос, и передавалась всегда биогенезом. То, что верно для десятков и сотен миллионов лет, протекших от архейской эры и до наших дней, верно и для всего бесчисленного хода времени космических периодов истории Земли. Верно и для всей Вселенной. (Вернадский. О размножении организмов и его значении в строении биосферы. (1926). Труды по биогеохимии и геохимии почв. М. 1992, с.75).
Понятие времени есть одно из основных эмпирических обобщений, если оно и не было открыто научным мышлением, в течение нескольких тысячелетий проверяется и обрабатывается научным опытом, наблюдением, научной мыслительной работой...Великая загадка вчера - сегодня - завтра, непрерывно в нас проникающая, пока мы живём, распространяется на всю природу. Пространство - время не есть стационарно абстрактное построение или явление. В нем есть вчера - сегодня - завтра. Оно все как целое этим вчера - сегодня - завтра всеобъемлюще проникнуто (Вернадский. Размышления натуралиста. Пространство и время в неживой и живой природе. Кн.1. М., 1975, c.34,45).
***
В течение периода, не превышающего…биологического элемента, у нас никогда в разнородном живом веществе не произойдет увеличения числа составляющего его неделимых, то есть отдельных организмов. Так как мы никогда не можем произвести учет живого вещества мгновенно, то биологический элемент времени определяет максимальную допустимую величину длительности этого учета, правда, только с одной точки зрения, с точки зрения увеличения количества неделимых и смены поколений…Этот минимальный промежуток времени размножения должен, конечно, иметь большое биологическое значение, и было бы очень важно его установить. Существуют ли в действительности интервалы в 17 минут как среднее время деления клетки? Не представляют ли они только индивидуальные отклонения?
В.И. Вернадский. Живое вещество. - Живое вещество и биосфера. М., 1994, с.202, с.567

  


СТАТИСТИКА