Содержание

Молекулярно-системные процессы и типы их отображения

В предыдущей главе было показано, что безэнтропийность логической продукции мозга не может быть осуществлена, если физико-химический механизм мышления работает на молекулярном уровне, так как для этого он должен был бы существовать в термодинамических условиях, отвечающих температуре абсолютного нуля, который недостижим для молекулярных систем. Этим принципиально ограничивается возможность молекулярного моделирования мышления как упорядоченного-кодируемого процесса. Условие ( — молекулярная энтропия) равносильно освобождению процесса от молекулярной статистики, что очевидно, неосуществимо. Между тем в молекулярной системе мозга возникают особые процессы, ведущие к организованному мышлению. На парадоксальность этого факта указывает также Бриллюэн, когда он пишет, что «Размышление и работа мозга происходят в направлении, противоположном тому, в котором действуют обычные физические законы» [1] Наибольшее приближение к написанному выше условию возможно благодаря участию в процессе мышления очень легких частиц (см. гл. X) и в какой-то мере путем перехода механизма на более высокий системный уровень, где элементами являются настолько крупные образования, что их температурное равновесие со средой ослаблено.

В некоторых реальных макросистемах вклад молекулярной энтропии в их поведение может быть настолько понижен, что они могут приближенно описываться как молекулярно безэнтропийные механизмы, подчиняющиеся уже главным образом системным закономерностям. Это относится и к биологическим системам в той степени, в которой они функционируют в виде достаточно сложных молекулярных организаций, подчиняющихся также системной энтропии, например, в виде энтропии информации. Если бы биологические функции определялись обычными молекулярными структурами, то молекулярная энтропия и энтропия их кодов внесли бы слишком большой хаос в выполнение биологических функций, в результате чего вместо целесообразно направленных действий мы наблюдали бы преимущественно броуновские (стохастические) явления ¹.

Поэтому функции биологической материи несомненно нельзя полностью охватить с обычного молекулярного уровня (хотя прогресс молекулярной биологии огромен) и они подчиняются иным низкоэнтропийным закономерностям. Нередкие факты достаточно точного воспроизведения наследуемых признаков в потомстве — показатель того, что биологический материал способен к процессам с малой кодовой энтропией. К таким низкоэнтропийным механизмам может быть отнесено, например, матричное воспроизведение белков и самовоспроизведение ДНК в клетках, позволяющее получать «копии» исходных прототипов. Сюда же относится запись наследственного кода в ДНК хромосом, несомненно обладающего пониженной системной энтропией сравнительно с молекулярной энтропией самих нуклеопротеидов. Иллюстрацией возможной точности такого кода является нередко встречающееся поразительное сходство однояйцевых близнецов, иногда распространяющееся не только на внешние признаки, но и на их далекую биологическую судьбу.

Например, Каудри (3] приводит случай, когда у таких близнецов уже в зрелом возрасте почти одновременно возникла карцинома одних и тех же органов. Много интересных данных в этой области приводит Канаев в своей книге «Близнецы и генетика» [4]. Но пониженная энтропия молекулярно-биологических кодов все же недостаточна для осуществления логического мышления, которое требует тождественно-нулевой энтропии для получаемого решения.

Поэтому на высшей ступени биологических форм — в мыслящем мозге должно происходить особенное снижение системной энтропии, и, как увидим далее, вплоть до нулевого значения. Таким образом, если расположить органы по уменьшающейся системной энтропии, то на нижнем конце — с максимальной энтропией — найдем органы пищеварения, на верхнем конце — с минимальной и даже нулевой энтропией — органы мышления. Большое значение принципа иерархичности систем управления живых органов обосновано в работах Ляпунова [5]. В разбираемом случае эта иерархия функций и управления начинается с относительно простых молекул (липоидов, гормонов, витаминов и т. п.) и через белковые (ферментные) молекулы доходит до макроскопических элементов мозга (нейронов, их дендритов, аксонов и всей нейронной сети).

Когда рассматривается подобная система, функционирующая с помощью уже не молекулярных, а макроскопических элементов, то ее можио охарактеризовать системной энтропией которая определится: во-первых, степенью макроскопичности системы показывающей, какая доля вещества находится в макроскопическом состоянии, в виде макроскопических элементов работающей системы (для механизмов, например, таких, как зубчатая передача, коленчатый вал и т. п.; для организмов таких, как мышечное волокно, нервное волокно, кровеносный сосуд и т. п.); во-вторых, величиной макроскопической энтропии единицы вещества; в-третьих, остаточной долей молекулярного состояния вещества ,и энтропией этого состояния Отсюда для системной энтропии работающего организма или механизма получим выражение

(V.la)

Если вещество действующей системы полностью находится в виде ее макроскопических элементов, то

(V.lб)

В этом случае энтропия системы будет иметь чисто макроскопический характер, и вклад молекулярной энтропии в системную энтропию будет равен нулю. Другой предельный случай отвечает тому, когда система функционирует только на молекулярном уровне, и тогда

γm = 0 и SСИСТ = Sm.

(V.lв)

Этот второй случай относится уже к чисто молекулярной термодинамике и статистике.

Полный текст этого документа (Глава 5) можно посмотреть в формате PDF (414Кб)

Примечание

•  ¹⁾  Можно найти немало примеров на макромолекулярном уровне. Так, если ввести фермент полирибонуклеотидфосфорилазу, выделенную Очоа [2] из Azotobac-ter Vienlend, в среду, содержащую рибонуклеотиды и ионы магния, но без матрицы, т. е. без кода, то получается полирибонуклеотид, в котором сочетание рибонуклеотидов оказывается совершенно случайным.