Академия Тринитаризма -- Институт Масштабной Гармонии -- Публикации -- Сухонос С И -- Масштабная Гармония Вселенной Часть II Масштабная динамика Вселенной Глава 2 1 Деление

АКАДЕМИЯ ТРИНИТАРИЗМА

Сухонос С.И.

Масштабная Гармония Вселенной.
Часть II. Масштабная динамика Вселенной.
Глава 2.1 Деление–синтез (1 часть)

Oб авторе

Рассмотрим ядра атомов (класс №4). Двадцатый век отмечен в энергетике двумя грандиозными событиями:

успешным овладением энергией распада (деления) ядер атомов;
провалом попыток овладения энергией термоядерного синтеза (слияния) ядер атомов.

Причем количество ученых, задействованных в работах по второму направлению, и суммы, выделенные государствами на овладение термоядерной энергией, были никак не меньше показателей первого направления. Следовательно, неудача с термоядерным синтезом обусловлена каким-то глубоким и принципиальным дефектом знания в этой области всей современной науки.

Нам важно здесь подчеркнуть, что несмотря на близость этих процессов на М-оси, синтез идет на меньших масштабах, чем деление (см. рис. 2.2)¹⁶⁶. И можно предположить, что граница масштабных зон синтеза и деления ~10^-12 см является одновременно каким-то невидимым, но очень принципиальным физическим барьером¹

(см. рис. 2.2). Рассмотрим этот физический экспериментально достоверно установленный барьер между синтезом и делением более детально, с привлечением данных из ядерной физики.

Рис. 2.2. Экспериментальная зависимость удельной энергии связи нуклона в ядре e от массового числа А, или, что очевидно, от размеров ядра

Зависимость показывает, что в зоне легких ядер (малых размеров) соединение нуклонов приводит к усилению их связи друг с другом (e), а в зоне тяжелых ядер (больших, чем ядро железа) — наоборот, с ростом ядра прочность связей нуклонов в нем ослабевает. Поэтому для легких ядер энергетически более выгоден синтез (с увеличением размеров системы), а для тяжелых — энергетически более выгодно деление (с уменьшением размеров).

На этом знании и построена технология двух видов ядерных взрывов. Термоядерный взрыв выделяет энергию связи при синтезе ядер, а ядерный — наоборот, при их делении.

Итак, известна экспериментально установленная зависимость (см. рис. 2.2) удельной энергии связи нуклонов в ядре атома от числа нуклонов (А). Чем выше энергия связи, тем ядро прочнее.

Ядра элементов в средней части периодической системы (28 < А < 138), т.е. от ²⁸₁₄Si до ¹³⁸₅₀Ba, наиболее прочные. Ядра с числом нуклонов меньше 28 имеют меньшую устойчивость, которая растет по мере увеличения А. Для ядер с числом нуклонов больше 138 энергия связи и прочность падают по мере роста А. Перелом тенденции происходит где-то в области ядер группы железа. Именно характер этой зависимости и определяет различие между двумя видами получения ядерной энергии.

Чтобы лучше представить это различие в модельной логике ВУ, отобразим зависимость на рис. 2.2 зеркально относительно оси Х (А). Для этого введем понятие: относительная неустойчивость ядра 1/e, которая характеризует избыточную удельную энергию связи нуклонов в ядре атома (рис. 2.3). Чем она больше, тем больше энергии можно «забрать» из ядра при его синтезе с другим ядром или при его делении.

При этом мы видим, что получена, по сути дела, потенциальная яма устойчивости для ядер атомов. Все ядра элементов на левом склоне (1< A < 56) этой ямы при движении в нижнюю точку устойчивости увеличиваются в размерах, что возможно только за счет синтеза, присоединения к ним дополнительных нуклонов. Увеличиваясь в размерах, они, естественно, перемещаются вдоль М-оси вправо.

Все ядра элементов (56 < A < 238) на правом склоне ямы устойчивости «стремятся» скатиться вниз и при этом перемещаются влево по М-оси. Этот процесс возможен только при их делении, т. е. уменьшении в размерах конечных продуктов деления.

Оба процесса — синтез и деление — идут с высвобождением энергии и направлены по М-оси навстречу друг к другу, при этом они сходятся в некоторой зоне размеров наивысшей устойчивости. Мы видим, что в этой «ямке» наивысшей устойчивости, где расположены ядра элементов группы железа, уже нет избыточной энергии. В дальнейшем мы точно определим размер этой зоны, но уже сейчас необходимо отметить, что если график на рис. 2.3 перевести в логарифмическую шкалу и наложить в соответствии с его координатами по М-оси на ВУ, то он своим нижним изгибом совпадет с нижним изгибом соответствующей части ВУ (см. рис. 1.7). Видно, что переход от синтеза к делению происходит в нижней зоне ВУ класса №4.

Рис. 2.3. Образ потенциальной «ямы устойчивости» для ядер атомов. На левом склоне диаграммы идет один тип синтеза, а на правом (правее точки Fe) — другой тип.

Эта диаграмма построена автором в несколько нетрадиционной форме. Ее вид по сути зеркален зависимости на рис. 2.2, за счет того, что энергия связи в ядрах атомов — e по мере движения вверх по оси Y — падает.

Такой прием построения позволяет лучше создать мнемообраз скатывающихся в нижнюю точку устойчивости (e ~ 9 Мэв) ядер.

Из диаграммы видно, что первые четыре эпохи ядерного синтеза в звездах отражают каскадное «перетекание» растущего ядра по фрактальной поверхности «ямы устойчивости» в зависимости от своего размера в зону повышенной устойчивости — к группе ядер железа.

Видно также, что синтез ядер тяжелее железа (S-процесс и R-процесс) на правом склоне ямы идет в энергетическом плане иначе: ядра атомов как бы закатываются из нижней точки максимальной устойчивости вверх по правому склону ямы.

* А — количество нуклонов в ядре

Итак, перегиб модельной ВУ в этой зоне подобен перегибу экспериментальной кривой устойчивости ядер атомов (см. рис. 2.3). Образ «ямки устойчивости» (длиной в один порядок) как нижнего фрагмента ВУ для класса №4 подтолкнул меня в свое время к необычной гипотезе: экспериментальная кривая (см. рис. 2.3) является всего лишь фрагментом более общей природной зависимости устойчивости объектов масштаба 10^-13...10^-11 см от их размеров. Прежде чем в этом разобраться, введем некоторые методологические схемы и образы.

Модель М-ямы
устойчивости с барьером
синтеза - деления

Представим, что мы пытаемся сдвинуть воображаемый объект, помещенный в нижней точке потенциальной ямы ядер атомов вправо или влево. Это равносильно поднятию его на большую высоту, что требует дополнительных затрат энергии. Образно говоря, мы при этом как бы закатываем камень в гору.

Если же мы поместим наш воображаемый камень на левом склоне, то достаточно небольшого толчка, и он покатится вправо, к самой нижней точке ямы. Если его поместить на правом склоне, он может после небольшого толчка скатиться вниз влево²

. Забудем на время о ядрах атомов. Абстрагируемся до условной модели потенциальной ямы устойчивости. Поскольку весь процесс происходит в параметрическом пространстве, где любое движение вдоль М-оси ведет к существенному изменению размеров системы, то следует рассмотреть, как эти явления происходят с некими условными объектами, наделенными условной плотностью и размерами.

Предположим, что на правом склоне потенциальной ямы находится некий объект, который под воздействием некоторых факторов стремится занять более устойчивое положение и спуститься вниз. Для этого ему необходимо изменить свои размеры, конкретно — уменьшить их.

Первый простой вариант — объект уменьшается в размерах за счет сжатия, что приводит к его уплотнению (см. рис. 2.4). А что если это невозможно, как, например, с нуклонами, которые не сжимаются? В этом случае есть другой вариант — объект уменьшается в размерах за счет фрагментации на более мелкие самостоятельные части, каждая из которых по своим размерам занимает на М-оси положение левее первичного объекта (см. рис. 2.5).

Рис. 2.4. Модель М-ямы и схема движения в потенциальном поле устойчивости с сохранением целостности системы:

1 — расширение системы,

2 — сжатие системы

Рассмотрим теперь системные варианты перемещения объекта на левом склоне. Здесь также возможны два варианта (см. рис. 2.4 и 2.5). Объект увеличивается в размерах и перемещается в энергетически более выгодное положение

— за счет расширения;
— за счет соединения различных объектов в новый целостный объект —
вариант синтеза.

Рис. 2.5. Модель М-ямы и схема движения в потенциальном поле устойчивости без сохранения целостности системы:

1 — синтез системы,

2 — деление системы

В дальнейшем мы покажем, что два варианта поведения на правом склоне и два варианта поведения систем на левом склоне являются универсальными схемами для многих процессов во Вселенной. Пока же введем здесь новое понятие — барьер синтеза - деления (С-Д). Это понятие обозначает масштабный размер, соответствующий нижней наиболее устойчивой точке М-ямы. Он разделяет энергетически выгодные масштабные зоны синтеза (слева) от М-зон деления (справа).

Теперь вернемся к ядрам атомов (см. рис. 2.3).

Как выглядит график зависимости устойчивости ядер атомов от их размеров? Во-первых, его «дно» имеет несколько локальных «углублений», в которых устойчивость ядер повышается. Во-вторых, если перемещаться влево от нижней точки устойчивости, то кривая все круче уходит вверх. Изгиб кривой линии, но менее крутой, мы видим и правее центра устойчивости. Рассмотрим те данные физики ядерных реакций, которые иллюстрируют эту зависимость.

Все атомы левой части ямы получаются в процессе постоянного термоядерного синтеза в недрах звезд, где из ядер водорода постоянно создаются, «лепятся» ядра более тяжелых элементов. В астрофизике выделяют¹⁶⁷ несколько циклов синтеза: водородное горение, горение гелия, горение углерода, кремния. Максимум, что получается в космосе в результате этого процесса, — это ядра атомов группы железа, так как «железо и близкие к нему ядра характеризуются максимальной энергией связи на один нуклон»¹⁶⁸. «Эти реакции получили название e-процессы, и они, в конце концов, приводят к образованию железа (⁵⁶Fe) и близких к нему элементов в условиях термодинамического равновесия и при звездных взрывах… Для превращения ядра ₂₆⁵⁶Fe₃₀ в ядро ₉₂²³⁸U₄₆ необходим 182-кратный захват нейтрона, чередующийся с актами b-распада»¹⁶⁹. При этом тяжелые ядра получаются, по современным астрофизическим представлениям, в результате катастрофических ударных процессов, происходящих во время взрыва сверхновых звезд. Дело в том, что синтез ядер атомов тяжелее железа энергетически затратный процесс, поэтому он происходит только благодаря ударной подпитке энергией взрыва звезды.

Все попытки создать искусственно ядра атомов с числом протонов большим, чем 106, не удались в силу резкого повышения затрат энергии, необходимых для этого, и низкой стабильности искусственных ядер. Если обратиться к модели ямы устойчивости и экспериментальную кривую на рис. 2.3. представить как модель типа рис. 2.5, то, образно говоря, ядерная физика становится подобной Сизифу, катящему свой камень в гору по правому склону, но не способному его докатить до вершины, где он мог бы стабильно покоиться.

Следовательно, если «санки» ядерного синтеза скатываются с левого склона под собственным весом, то на правый склон они могут забраться лишь по инерции сильного толчка.

Кроме этого отличия, существует и принципиальное структурное различие между синтезом ядер на левом склоне и на правом склоне М-ямы. Оно заключается в том, что в синтезе на левом склоне могут участвовать как одинаковые по размерам ядра, так и разные. В последнем случае даже меньшее из них является сложным ядром. При этом синтез на левом склоне — всегда одноактный процесс. Два ядра сливаются вместе и образуют новое ядро, в результате выделяется свободная энергия.

На правом же склоне — синтез осуществляется только за счет присоединения к тяжелым ядрам отдельных нейтронов — мельчайших из возможных элементов ядерного синтеза. Причем процесс становится многоактным, синтез, по сути, переходит в процесс поглощения крупным ядром мелких частиц, при этом энергия не выделяется, а наоборот — затрачивается.

Здесь вполне корректно использование введенного ранее понятия — «барьер синтеза-деления» (см. рис. 2.6). Этот барьер делит М-яму на 2 участка: левый, где энергетически выгоден синтез ядер, и правый, где энергетически выгодно деление ядер.

Можно ввести и некое общее правило: на левом склоне М-ямы природа запрещает деление, а на правом — запрещает синтез.

Однако если мы вводим понятие запрета синтеза для правого склона ядерной М-ямы, то возникает вопрос: а как же объяснить тот известный факт, что в природе все же идет синтез ядер тяжелее железа? Ведь эти ядра находятся в масштабной зоне, соответствующей правому склону М-ямы.

Покажем, что согласие с моделью при этом не нарушается.

Во-первых, как уже упоминалось, синтез этих тяжелых ядер (на правом склоне) идет в очень бурных взрывных процессах, а источником энергии этих взрывов являются ядерные реакции синтеза легких ядер левого склона М-ямы. Просто часть выделяемой при этом энергии поглощается энергетически затратным синтезом на правом склоне. Образно говоря, синтез правого склона «паразитирует» на синтезе левого склона.

Во-вторых, на правом склоне мы видим принципиально отличающийся тип процесса. Уже не синтез двух одинаковых (или близких по массе) ядер, как на левом склоне, — а присоединение нейтронов. А ведь для нейтронов модель не запрещает синтез! Она запрещает его для тяжелых ядер правого склона.

Итак, для одного участника синтеза, который расположен на правом склоне (тяжелое ядро), модель запрещает синтез, а для другого участника синтеза (нейтрона), который расположен на левом склоне, — не запрещает. И этот частичный запрет, образно говоря, природа преодолевает за счет взрывного характера процесса (взрывной характер процесса идет за счет поглощения энергии с левого склона, где взрывообразно синтезируются легкие элементы (см. рис. 2.6)).

Рис. 2.6. Процесс синтеза (1) в зоне синтеза (на левом склоне ямы устойчивости).

Процесс синтеза (2) в зоне деления (на правом склоне ямы) идет за счет участия элементов, склонных к синтезу. Их размеры меньше барьера С–Д, поэтому синтез в запрещенной моделью зоне происходит как бы за счет преодоления барьера С–Д мелкими элементами

Итак, мы видим, что при перемещении слева направо вдоль М-оси при прохождении барьера С-Д существенно меняется тип реакции синтеза, — по сути, от собственно синтеза происходит переход к многократному захвату нейтронов.

Максимальный размер ядра, который участвует в симметричном синтезе³

на левом склоне, — около 7 · 10^-13 см.

На правом же склоне синтез двух почти одинаковых компонентов становится невозможным и уступает место асимметричному синтезу, т. е. поглощению мелких нейтронов одним крупным компонентом. Как будет показано в дальнейшем, это различие имеет общесистемное значение.

Рассмотрим теперь масштабные особенности деления ядер.

Все ядра на правом склоне делятся с выделением избыточной энергии, смещаясь по М-оси влево («сползая» вниз — в М-яму). Известно, что активное спонтанное деление присуще только очень крупным ядрам (они расположены на самом правом краю М-ямы модели ВУ). Более мелкие ядра спонтанно не делятся, однако они могут постепенно трансформироваться в наиболее устойчивые ядра группы железа ¹⁷⁰.

На левом склоне деление ядер — энергетически крайне невыгодный процесс, так как получающиеся при этом осколки будут в совокупности иметь больше энергии, чем исходное ядро. Поэтому деление ядер, которые легче ядер группы железа, спонтанно идти не может.

Итак, барьер С-Д делит М-яму для процесса деления ядер также четко на две части. Левее барьера деление «запрещено», правее — «разрешено». Крутизна склонов М-ямы здесь (см. рис. 2.2) постепенно возрастает, о чем свидетельствует тот факт, что самые тяжелые ядра (правый край М-ямы) скатываются влево очень легко, а раздробить нуклоны (левый край М-ямы) на кварки физикам-экспериментаторам до сих пор не удалось, несмотря на титанические усилия.

Можно продолжить вышеупомянутую аллегорию и сказать, что катить камень по левому склону Сизифу еще более тяжело, чем по правому.

Возникает вопрос: насколько далеко уходят склоны модельной М-ямы влево и вправо и происходит ли их выполаживание или перегиб?

Анализ закономерностей самых разнообразных динамических процессов природы на различных масштабных уровнях Вселенной привел автора к следующей гипотезе.

Волна Устойчивости является одновременно еще и моделью для различения преобладающих процессов деления или синтеза на различных масштабных участках Вселенной.

Поэтому можно рассматривать энергетическую М-яму в области ядер атомов в качестве небольшого фрагмента всей ВУ, образно говоря, в качестве маленькой косточки динозавра, по которой мы попытаемся восстановить весь его скелет (см. рис. 2.7). Тогда левые склоны всех М-ям ВУ⁴

— это масштабные зоны энергетически выгодного здесь синтеза систем, а все правые склоны — масштабные зоны энергетически выгодного деления систем. Вершины ВУ — это зоны седловой устойчивости, а впадины, — зоны устойчивого равновесия систем.

Рис. 2.7. Динамическая модель ВУ

А. Схема потенциальной ямы устойчивости. СУ –седловая устойчивость, УР –устойчивое равновесие, С — синтез, Д –деление, Э — энергия

Б. Волна устойчивости с обозначенными зонами доминирующего синтеза (С) и деления (Д); также показаны масштабные уровни основного выделения энергии (Э)

Для проверки этой гипотезы рассмотрим последовательно, начиная от протона (М-яма №4) и вплоть до Метагалактики, какие типы процессов доминируют на различных масштабных уровнях Вселенной.

М-Яма №4 [-18; -13; -8]

В самых общих чертах, как уже упоминалось, потенциальную яму устойчивости для ядер атомов можно моделировать фрагментом нижней части М-ямы ВУ (класса №4). Причем центром устойчивости для ядер являются ядра группы железа, размер которых близок к 10^-12 см⁵

Однако модельная яма — гладкая, а реальная (см. рис. 2.3) — зубчатая, неровная. Кроме того, в модельной М-яме есть одна нижняя точка устойчивости — 1,6 · 10^-13 см, а в реальной яме их по крайней мере две: 1,6 · 10^-13 см (ядро водорода) и 9 · 10^-13 см (ядро железа).

В предыдущей части мы рассматривали бимодальность в распределении объ-ектов по размерам и в данном интервале (10^-13...10^-12 см) выявили всего лишь две наивысшие точки устойчивости 1,6 · 10^-13см и 3,4 · 10^-13 см. Обе они с очевидностью просматриваются на рисунке 2.3. Но выявленная на М-оси третья точка, равная 9 ферми (9 · 10^-13 см), для выстраиваемой здесь модели ВУ — неожиданность. Это свидетельствует о неполноте модели и необходимости ее дальнейшего более детального развития.

Впрочем, две точки устойчивости на М-оси (1,6 · 10^-13 см и 9 · 10^-13 см) находятся друг от друга на расстоянии в пределах одного порядка. Для всей М-ямы, масштабная длина которой составляет 10 порядков, это дает разброс в 1/10 (погрешность 10%). Таким отклонением можно и пренебречь.

В конце этой части книги мы еще раз затронем данную проблему, но уже на более высоком уровне общности. Здесь лишь отметим, что экспериментальная кривая устойчивости ядер атомов (см. рис. 2.3) свидетельствует о фрактальном виде Волны Устойчивости.

Важно также отметить, что если первая точка устойчивости (1,6 · 10^-13 см) принадлежит частице — протону, то вторая (9 · 10^-13 см) — ансамблю частиц (56 нуклонов). Поэтому характер их устойчивости имеет принципиальное различие. Впрочем, пока оставим эту проблему.

Выйдем теперь за пределы диапазона 10^-13 см — 10^-12 см. Начнем с левого склона М-ямы №4. Согласно модели ВУ, он уходит вплоть до седловой области устойчивости, которая имеет координату на М-оси (-18). По нашему предположению именно такие размеры имеет электрон. Физикам же удалось в экспериментах добраться лишь до размеров около 10^-17 см. Задумаемся, в чем суть этих экспериментов?

Суть этих экспериментов заключается в том, что элементарные частицы разгонялись в ускорителях до гигантских скоростей с целью разбить их на мелкие осколки. Поскольку же для разрушения частиц размером 10^-15 см приходилось строить ускорители диаметром более 2 км (10⁵ см), можно сказать, что «прочность» частиц весьма велика ⁶

При этом не все частицы удается разъединить на составные части. Например, кварки так и не удалось вычленить из нуклонов. О чем это говорит? О том, что на левом склоне М-ямы №4 разделение элементарных частиц на составные части энергетически весьма затратная процедура.

На правом склоне М-ямы №4, как уже отмечалось, происходит самопроизвольный распад более крупных ядер на осколки. Здесь картина зеркально-противоположная. Разбить крупные ядра на составные части ничего не стоит. А вот синтезировать, сложить из частей ядра, размеры которых превышали бы 10^-12 см, до сих пор не удается, хотя при этом используются гигантские энергии.

Согласно динамической модели ВУ (см. рис. 2.7) правее нижней точки М-ямы №4 на 5 порядков должно быть седло устойчивости для класса №5 (координата седла на М-оси (-8)). Там действительно «сидит» вся таблица элементов Менделеева, так как атомы имеют диаметры от 10^-8 до 6 · 10^-8 см. К сожалению, у автора нет информации о процессах, идущих с системами, размеры которых находились бы в диапазоне от 10^-12 до 10^-8 см. Поэтому остается предположить, что и здесь также энергетически более выгодным является распад систем, чем их синтез.

М-Яма №6 [-8; -3; +2]

Оставим на время микромир и переместимся в следующую по порядку потенциальную яму устойчивости. Центральный диапазон размеров в этой яме — 10...100 мкм. Теоретические точки повышенной устойчивости: 1,6 · 10^-3 см (БВУ) и 5 · 10^-3 см (ЭВУ).

В соответствии с выдвинутой гипотезой о подобии ям устойчивости (см. рис. 2.7), слева от центрального диапазона вплоть до вершины ВУ (10-8 см) энергетически должен быть более выгоден синтез, а справа, вплоть до размеров 10² см, — деление.

Рассмотрим фактологические данные о характере масштабно-динамических процессов в этой области масштабов. Наиболее динамичными системами с такими размерами являются живые клетки.

Клетки. Как уже упоминалось, практически все виды эукариотических клеток имеют средний размер в диапазоне от 10до 100 мкм, т.е. как раз в интересующей нас области масштабов, которая согласно модели ВУ является зоной наивысшей устойчивости. Известно, что все клетки размножаются делением и тем самым увеличивают число и сложность живых систем в Биосфере.

Методологическое
отступление

Прежде чем мы приступим к системному анализу процесса деления клеток, договоримся о некоторых понятиях и смысловых ограничениях.

Во-первых, крайне трудно по аналогии с ядерным делением и синтезом определить энергетические параметры процессов в живом мире. Поэтому преимущество того или иного типа процесса мы будем определять по его доминированию в эволюционном движении систем: размножение, усложнение и т.п. Например, известно, что белки усложняют свою структуру путем синтеза, а вот клетки размножаются делением.

Во-вторых, последнее не означает, что при этом не задействованы процессы синтеза. Поэтому мы, говоря о преобладании того или иного процесса, будем иметь в виду следующее.

1. Речь будет идти исключительно оверхнем масштабном уровне системы. Говоря проще — о процессах, идущих с ней самой как целостной системой, о процессах, идущих на масштабах ее формы. Так, например, для клетки речь будет идти о ее внешних размерах в момент деления. Все процессы синтеза, идущие внутри клетки в процессе ее жизнедеятельности и в момент деления, мы не принимаем во внимание, так как они идут на других, нижних масштабных уровнях.

2. Мы будем делать акцент на конечном акте процесса. Ведь прежде чем разделиться, клетка растет (за счет синтеза на левом склоне). Окончательным же актом, после которого возникает новое качественное состояние (либо рождение пары клеток, либо очередной этап развития многоклеточной системы), является деление.

Рассмотрим пример — поглощение пищи. Разжевывая куски пищи, мы поглощаем их, но они не смогут соединиться с организмом до тех пор, пока не будут разделены на элементы с размерами настолько мелкими, что смогут участвовать в естественном процессе синтеза. Причем полезное усвоение не происходит даже на масштабном уровне клеток, клетки пищи необходимо расщепить до молекулярного состояния.⁷

Если «усвоение» клеточных систем все же происходит, то это — заражение организма паразитами, т. е. явно антиэволюционный процесс.

Следовательно, многоклеточный организм способен синтезировать в себя с пользой только те объекты, которые по своим масштабам меньше клеток (начиная от полезных бактерий и мельче). Так как средний размер клеток — 10...100 мкм, то речь идет о синтезе элементов левее барьера С-Д⁸

Опять же отметим, что нас не должна смущать параллельность во времени процессов синтеза и деления в одной клетке. Надо сказать, что такое строгое фиксирование одного из масштабных срезов — необходимое условие для первичного анализа во всех случаях работы с М-осью.

3. В зоне перехода от синтеза к делению иногда сложно установить, какой из размеров является критичным «размером деления» (другими словами, «размером синтеза»). Так, например, делящаяся бактерия может иметь длину, в несколько раз превышающую ее диаметр. Или другой пример: две половых клетки в момент их слияния могут отличаться в размерах более чем в 10 раз. Для избежания разночтений мы примем здесь общее правило. Если система имеет существенное различие размеров по ширине, высоте и длине, то размер синтеза (деления) следует определять вдоль направления процесса (см. рис. 2.8).

Рис. 2.8. Правило экстремального размера (L). Для определения размера синтеза (С) необходимо брать наименьший размер системы. Для определения размера деления (Д) — наибольший размер системы

Например, если бактерия имеет диаметр, в 10 раз меньший ее длины, и делится на две части поперек, то координаты процесса на М-оси будут определяться по длине бактерии, а не по ее диаметру. Аналогично, если синтез двух вытянутых систем будет идти боками (см. рис. 2.8 и 2.9), то критичным размером нужно считать диаметр.

Рис. 2.9. Конъюгация инфузорий (схематизировано). Время от времени у инфузорий наблюдается особая и чрезвычайно своеобразная форма полового размножения — конъюгация. Поскольку инфузории имеют размеры, которые относятся к правому склону деления, то процесс обмена генетическим материалом происходит по очень сложной и напряженной схеме, которая требует от инфузорий временного «слипания», т. е. синтеза

Более сложная ситуация для рассмотрения возникает в том случае, когда в акте синтеза (деления) участвуют две системы различного размера. В этом случае для синтеза следует выделять два размера: критичный (минимальный) и вторичный. Так, уже рассматривался пример, когда тяжелое ядро (вторичный размер) поглощает нейтроны (критичный размер). И здесь, если хотя бы один из участников акта синтеза находится левее барьера С-Д, синтез возможен.

4. Очевидно, что как деление, так и синтез могут иметь позитивные и негативные последствия для биосистем. Если, например, разделить любое позвоночное животное на две равные части, это приведет к его смерти, но это не означает, что разделение на этом уровне масштабов ведет только к деградации, ведь рождение позвоночных — это с системной точки зрения тоже акт деления. С другой стороны, если срастить хирургическим путем двух позвоночных вместе (синтез), то это будет очевидно негативный акт, но это вовсе не означает, что синтез на этом уровне всегда приводит к плохим последствиям, например любой половой акт — это временное слияние двух тел с дальнейшими последствиями.

Поэтому, чтобы избежать двусмысленных толкований выводов, которые будут сделаны в дальнейшем, сразу оговоримся, что для рассмотрения тенденции мы выбираем лишь наиболее естественные, устойчивые, часто повторяющиеся и конечные акты, ведущие к усложнению или размножению биосистемы.

В этом отношении половой акт как синтез не подходит по последнему критерию, он не является завершающим актом появления новой системы. Таким актом является рождение нового существа, т. е. отделение плода от матери.

5. Анализируя эмпирические данные и вводя какие-то размерные ограничения, барьеры на тот или иной процесс, мы будем иметь в виду тенденции и правила, которые могут проявляться, как жестко детерминированно, так и статистически. В последнем случае всегда можно будет найти несколько экзотических примеров, которые нарушают выдвинутое ограничение. Мы полагаем, что у читателя в этом случае всегда будет в памяти кривая статистического распределения с ее достаточно широкой дисперсией, мы же будем ориентироваться на моду кривой. Это позволит на первом шаге не утонуть в деталях, выявить пусть и приближенно, вероятностно, но главную тенденцию.

После всех этих оговорок приступим к анализу фактического материала для биосистем, расположенных в М-яме №6.

Protozoa (простейшие одноклеточные). Для них основным способом бесполого размножения является деление. При делении тело родительской особи расщепляется на две более или менее самостоятельные части. Некоторым простейшим присуще и половое размножение, «характеризующееся тем, что собственно размножению… предшествует половой процесс, характерным признаком которого является слияние двух половых клеток (гамет) или двух… ядер, ведущее к образованию одной клетки — зиготы, дающей начало новому поколению»¹⁷¹.

Если за «размер деления» принимать размер делящейся клетки, а за продукты деления — размеры вновь образующихся клеток, то у простейших существует определенный барьер деления, правее которого только и может происходить деление.

Приближенное среднее значение этого барьера на М-оси для основной массы клеток — 3 · 10^-3 см (еще раз напомним, что речь идет о моде в распределении значений барьеров для основной массы одноклеточных, из чего следует, что могут встречаться их отдельные разновидности, для которых барьер на М-оси будет находиться слева или справа от вышеуказанной моды). И только «перевалив» за этот барьер путем роста или слияния с последующим ростом, простейшие начинают делиться.

Этот же барьер является барьером синтеза , так как в основном только организмы меньшего по отношению к барьеру размера способны к слиянию с последующим размножением.

Уже для большинства организмов с размером более 10^-2 см синтез не свойствен, а если и встречается, то в виде своеобразного полового акта для простейших, получившего название конъюгации — временного слияния для обмена наследственной информацией из частей их ядерных аппаратов (см. рис. 2.9).

«Две инфузории сближаются, тесно прикладываются друг к другу и в таком виде плавают довольно длительное время вместе… Затем конъюганты расходятся»¹⁷².

Конъюгацию нельзя отнести к полноценному синтезу согласно пункту №2 (см. стр. 158), это как бы квазисинтез, который проявляется в виде спаривания на правом склоне М-ямы №6.

И действительно, для инфузорий конъюгация присуща только особям, размеры которых превышают 1,6 · 10^-2 см, т. е. на правом склоне М-ямы.

Примечательно, что для бактерий конъюгация происходит по другой схеме¹⁷³, напоминающей слив нефти из танкеров (см. рис. 2.10).

Рис. 2.10. Микрофотография конъюгирующих бактерий (одной «мужской» и двух «женских» особей), полученная с помощью просвечивающего электронного микроскопа. Масштабы всего поля процесса (около 10 мкм) таковы, что он проходит в нижней точке ямы устойчивости, где синтез происходит практически без каких-либо структурных изменений. Именно это позволяет бактериям в отличие от инфузорий «спокойно» обмениваться генетическим материалом. Этот процесс напоминает слив нефти из танкеров

Таким образом, если инфузории «обнимаются» в страстном порыве (иначе на правом склоне и не удержишь процесс синтеза), то бактерии спокойно меняются наследственным материалом, ибо на левом склоне синтез идет просто и без напряжения.

Приведем несколько конкретных примеров существования барьеров деления-синтеза среди простейших.

Инфузории ихтиофтирус растут и, только достигнув размеров около 0,1 см, начинают последовательное деление¹⁷⁴.
Спорозоиты отряда кокцидии, средние длины которых менее 10^-3 см, растут и, достигнув размеров 3 · 10^-3 см, делятся на несколько спор. Приблизительно так же происходит развитие кровяных споровиков¹⁷⁵.
У грегарин различного рода макрогамета с максимальным размером (0,35 х
х 0,7) · 10^-3 см сливается с микрогаметой (0,35 · 10^-3 см), вновь образующееся тело растет до стадии ооциты (более 3 · 10^-3 см) и только затем испытывает неоднократное деление.

Анализируя процесс размножения одноклеточных, приходишь к следующему выводу.

Одноклеточные, которые имеют размеры, большие барьера синтеза-деления (среднее значение — 3 · 10^-3 см), перед делением не увеличиваются в своих размерах, они как бы уже имеют потенциал деления. В этом варианте дочерние клетки растут после деления до размеров исходной материнской.

Одноклеточные, которые имеют размеры менее 10^-3 см, как правило, вырастают до размеров более 3 · 10^-3 см перед самим актом деления. Продукты их деления сразу же образуются «нужных» размеров для последующей жизнедеятельности (см. рис. 2.11).


Рис. 2.11. Два типа процесса деления клеток.
А. Если клетка имеет размер меньше барьера СД, то перед делением она сначала растет (1–2) до размеров, которые превышают барьер СД, затем делится (2–3) до исходного размера и дальше продолжает функционировать с этим размером (3)	Б. Если клетка в обычном состоянии имеет размер больше барьера СД, то перед делением она не растет. Происходит процесс деления (1–2), а затем появившиеся «фрагменты» вырастают до исходного нормального состояния (2–3)

Итак, те из простейших, размеры которых меньше порога деления, растут перед делением, те из простейших, размеры которых больше порога деления, растут после деления. Однако в обоих случаях размер делящейся системы в момент деления больше барьера синтеза-деления.

Никакие простейшие клетки путем сборки не образуют каких-либо сложных систем.

Соединения вместе отдельных взрослых и самостоятельных клеток в природе не происходит. Образно говоря, отдельные клетки — «жуткие индивидуалисты».

Колонии простейших, которые достигают иногда очень приличных размеров (например, в состав колоний Volvox gloobator входит до 20 тысяч отдельных клеток, их размеры достигают 2 мм), всегда образуются в «результате бесполого размножения путем деления, при котором продукты деления остаются связанными друг с другом»¹⁷⁶.

Здесь следует отметить терминологическое несовпадение понятия колонии для простейших и для социальных систем. В последнем случае чаще всего колонии образуются за счет колонизации — процесса заселения, сборки, соединения различных особей в одно географическое пространство. Ничего подобного не наблюдается в мире простейших. Нет никакой сборки и соединения, клетки создают колонии путем деления материнских особей без отсоединения от них «деток».

Клетки многоклеточных. Свойственный клеткам процесс роста всегда имеет свой предел — это либо смерть, либо деление с образованием новых клеток.

Процесс размножения клеток происходит только за счет деления их на две или более части. Различаются несколько видов деления: амитоз, митоз и мейоз (перечислены по мере усложнения процесса). Каждый вид деления несет определенную нагрузку в жизни организма. Несмотря на то, что все виды деления характеризуются своими морфологическими и функциональными особенностями, они имеют схожие черты, поэтому мы имеем возможность сделать некоторые обобщающие выводы.

Самый изученный и наиболее распространенный в многоклеточных организмах вид деления — это митоз. Он занимает приблизительно 4% времени жизненного цикла способных к делению клеток¹⁷⁷. Митозу предшествует рост размеров ядра и самой клетки. Этот рост и является, по мнению большинства ученых, основной причиной деления.

Так, например, «на мазках костного мозга здоровых людей и людей с различными нарушениями кроветворения… в норме деление материнских клеток наступает лишь после того, как клетка достигает оптимального размера (диаметр 18-19 мкм)… (курсив мой - С.С.) Иногда… при гиперфункции кроветворных органов клетки не достигают оптимального размера, и деление их полностью прекращается»¹⁷⁸.

Анализ работы известного американского цитолога Д. Мэзия¹⁷⁹ показал, что характерные размеры клеток при делении — (3…6) · 10^-3 см, а расхождение хромосом происходит на расстояния (1…5)х х10^-3 см. Следовательно, для клеток многоклеточных организмов минимальным порогом деления является размер 10мкм, но, скорее всего, нормальное деление начинается всегда с 30 мкм и выше.

Сам Д. Мэзия так обобщает рассмотренные данные: «Все эти опыты, по-видимому, свидетельствуют о том, что клетка должна достигнуть некоторой критической массы прежде, чем она должна делиться… Клетки оказываются неспособными к дальнейшему делению и погибают, когда их размеры выходят за пределы критического минимума»¹⁸⁰.

Правда, Д. Мэзия очень неопределенно оценивает конкретную величину этого минимума. Это лишний раз свидетельствует, что вопрос о пороге деления (синтеза) в цитологии, судя по данным, имеющимся у автора, изучен не до конца. Мы же видим, что он имеет фундаментальное значение, тем более что для М-ямы №6 этот барьер тесно связан с масштабным центром Вселенной.

Но самое поразительное заключается в том, что в цитологии до сих пор не определена истинная причина деления. Ведь на первый взгляд у клетки нет никаких причин для вступления в столь сложный и неестественный для всей ее жизни процесс, как деление на две части. Чисто умозрительно она может расти до существенно больших размеров, совершенствуя свою внутреннюю структуру и увеличивая массу. Почему же эволюция поставила барьер этому процессу роста клеток за счет синтеза на пороге около 30 мкм? Почему природа не создала живые системы метровых размеров в виде гигант-ской клетки с развитыми внешними и внутренними структурами? Сказать, что в клетке не хватает запаса информационной сложности нельзя, ибо процессы, идущие в ней, поражают воображение виртуозностью природы, и они отнюдь не проще, чем процессы, идущие в многоклеточных системах. Почему же природа поставила барьер для этих системв нижней точке М-ямы №6?

Запутанность ответа на этот вопрос в современной биологии вполне понятна. Биологи и представить себе не могут, вокруг какого важного для Вселенной барьера происходит весь этот «чисто биологический» спор. Догадаться, что растущая клетка достигает размера масштабного центра Вселенной и затем переходит из масштабной зоны доминирующего вселенского синтеза в масштабную зону доминирующего вселенского деления, невозможно, если опираться исключительно на биологические данные. Здесь помогает лишь принцип масштабного подобия, который позволяет переносить закономерности синтеза-деления ядер атомов через 10 порядков в зону синтеза-деления биологических систем. Вернемся к барьеру«синтез-деление».

Рассмотрение всей совокупности цитологических данных приводит к впечатлению, что клеточное деление (при всех изменяющихся внешних условиях) происходит практически всегда на границе перехода от синтеза к делению, в нижней точке М-ямы №6. Если же исходная клетка имеет очень большие размеры и вследствие этого удалена по М-оси от зоны барьера С-Д очень далеко вправо, она делится по иной схеме. Здесь очень показательно дробление оплодотворенной клетки. При размерах яйцеклетки, близких к 10^-2 см, она делится на две, четыре, восемь и т.д. частей каждая. В процессе дробления яйцо не увеличивается в размерах, а разделяется на все более мелкие клетки. За период дробления число клеток достигает нескольких сотен или тысяч ¹⁸¹. Синхронное дробление с уменьшением размеров, по-видимому, заканчивается при достижении клетками нижнего порога деления-синтеза — 10…16 мкм. Образно говоря, яйцеклетка, дробясь, скатывается с правого склона до самой нижней точки устойчивости М-ямы, после чего процесс развития за счет деления уже становится невозможным. Для еще меньших систем развитие возможно лишь путем синтеза.

Рис. 2.12. Неравномерное (начиная с третьего дробления) дробление яйца лягушки. Неравномерность дробления объясняется в модели тем, что икринка значительно больше средних размеров клетки

Еще больше отличается схема дробления очень крупных яйцеклеток. Они в основном делятся не на крупные половинки, а их тело буквально фрагментируется (рис. 2.12 ¹⁸²), появляющиеся новые клетки имеют размеры, близкие к 100 мкм. Для самых больших яйцеклеток (рис. 2.13 ¹⁸³) деление по существу превращается в отделение от яйца мелких клеток, оно не идет по схеме два, четыре, восемь. Появление в этом случае небольших клеток — яркий пример того, что наиболее активная природная зона деления очень близка к порогу деления-синтеза на модели ВУ.

Следовательно, независимо от исходных размеров яйцеклетки сам процесс деления идет в одной и той же зоне размеров: 10…100 мкм, т. е. в диапазоне МЦВ и в самой нижней части потенциальной ямы устойчивости №6.

Итак, мы показали, что деление клеток многоклеточных организмов происходит только на правом склоне М-ямы №6 и в основном — в нижней части этого склона.

Рис. 2.13. Последовательные стадии гаструляции амфибий¹⁸⁴.
На рисунке видно, что появляющиеся клетки имеют размеры, значительно меньшие первичной половой клетки. Это свидетельствует о том, что деление происходит в зоне размеров, близких к 10–100 мкм

Рассмотрим теперь некоторые особенности деления и синтеза половых клеток.

Для старта процесса деления различного типа необходимо набрать различную «высоту» в М-яме. На это уходит различное время. При этом для простого деления природе нет нужды включать какие-либо особые стимуляторы: клетка растет естественным образом и, «забравшись» чуть выше порога деления, делится на две части. Не так обстоит дело с дроблением половой клетки. Здесь природе необходимо «закатить» клетку на более высокий потенциальный уровень так, чтобы до оплодотворения она не начала делиться, а после оплодотворения могла испытывать деление до нескольких тысяч раз, пока размеры всех клеток не «спустятся» до минимально возможного порога.

«Небольшой соматической клетке диаметром 10-20 мкм обычно требуется около суток, для того чтобы удвоить массу при подготовке к делению. Той же клетке при таких же скоростях синтеза макромолекул понадобилось бы очень много времени, чтобы достичь в тысячу раз большей массы, характерной для яйцеклетки млекопитающего (диаметр 100 мкм), или в миллион раз большей массы яйца насекомого (диаметр 1000 мкм). Ясно, что их яйцеклетки должны обладать особыми механизмами для достижения столь крупных размеров»¹⁸⁵. Можно добавить: и особыми механизмами, тормозящими деление до нужного момента.

Прямо противоположная задача у мужской половой клетки. Ей необходимо осуществить синтез с женской половой клеткой. Как уже упоминалось, клеткам в целом не свойствен процесс слияния. Исключением является только случай полового размножения, когда спермий буквально пронзает оболочку яйцеклетки и его ядро сливается с ее ядром (см. рис. 1.6). Проверим наше представление о том, что синтез идет только при размерах объектов, меньших порога С-Д.

Если природа «знает» о М-яме и о барьере синтеза-деления, то для того, чтобы процесс синтеза прошел активно и наверняка, мужская половая клетка перед оплодотворением должна «закатываться» на противоположный левый склон М-ямы.

Это действительно происходит в процессе сперматогенеза. Исходные мужские и женские половые клетки имеют одинаковые размеры. Далее природа запускает разные процессы подготовки: женские клетки растут в размерах, а мужские, наоборот, уменьшаются. «Гаплоидные клетки, которые сливаются при оплодотворении, называются гаметами. В типичном случае образуются гаметы двух типов: крупные неподвижные яйцеклетки (или яйца) и мелкие, способные передвигаться спермии (или сперматозоиды)»¹⁸⁶.

Образно говоря, природа берет исходные клетки примерно одного размера, затем разводит их от барьера синтеза-деления влево и вправо на расстояние нескольких порядков⁹

и лишь после этого отпускает, после чего они скатываются к центру наивысшей устойчивости в М-яме №6.

В результате синтез двух половых клеток идет всегда таким образом, что одна из них (мужская) находится на левом склоне М-ямы, в размерной зоне разрешенного синтеза. Пример: сперматозоид человека, его главная часть очень мала (см. рис. 1.6) (длина сперматозоида — не характерный размер, так как хвост выполняет функцию транспортного агента и в момент слияния отбрасывается, как отработанная ступень у ракеты). Несмотря на огромное различие в размерах самих животных, длина их сперматозоидов отличается очень мало и практически не связана с размером тела. Так, например, длина сперматозоидов ¹⁸⁷:

кашалота — 4,1 · 10^-3 см;
лисицы — 5,3 · 10^-3 см;
слона — 5 · 10^-3 см;
человека — 5,3 · 10^-3 см.

Размеры же головки — главного тела сперматозоида гораздо меньше. Для человека они составляют 4-6 мкм, или ~5 · 10^-4 см.

Если яйцеклетка — одна из самых крупных клеток организма, то спермий (или сперматозоид) обычно меньше всех других клеток. Здесь природа не поскупилась на надежность: размеры 4-6 мкм относятся, в полном соответствии с требованием модели динамической ВУ, к очень устойчивым размерам синтеза.

Итак, как мы и предполагали, опираясь на подобие с М-ямой №4, в области размеров 10-100 мкм четко проявляется барьер синтеза-деления¹⁰

Системы с размерами до этого барьера могут эволюционировать и расти только через синтез, с размерами после него — только через деление. Исходя из этого предположения, уходя вправо от этого барьера вверх по правому склону М-ямы, мы теоретически должны встречать лишь эволюцию через деление. Уходя влево — эволюцию через синтез. У автора нет возможности углубленно и детально проанализировать тонкости этого процесса в биологии. Приведем здесь лишь беглый и фрагментарный анализ некоторых показательных фактов.

Правый склон М-ямы №6. Если проанализировать процесс размножения и роста многоклеточных, то весь правый склон М-ямы №6 предоставляет нам примеры только деления. Проходя мысленно вправо от барьера синтеза-деления, можно обнаружить пример отпочкования новых особей от гидры, еще правее — масштабные координаты для кладки яиц и личинок у насекомых, роды — у живородящих и т.п. Очевидно, что во всех случаях конечной стадией в процессе появления нового существа является деление (для одноклеточных) или от-деление от материнского тела (для многоклеточных). И уже совершенно очевидно, что на правом склоне М-ямы не встречается слияния двух особей в новое целое. Все эволюционные процессы синтеза природа как бы оставила за барьером (слева). Слияние на правом склоне возможно лишь как временный акт (например, половой).

Левый склон М-ямы №6. Здесь образование новых систем в основном идет путем синтеза ¹¹. К биосистемам этого диапазона принадлежат такие биомолекулы, как ДНК, белки, а также вирусы, бактерии и внутриклеточные органеллы.

Белки и нуклеиновые кислоты. Белки составляют около 50% сухого веса тела всех организмов, и они устроены очень иерархично: имеют вторичную, третичную и четвертичную структуру¹⁸⁸. Первичные полипептидные цепи белков синтезируются на «конвейере» в рибосомах (размер которых примерно около 200 ангстрем) методом сборки.

«Биосинтез белков — процесс многоступенчатый, осуществляется он с участием многих органоидов клетки: ядра, рибосом, митохондрий, различных видов нуклеиновых кислот, АТФ и других соединений. Белок, синтезирующий механизм клетки, работает чрезвычайно слаженно как в пространстве, так и во времени. Он управляется и регулируется весьма совершенной биологической кибернетической системой…»¹⁸⁹

Синтез настолько естествен на левом склоне, что даже искусственно раздробленные на несколько уровней белки после создания определенных условий собираются в целое без потери своих исходных свойств. «Было установлено, что большая молекула белка одного вида улитки с молекулярным весом 574 000 распадается при подщелачивании раствора сначала на половинки, затем на восьмушки, а затем на шестнадцатые доли, т. е. на составляющие ее субъединицы (»блоки»). Если такой раствор подкислить, то распавшиеся было субъединицы вновь собираются и ассоциируются в единое целое»¹⁹⁰.

Представить себе подобный процесс с многоклеточной системой невозможно. Если разделить любой организм на клетки, то спонтанный возврат к исходному состоянию невероятен. Это лишний раз свидетельствует о том, что на левом склоне доминирует синтез, а на правом — деление.

«Важно отметить, что каждая из предыдущих структур белка предопределяет последующую: первичная — вторичную, вторичная — третичную и т.д. А что далее? А далее молекулы белка с третичной структурой могут объединяться путем так называемой самосборки в ассоциации четвертичной структуры (курсив мой - С.С.) еще более высокого уровня организации. Следует сказать, что простые молекулы, так называемые протомеры, т. е. аминокислоты белков или нуклеотиды нуклеиновых кислот, по мере перехода их к более высоким уровням организации приобретают новые физико-химические свойства и новые биологические функции»¹⁹¹.

Приведенная цитата наилучшим образом показывает роль сборки в образовании макромолекул, сам термин «самосборка» указывает на энергетическую выгоду такого процесса на левом склоне. Причем данное свойство самосборки характерно не только для белков многоклеточных, но и для белков вирусов: «Белковые субъединицы вирусов обладают удивительной способностью к самосборке и созданию таким образом самых разнообразных белковых ансамблей четвертого порядка с изящной архитектурой»¹⁹². Для вируса табачной мозаики такая самосборка приводит к появлению оболочки диаметром 180 ангстрем и длиной около 3000 ангстрем, что свидетельствует о том, что в диапазоне размеров от 10 до 3000 ангстрем, или от 10^-7 см до 10^-5 см, доминирует синтез как способ усложнения структур и построения новых систем.

Синтез является ключевым процессом и для образования ДНК (РНК). Однако здесь есть некоторые нюансы. Дело в том, что перед синтезом новой копии ДНК происходит процесс деления первичной ДНК на две нити. Следовательно, деление и синтез идут здесь рядом. Мы же помним правило, что главное — это конечный этап процесса. Здесь деление — подготовка к окончательному завершающему акту — синтезу.

Вирусы. У вирусов нет пола, поэтому они не могут размножаться половым путем, как высшие организмы, они не размножаются также делением, как бактерии или простейшие. «Тем не менее вирусы воспроизводят себе подобных в огромном количестве… и столь своеобразными способами, что в свое время это явление стали именовать репродукцией… При репродукции вирусов путем биосинтеза копируются молекулы нуклеиновых кислот, а согласно заключенной в них информации синтезируются вирусные белки»¹⁹³.

« …Последовательность событий, ведущих к образованию вирусной частицы, выглядит следующим образом: 1) синтез вирусного белка; 2) «созревание белка»; 3) связывание белка с вновь образующейся вирусной РНК; 4) образование полных вирусных частиц»¹⁹⁴.

Итак, вирус в отличие от обычной клетки не размножается делением. Он проникает в другую клетку, точнее, он вспрыскивает туда свой генетический материал, затем внутри клетки происходит замещение ее собственной ДНК на ДНК вируса, и клетка погибает, выбрасывая на свет чуждые ей новоявленные вирусы. Эта жуткая сцена очень ярко изображается в некоторых современных фантастических фильмах, типа «Чужие». Только там масштабы проникающих в человека сущностей увеличены в миллион раз, а принцип похож на принцип репродукции вирусов. Отсюда ужас. В природе же такого «синтеза» быть не может. Он запрещен. Для такого рода процесса есть строго заданный масштабный отрезок: от 10^-6 см до 10^-5 см.

Все стадии размножения вируса, начиная с проникновения в клетку, которое чем-то сродни проникновению в яйцеклетку головки сперматозоида, — это синтез. Однако если в случае оплодотворения начинается бурный процесс роста многоклеточной системы, то в случае заражения вирусом — гибель клетки и бурный процесс роста одноклеточных вирусов.

Бактерии. Размножаются бактерии делением ¹⁹⁵, кроме того, у них обнаружено простейшее половое размножение типа конъюгации ¹⁹⁶. «В благоприятных условиях бактерии растут очень быстро… Достигнув определенного размера, бактерии переходят к бесполому размножению (бинарному делению)…»¹⁹⁷

Есть масса разновидностей бактерий, которые делятся при размерах около 1 мкм, что как минимум на один порядок левее барьера деления на М-оси.

Таким образом, бактерии нарушают красивую закономерность нашей модели — они деляятся левее барьера С-Д,в зоне синтеза. Правда, это нарушение лишь сдвигает на один порядок (из десяти) барьер деления влево от установленного для всех остальных клеток. И это нарушение свойственно только бактериям, у клеток таких исключений автор не обнаружил. Можно было бы данное отклонение (в 10%) принять как погрешность модели и списать его на статистическую дисперсию. Но не будем упрощать природу и рассмотрим проблему деления бактерий более внимательно.

Во-первых, все аутотрофные (самостоятельно живущие) бактерии имеют размер более 10 мкм, поэтому их деление не нарушает правила барьера. Нарушают это правило лишь гетеротрофные бактерии, т. е. те, которые живут в природе не самостоятельно, а исключительно за счет других организмов.

Именно эти бактерии, размеры которых находятся в диапазоне 10^-4 см -10^-3 см (т. е. в зоне синтеза), нарушают общее правило.

В «Атласе анатомии бактерий, патогенных для человека и животных»¹⁹⁸ можно найти примеры деления очень многих известных бактерий. Практически все они делятся при размерах от 1 до 5 мкм, и все они имеют размеры менее 10 мкм.

Для нас крайне важно то, что размножение патогенных бактерий никак нельзя признать эволюционным процессом, процессом усложнения живых систем, ведь если их размножение не остановить, многоклеточный организм погибнет и разложится.

Из этого можно сделать предварительное предположение. Только деление правее барьера синтеза-деления является процессом эволюционным для биосферы, если же деление происходит левее барьера, в зоне синтеза, — это процесс патологический, деструктивный и регрессивный.

Кроме того, деление патогенных бактерий идет внутри организма, на чужой питательной среде, следовательно, это, скорее всего, процесс паразитный. Его питают энергией процессы, идущие в многоклеточном организме. Следовательно, деление патогенных бактерий в запрещенной зоне синтеза может идти только искусственным путем, за счет «эксплуатации» процессов, которые не нарушают установленную закономерность.

Во-вторых, процесс разделения бактерий на две дочерних части отличается от процесса деления клетки (рис. 2.14 ¹⁹⁹, ²⁰⁰).

Митоз клеток идет как процесс разделения на две части подготовленных к этому заранее двух самостоятельных клеток.

Рис. 2.14. А. Схема последовательных стадий митоза. Здесь мы видим постепенное образование внутри клетки двух симметричных центров, каждый из которых постепенно формируется в почти самостоятельную клетку. И эти две клетки как бы растягивают и разрывают материнскую клетку на две части.
Б. Схема деления бактерии. Видно, что в отличие от митоза, при котором происходит целостное разделение клетки на две дублирующихся половины, у бактерий происходит своеобразное внутреннее разрезание клетки, за счет прорастания «задвижки» (от стадии «а» к стадии «б»)

Другое мы видим при делении бактерий. Внутри материнской бактерии на мембране появляется перегородка, которая растет и постепенно делит бактерию на две части. Это похоже на движение внутрь бактерии заслонки, которая разрезает ее пополам. Примечательно, что после такой «разрезки» дочерние бактерии не раздвигаются, а остаются вместе, образуя длинные цепочки.

Итак, процесс деления бактерий идет в запретной для деления зоне модели М-ямы.

Самое простое — признать, что бактерии являются исключением из общего правила, тем более что они нарушают его всего на 10%. Но можно попытаться найти в этом исключении логику, которая лишь усиливает правило. Эта логика заключается в признании возможностей деления клеток в зоне синтеза лишь как патологического процесса, как процесса паразитического и деструктивного.

Кроме перечисленных выше факторов можно предположить, что деление организмов с микронными размерами, например непатогенных бактерий и сине-зеленых водорослей, происходит только в том случае, если они находятся внутри метасистемы большого порядка размеров, например колоний, которые больше 10 мкм. Может быть, энергетика колоний такова, что именно благодаря ей происходит деление бактерий на левом склоне?

Принимая во внимание специфику деления бактерий, выдвинем новую гипотезу.

Кроме центрального барьера синтеза-деления, который лежит в диапазоне размеров 10-30 мкм (скорее ближе к 16 мкм), существуют по крайней мере еще два барьера — справа и слева от основного на М-оси.

Левый барьер, скорее всего, сдвинут на порядок, это близко к 1,6 мкм. Правый барьер также сдвинут на порядок — около 160 мкм.

Левый барьер при этом характерен только для прокариотических клеток. Деление в нем носит явно вырожденный характер, напоминает защелкивание диафрагмы фотоаппарата или вхождение задвижки.

Правый барьер (160 мкм, или 10^-1,8 см) характерен только для деления половых яйцеклеток многоклеточных, которое носит каскадный, многоэтапный характер и заканчивается у центрального барьера. Яйцеклетки, как уже упоминалось, растут перед делением аномально долго, они как бы забираются на большую высоту правого склона, чтобы, задержавшись ненадолго у правого барьера, лавиной дробления устремиться к нижней точке устойчивости.

Центральный барьер (16 мкм, или 10^-2,8 см) — основной, он характерен для митотического деления всех эукариотических клеток, которое, как правило, бинарно. В то же время центральный барьер, видимо, играет важную функциональную роль в жизни всех видов клеток.

Следует подчеркнуть очень важное различие механизмов и принципиальных схем деления около этих трех разных барьеров: диафрагменное — около левого, бинарное — около центрального (митоз) и сложное каскадное дробление яйцеклетки — около правого барьера ¹²

Безусловно, делать окончательные выводы рано, поскольку необходимо более тщательное исследование именно масштабных особенностей деления всех видов клеток. Не исключено, что значение размера, с которого точно начинается деление, не имеет жесткого фиксирования на М-оси, а плавает по ней в диапазоне небольшого допуска. В этом случае каждый барьер представляет собой статистическую кривую распределения с модой на отмеченных выше размерах. Возможно, что каждый из основных барьеров имеет справа «дублера», который определяется ЭВУ. В этом случае у центрального барьера, расположенного на отметке 16 мкм, может быть «сосед справа» — на отметке 50 мкм. Не исключено, что различным видам клеток (даже в пределах одного типа барьера) свойственны собственные субмодальные характеристики масштабных порогов синтеза-деления.

Автор убежден, что изучение проблемы барьера синтеза-деления для клеток это отдельная очень обширная область закономерностей природы, которая для всех областей науки имеет огромное значение, так как все эти процессы проходят в самом центре М-оси Вселенной.

Итак, на левом склоне М-ямы №6усложнение и развитие биосистем идет в основном путем синтеза.

Остается большой проблемой для модели лишь размножение патогенных бактерий и некоторых видов одноклеточных этой же размерной группы.

Косные системы. Рассмотрим, какие закономерности в процессе синтеза-деления существуют для косных систем природы.

Так, например, из практики измельчения минеральных материалов с целью получения тонкодисперсных порошков хорошо известно, что дробление минеральных частиц до порога примерно 10 мкм — это один энергетический процесс, а мельче 10 мкм, и особенно мельче 1 мкм, — уже другой процесс. «Если необходимо иметь средний размер продуктов измельчения больше 10-15 мкм, то следует применять сухой помол... В случае сверхтонкого измельчения средний размер продуктов измельчения 1-0,1 мкм можно получить, применяя только жидкие дисперсные среды... поскольку при сухом помоле может происходить значительная агрегация (выделено мной - С.С.) мелких частиц»²⁰¹.

Обсуждение этой проблемы с одним из авторов упомянутой книги — Г.П. Зайцевым, убедило меня в том, что специалисты в области измельчения минеральных материалов прекрасно знают особенность переходной зоны около 10 мкм, но никогда не подозревали об ее универсальной причине. Я попросил Г.П. Зайцева написать об этом явлении. Привожу здесь его текст без изменений.

«Как показал опыт применения плазмохимических порошков нитрида титана размером до 0,1 мкм, при синтезе оксидно-нитридной режущей керамики высокая степень тенденции к агрегации таких порошков в конечном продукте приводит к получению крупных (до 20-30 мкм) зерен нитрида титана, что в свою очередь снижает механические и эксплуатационные свойства керамики. Этот же эффект, хотя и в меньшей степени, наблюдается при длительном сухом помоле корундовых порошков, когда удельная поверхность, несмотря на увеличение времени помола, с определенного времени начинает уменьшаться, что свидетельствует о возрастании доли агрегатов в общей массе порошка».

Итак, если до 10 мкм поэтапное дробление фракций происходит по стандартной схеме: на каждую единицу вновь образуемой поверхности требуется примерно одинаковое количество энергии и времени, то при переходе в зону размеров менее 10 мкм затраты времени и энергии на образование новой поверхности (дальнейшее измельчение) растут нелинейно. Более того, в этой зоне размеров частицы в процессе измельчения начинают слипаться в конгломераты, что, естественно, препятствует их дальнейшему дроблению. Очень показательно и то, что полученные методом плазмохимического синтеза микронные и субмикронные порошки слипаются в достаточно симметричные конгломераты размером 20-30 мкм, которые находятся точно на дне М-ямы № 6.

Процесс агрегации, слипания и сборки частиц материала на левом склоне М-ямы №6 — явление универсальное для природы, а не специфически техническое. Можно здесь привести множество примеров, но мы ограничимся двумя.

Частицы в открытом космическом пространстве часто образуют агрегаты размерами до 40 мкм. «…Частицы лунной пыли заряжены и обладают устойчивой внутренней электрической поляризацией. Вследствие этого зерна в лунных образцах притягиваются друг к другу... образуя устойчивые группы. Это явление, вероятно, свойственно всем твердым телам, подвергающимся воздействию радиации в космическом пространстве»²⁰² (см. рис. 2.15).

Рис. 2.15. Скопление космических частиц в форме гибкой цепи протяженностью около 40 мкм от основания агрегата.
Структура в виде цепи иллюстрирует электродипольную природу отдельных микрочастиц. Эта фотография показывает пример естественного слипания (синтеза) частиц, размеры которых меньше 10 мкм, в открытом космосе

Второй пример. На поверхности Земли в естественных условиях идет непрерывный процесс разрушения горных пород. За счет перепадов температуры, воздействия влаги и воды скалы крошатся и превращаются постепенно в песок. Если посмотреть на старые горы, то становится очевидным, куски породы постепенно разрушаются, уменьшаются в размерах и по своим размерам «скатываются» с правого склона М-ямы влево, пока не достигнут размеров песчинок. Песчинки имеют различные размеры, но в основном это десятки микрон.

Рис. 2.16. Горная порода разрушается под воздействием естественных природных факторов, постепенно превращаясь в камни, гравий, песок, пыль. Пунктиром показан дальнейший ее гипотетический путь — разрушение вплоть до атомов (испарение), чего не происходит из-за наличия перегиба в потенциальной яме устойчивости в области размеров около 10 мкм. Пылинки, достигшие левого склона ямы, начинают обратное движение в фазовом пространстве, слипаясь в осадочные породы

Если бы не существовало перегиба в этой области масштабов и правый склон М-ямы имел бы протяженность в область гораздо меньших размеров, то все песчинки постепенно бы продолжили путь влево и превратились бы сначала в мельчайшую пыль, затем в пудру, затем в молекулы и, наконец, распались бы на атомы (см. рис. 2.16). Тогда все старые горы уже давно бы «испарились». Очевидно, что этому препятствует какой-то фундаментальный принцип природы. Мы полагаем, что причина, мешающая «горам испариться», — в наличии в зоне 10 мкм барьера для процесса деления, левее которого процесс распада обращается вспять, и вступает в ход прямо противоположныйпроцесс синтеза. Таким образом, вся геологическая история Земли дает нам пример, подтверждающий адекватность модели М-ямы №6 реальным процессам, происходящим в природе.

Итак, ясно, что и для живых, и для косных систем потенциальная М-яма устойчивости №6 является хорошей моделью, показывающей, чем различаются естественные тенденции процессов синтеза и деления на М-оси. Четко выделяется левый склон естественного синтеза систем и правый склон — естественного деления систем. Нижняя часть М-ямы является зоной перехода от синтеза к делению и зоной наибольшей устойчивости для всех систем этого диапазона размеров.

Примечания

Причем можно попутно заметить, что этот барьер, образно говоря, делит масштабный интервал для ядер атомов на «правую часть знания» и «левую часть незнания».
Поскольку левый склон гораздо круче правого (см. рис. 2.3), то здесь напрашивается аллегория: удержать «сани» синтеза на левом очень крутом спуске гораздо труднее, чем «сани» деления — на правом более пологом спуске. Возможно, поэтому управление левым спуском еще не освоено, в то время как управление правым уже отработано до мелочей.
Это такой синтез, в котором соединяющиеся части равны или близки по размерам.
М-ямами ВУ мы называем участки модельной синусоиды от гребня до гребня. Центральная часть М-ям совпадает по расположению на М-оси с четными масштабными классами. Поэтому нумерация ям будет сохранять нумерацию четных классов (см. рис. 2.7).
Как мы видим, центр устойчивости для ямы сдвинут на один порядок вправо. Это явление, по мнению автора, связано с бимодальностью ВУ, поэтому все ямы имеют наивысшую зону устойчивости, несколько смещенную от нижней модельной точки БВУ.
Представим себе, что нам необходимо развалить на составные части будильник и для этого мы строим установку, размеры которой на 20 порядков больше. Такая установка будет иметь диаметр в миллион раз больше орбиты Юпитера.
Безусловно, в биологии есть все объяснения, почему пища должна быть перед усвоением переварена, т.е. расщеплена до молекулярного состояния. Мы не собираемся заменять эти объяснения своими. Здесь лишь идет обобщение различных хорошо известных фактов до уровня единой схемы.
Правда, в последнее время науке удалось преодолеть этот барьер и начать вживление чужих органов, что является типичным синтезом на правом склоне. Но какова плата за это преодоление! Сколько труда и денег стоят подобные операции!
Помните слова песни: «Дан приказ ему на запад, ей — в другую сторону...»
Этот барьер скорее всего имеет двойную или даже тройную структуру: 16–18 мкм, 30–35 мкм, 45–50 мкм; возможно, что эти три барьера относятся соответственно к митозу, амитозу и мейозу.
Хотя в качестве предварительной подготовки к нему часто используется и механизм деления. Но скорее всего, деление всегда идет в размерной зоне седла устойчивости: от 1 до 10 ангстрем (см. рис. 2.7).
Однако нельзя исключить, что для сине-зеленых водорослей центральный барьер является аналогом правого барьера для яйцеклеток, так как они, забравшись за него, делятся каскадно на несколько частей.

Сухонос С.И. Масштабная Гармония Вселенной. Часть II. Масштабная динамика Вселенной. Глава 2.1 Деление–синтез (1 часть) // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ.11189, 04.05.2004

[Обсуждение на форуме «Масштабная гармония Вселенной»]