خلاصه کتاب: اروین شرودینگر - زندگی از دیدگاه فیزیک چیست. اروین شرودینگر زندگی چیست؟ زندگی شرودینگر pdf چیست

فصل اول. رویکرد فیزیکدان کلاسیک به موضوع

ضروری ترین بخش یک سلول زنده - نخ کروموزوم - را می توان کریستال غیر پریودیک نامید. در فیزیک، ما تاکنون فقط با کریستال های دوره ای سروکار داشته ایم. بنابراین خیلی تعجب آور نیست که شیمیدان آلی قبلاً سهم بزرگ و مهمی در حل مشکل زندگی داشته است، در حالی که فیزیکدان تقریباً هیچ کاری نکرده است.

چرا اتم ها اینقدر کوچک هستند؟ مثال‌های زیادی برای روشن کردن این واقعیت برای عموم مردم ارائه شده است، اما هیچ‌کدام به‌اندازه آن چیزی که لرد کلوین ارائه کرده بود قابل توجه نبوده است: فرض کنید می‌توانید برچسب‌هایی را روی همه مولکول‌ها در یک لیوان آب بگذارید. پس از آن، محتویات لیوان را در اقیانوس می‌ریزید و اقیانوس را کاملاً مخلوط می‌کنید تا مولکول‌های علامت‌گذاری شده به طور مساوی در تمام دریاهای جهان توزیع شوند. اگر بعد از آن یک لیوان آب را در هر کجا و در هر نقطه از اقیانوس بردارید، در این لیوان حدود صد مولکول علامت گذاری شده خود را خواهید یافت.

تمام اندام‌های حسی ما که از اتم‌های بی‌شمار تشکیل شده‌اند، بیش از حد خام هستند که ضربات یک اتم را درک نمی‌کنند. ما نمی توانیم تک تک اتم ها را ببینیم، بشنویم یا احساس کنیم. آیا باید اینطور باشد؟ اگر اینطور نبود، اگر ارگانیسم انسان آنقدر حساس بود که چند اتم یا حتی یک اتم می توانست تأثیر محسوسی بر حواس ما بگذارد، زندگی چگونه بود!

تنها یک و تنها چیز مورد علاقه ما در مورد خودمان وجود دارد و آن چیزی است که می توانیم احساس کنیم، فکر کنیم و بفهمیم. در رابطه با آن دسته از فرآیندهای فیزیولوژیکی که مسئول افکار و احساسات ما هستند، تمام فرآیندهای دیگر در بدن حداقل از دیدگاه انسانی نقش حمایتی دارند.

همه اتم ها در تمام مدت حرکات حرارتی کاملا تصادفی را انجام می دهند. تنها در ترکیب تعداد زیادی از اتم ها، قوانین آماری شروع به کار می کنند و رفتار این انجمن ها را با دقتی کنترل می کنند که با تعداد اتم های درگیر در فرآیند افزایش می یابد. از این طریق است که رویدادها ویژگی های واقعاً طبیعی پیدا می کنند. دقت قوانین فیزیکی بر اساس تعداد زیادی اتم درگیر است.

درجه عدم دقتی که در هر قانون فیزیکی باید انتظار داشت √n است. اگر گاز معینی در یک فشار و دمای معین چگالی مشخصی داشته باشد، می توانم بگویم که در داخل یک حجم معین n مولکول گاز وجود دارد. اگر در نقطه‌ای از زمان بتوانید بیانیه من را بررسی کنید، آن را نادرست می‌یابید و انحراف به ترتیب √n خواهد بود. بنابراین، اگر n=100 باشد، انحراف را تقریباً 10 خواهید یافت. بنابراین خطای نسبی در اینجا 10 درصد است. اما اگر n = 1 میلیون باشد، احتمالاً انحراف را حدود 1000 خواهید یافت و بنابراین خطای نسبی برابر با 0.1٪ است.

یک ارگانیسم باید ساختار نسبتاً عظیمی داشته باشد تا از شکوفایی قوانین کاملاً دقیق هم در زندگی درونی خود و هم در تعامل خود با جهان خارج برخوردار شود. در غیر این صورت تعداد ذرات درگیر بسیار کم و "قانون" بسیار نادقیق خواهد بود.

فصل دوم. مکانیسم وراثت

در بالا به این نتیجه رسیدیم که موجودات با تمام فرآیندهای بیولوژیکی که در آنها اتفاق می افتد باید ساختار بسیار "چند اتمی" داشته باشند و برای آنها لازم است که پدیده های تصادفی "تک اتمی" نقش زیادی در آنها نداشته باشند. اکنون می دانیم که این دیدگاه همیشه درست نیست.

اجازه دهید از کلمه "الگوی" یک ارگانیسم استفاده کنم تا نه تنها ساختار و عملکرد ارگانیسم در بزرگسالی یا در هر مرحله خاص دیگر را مشخص کنم، بلکه ارگانیسم را در رشد انتوژنتیکی خود، از تخم بارور شده تا مرحله بلوغ، زمانی که او شروع به تولید مثل می کند اکنون مشخص شده است که کل این طرح کل نگر در چهار بعد (فضا + زمان) توسط ساختار تنها یک سلول، یعنی تخمک بارور شده تعیین می شود. علاوه بر این، هسته آن، یا به طور دقیق تر، یک جفت کروموزوم: یک مجموعه از مادر (سلول تخمک) و یکی از پدر (اسپرم لقاح) می آید. هر مجموعه کاملی از کروموزوم ها حاوی کل کد ذخیره شده در تخمک بارور شده است که نشان دهنده اولین مرحله فرد آینده است.

اما اصطلاح کد رمزگذاری، البته، بسیار محدود است. ساختارهای کروموزومی همزمان به عنوان ابزاری عمل می کنند که توسعه ای را که پیش بینی می کنند انجام می دهند. آنها هم قانون هستند و هم قوه مجریه، یا اگر مقایسه کنیم، هم نقشه معمار هستند و هم نیروهای سازنده.

کروموزوم ها در طول انتوژنز چگونه رفتار می کنند؟ رشد یک موجود زنده با تقسیم سلولی متوالی انجام می شود. این تقسیم سلولی میتوز نامیده می شود. به طور متوسط، 50 یا 60 تقسیم متوالی برای تولید تعداد سلول های موجود در یک فرد بالغ کافی است.

کروموزوم ها در میتوز چگونه رفتار می کنند؟ آنها دو برابر می شوند، هر دو مجموعه دو برابر می شوند، هر دو کپی از رمز. هر سلول، حتی کم‌اهمیت‌ترین سلول، لزوماً یک کپی کامل (دو) از کد رمزگذاری دارد. تنها استثنای این قاعده تقسیم کاهش یا میوز است.

یک مجموعه کروموزوم از پدر و یکی از مادر می آید. نه شانس و نه سرنوشت نمی تواند مانع این امر شود. اما وقتی منشاء وراثت خود را به پدربزرگ و مادربزرگتان برمی‌گردانید، موضوع فرق می‌کند. به عنوان مثال، مجموعه ای از کروموزوم هایی که از پدرم به من رسیده است، به ویژه کروموزوم شماره 5. این یک کپی دقیق از شماره 5 است که پدرم از پدرش دریافت کرده است یا شماره 5 که او دریافت کرده است. از مادرش نتیجه پرونده قطعی شد (با شانس 50:50). دقیقاً همین داستان را می توان در مورد کروموزوم های شماره 1، 2، 3... 24 مجموعه پدری من و در مورد هر یک از کروموزوم های مادری من تکرار کرد.

اما نقش شانس در اختلاط وراثت پدربزرگ و مادربزرگ در فرزندان حتی بیشتر از آن است که در توصیف قبلی به نظر می رسد، که در آن به طور ضمنی فرض می شد یا حتی مستقیماً بیان می شد که کروموزوم های خاصی به طور کلی یا از مادربزرگ یا از مادربزرگ آمده اند. پدربزرگ؛ به عبارت دیگر، آن کروموزوم های منفرد بدون تقسیم وارد شدند. در واقع همیشه اینطور نیست یا نیست. قبل از واگرایی در تقسیم کاهشی، مثلاً در تقسیمی که در بدن پدری رخ داد، هر دو کروموزوم «همولوگ» در تماس نزدیک با یکدیگر قرار می‌گیرند و گاهی اوقات قسمت‌های قابل توجهی از خود را با یکدیگر مبادله می‌کنند. پدیده متقاطع، نه خیلی نادر، اما نه خیلی مکرر، ارزشمندترین اطلاعات را در مورد مکان خواص در کروموزوم ها در اختیار ما قرار می دهد.

حداکثر اندازه ژن یک ژن - حامل مادی یک صفت ارثی خاص - برابر با یک مکعب با ضلع 300 Å است. 300 Å فقط در حدود 100 یا 150 فاصله اتمی است، بنابراین ژن حاوی بیش از یک میلیون یا چند میلیون اتم نیست. بر اساس فیزیک آماری، چنین عددی (از نظر √n) برای ایجاد رفتار منظم و منظم بسیار کوچک است.

فصل سوم. جهش ها

ما اکنون قطعاً می دانیم که داروین در اشتباه بود که معتقد بود ماده ای که انتخاب طبیعی بر روی آن اعمال می شود، تغییرات کوچک، پیوسته و تصادفی است که مطمئناً حتی در همگن ترین جمعیت ها نیز رخ می دهد. زیرا ثابت شده است که این تغییرات ارثی نیست. اگر یک محصول جو خالص بردارید و طول ریش هر بلال را اندازه بگیرید و سپس نتیجه آمار خود را رسم کنید، منحنی زنگوله ای شکل خواهید داشت (شکل 3). در این شکل تعداد گوش هایی با طول ریش معین در برابر طول ریشک مربوطه رسم شده است. به عبارت دیگر، میانگین طول شناخته شده خارها غالب است و انحراف در هر دو جهت با فرکانس های خاص رخ می دهد. اکنون گروهی از بلال‌ها را انتخاب کنید که با رنگ مشکی مشخص شده‌اند، با ریشک‌هایی که به طور قابل توجهی بلندتر از حد متوسط ​​هستند، اما گروهی به اندازه‌ای بزرگ هستند که وقتی در مزرعه کاشته می‌شوند محصول جدیدی تولید کنند. در یک آزمایش آماری مانند این، داروین انتظار داشت که منحنی برای برداشت جدید به سمت راست تغییر کند. به عبارت دیگر، او انتظار دارد که انتخاب باعث افزایش در اندازه متوسط ​​سایبان ها شود. با این حال، در واقعیت این اتفاق نخواهد افتاد.

انتخاب شکست می خورد زیرا تفاوت های کوچک و مداوم به ارث نمی رسد. آنها بدیهی است که توسط ساختار ماده ارثی تعیین نمی شوند، آنها تصادفی هستند. هوگود-فریس هلندی کشف کرد که در فرزندان حتی نژادهای کاملاً خالص تعداد بسیار کمی از افراد - مثلاً دو یا سه نفر در ده ها هزار نفر - با تغییرات کوچک اما "ناگهانی" ظاهر می شوند. عبارت "اسپاسم" در اینجا به این معنی نیست که تغییرات بسیار قابل توجه است، بلکه فقط به واقعیت ناپیوستگی است، زیرا هیچ شکل واسطه ای بین افراد بدون تغییر و تعداد کمی تغییر یافته وجود ندارد. دی وریز آن را جهش نامید. ویژگی اساسی در اینجا تناوب است. در فیزیک، به نظریه کوانتومی شباهت دارد - در آنجا نیز هیچ مرحله میانی بین دو سطح انرژی مجاور وجود ندارد.

جهش ها و همچنین ویژگی های اصلی بدون تغییر به ارث می رسند. جهش قطعاً تغییر در توشه ارثی است و باید به دلیل تغییر در ماده ارثی باشد. به دلیل توانایی آنها در انتقال واقعی به فرزندان، جهش ها همچنین به عنوان ماده مناسبی برای انتخاب طبیعی عمل می کنند که می تواند بر روی آنها کار کند و گونه هایی را تولید کند، همانطور که داروین توصیف کرده است و ناسازگارها را حذف می کند و بهترین ها را حفظ می کند.

یک جهش خاص در اثر تغییر در ناحیه خاصی از یکی از کروموزوم ها ایجاد می شود. ما با اطمینان می دانیم که این تغییر تنها در یک کروموزوم رخ می دهد و به طور همزمان در "محل" مربوطه کروموزوم همولوگ رخ نمی دهد. در یک فرد جهش یافته، دو «کپی از کد رمزگذاری» دیگر یکسان نیستند. آنها دو "تفسیر" یا دو "نسخه" متفاوت را نشان می دهند.

نسخه ای که یک فرد دنبال می شود غالب نامیده می شود و برعکس آن مغلوب نامیده می شود. به عبارت دیگر، جهش را بسته به اینکه اثر خود را فوراً نشان دهد یا خیر، غالب یا مغلوب می نامند. جهش های مغلوب حتی شایع تر از جهش های غالب هستند و می توانند بسیار مهم باشند، اگرچه بلافاصله شناسایی نمی شوند. برای تغییر خواص یک موجود زنده، آنها باید در هر دو کروموزوم وجود داشته باشند.

نسخه کد رمزگذاری - خواه اصلی باشد یا جهش یافته - معمولاً با عبارت آلل نشان داده می شود. هنگامی که نسخه ها متفاوت هستند، همانطور که در شکل نشان داده شده است. 4، گفته می شود که فرد برای آن مکان هتروزیگوت است. هنگامی که آنها یکسان هستند، برای مثال، در افراد بدون جهش یا در مورد نشان داده شده در شکل. 5، آنها هموزیگوت نامیده می شوند. بنابراین، آلل های مغلوب فقط در حالت هموزیگوت بر روی صفات تأثیر می گذارند، در حالی که آلل های غالب در هر دو حالت هموزیگوت و هتروزیگوت یک صفت را تولید می کنند.

افراد می توانند از نظر ظاهری کاملاً شبیه باشند و با این حال از نظر ارثی با هم تفاوت دارند. متخصص ژنتیک می گوید که افراد دارای فنوتیپ یکسان، اما ژنوتیپ های متفاوت هستند. بنابراین، محتوای پاراگراف‌های قبلی را می‌توان در یک عبارت کوتاه اما بسیار فنی خلاصه کرد: یک آلل مغلوب تنها زمانی روی فنوتیپ تأثیر می‌گذارد که ژنوتیپ هموزیگوت باشد.

درصد جهش در فرزندان - به اصطلاح نرخ جهش - را می توان چندین برابر میزان جهش طبیعی با تاباندن والدین با اشعه ایکس یا اشعه y افزایش داد. جهش های ایجاد شده از این طریق به هیچ وجه (به جز فرکانس بالاتر) با جهش هایی که خود به خود ایجاد می شوند، تفاوتی ندارند.

فصل چهارم. داده های مکانیک کوانتومی

در پرتو دانش مدرن، مکانیسم وراثت ارتباط نزدیکی با اساس نظریه کوانتومی دارد. بزرگترین کشف نظریه کوانتومی ویژگی های گسسته آن بود. اولین مورد از این نوع مربوط به انرژی بود. یک جسم در مقیاس بزرگ به طور مداوم انرژی خود را تغییر می دهد. به عنوان مثال، آونگی که شروع به چرخش می کند به دلیل مقاومت هوا به تدریج کند می شود. اگرچه این کاملاً عجیب است، اما باید بپذیریم که سیستمی با اندازه نظم اتمی رفتار متفاوتی دارد. یک سیستم کوچک، در ذات خود، می‌تواند در حالت‌هایی باشد که فقط در مقادیر مجزای انرژی با هم تفاوت داشته باشند که به آن سطوح انرژی ویژه می‌گویند. انتقال از یک حالت به حالت دیگر پدیده ای اسرارآمیز است که معمولاً از آن به عنوان "جهش کوانتومی" یاد می شود.

در میان سری‌های ناپیوسته حالت‌های یک سیستم اتم، وجود پایین‌ترین سطح، که شامل نزدیک شدن هسته‌ها به یکدیگر است، ضروری نیست، اما همچنان ممکن است. اتم ها در این حالت یک مولکول تشکیل می دهند. مولکول یک ثبات شناخته شده خواهد داشت. پیکربندی آن نمی تواند تغییر کند، حداقل تا زمانی که از بیرون با اختلاف انرژی لازم برای "بالا بردن" مولکول به نزدیک ترین و بالاترین سطح تامین شود. بنابراین، این تفاوت در سطوح، که یک مقدار کاملاً مشخص است، از نظر کمی درجه پایداری مولکول را مشخص می کند.

در هر دمایی (بالاتر از صفر مطلق) احتمال معینی، بیشتر یا کمتری برای صعود به یک سطح جدید وجود دارد و البته این احتمال با افزایش دما افزایش می یابد. بهترین راه برای بیان این احتمال، نشان دادن میانگین زمانی است که باید منتظر ماند تا صعود رخ دهد، یعنی نشان دادن «زمان انتظار». زمان انتظار به نسبت دو انرژی بستگی دارد: تفاوت انرژی مورد نیاز برای افزایش (W) و شدت حرکت حرارتی در دمای معین (ما با T دمای مطلق و با kT این مشخصه را نشان می‌دهیم؛ k ثابت بولتزمن است. 3/2kT نشان دهنده میانگین اتم گاز انرژی جنبشی در دمای T است.

تعجب آور است که چقدر زمان انتظار به تغییرات نسبتاً کوچک در نسبت W:kT بستگی دارد. به عنوان مثال، برای W که 30 برابر kT است، زمان انتظار تنها 1/10 ثانیه خواهد بود، اما زمانی که W 50 برابر kT است به 16 ماه و زمانی که W 60 برابر kT است به 30000 سال افزایش می یابد.

دلیل حساسیت این است که زمان انتظار، بیایید آن را t بنامیم، به نسبت W:kT به عنوان تابع توان بستگی دارد، یعنی

(1) t= τe^(W/kT)

τ مقداری ثابت کوچک از مرتبه 10-13 یا 10-14 ثانیه است. این عامل معنای فیزیکی دارد. مقدار آن مطابق با ترتیب دوره نوساناتی است که همیشه در سیستم رخ می دهد. به طور کلی می توانید بگویید: این عامل به این معنی است که احتمال تجمع مقدار مورد نیاز W، اگرچه بسیار کم است، اما بارها و بارها "در هر ارتعاش" تکرار می شود. حدود 1013 یا 1014 بار در هر ثانیه.

تابع قدرت یک ویژگی تصادفی نیست. بارها و بارها در تئوری آماری گرما تکرار می‌شود و به عنوان ستون فقرات آن را تشکیل می‌دهد. این معیاری است برای عدم احتمال انباشت مقدار انرژی برابر با W به طور تصادفی در قسمتی خاص از سیستم، و این عدم احتمال است که زمانی که میانگین انرژی kT برای تجاوز از آستانه W مورد نیاز باشد، بسیار افزایش می یابد. بار.

با ارائه این ملاحظات به عنوان تئوری پایداری مولکولی، ما به طور ضمنی پذیرفتیم که جهش کوانتومی، که ما آن را «صعود» می‌نامیم، اگر به تجزیه کامل نگوییم، حداقل به پیکربندی متفاوتی از اتم‌های مشابه - به یک مولکول ایزومر منجر می‌شود. همانطور که گفته شد یک شیمیدان است، یعنی به یک مولکول متشکل از اتم های یکسان، اما در آرایش متفاوت (در کاربرد زیست شناسی، این می تواند نشان دهنده یک "آل" جدید از همان "مرکز" و یک جهش کوانتومی باشد. با یک جهش مطابقت دارد).

شیمیدان می داند که همان گروه از اتم ها می توانند به بیش از یک روش ترکیب شوند و مولکول ها را تشکیل دهند. به چنین مولکول هایی ایزومر می گویند، یعنی از همان قسمت ها تشکیل شده اند.

واقعیت قابل توجه این است که هر دو مولکول بسیار پایدار هستند - هر دو به گونه ای رفتار می کنند که گویی در "پایین ترین سطح" هستند. هیچ انتقال خود به خودی از یک حالت به حالت دیگر وجود ندارد. هنگامی که در زیست شناسی به کار می رود، ما فقط به انتقال هایی از این نوع "ایزومری" علاقه مند خواهیم بود، که در آن انرژی مورد نیاز برای انتقال (کمی که با W نشان داده شده است) در واقع یک تفاوت در سطوح نیست، بلکه یک گام از سطح اولیه به سطح است. آستانه. انتقال بدون آستانه بین حالت اولیه و نهایی به هیچ وجه جالب نیست، و نه تنها در رابطه با زیست شناسی. آنها واقعاً چیزی را در مورد پایداری شیمیایی مولکول ها تغییر نمی دهند. چرا؟ آنها اثر ماندگاری ندارند و مورد توجه قرار نمی گیرند. زیرا هنگامی که آنها رخ می دهند، تقریباً بلافاصله با بازگشت به حالت اولیه دنبال می شوند، زیرا هیچ چیز مانع چنین بازگشتی نمی شود.

فصل پنجم. بحث و بررسی مدل دلبروک

ما می پذیریم که در ساختار خود ژن یک مولکول غول پیکر است که فقط قادر به تغییرات متناوب است که با تشکیل یک مولکول ایزومر به بازآرایی اتم ها کاهش می یابد (برای راحتی، من همچنان این را یک انتقال ایزومر می نامم، اگرچه این رد کردن امکان هرگونه تبادل با محیط بیهوده خواهد بود. آستانه های انرژی که یک پیکربندی معین را از هر نوع ایزومری ممکن جدا می کند، باید به اندازه کافی بالا باشد (نسبت به میانگین انرژی حرارتی یک اتم) تا انتقال ها را رویدادهای نادری ایجاد کند. ما این رویدادهای نادر را با جهش های خود به خود شناسایی خواهیم کرد.

اغلب پرسیده شده است که چگونه چنین ذره کوچکی از ماده - هسته یک تخم بارور شده - می تواند حاوی یک کد رمزگذاری پیچیده باشد که شامل کل توسعه آینده ارگانیسم است؟ به نظر می‌رسد که یک ترکیب منظم از اتم‌ها، که دارای ثبات کافی برای حفظ نظم خود برای مدت طولانی است، تنها ساختار مادی قابل تصوری باشد که در آن تنوع ترکیب‌های ممکن ("ایزومر") به اندازه کافی بزرگ است که شامل یک سیستم پیچیده باشد. "تعیین ها" در یک فضای حداقلی.

فصل ششم. نظم، بی نظمی و آنتروپی

از تصویر کلی ماده ارثی که در مدل دلبروک ترسیم شده است، چنین برمی‌آید که ماده زنده، اگرچه از کنش «قوانین فیزیک» که تا به امروز ایجاد شده است در امان نیست، اما ظاهراً در درون خود «قوانین دیگر فیزیک» تا کنون ناشناخته است. بیایید سعی کنیم این را بفهمیم. در فصل اول توضیح داده شد که قوانین فیزیک همانطور که می شناسیم، قوانین آماری هستند. آنها به تمایل طبیعی اشیا به بی نظمی مربوط می شوند.

اما برای تطبیق پایداری بالای حاملان وراثت با اندازه کوچک آنها و دور زدن تمایل به بی نظمی، مجبور شدیم "مولکول" را اختراع کنیم، یک مولکول غیرعادی بزرگ، که باید شاهکاری از نظم بسیار متمایز محافظت شده توسط عصای جادویی نظریه کوانتومی قوانین شانس با این «اختراع» بی ارزش نمی شوند، اما جلوه آنها تغییر می کند. زندگی نشان دهنده رفتار منظم و منظم ماده است که نه تنها بر اساس تمایل به حرکت از نظم به بی نظمی، بلکه تا حدی بر وجود نظمی است که همیشه حفظ می شود.

ویژگی زندگی چیست؟ وقتی در مورد قطعه ای از ماده می گوییم زنده است؟ هنگامی که به "انجام کاری"، حرکت، تبادل مواد با محیط و غیره ادامه می دهد - و همه اینها برای مدت طولانی تر از آنچه ما انتظار داریم یک قطعه بی جان از ماده در شرایط مشابه انجام دهد. اگر یک سیستم بی جان منزوی شود یا در شرایط همگن قرار گیرد، همه حرکت ها معمولاً خیلی زود در نتیجه انواع مختلف اصطکاک متوقف می شود. تفاوت پتانسیل های الکتریکی یا شیمیایی برابر می شود، موادی که تمایل به تشکیل ترکیبات شیمیایی دارند آنها را تشکیل می دهند، دما به دلیل هدایت حرارتی یکنواخت می شود. پس از این، سیستم به طور کلی محو می شود و به یک توده بی اثر مرده از ماده تبدیل می شود. حالت تغییرناپذیری حاصل می شود که در آن هیچ رویداد قابل توجهی رخ نمی دهد. فیزیکدان این حالت را حالت تعادل ترمودینامیکی یا "حداکثر آنتروپی" می نامد.

دقیقاً به این دلیل است که بدن از انتقال شدید به حالت بی اثر «تعادل» اجتناب می کند که بسیار مرموز به نظر می رسد: آنقدر اسرارآمیز که از زمان های قدیم فکر بشری فرض کرده است که نیروی ویژه، غیر فیزیکی و ماوراء طبیعی در بدن عمل می کند.

چگونه یک موجود زنده از انتقال به تعادل اجتناب می کند؟ پاسخ ساده است: از طریق خوردن، آشامیدن، تنفس و (در مورد گیاهان) جذب. این با یک اصطلاح خاص - متابولیسم (از یونانی - تغییر یا مبادله) بیان می شود. معاوضه چی؟ در اصل بدون شک منظور متابولیسم بود. اما به نظر پوچ به نظر می رسد که این متابولیسم است که ضروری است. هر اتم نیتروژن، اکسیژن، گوگرد و غیره. به خوبی هر نوع دیگری از همین نوع. با تبادل آنها چه چیزی می توان به دست آورد؟ پس آن چیز گرانبهایی در غذای ما وجود دارد که ما را از مرگ محافظت می کند؟

هر فرآیند، پدیده، رویداد، هر چیزی که در طبیعت اتفاق می افتد به معنای افزایش آنتروپی در بخشی از جهان است که در آن اتفاق می افتد. به همین ترتیب، یک موجود زنده به طور مداوم آنتروپی خود را افزایش می دهد - یا به عبارت دیگر، آنتروپی مثبت تولید می کند و بنابراین به حالت خطرناک حداکثر آنتروپی، که مرگ است، نزدیک می شود. او تنها با استخراج مداوم آنتروپی منفی از محیط خود می تواند از این حالت اجتناب کند، یعنی زنده بماند. آنتروپی منفی چیزی است که بدن از آن تغذیه می کند. یا، به بیان کمتر متناقض، نکته اساسی در مورد متابولیسم این است که ارگانیسم موفق می شود خود را از تمام آنتروپی که مجبور به تولید در زمانی است که زنده است خلاص کند.

آنتروپی چیست؟ این یک مفهوم یا ایده مبهم نیست، بلکه یک کمیت فیزیکی قابل اندازه گیری است. در دمای صفر مطلق (حدود -273 درجه سانتیگراد)، آنتروپی هر ماده صفر است. اگر یک ماده را به هر حالت دیگری تغییر دهید، آنتروپی با تقسیم هر مقدار کمی از گرمای صرف شده در این روش بر دمای مطلقی که در آن گرما صرف شده است، افزایش می‌یابد، برای مثال، زمانی که یک جامد را ذوب می‌کنید، آنتروپی با گرمای همجوشی تقسیم بر دمای نقطه ذوب افزایش می یابد. از اینجا می توانید ببینید که واحد اندازه گیری آنتروپی cal/°C است. برای ما بسیار مهمتر ارتباط آنتروپی با مفهوم آماری نظم و بی نظمی است، ارتباطی که توسط مطالعات بولتزمن و گیبز در فیزیک آماری کشف شد. همچنین یک رابطه کمی دقیق است و بیان می شود

آنتروپی = klogD

که در آن k ثابت بولتزمن و D معیار کمی از اختلال اتمی در جسم مورد بررسی است.

اگر D معیار بی نظمی باشد، می توان مقدار متقابل 1/D را به عنوان معیار نظم در نظر گرفت. از آنجایی که لگاریتم 1/D همان لگاریتم منفی D است، می توانیم معادله بولتزمن را به این صورت بنویسیم:

–(آنتروپی) = = کیلوگرم (1/D)

اکنون عبارت ناخوشایند "آنتروپی منفی" را می توان با عبارت بهتر جایگزین کرد: آنتروپی، که با علامت منفی گرفته می شود، خود معیاری برای نظم است. وسیله ای که یک ارگانیسم دائماً خود را در سطح بالایی از نظم (= سطح آنتروپی به اندازه کافی پایین) حفظ می کند، در واقع استخراج مداوم نظم از محیط خود است (برای گیاهان، منبع قدرتمند «آنتروپی منفی» آنها عبارت است از: البته، نور خورشید).

فصل هشتم. آیا زندگی بر اساس قوانین فیزیک است؟

هر آنچه در مورد ساختار ماده زنده می دانیم ما را به این انتظار می برد که فعالیت ماده زنده را نمی توان به قوانین عادی فیزیک تقلیل داد. و نه به این دلیل که «نیروی جدید» یا هر چیز دیگری وجود دارد که رفتار اتم‌های منفرد را در یک موجود زنده کنترل می‌کند، بلکه به این دلیل که ساختار آن با همه چیزهایی که تاکنون مطالعه کرده‌ایم متفاوت است.

فیزیک توسط قوانین آماری اداره می شود. در زیست شناسی ما با وضعیت کاملا متفاوتی مواجه هستیم. یک گروه منفرد از اتم ها که تنها در یک نسخه وجود دارند، پدیده های منظمی را تولید می کنند که به طرز شگفت انگیزی یکی در رابطه با دیگری و در رابطه با محیط خارجی، طبق قوانین بسیار ظریف تنظیم شده است.

در اینجا ما با پدیده‌هایی مواجه می‌شویم که رشد منظم و طبیعی آن‌ها را «مکانیسمی» مشخص می‌کند که کاملاً با «مکانیسم احتمال» فیزیک متفاوت است. در هر سلول، اصل راهنما در یک انجمن اتمی منفرد است که تنها در یک نسخه وجود دارد، و رویدادهایی را هدایت می کند که به عنوان مدلی از نظم عمل می کنند. این چیزی جز در ماده زنده در هیچ جا مشاهده نمی شود. فیزیکدان و شیمیدان در حین مطالعه در مورد مواد بی جان، هرگز با پدیده هایی مواجه نشده اند که مجبور بوده اند این گونه تفسیر کنند. چنین موردی هنوز به وجود نیامده است و بنابراین نظریه آن را پوشش نمی دهد - نظریه آماری زیبای ما.

نظم مشاهده شده در آشکار شدن روند زندگی از منبع دیگری ناشی می شود. معلوم می‌شود که دو «مکانیسم» متفاوت وجود دارد که می‌توانند پدیده‌های منظمی را تولید کنند: یک «مکانیسم آماری» که «نظم خارج از نظم» را ایجاد می‌کند، و یک مکانیسم جدید که «نظم خارج از نظم» را ایجاد می‌کند.

برای توضیح این موضوع باید کمی جلوتر برویم و توضیحی را در بیانیه قبلی خود که همه قوانین فیزیکی مبتنی بر آمار هستند، و نه بهبودی وارد کنیم. این بیانیه که بارها و بارها تکرار می شد، نمی توانست جنجال به پا کند. زیرا در واقع پدیده‌هایی وجود دارند که ویژگی‌های متمایز آن‌ها به وضوح بر اصل «نظم از نظم» استوار است و به نظر می‌رسد هیچ ارتباطی با آمار یا اختلال مولکولی ندارد.

چه زمانی یک سیستم فیزیکی "قانون پویا" یا "ویژگی های مکانیزم ساعت" را نشان می دهد؟ نظریه کوانتومی پاسخ کوتاهی به این سوال می دهد، یعنی در دمای صفر مطلق. با نزدیک شدن دما به صفر، اختلال مولکولی دیگر بر پدیده های فیزیکی تأثیر نمی گذارد. این همان «قضیه حرارتی» معروف والتر نرنست است که گاهی اوقات، و نه بی دلیل، نام بلند «قانون سوم ترمودینامیک» داده می شود (اول اصل بقای انرژی، دومی اصل آنتروپی). شما نباید فکر کنید که همیشه باید دمای بسیار پایین باشد. حتی در دمای اتاق، آنتروپی نقش بسیار کمی در بسیاری از واکنش های شیمیایی ایفا می کند.

برای ساعت های آونگی، دمای اتاق عملاً معادل صفر است. این دلیلی است که آنها "پویا" کار می کنند. ساعت‌ها می‌توانند به صورت پویا عمل کنند، زیرا از جامدات ساخته شده‌اند تا از اثرات مخرب حرکت حرارتی در دماهای معمولی جلوگیری کنند.

اکنون، من فکر می کنم، چند کلمه برای فرمول بندی شباهت های بین مکانیسم ساعت و یک موجود زنده لازم است. به سادگی و به طور انحصاری به این واقعیت خلاصه می شود که دومی نیز در اطراف یک جسم جامد ساخته شده است - یک کریستال غیر پریودیک که یک ماده ارثی را تشکیل می دهد که در درجه اول تحت تأثیر حرکت حرارتی تصادفی قرار نمی گیرد.

پایان. در مورد جبر و اراده آزاد

با توجه به آنچه در بالا ذکر شد، واضح است که فرآیندهای مکانی-زمانی که در بدن یک موجود زنده رخ می دهد، که با تفکر، خودآگاهی یا هر فعالیت دیگری مطابقت دارد، اگر به طور کامل تعیین نشده باشد، حداقل از نظر آماری تعیین شده است. مشخص. این احساس ناخوشایند از آنجا به وجود می آید که معمولاً تصور می شود که چنین مفهومی با اراده آزاد در تضاد است که وجود آن با درون نگری مستقیم تأیید می شود. بنابراین، بیایید ببینیم آیا بر اساس دو فرض زیر نمی‌توانیم نتیجه‌گیری درست و منسجمی به دست آوریم:

بدن من به عنوان یک مکانیسم خالص عمل می کند و از قوانین جهانی طبیعت پیروی می کند.

با این حال، من از تجربه غیرقابل انکار و مستقیم می دانم که اعمال بدنم را کنترل می کنم و نتایج آن اعمال را پیش بینی می کنم. این نتایج می تواند اهمیت زیادی در تعیین سرنوشت من داشته باشد، در این صورت من احساس می کنم و آگاهانه مسئولیت کامل اعمال خود را می پذیرم.

به نظر من از این دو مقدمه فقط می توان یک نتیجه گرفت، یعنی اینکه «من» به معنای وسیع کلمه - یعنی هر ضمیر خودآگاهی که تا به حال «من» را گفته یا احساس کرده است - است. چیزی بیش از سوژه ای نیست که بتواند "حرکت اتم ها" را طبق قوانین طبیعت کنترل کند.

خلاصه مفید؟ دانلود!

کتاب اروین شرودینگر "زندگی از دیدگاه فیزیک چیست؟" اولین بار در زمان جنگ در سال 1944 در انگلستان منتشر شد و پس از آن چندین ویرایش را بدون تغییر پشت سر گذاشت و باعث واکنش های پرشور در مطبوعات علمی و عمومی خارجی شد. یکی از داوران مشتاق حتی عقیده داشت که یک دوره کامل در علم ایجاد کرده است، و از این نظر آن را با آثاری مانند کار پیشگام ترمودینامیک آماری، ویلارد گیبس، و بنیانگذار ژنتیک علمی، گرگور مندل، مقایسه کرد.

به سختی می توان با چنین ارزیابی بالایی از کتاب موافقت کرد و شکی نیست که تا حدودی ناشی از عنوان تا حدودی پر شور کتاب و محبوبیت گسترده نویسنده - یکی از بزرگترین دانشمندان عصر ما - بوده است. برای اینکه برای خوانندگانی که متخصص در زمینه فیزیک مدرن نیستند مشخص شود نویسنده این کتاب کیست، به این نکته اشاره می کنیم که با فهرست کردن آثاری معادل اصل اسحاق نیوتن، آکادمیسین S. I. Vavilov، همراه با نظریه اتم ها و الکترون ها. و نظریه نسبیت A انیشتین نیز به مکانیک کوانتومی (موجی) اشاره می کند که خالق آن شرودینگر بود. به پاس قدردانی از آثار برجسته اش، ای. شرودینگر در سال 1934 به عنوان عضو افتخاری آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی انتخاب شد.

سؤال مطرح شده در عنوان - "زندگی چیست؟"، و همچنین پایان نامه فلسفی - "درباره جبر و اراده آزاد" - نیز نتوانست توجه محافل علمی و خوانندگان عمومی را به خود جلب کند.

با این حال، کتاب شرودینگر از نظر شایستگی از اهمیت زیادی برخوردار است. ارزش آن چیست؟

شرودینگر در کتاب خود، به شکلی که هم برای فیزیکدانان و هم برای زیست شناسان جذاب و قابل دسترس است، جهتی جدید و به سرعت در حال توسعه در علم را برای خواننده آشکار می کند که تا حد زیادی روش های فیزیک و زیست شناسی را با هم ترکیب می کند، اما تاکنون فقط در دسترس بوده است. به دایره بسیار باریکی از مردم که ادبیات خاصی دارند.

در زمان ما، نفوذ عمیق تر به ساختار یک سلول زنده، مستلزم استفاده از تعدادی روش و مفاهیم فیزیک مدرن است. این باعث پیدایش بیوفیزیک «واقعی» شد، شبیه به بیوشیمی قبلی، که قبلاً سهم بزرگی در توسعه دانش ما در مورد زندگی داشته است. برعکس، استفاده از روش‌های فیزیکی (عمدتاً نوری، اشعه ایکس و غیره) تاکنون تقریباً نقش کمکی ایفا کرده است و تنها به کشف حقایق بیولوژیکی خاص بدون تفسیر فیزیکی و بیولوژیکی کلی از آنها کمک می‌کند. فیزیک برای زیست شناسی بود، اما فیزیک در زیست شناسی نبود. از این نظر، بیوفیزیک در بخش مهم خود عمیقاً متفاوت از بیوشیمی بود، که به معرفی روش‌های جدید محدود نمی‌شد، بلکه مدت‌ها پیش به تجزیه و تحلیل ماهیت صمیمی‌ترین دگرگونی‌های شیمیایی که در داخل بدن رخ می‌داد، پرداخت. بیوفیزیک تنها تا حدودی به چنین عمقی در ماهیت پدیده های زندگی دست یافت (به عنوان مثال، در مطالعه فرآیندهای الکتروفیزیولوژیکی، تشعشعات میتوژنتیک و غیره) که به همین دلیل تا حد زیادی موقعیت یک علم کمکی را حفظ کرد، اگرچه به کشف الگوهای خاصی کمک کرد، اما نقش کاملا مستقلی در شناخت پدیده های زندگی ایفا نکرد.

و تنها در روزگار ما، فیزیک با هدف آشکار ساختن آن سطوح پایین تر در سازمان ماده زنده وارد عرصه زیست شناسی شده است که درک آن ها پیش نیازی ضروری برای آینده، درک کامل تر و عمیق تر از زندگی به طور کلی است.

کتاب شرودینگر، به بیان دقیق، اولین نتایج منسجم این جهت را نشان می دهد، که بدون شک اصلاحات بیشتری در مورد آن اعمال خواهد شد، اما اساساً خطوط کلی ساختمان علمی جدید بیوفیزیک «واقعی» را ترسیم می کند.

اگر کتاب شرودینگر فقط به ارائه مطالب ارائه شده محدود می شد، پس این برای درک اهمیت آن کافی بود. اما شرودینگر سهم شخصی بزرگی در این جهت جدید علم زندگی می کند، که تا حد زیادی بررسی های مشتاقانه ای را که کتاب او در مطبوعات علمی خارجی دریافت کرد، توجیه می کند.

شرودینگر همراه با بسیاری از ملاحظات خاص تر، اندیشه ای بسیار گسترده و پربار را مطرح می کند. او ارتباط بین دو «راز» بیولوژیکی را مشخص می‌کند: مسئله ماهیت ساختارهای ارثی و مسئله به ظاهر بسیار دور از رابطه موجودات با قانون دوم ترمودینامیک. دومی، اگرچه برای موجودات زنده "لغو" نشده است، تا حد زیادی توسط آنها "مدیریت" می شود. شرودینگر نشان می دهد که مهم ترین شرط برای این (اگر نه دلیل) ساختار خاص دستگاه مرکزی سلول - کروموزوم ها است. کروموزوم ها، با ساختار خود، به عنوان یک سیستم "مکانیکی" (در مقابل "ترمودینامیکی") با پیچیدگی فوق العاده، قادرند به طور مستقیم از روند منظم بسیاری از فرآیندهای بیولوژیکی پشتیبانی کنند و حداقل اندازه "دستگاه تنظیمی" را تضمین کنند. سلول.

همه اینها کتاب شرودینگر را با وجود کاستی های قابل توجهی که در ادامه به آن می پردازیم بسیار ارزشمند می کند. این جنبه مثبت کتاب کوچک شرودینگر بود که توجه تعدادی از دانشمندان بزرگ را به خود جلب کرد - هولدن، ملر و دلبروک، که بررسی های زیادی را به آن اختصاص دادند. معرفی مختصر این بررسی ها به خواننده مفید خواهد بود.

در بررسی کتاب شرودینگر، بزرگترین زیست شناس انگلیسی و شخصیت عمومی مترقی، پروفسور. جی بی اس هالدن به او نمرات بسیار بالایی می دهد. وی در عین حال سخنان انتقادی زیادی را بیان می کند. اول از همه، او به درستی خاطرنشان می کند که دیدگاه شرودینگر در مورد کروموزوم به عنوان یک مولکول غول پیکر (کریستال غیر پریودیک شرودینگر) برای اولین بار توسط زیست شناس شوروی، پروفسور پروفسور مطرح شد. N.K Koltsov، و نه دلبروک، که شرودینگر این مفهوم را با نام او مرتبط می کند.

با حرکت به اصل موضوع، هولدن معتقد است که اگر یک ژن را مولکولی با خاصیت کاتالیزور در نظر بگیریم، بر خلاف نظر شرودینگر، اصول مکانیک آماری حتی برای یک ژن کاملاً قابل اجرا است. یک مولکول کاتالیزور منفرد می تواند تحت شرایط مساعد، بیش از 100 هزار مولکول بستر را در هر ثانیه تبدیل کند و این ارقامی هستند که به طور کامل یک رویکرد آماری را برای تحقیق امکان پذیر می کند. به طور کلی، هولدن معتقد است که اگرچه ایده های دلبروک کاملاً با حقایق شناخته شده مطابقت دارد، اما همانطور که بارها در مکانیک کوانتومی مشاهده شده است، باید تغییرات زیادی داشته باشند. او به کار منتشر نشده لی و کوچساید (ارائه شده به انجمن ژنتیک انگلیسی) اشاره می کند که در آن نویسندگان دریافتند که بیشتر جهش های کشنده ناشی از تابش اسپرم مگس سرکه نتیجه شکستگی کروموزوم و به دنبال آن ترمیم آنها است، و به عنوان مثال در Tradescaniia، چنین شکستگی به حدود 17 یونیزاسیون روی کروماتید نیاز دارد. از سوی دیگر، فابرژ و بیل کشف کردند که نرخ جهش بالای یک ژن بسیار ناپایدار به طور قابل توجهی در دماهای بالا کاهش می یابد. هولدن نتیجه می‌گیرد: «این امکان وجود دارد که پدیده‌های پیچیده‌تری در کروموزوم‌ها اتفاق بیفتد که حتی بر اساس اصول مکانیک موجی بتوان تصور کرد.»

هولدن با اشاره به اینکه شرودینگر به هیچ وجه تعدادی از مشکلات بیولوژیکی را مطرح نمی کند، به ویژه به مشکل تنظیم اختلالات در بدن اشاره می کند که برخی زیست شناسان توضیح آن را از نظر مادی غیرممکن می دانند و ابراز امیدواری می کند که شرودینگر با این مسائل در آینده.

هولدن در پایان بررسی با انتقاد جدی از اظهارات فلسفی شرودینگر (که در ادامه به آن خواهیم پرداخت)، هنوز هم ارزیابی بالایی از کتاب ارائه می‌کند، که همانطور که در ابتدا می‌گوید، هر ژنتیک باید آن را بخواند و با طرح آن. سوال استفاده بدن از آنتروپی منفی، می تواند غنی و فیزیولوژیست باشد

افکار مشابهی در مورد کتاب شرودینگر توسط ژنتیک شناس مشهور آمریکایی اچ جی مولر بیان شده است. به عقیده او، به ویژگی‌های بسیار مهم ماده زنده که در کتاب شرودینگر مورد بحث قرار گرفته است، باید ویژگی دیگری را عمیق‌تر اضافه کرد که توسط نویسنده به آن اشاره نشده است - توانایی آن برای ضرب و دو برابر شدن. این توانایی زیربنای پدیده های زیستی اساسی مانند رشد، تولیدمثل و در نهایت تکامل موجودات زنده است.

با این حال، به عنوان مثال، ترولند معتقد بود که این توانایی ژن را به عنوان خودکاتالیز ساده در نظر بگیریم. این ژن حتی پس از جهش نیز می تواند دو برابر شود و این توانایی را حفظ می کند، یعنی حتی شکل دیگری به خود گرفته و خواص کاملاً جدیدی در تأثیر خود بر رشد ارگانیسم از خود نشان می دهد. این توانایی هنوز برای هیچ اتوکاتالیستی شناخته نشده است. هر ژن و جهش آنها می تواند یک بستر آلی را به ژن های جدید مشابه آنها تبدیل کند. این همان چیزی است که امکان تکامل را از طریق تجمع و انتشار جهش‌های تجربه شده توسط ژن‌ها فراهم می‌کند. از این منظر، این واقعیت که جهش‌ها دقیقاً جهش‌های کوانتومی هستند، برای درک ماهیت زندگی بسیار کمتر اهمیت دارد، زیرا «سازمان» (به گفته شرودینگر «نظم») در یک مفهوم خاص زیست‌شناختی در درجه اول نتیجه تکراری است. ژن ها و انتخاب "سازمان" بیولوژیکی اصلاً به انباشته شدن چیزی که زیست شناسان آن را انرژی بالقوه می نامند ("آنتروپی منفی شرودینگر") ارتباط نزدیکی ندارد.

روند اصلی مشاهده شده در توسعه ماده زنده، به گفته ملر، تضمین حداکثر ایمنی و توزیع گسترده نوع سازمان آن است. این اغلب به روش‌های کیفی به دست می‌آید که مستقیماً «تغذیه آنتروپی منفی» را افزایش نمی‌دهد، اما متعاقباً فرصت‌های عظیمی برای استفاده از انرژی خارجی ایجاد می‌کند. به عنوان مثال، این رشد هوش در یک موجود ضعیف است. در اینجا، کنترل انرژی به نفع سیستم مهمتر از افزایش محتوای انرژی خود سیستم است.

به طور کلی، مولر معتقد است که کتاب شرودینگر با وجود ناقص بودن و برخی کاستی‌های جزئی، بسیار ارزشمند است زیرا به حل برخی از مشکلاتی که به طور کلی مورد علاقه هر دانشمندی است کمک می‌کند.

به گفته ماکس دلبروک، که در نقد خود بیان شد، کتاب شرودینگر سؤال مطرح شده در عنوان خود را حل نمی کند - "زندگی چیست؟" نویسنده با طرح این سوال که چگونه فیزیک و شیمی می توانند فرآیندهایی را در یک موجود زنده که در فضا و زمان رخ می دهند توضیح دهند، یک سوال دیگر، بدون شک مهم، اما بسیار کمتر مهم را بررسی می کند - اینکه آیا فیزیک و شیمی می توانند پدیده های رخ داده در بدن را توضیح دهند. با این وجود، این کتاب نشان دهنده نقطه کانونی است که در آن علایق فیزیکدانان و زیست شناسان همگرا می شوند.

دلبروک می‌گوید: «برای خوانندگانی که با اظهارات خاص بور آشنا نیستند، ممکن است به نظر برسد که ماهیت فیزیکی فرآیندهای درون یک سلول زنده ناگفته نماند، و درک اهمیت وظیفه‌ای که با آن مواجه است برای آنها دشوار است. "فیزیکدان ساده لوح" در ابتدای کتاب معتقد است که بحث شرودینگر در مورد انواع قوانین طبیعت ("آماری" و "دینامیک") می تواند "تأثیر روشنگری بر تفکر بیولوژیکی" داشته باشد.

با جمع بندی بررسی های فوق، باید گفت که همه نقدها بر اهمیت بسیار بالای کتاب شرودینگر تأکید دارند. در واقع، این کتاب، همانطور که قبلاً ذکر شد، یک جهت جدید و بسیار مهم در علم ایجاد می کند که فیزیک و زیست شناسی را با هم ترکیب می کند و چشم اندازهای وسیعی در آینده دارد. این تلاش برای ترکیب فیزیک و زیست شناسی در حل مسئله اساسی زندگی جالب تر است زیرا با ایده های اصلی، هرچند ناگزیر ذهنی، دانشمند بزرگ مدرنی مانند شرودینگر رنگ آمیزی شده است. مسئله رابطه موجودات زنده با اصل آنتروپی در کتاب شرودینگر پوشش جدیدی دریافت کرد که احتمالاً انگیزه بیشتری به بحث در مورد این موضوع می دهد. به عنوان مثال، کار اخیر باتلر در مورد مطالعه تجربی قانون دوم ترمودینامیک که برای موجودات زنده اعمال می شود، اثبات می شود.

شرودینگر با تلاش تعمیم‌دهنده‌اش، گام بزرگی در جهت وارد کردن روش‌های نظری دقیقی که از دیرباز مشخصه‌ی فیزیک بوده‌اند، در زیست‌شناسی زندگی روزمره برداشت، اما (به جز روش‌های آماری پردازش مواد) فقط گاهی و در بیشتر موارد فقط در آثار خاص. راه خود را به علم زندگی باز کنند. به‌ویژه باید تأکید کرد که شرودینگر، علی‌رغم تمام روش‌شناسی مکانیکی‌اش - و این ارزش بی‌تردید کتابش است - به عنوان یک ایده اصلی، به ایده دیالکتیکی تفاوت خاص و کیفی بین زنده و غیرزنده می‌آید. چیزها، اگرچه او این ویژگی را فقط به حدود سازمان فیزیکی زنده محدود می کند.

بدون شک عنوان کتاب بیش از آنچه نویسنده می تواند ارائه دهد نوید می دهد. مشکل زندگی به عنوان یک کل، بی اندازه گسترده تر و عمیق تر از مشکلاتی است که شرودینگر در کتابش مطرح کرده است. شرودینگر فقط برخی از سؤالات اساسی سازمان یک سلول زنده را مورد توجه قرار می دهد، اما به هیچ وجه کل مشکل زندگی را با تمام پیچیدگی هایش در نظر نمی گیرد. با این حال، او ایده های ما را در مورد جوهر زندگی عمیق تر می کند، و اگر به طور رسمی کتاب آنچه را که در عنوان وعده داده شده است، ارائه نمی دهد، با این حال، در اصل ادعاهایی است که منتقدان علیه آن مطرح کرده اند و از نویسنده می خواهند که چنین پدیده هایی را توضیح دهد. به سختی می توان تکثیر ژن را توجیه کرد، تنظیم فرآیندهای فیزیولوژیکی، و غیره. در اینجا مناسب است سخنان K. A. Timiryazev را یادآوری کنیم، جایی که او به پاستور این واقعیت را نسبت می دهد که او توانست سوالی را مطرح کند که در ردیف بعدی در علم بود. و این سوال خاص را حل کرد و نه هر سوال دیگری را که به همان اندازه مهم بود، که با این حال، تنها در مرحله بعدی مطالعه، به ویژه پس از مطالعه اولیه سوال اول، قابل حل است.

ما در اینجا به اظهارات فردی نمی پردازیم، اگرچه برخی از آنها (مانند اظهارات هولدن در مورد امکان رویکرد آماری به یک ژن واحد) ظاهراً به دلیل نوعی سوء تفاهم ایجاد شده است. توجه به دیدگاه‌های فلسفی و به‌ویژه معرفت‌شناختی که شرودینگر در پایان نامه بیان کرد بسیار جالب‌تر است.

شرودینگر به عنوان یک دانشمند برجسته، موضع ماتریالیستی آشکاری در تحقیقات علمی داشت. او به طور خاص تأکید کرد که نه تنها به هیچ نیروی «ماوراء طبیعی» و غیر فیزیکی در بدن فکر نمی کند، بلکه سعی نمی کند آنها را در لباس فیزیکی «عدم قطعیت کوانتومی» (که برخی از فیزیکدانان مانند جردن و دیگران، ظاهراً مایل به انجام آن هستند). وقتی شرودینگر به مسائل کلی فلسفی مربوط می شود، ضعف شرودینگر آشکارتر ظاهر می شود.

به سختی می توان مثالی گویاتر در زمینه زیست شناسی ارائه داد، که به روشنی و روشنی صحت این جمله معروف را تأیید می کند: بیانیه V.I. لنین: «هیچ یک از این اساتید قادر به ارائه ارزشمندترین کارها در رشته های خاص شیمی، تاریخ، فیزیک را نمی توان در یک کلمه اعتماد کرد، زیرا ما در مورد فلسفه صحبت می کنیم. (لنین، آثار جلد سیزدهم، ص 280.)

و در واقع، شرودینگر با طرح مسئله اصلی مسئله اختصاصی بودن ماده زنده در کتاب خود، نه تنها در یک تحلیل علمی خاص، بلکه در خود فرمول بندی این سؤال، آن را منحصراً به سطح سازمان فیزیکی اولیه محدود می کند. که تا حدودی باعث انتقاد از کتاب او توسط هولدن و مولر شد. به نظر می‌رسد که دقیقاً همین محدودیت شرودینگر بود که اف. انگلس وقتی نوشت: «بی‌تردید روزی تفکر را به صورت تجربی به حرکت‌های مولکولی و شیمیایی در مغز «تقلیل» خواهیم داد، اما آیا این جوهر تفکر را خسته می‌کند؟» ("دیالکتیک طبیعت.")

با این حال، اگر در تحقیقات علمی، این بدوی‌گرایی روش‌شناختی شرودینگر تنها در صورت‌بندی محدودی از سؤال منعکس می‌شد، پس در دیدگاه‌های صرفاً فلسفی خود او قبلاً به عنوان یک ایده‌آلیست مستقیم عمل می‌کند.

شرودینگر با بحث در مورد «مدل دلبروک» بیان می‌کند که اگر معلوم شد که این مدل غیرقابل دفاع است، باید تلاش‌های بیشتر برای درک ماهیت فرآیندهایی که در یک سلول زنده اتفاق می‌افتد کاملاً متوقف شود. هولدن، در بررسی خود، با اشاره به مثالی بسیار نزدیک به شرودینگر، به درستی پاسخ می دهد، زمانی که به نظر می رسد پیشرفت بعدی فیزیک تغییرات قابل توجهی در چنین تصویر کاملی از اتم، ارائه شده توسط بور، ایجاد کرده است.

وضعیت کنونی فیزیک نظری و نیز دستاوردها در زمینه مطالعه ساختار ماده، ایده بینش آمیز لنین را در مورد نزدیک شدن دانش به حقیقت مطلق از طریق یک سری حقایق نسبی کاملاً تأیید می کند و این گفته شرودینگر را کاملاً رد می کند.

گفته شرودینگر نیز کاملاً ایده‌آلیستی است وقتی می‌گوید «راز» موازی‌گرایی روان‌فیزیکی برای ذهن انسان غیرقابل حل است (بند 5)، همانطور که به نظر او، خود راه‌های شناخت جهان توسط این ذهن قابل درک نیست. 19). در اینجا شرودینگر ایده آلیست به عنوان یک آگنوستیک معمولی ظاهر می شود.

اما با برهنگی استثنایی، این شکاف متافیزیکی بین علم و فلسفه ذهنی شرودینگر در پایان نامه کوتاه او "درباره جبر و اراده آزاد" منعکس شد، جایی که او در چند صفحه سعی می کند به برخی از سؤالات اساسی فلسفه پاسخ دهد و راه حل آنها را از اوپانیشادهای هندو وام گرفته است. ، فلسفه شوپنهاور و سایر نظام های فلسفی عرفانی-ایده آلیستی. شرودینگر خود از این شکاف بین فلسفه و علم خود آگاه است. او می‌نویسد: «به‌عنوان پاداشی برای زحماتم در ارائه جنبه‌ی صرفاً علمی مسئله‌مان sine ira et studio، اکنون از من اجازه می‌خواهم که دیدگاه ناگزیر ذهنی خود را درباره اهمیت فلسفی سؤال بیان کنم» (ص. 121). دلیل این شکاف این است که شرودینگر، دانشمند بزرگی که قوانین عینی طبیعت را آشکار می کند، در نگرش روش شناختی خود به علم، یک ایده آلیست اصلاح ناپذیر باقی می ماند و در ذهنیت کلی خود پسری معمولی از نظام اجتماعی و طبقه ای است که به آن تعلق دارد. . ایدئالیسم فلسفی شرودینگر که از روش مکانیکی او سرچشمه می گیرد، نمی تواند به پرسش های فلسفی که مطرح می کند، پاسخ های صحیح بدهد.

شرودینگر استدلال می کند که یک آگاهی فردی، به این ترتیب، برای آگاهی فردی دیگر غیرقابل دسترس است (ص 124). او از این نتیجه می‌گیرد که آگاهی عموماً یک پدیده واحد است و بنابراین، وجود «آگاهی‌های بسیار» یک توهم است. چنین نتیجه‌گیری طبیعتاً شرودینگر را به نتیجه نهایی کل فلسفه ایده‌آلیستی او درباره ناشناخته بودن جهان به طور کلی می‌رساند.

این افسانه آگنوستیک قدیمی مدتها پیش توسط لنین دقیقاً بر اساس نمونه علوم فیزیکی در اثر کلاسیک خود "ماتریالیسم و ​​امپریو-نقد" به طرز درخشانی افشا شد. هولدن همچنین اعتراضی شوخ‌آمیز به این موضع اولیه شرودینگر ارائه می‌کند. او می گوید که یک فیزیکدان راهی برای تمایز بین دو الکترون یک مولکول هیدروژن ندارد. آنها به همان اندازه که «واقعیت آگاهی» از ویژگی های فردی خالی هستند. با این وجود، هنوز دو الکترون وجود دارد، و نه یک الکترون، اما آنچه شرودینگر را در فیزیک نزدیک به او گیج نمی کند، برای او در زمینه فلسفه نامحلول می شود. به همین دلیل، دیگر پرسش‌های فلسفی مطرح شده توسط او در پایان نامه به همان اندازه برای شرودینگر غیرقابل حل هستند. او می نویسد که "ادراکات بی واسطه، هر چند متفاوت و غیرقابل مقایسه باشند، به خودی خود نمی توانند از نظر منطقی با یکدیگر تناقض داشته باشند. بنابراین اجازه دهید ببینیم که آیا نمی توانیم از دو مقدمه زیر به یک نتیجه صحیح و منسجم برسیم" (ص 122). این «پیش‌شرط‌ها» چیست و درباره چه «ادراکات فوری» که «نمی‌توانند منطقاً با یکدیگر تناقض داشته باشند» صحبت می‌کنیم؟

در واقع، ادراکات مستقیم نمی توانند با یکدیگر تضاد داشته باشند: احساس درد در دست - احساس تلخی روی زبان، یا تصویر یک فرد در صفحه فیلم - احساس یک دیوار صاف که با احساس صفحه نمایش به دست می آید. دست

اما شرودینگر نه دو برداشت مستقیم، بلکه چیزهای کاملاً غیرقابل مقایسه را با یکدیگر در تضاد قرار می دهد. از یک سو، او نتیجه‌گیری علمی را بر اساس حقایق بی‌شمار می‌گیرد و نشان می‌دهد که بدن انسان در کارکردهای خود کاملاً تابع قوانین طبیعت است که به طور مکانیکی این‌طور فرموله می‌کند: «بدن من به‌عنوان یک مکانیسم خالص عمل می‌کند. ...» (ص 122). از سوی دیگر، او این اعتقاد ذهنی را آشکار می کند که اراده آزاد، آگاهی انسانی، بر قوانین مادی بدن تسلط دارد. «با این حال، از تجربه غیرقابل انکار (؟ ترجمه) می دانم که اعمال بدنم را کنترل می کنم...» (همان). اما اگر دو ادراک نتوانند با یکدیگر تناقض داشته باشند، آنگاه تبیین علمی یک پدیده اغلب با یک باور ذهنی مبتنی بر تجربه آزمایش نشده و تحلیل نشده از زندگی روزمره در تضاد است. بنابراین، توضیح نوری تأثیرات سینما، البته، با تصور فوری ما که افراد واقعاً زنده روی صفحه حرکت می کنند، در تضاد است.

اما از این، البته، نتیجه نمی‌شود که آگاهی مستقل از ماده است و بر آن «تسلط» دارد، همانطور که ای. شرودینگر ادعا می‌کند که تعصب مستقیم فلسفی خود را پنهان نمی‌کند و با استدلال از مواضع خود، نه بیشتر و نه کمتر تلاش می‌کند. به جای اینکه "همزمان وجود خدا و جاودانگی روح را ثابت کند" (ص 123).

واضح است که در تمام این استدلال، شرودینگر یک خطای منطقی ابتدایی مرتکب می شود، error fundamentalis - یک موضع بنیادی نادرست، در نتیجه او نه آنچه را که باید اثبات شود، بلکه چیزی کاملاً متفاوت، اما ظاهراً مشابه را ثابت می کند. قیاس او ناقص است، زیرا او یک نتیجه علمی اثبات شده ناشی از دانش قوانین عینی را با یک نظر ذهنی عاری از هر گونه اهمیت علمی مقایسه می کند.

آن استدلال ظاهراً منطقی، اما اساساً شرورانه و درمانده ای که او برای اثبات تز اصلی پایان نامه خود به آن متوسل می شود: "این بدان معناست که من خدای قادر مطلق هستم" گواه عمیق ترین بحران معنوی است که فلسفه علم مدرن بورژوازی در آن قرار دارد.

تاریک گرایی فلسفی کامل شرودینگر بدیهی و بدون تردید است.

اگر این درست است که مقدمه یک کتاب اغلب بعد از اثر اصلی نوشته می شود، این که نتیجه گیری ها اغلب قبل از استدلال بیان می شوند، کمتر درست نیست.

این اتفاق برای شرودینگر هم افتاد. نتیجه‌گیری‌های او نشان‌دهنده ایدئولوژی یک جامعه سرمایه‌داری طبقاتی در حال عقب‌نشینی است که در آن ماتریالیسم مکانیکی نسبتاً مترقی دوران سرمایه‌داری اولیه با اشکال مختلف و فزاینده‌ای ارتجاعی از فلسفه تا سیستم‌های معرفت‌شناختی مختلف با ماهیت ایده‌آلیستی، مانند شوپنهاور و دیگران شرودینگر را دارند و مفاهیم کلی فلسفی آن را به عاریت گرفته اند. شرودینگر در حالی که یک محقق اصلی در حوزه خاص خود باقی می‌ماند، در حوزه فلسفه به ایده‌های فلسطایی، «افسانه‌ای مزخرف درباره اراده آزاد» بسنده می‌کند (لنین، سوش، جلد اول، ص 77). در نتیجه، نوعی منطق «کج» پدید می‌آید که واقعیت علمی را با احساس ذهنی مقایسه می‌کند، که او را به این نتیجه می‌رساند که موفق می‌شود «وجود خدا و جاودانگی روح» را ثابت کند.

این نقص اصلی در کل استدلال منطقی شرودینگر است که با کوچکترین انتقاد دیالکتیکی، مانند خانه ای از کارت ها از هم می پاشد.

سخنرانی فلسفی شرودینگر در بررسی فوق‌الذکر توسط ژنتیک‌دان برجسته آمریکایی مولر مورد سرزنش بسیار شدید قرار گرفت که آن را «عرفان قدیمی» تلقی کرد و اشاره کرد که «زیست‌شناسان از اینکه شاهد این تمرین‌ها و جعل‌های مغزی غیرمنطقی در مورد مسائل کلی هستند شوکه شده‌اند. روانشناسی و جامعه شناسی.» او از زیست شناسان می خواهد تا با «چشمک زدن سیگنال هشدار قرمزشان» به سخنرانی فلسفی شرودینگر پاسخ دهند. مولر می نویسد: «اما باید امیدوار باشیم که افشای ناخوشایند درونی این فیزیکدان مانع از جدی گرفتن شرح نسبتاً سالم در بخش اصلی کتاب و نزدیک شدن مفید فزاینده بین فیزیک، شیمی و پایه های ژنتیکی زیست شناسی سرانجام در مسیری محکم ممکن شده است.

بدون شک، نظر منتقد در اینجا کاملاً درست است، و بسیار ساده لوحانه خواهد بود که سعی کنیم این دو خط بسیار ناسازگار را به هم وصل کنیم: شرودینگر دانشمند و شرودینگر فیلسوف. درست همانطور که در زمان خود، «آزمایش‌های معنوی» والاس و کروکس، که باعث سرزنش شایسته انگلس شد، از قدردانی بالای تحقیقات صرفاً علمی آنها کم نکرد، و مونادولوژی لایب‌نیتس مانع از شایستگی‌های بزرگ او در این زمینه نشد. توسعه تفکر ریاضی جدید، بنابراین در این مورد دیدگاه های ذهنی فلسفی یک فیزیکدان برجسته نباید در ارزیابی صحیح سهم عینی او در علم دخالت کند.

روشنفکران شوروی که بر اساس آثار کلاسیک های کمونیسم علمی پرورش یافته بودند، از نظر ایدئولوژیک به اندازه ای بالغ بودند که بتوانند از چنین ترکیبی از علم دقیق و فلسفه ایده آلیستی انتقاد کنند.

او با پیروی از دستورات V.I. لنین در رابطه با هر جعل ایده آلیستی کاملاً پایدار است، صرف نظر از این که آنها توسط یک مرجع اصلی در یک زمینه خاص بیان می شوند، او به خوبی منابع و علل چنین پدیده ای را درک می کند. قادر به تمایز آثار دانشمندان خارجی، جذب و پردازش دستاوردهایی است که آنها در مطالعه و درک دنیای واقعی مادی به دست آورده اند. او قادر خواهد بود هر آنچه در کتاب شرودینگر پیشرفته و نوآورانه است را از تاریک گرایی ایدئولوژیک و فلسفی او که مشخصه بسیاری از دانشمندان خارجی مدرن است جدا کند.

اروین شرودینگر. زندگی چیست؟ جنبه فیزیکی سلول زنده

اروین رودولف جوزف الکساندر شرودینگر فیزیکدان نظری اتریشی و برنده جایزه نوبل فیزیک است. یکی از توسعه دهندگان مکانیک کوانتومی و نظریه موجی ماده. در سال 1945، شرودینگر کتاب "زندگی از دیدگاه فیزیک چیست؟" را نوشت که تأثیر قابل توجهی در توسعه بیوفیزیک و زیست شناسی مولکولی داشت. این کتاب نگاهی دقیق به چندین موضوع مهم دارد. سؤال اساسی این است: «فیزیک و شیمی چگونه می‌توانند آن پدیده‌هایی را که در فضا و زمان در یک موجود زنده رخ می‌دهند توضیح دهند؟» خواندن این کتاب نه تنها مطالب نظری گسترده ای را در اختیار شما قرار می دهد، بلکه باعث می شود به این فکر کنید که اساساً زندگی چیست؟

اروین شرودینگر. زندگی از دیدگاه فیزیک چیست؟ M.: RIMIS, 2009. 176 ص. دانلود:

اروین شرودینگر. زندگی از دیدگاه فیزیک چیست؟ م.: اتمیزدات، 1972. 62 ص. دانلود:

منبع نسخه متنی: اروین شرودینگر. زندگی از دیدگاه فیزیک چیست؟ م.: اتمیزدات، 1972. 62 ص.

نظرات: 0

پیتر اتکینز

این کتاب برای طیف وسیعی از خوانندگان در نظر گرفته شده است که می خواهند در مورد دنیای اطراف ما و در مورد خود اطلاعات بیشتری کسب کنند. نویسنده، دانشمند معروف و متداول علم، با وضوح و عمق فوق العاده ساختار جهان، اسرار جهان کوانتومی و ژنتیک، تکامل حیات را توضیح می دهد و اهمیت ریاضیات را برای درک همه طبیعت و جهان نشان می دهد. ذهن انسان به ویژه

ولادیمیر بودانوف، الکساندر پانوف

در آستانه جنون

در محیط های روزمره، مردم اغلب خواستار مصلحت اندیشی، اعمال و تصمیمات هستند. و، به هر حال، مترادف های مصلحت مانند "ارتباط، سودمندی و عقلانیت..." به نظر می رسد، فقط در سطح شهودی به نظر می رسد چیزی گم شده است. آنتروپی؟ بهم ریختگی؟ مجری برنامه، دکتر علوم فیزیک و ریاضی، کریما نیگماتولینا-ماشچیتسکایا، می گوید، بنابراین در دنیای فیزیکی مقدار زیادی از آن وجود دارد. و میهمانان برنامه سعی کردند دو مفهوم را در یک کل واحد - آنتروپی و مصلحت جمع کنند. شرکت کنندگان برنامه: دکترای فلسفه، کاندیدای علوم فیزیک و ریاضی، ولادیمیر بودانوف، و دکترای علوم فیزیکی و ریاضی، الکساندر پانوف.

الکساندر مارکوف

این کتاب داستانی جذاب درباره خاستگاه و ساختار انسان است که بر اساس آخرین تحقیقات در زمینه انسان شناسی، ژنتیک و روانشناسی تکاملی است. کتاب دو جلدی "تکامل انسان" به سوالات بسیاری پاسخ می دهد که مدت هاست انسان خردمند را مورد توجه قرار داده است. انسان بودن به چه معناست؟ کی و چرا انسان شدیم؟ ما از چه لحاظ نسبت به همسایگان خود در این سیاره برتری داریم و از چه جهت از آنها پایین تر هستیم؟ و چگونه می توانیم بهتر از تفاوت و مزیت اصلی خود - یک مغز بزرگ و پیچیده استفاده کنیم؟ یکی از راه ها این است که این کتاب را با تأمل بخوانید.

الکساندر مارکوف

این کتاب داستانی جذاب درباره خاستگاه و ساختار انسان است که بر اساس آخرین تحقیقات در زمینه انسان شناسی، ژنتیک و روانشناسی تکاملی است. کتاب دو جلدی "تکامل انسان" به بسیاری از سؤالات پاسخ می دهد که مدت هاست انسان خردمند را مورد توجه قرار داده است. انسان بودن به چه معناست؟ کی و چرا انسان شدیم؟ ما از چه لحاظ نسبت به همسایگان خود در این سیاره برتری داریم و از چه جهت از آنها پایین تر هستیم؟ و چگونه می‌توانیم از تفاوت و مزیت اصلی خود - یک مغز بزرگ و پیچیده - بهتر استفاده کنیم؟ یکی از راه ها این است که این کتاب را با تأمل بخوانید.

والنتین تورچین

در این کتاب، وی. از نظر سهمی که در علم و فلسفه دارد، این تک نگاری با آثار معروفی مانند «سایبرنتیک» اثر N. Wiener و «Phenomenon of Man» اثر P. Teilhard de Chardin برابری می کند. این کتاب به زبانی زنده و مجازی نوشته شده است و برای خوانندگان در هر سطحی قابل دسترسی است. برای علاقه مندان به مسائل بنیادی علوم طبیعی بسیار جالب است.

الکساندر مارکوف

در مقالات علمی رایج در باستان شناسی، زمین شناسی، دیرینه شناسی، زیست شناسی تکاملی و سایر رشته ها، به هر نحوی که به بازسازی وقایع گذشته دور مربوط می شود، هر از چند گاهی تاریخ های مطلق پیدا می شود: چیزی 10 هزار سال پیش، چیزی 10. میلیون، و چیزی - 4 میلیارد سال پیش. این اعداد از کجا می آیند؟

زندگی چیست؟

سخنرانی هایی که در کالج ترینیتی، دوبلین در فوریه 1943 ارائه شد.

مسکو: انتشارات دولتی ادبیات خارجی، 1947 - ص 150

اروین شرودینگر

استاد مؤسسه تحقیقاتی دوبلین

زندگی چیست

از دیدگاه فیزیک؟

زندگی چیست؟

جنبه فیزیکی

سلول زنده

BRWIN SGHRODINGER

استاد ارشد موسسه مطالعات پیشرفته دوبلین

ترجمه از انگلیسی و پس از آن توسط A. A. MALINOVSKY

هنرمند G. Riftin

معرفی

Homo liber nulla de re minus quam

de morte cogitat; و ejus sapientia

non mortis sed vitae meditatio est.

اسپینوزا، اخلاق، P. IV، Prop. 67.

آدم آزاد همچین چیزی نیست

کمی به مرگ فکر نمی کند و

خرد او در تأمل نهفته است

نه در مورد مرگ، بلکه در مورد زندگی.

اسپینوزا، اخلاق، قسمت چهارم، نظریه. 67.

غتللبکجدبت

پیشگفتار

عموماً عقیده بر این است که یک دانشمند باید از یک رشته علمی خاص اطلاعات دست اولی داشته باشد و بنابراین اعتقاد بر این است که او نباید در مورد موضوعاتی که در آن متخصص نیست مطلبی بنویسد. این امر به عنوان یک امر بزرگواری تلقی می شود. اما برای رسیدن به مقصود می‌خواهم از شرافت چشم پوشی کنم و از این بابت بخواهم که مرا از تعهدات ناشی از آن رهایی بخشد. عذرخواهی من به شرح زیر است.

ما از اجدادمان میل شدید به دانش یکپارچه و فراگیر را به ارث برده ایم. همان نامی که به بالاترین مؤسسات دانش - دانشگاه ها داده شده است - به ما یادآوری می کند که از زمان های قدیم و برای قرن ها ماهیت جهانی دانش تنها چیزی بود که می توان به آن اعتماد کامل داشت. اما گسترش و تعمیق شاخه های مختلف دانش در طول صد سال شگفت انگیز اخیر ما را با معضل عجیبی مواجه کرده است. ما به وضوح احساس می کنیم که تازه در حال به دست آوردن مطالب قابل اعتماد هستیم تا همه چیزهایی را که می دانیم در یک کل متحد کنیم. اما از سوی دیگر، تسلط کامل بیش از هر بخش کوچک تخصصی علم برای یک ذهن تقریبا غیرممکن می شود.

من هیچ راهی برای برون رفت از این وضعیت نمی بینم (بدون اینکه هدف اصلی ما برای همیشه از بین برود) مگر اینکه برخی از ما به دنبال ترکیبی از واقعیت ها و تئوری ها نباشیم، حتی اگر دانش ما در برخی از این زمینه ها ناقص باشد و حداقل در دست دوم به دست آمده باشد. ما در معرض خطر نادان ظاهر شدن قرار گرفتیم.

بگذارید این به عنوان عذرخواهی من باشد.

مشکلات زبان نیز از اهمیت بالایی برخوردار است. زبان مادری هر کس مانند یک لباس مناسب است و وقتی زبان شما راحت نیست و باید با یک زبان جدید جایگزین شود، نمی توانید کاملاً احساس آزادی کنید. من از دکتر اینکستر (کالج ترینیتی، دوبلین)، دکتر پادریگ براون (کالج سنت پاتریک، مینوت) و در آخر، آقای اس سی رابرتز بسیار سپاسگزارم. آنها برای اینکه من را با لباس های جدید بپوشانند، مشکل زیادی داشتند، و این با این واقعیت تشدید می شد که گاهی اوقات نمی خواستم سبک شخصی تا حدودی "اصیل" خود را رها کنم. اگر با وجود تلاش دوستانم برای تلطیف آن زنده بماند، باید به من نسبت داده شود نه به آنها.

در ابتدا فرض بر این بود که عناوین فرعی بخش‌های متعدد، ماهیت کتیبه‌های خلاصه در حاشیه دارند و متن هر فصل باید در ادامه (به طور مستمر) خوانده شود.

من بسیار مدیون دکتر دارلینگتون و ناشر Endeavor برای صفحات تصویر هستم. آنها تمام جزئیات اصلی را حفظ می کنند، اگرچه همه این جزئیات مربوط به محتوای کتاب نیست.

دوبلین، سپتامبر، 1944. E. Sh.

رویکرد یک فیزیکدان کلاسیک به موضوع

Cogito، ergo sum

ماهیت و اهداف کلی مطالعه

این کتاب کوچک برخاسته از یک دوره سخنرانی عمومی توسط یک فیزیکدان نظری برای مخاطبان حدود 400 نفر است. مخاطب تقریباً کاهش پیدا نکرد، اگرچه از همان ابتدا هشدار داده شد که موضوع ارائه دشوار است و نمی توان سخنرانی ها را محبوب دانست، علیرغم این واقعیت که وحشتناک ترین ابزار یک فیزیکدان - استنتاج ریاضی - به سختی می تواند باشد. در اینجا استفاده می شود. و نه به این دلیل که موضوع آنقدر ساده است که بتوان آن را بدون ریاضیات توضیح داد، بلکه برعکس - زیرا بسیار پیچیده است و به طور کامل برای ریاضیات قابل دسترسی نیست. یکی دیگر از ویژگی هایی که حداقل ظاهر محبوبیت را به ارمغان می آورد، قصد استاد این بود که ایده اصلی مرتبط با زیست شناسی و فیزیک را هم برای فیزیکدانان و هم برای زیست شناسان روشن کند.

در واقع، با وجود موضوعات متنوعی که در کتاب گنجانده شده است، در مجموع باید تنها یک ایده، فقط یک توضیح کوچک از یک موضوع بزرگ و مهم را بیان کند. برای اینکه از مسیر خود منحرف نشویم، مفید خواهد بود که از قبل برنامه خود را به اختصار بیان کنیم.

سوال بزرگ، مهم و اغلب مورد بحث این است: فیزیک و شیمی چگونه می‌توانند آن پدیده‌هایی را در فضا و زمان که در یک موجود زنده رخ می‌دهند توضیح دهند؟

پاسخ اولیه ای که این کتاب کوچک سعی در ارائه و توسعه آن دارد را می توان به صورت زیر خلاصه کرد: ناتوانی آشکار فیزیک و شیمی مدرن در توضیح چنین پدیده هایی مطلقاً هیچ دلیلی برای شک در قابل توضیح آنها توسط این علوم ایجاد نمی کند.

فیزیک آماری. تفاوت اصلی در ساختار است

اظهارات پیشین بسیار پیش پا افتاده خواهد بود اگر هدف آن برانگیختن امید به دستیابی به آنچه در گذشته به دست نیامده در آینده باشد. با این حال، معنای بسیار مثبت تری دارد، یعنی ناتوانی فیزیک و شیمی تا به امروز در ارائه پاسخ کاملاً قابل درک است.

به لطف کار ماهرانه زیست شناسان، عمدتا ژنتیک دانان، در 30 یا 40 سال گذشته، اکنون به اندازه کافی در مورد ساختار مادی واقعی موجودات و عملکرد آنها شناخته شده است تا بفهمیم که چرا فیزیک و شیمی مدرن نمی تواند پدیده های فضا و زمان را توضیح دهد. که در بدن موجودات زنده رخ می دهد.

آرایش و برهم کنش اتم ها در مهم ترین قسمت های بدن با تمام آرایش اتم ها که تاکنون فیزیکدانان و شیمیدانان در تحقیقات تجربی و نظری خود به آن پرداخته اند، تفاوت اساسی دارد. با این حال، این تفاوت، که من فقط آن را بنیادی نامیدم، از نوعی است که می تواند به راحتی برای هر کسی جز یک فیزیکدان، ناچیز به نظر برسد، آغشته به این ایده که قوانین فیزیک و شیمی کاملاً آماری هستند. از نظر آماری، ساختار مهم‌ترین بخش‌های یک موجود زنده کاملاً متفاوت از هر قطعه ماده‌ای است که ما، فیزیکدانان و شیمی‌دانان، تا کنون، عملا - در آزمایشگاه‌های خود و به لحاظ نظری - با آن‌ها سروکار داشته‌ایم. میز. البته، تصور اینکه قوانین و قواعدی که ما کشف کرده‌ایم، مستقیماً در رفتار سیستم‌هایی که ساختارهایی را که این قوانین و قوانین بر آن استوار شده‌اند ندارند، قابل اجرا باشند، دشوار است.

نمی توان انتظار داشت که یک غیر فیزیکدان بتواند کل تفاوت در «ساختار آماری» را که با عباراتی بسیار انتزاعی فرموله شده است، درک کند (چه رسد به اینکه درک کند). برای اینکه به گفته‌ام جان و رنگ بدهم، اجازه دهید ابتدا توجه را به چیزی جلب کنم که بعداً به تفصیل توضیح داده خواهد شد، یعنی اینکه ضروری‌ترین بخش یک سلول زنده - رشته کروموزومی - را می‌توان به‌طور موجهی کریستال غیرپریودیک نامید. در فیزیک، ما تاکنون فقط با کریستال های دوره ای سروکار داشته ایم. از نظر یک فیزیکدان ساده، آنها اشیاء بسیار جالب و پیچیده ای هستند. آنها یکی از جذاب ترین و پیچیده ترین ساختارها را تشکیل می دهند که طبیعت بی جان عقل فیزیکدان را با آن آشفته می کند. با این حال، در مقایسه با بلورهای غیرپریودیک، آنها تا حدودی ابتدایی و خسته کننده به نظر می رسند. تفاوت ساختار در اینجا مانند کاغذ دیواری معمولی است که در آن همان الگوی بارها و بارها تکرار می شود، و یک شاهکار گلدوزی، مثلاً ملیله رافائل، که تکراری خسته کننده نیست، بلکه پیچیده، منسجم و منسجم است. نقاشی پر معنا که توسط یک استاد بزرگ کشیده شده است.