Тотальне ціле як результат самоорганізації

Історичний підхід у фізиці застосовується поки що в основному в межах синергетики, а складні системи, здатні виступати як елементи (ядра, атоми, молекули - фундаментальні структурні одиниці матерії), є предметом лінійних фізичних теорій з їхнім позаісторичним підходом.

Стійкі (інтегровні) системи стають предметом лінійних теорій, та­ких як квантова механіка, проте їхня фундаментальність доповню­ється фундаментальністю конкретного існування квантово- механічних систем, що історично склались і є стійкими у глобально визначених умовах нашого світу. Таку фундаментальність виражає, наприклад, таблиця хімічних елементів Менделєєва. Ми вже посила­лись на В. Вайскопфа, який використав образ квантових сходів [1], говорячи про структурну організацію матерії та її три щаблі: ядра, атоми й молекули, яким відповідають одночастинкові хвильові функ­ції та паспортні лінійчаті спектри.

Вайскопф передбачав, що четвертий щабель квантових сходів має зайняти живе. Е. Шредінгер у своїй відомій роботі "Що таке життя з погляду фізика?" писав про те, що теорія життя має бути квантовою теорією. Сучасна квантова фізика живого показує, що рівень цілісно­сті, що його виявляють живі організми, є настільки високим, що його можна порівняти лише із цілісністю таких квантово-механічних сис­тем, як ядра, атоми й молекули. Визначаючи живе як четвертий ща­бель квантових сходів, С. Сітько розглядає живі організми як кванто­во-механічні системи аналогічно ядрам, атомам і молекулам [8]. Унас­лідок притаманного їм дефекту маси зруйнувати квантово-механічні системи можна лише за достатньо високих рівнів енергії, характерних для кожного з типів таких систем. Цілісність квантово-механічних сис­тем виявляється не лише в їхній стійкості, але й у неможливості звести квантово-механічну систему до суми її складових і взаємодії між ними, що виражається й у нелокальності квантових ефектів [4; 9], й у тому, що їхні спектри мають лінійчатий "одночастинковий" характер, не­зважаючи на складну внутрішню структуру.

Фізика живого визначає живе як "четвертий (після ядерного, атом­ного й молекулярного) рівень квантової організації природи, коли са- моузгоджений потенціал, що забезпечує існування ефективних дале- кодіючих сил, функціонує за типом лазерного потенціалу в міліметро­вому діапазоні електромагнітних хвиль" [8].

Фізика живого, яка встановила визначальну роль саме міліметрового електромагнітного випромінювання в житті на Землі, є фундаменталь­ною теорією щодо інших теорій живого, проте ця обставина в жодному разі не означає редукцію біології до фізики, іуг існує, радше, взаємне зумовлення, оскільки лише метаболізм, описуваний біологією, забезпе­чує створення й підтримування на мембрані кожної клітини величезної напруженості електричного поля, як показав П. Мітчел. Г. Фрьоліх пе­ршим звернув увагу на те, що власні коливання протоплазмених мем­бран клітин відповідно до їхніх фізичних властивостями лежать у діа­пазоні 10¹⁰ - 10¹¹ Гц і, перебуваючи під напругою, вони за будь-якого збудження є джерелами електромагнітного випромінювання саме в ді­апазоні міліметрових електромагнітних хвиль. Оскільки геном кожної соматичної клітини конкретного живого організму є однаковим, вини­кають передумови для розгляду кожної клітини як активного центру в потенційній можливості створення когерентного електромагнітного по­ля цілісного організму (багатомодовий лазер), що реалізує таким чином геном на макроскопічному рівні.

Фрьоліх означив шлях до розв'язання проблеми фізичного пояснення стійкого існування макроскопічних живих організмів, припустивши іс­нування біологічної когерентності, яка забезпечує можливість створення ефективної далекодії. Наповнення концепції біологічної когерентності конструктивним змістом почалось у 1982 р., коли було встановлено ви­яви власних характеристичних частот людського організму в міліметро­вій області електромагнітних хвиль. С. Сітько та його співробітниками було показано можливість поновлення стану здоров'я пацієнтів шляхом впливу низькоінтенсивного електромагнітного випромінювання міліме­трового діапазону на біологічно активні точки людини.

Нове розуміння суті східної медицини в контексті уявлень сучасної науки з'явилось, коли її досягнення у ході становлення нелінійного природознавства відкрили можливість для створення фізики живого, що об'єднала синергетичні та квантові принципи й стала основою ква­нтової медицини. У межах фізики живого було висунуто гіпотезу про електромагнітну природу китайських меридіанів. На сьогодні ця гіпо­теза набула вигляду розробленої теоретичної моделі та здобула пряме експериментальне підтвердження. З меридіанною системою живих ор­ганізмів електромагнітної природи асоціюються стійкі розв'язки відпо­відних нелінійних рівнянь, а саме, граничні цикли, точніше, їх просто­рова проекція. З погляду синергетики наявність періодичних стійких у просторі й часі розв'язків свідчить про існування самоузгодженого по­тенціалу такого самого типу, який виникає в лазері за порогом нерів- новажного фазового переходу. Здатність живого виступати як кванто­во-механічний об'єкт є визначальною для самого його існування як живого, це і є фізична відмінність живого від неживого.

Те, що квантово-механічна цілісність живого організму виникає й підтримується за законами синергетики, дає надію розглянути як са­моорганізовані системи й інші квантово-механічні об'єкти [5]. Таким чином, в онтологічному сенсі роль фізики живого є особливою. Об'єд­нання синергетичних і квантових принципів у теоретичних засадах фізики живого показує, що можлива єдина наукова картина світу,' де стійкість усіх систем розглядається зі спільних синергетичних позицій як динамічна стійкість - самоорганізуюча й самопідтримуюча.

Таку картину світу може бути названо постнекласичною у власно­му сенсі цього слова, що містить подвійне заперечення. Як відомо, ді­алектична традиція пов'язує з подвійним запереченням синтез як по­вернення на новому рівні до вихідної тези, збагаченої змістом антите­зи. Відкинемо схоластичність загальних формулювань: у даному разі подвійне заперечення означає, що на базі застосування квантової ме­ханіки, яка є досягненням некласичної науки, відкривається можли­вість деякого повернення до класичної науки, хоча б у вигляді квазі- класичних підходів.

Дійсно, когерентність електромагнітного випромінювання клітин живого організму визначає його існування як макроскопічного кван­тово-механічного об'єкта, а макроскопічний масштаб зумовлює засто­совність класичної електродинаміки до опису розповсюдження ефек­тивного електромагнітного поля міліметрового діапазону в організмі. Завдяки цьому можна спиратися на відомі закони відбиття, залом­лення, інтерференції електромагнітних хвиль при розробці квазікла- сичних теоретичних моделей певних явищ. Так, було створено теоре­тичну модель папілярних ліній як таких, що утворюються впродовж ліній інтерференції між прямою й відбитою від нігтів біжучих елект­ромагнітних хвиль. Улюблена думка одного з творців фізики живого С. Сітька полягає в тому, що живе - це не макроскопічний квантовий ефект на кшталт надпровідності або надплинності, а макроскопічний квантовий об'єкт. Вияви ж його - це макроскопічні ефекти, які мо­жуть бути предметом класичної фізики.

Переусвідомлення всього наукового знання з позицій ідей самоор­ганізації - необхідний момент побудови нової, еволюціоністської нау­кової картини світу. Саме в контексті цього світоглядного й методоло­гічного завдання й розкривається сенс аналогії між тотальною ціліс­ністю живого організму як самоорганізованої дисипативної структури й стійкістю структурних одиниць речовини, що дозволяє і тим і ін­шим виступати як елементи систем вищого рівня організації.

Практично йдеться про можливість розглядати ядро, атом, молеку­лу як результати процесів самоорганізації. Лише такий підхід дозво­лить вписати їх в історію саморозвитку природи в науковій картині світу, заснованій на принципі розвитку, розглядати їх як ціле, як ре­зультат становлення, здатний до самовідтворення, а тим більше обго­ворювати питання про застосовність до цих об'єктів поняття тоталь­ності (тотальної цілісності). Нагадаємо, що ціле як тотальність може бути розглянутого лише історично конкретно, тобто як "єдність, що розгортається в самій собі й зберігає себе".

Ґрунтуючись на встановленій наявності в живому організмі влас­тивостей квантової системи й самоорганізованої дисипативної струк­тури, можна провести зворотну аналогію між квантовими системами й живим організмом, тобто розглянути квантові системи особливо ви­сокого рівня стійкості (ядра, атоми, молекули) як структури, що само- организуються і відтворюють себе (можливість застосування до них поняття "дисипативність" проблематична й вимагає уточнення). Об­ґрунтованість такої аналогії може бути підставою віднесення до стру­ктурних одиниць речовини категорії "тотальність". Теоретичною заса­дою можливості розглядати ядра, атоми й молекули як результати са­моорганізації матерії слугує створення унітарних калібрувальних тео­рій фізичних взаємодій, у світлі яких спектр існуючих елементарних частинок виявляється наслідком спонтанного порушення локальних симетрій на ранніх стадіях розвитку Всесвіту. Побудова космологіч­них моделей історичних процесів становлення елементарних части­нок, ядерного синтезу, утворення хімічних елементів як процесів са­моорганізації в наш час уже розпочалась.

У нелінійній синергетичній картині світу стійкість існування само­організованих структур є динамічною стійкістю поновлюваних пері­одичних процесів. Які ж періодичні процеси забезпечують збережен­ня такого стійкого цілого, як, скажімо, атом?

Зв'язок між елементами атомної системи з погляду такої релятиві­стської квантової теорії, як квантова електродинаміка здійснюється за рахунок обміну віртуальними квантами полів (фотонами у випадку електромагнітної взаємодії між ядром та електронами в атомі). Вірту­альні кванти полів перетворюються на дійсні лише при передачі сис­темі необхідної енергії, а без цього представляють особливий (віртуа­льний) тип існування на грані можливого й дійсного.

Слід зауважити, що релятивістська квантова електродинаміка пе­редбачає експериментально виявлені ефекти (тонка структура спект­рів випромінювання атома водню) на основі припущення про обмін віртуальними квантами електромагнітного й електронно- позитронного полів з їхніми вакуумними станами.

Методологічною підставою проведеної нами аналогії слугує ще й той факт, що стандартна методологічна редукціоністська концепція здійснення зв'язків у системі за рахунок близькодії за допомогою роз­повсюдження поля демонструє свою обмеженість якраз при розгляді атомних систем. Віртуальні кванти полів - носіїв взаємодії - набува­ють у цьому випадку характер суто математичних абстрактних об'єк­тів. Вони не можуть перетворитися на дійсні кванти полів, оскільки умову близькодії в даному випадку порушено. Річ у тім, що розгляд взаємодіючих зарядів у стабільному атомі як таких, які перебувають у спокої один відносно одного, не дозволяє розглядати розповсюдження поля між ними з кінцевою швидкістю й увести момент запізнення.

Інакше кажучи, квантово-релятивістський погляд на стабільні атомні системи не можна послідовно провести в атомній фізиці. Атом розглядається в нерелятивістському наближенні квантової механіки у світлі ідеалізації далекодії. Зрозуміло, що віртуальні кванти полів ви­являються при цьому такими саме математичними абстрактними об'­єктами, якими були поля в механіці суцільних середовищ до Фарадея. Квантова електродинаміка вносить у квантово-механічний розгляд атома лише квантово-релятивістські поправки.

Між тим послідовний квантово-релятивістський розгляд атома як системи зі змінною кількістю частинок на основі діаграм Фейнмана все ставить на свої місця. Лише малість постійної тонкої структури, що визначає інтенсивність електромагнітної взаємодії, надає можли­вість у досить широких межах застосовувати нерелятивістську модель атома, скажімо, водню як систему, складену з протона й електрона. Це перше наближення теорії збурень. Наступні наближення, наочно виражені діаграмами Фейнмана, показують, що з імовірністю у 137 разів меншою, ніж імовірність виявити атом водню як систему, скла­дену з протона й електрона, можна виявити її з включенням у неї ще й електронно-позитронної пари і ще двох, трьох і більше пар части­нок, але відповідно з усе меншою (але скінченною) ймовірністю. Так, атом постійно взаємодіє з вакуумом як вихідним станом квантованих полів. Але ця взаємодія має віртуальний характер, хоч і виражається в експериментально спостережуваних ефектах.

Поняття віртуальності тісно пов'язане з тим, що розглядувані сис­теми є квантовими. Час існування віртуальних квантів полів встанов­люється згідно із співвідношенням невизначеностей енергією, відпо­відною масі та енергії народжуваних і поглинутих вакуумом пар час­тинок. Оскільки добуток цієї енергії на час існування частинок не по­винен перевищувати сталої Планка, то чим більшою є енергія віртуа­льного кванта, тим меншим є час його існування. Таким чином, хоч ядро, атом, молекула є відкритими по відношенню до фізичного ва­кууму тих полів, квантами яких є їхні елементи, час віртуальної взає­модії є малим порівняно з тривалістю життя цілого, а ціле - стійким.

Отже, лише враховуючи відкритість атомної системи до фізичного вакууму, можна теоретично коректно описати його стійкість як ди­намічну. Ця відкритість, пов'язана з постійним віртуальним енерге­тичним обміном з вакуумом, не можна назвати дисипацією буквально (електрони в атомі не втрачають енергії), але все ж можна, очевидно, принаймні метафорично, говорить про "віртуальну дисипацію". Це словосполучення стосовно сталого цілого, стійкого й замкнутого, на­гадує про динамічність його внутрішніх процесів, про постійне від­творення становлення з погляду відомого результанта.

Розгляд ядра, атома, молекули як динамічного цілого, що є результа­том самоорганізації й водночас має високий рівень стійкості, дозволяє ставити питання про застосовність до такого цілого поняття тотально­сті. Результат самоорганізації ядер, атомів, молекул і живих організмів має підвищений рівень стійкості та замкнутості порівняно зі звичай­ними дисипативними структурами, оскільки умови їх утворення й фу­нкціонування є різними. Поняття "дисипативна структура" означає структурну стійкість сталого цілого, відкритого до середовища, що його породило, і самовідгворювального в постійному обміні енергією та ре­човиною із середовищем. Поділ на внутрішнє й зовнішнє тут вельми умовний. Просторові, часові або просторово-часові дисипативні струк­тури (скажімо, коливання у хімічних реакціях або комірки Бенара) не­мов би накладаються на елементи середовища й процеси, здійснювані за їхньої участі. Елементи середовища, організовані в частини, вико­нуючі певні функції в дисипативній структурі як цілому, не закріплені за цими частинами й за зміни умов миттєво перебудовують свій рух, що може бути пов'язано із втратою узгодженості, тобто руйнацією ди­сипативної структури, або з утворенням іншої.

Не можна не помітити, що живий організм, хоч і пов'язаний із се­редовищем як відкрита дисипативна структура, є значно більш за­мкнутим цілим. Внутрішнє й зовнішнє є чітко розрізненими навіть в одноклітинному організмі, хоч деякі елементи середовища (дуже селе­ктивно) можуть бути поглинуті й виділені при харчуванні та диханні. Замкнутість і селективність у сприйнятті впливів характерні й для таких "віртуальних дисипативних структур", як ядро, атом чи молеку­ла. Зіставлення живих організмів і структурних одиниць речовини виявило багато спільних рис, що підкріплює категоріальне визначен­ня цілісності тих і тих як тотальності.

Методологічне значення тонкощів розглядуваних нами категоріа­льних розрізнень полягає в тому, що за рахунок їх проведення з'явля­ється можливість не плутати різні види дисипативних структур. Так, слід усвідомлювати, що хоч живі організми є дисипативними струк­турами як відкриті системи, але рівень їхньої цілісності значно ви­щий, ніж у звичайно розглядуваних дисипативних структур, в тому числі й тих, які виконують певні функції в організмі як цілому. Живі організми - це особливі дисипативні структури, стійка цілісність яких є порівняною лише з квантовою цілісністю структурних одиниць ре­човини. Життя виявляється одним з рівнів структурної організації матерії, будучи взятим у фізичному аспекті його існування.

Тотальна цілісність окремих систем є можливою лише як момент глобального тотального цілого. Дійсно, послідовне застосування кате­горії "тотальність" до живих організмів або до структурних одиниць речовини передбачає розгляд цих об'єктів як самоорганізованих, у розвитку, що природно вимагає врахування їхніх зв'язків. Так, існу­вання живого організму невіддільне:

X від взаємодії із середовищем;

від існування в екологічній ніші, тобто у взаємодії з іншими видами;

у популяції, тобто у взаємодії з особинами свого виду;

X^х на основі генофонду, тобто на основі історичного розвитку життя на Землі, розвитку біосфери як світу живого.

Існування ядра, атома, молекули невіддільне:

від їхньої взаємодії із фізичним вакуумом;

Х' з об’єктами свого рівня організації;

від існування того цілого, елементом якого вони виступають.

Елементарні частинки як генетична й структурна основа всіх стру­ктурних утворень пов'язують існування останніх з історією станов­лення Всесвіту, у процесі якого вони і з'явились. Таким чином, уявити тотальність окремих об'єктів конкретної багатоманітності світового цілого неможливо поза розглядом тотальності самого цього цілого, тобто тотальної цілісності світу (див. п. 1.1.1).