Механизм управления биологическими системами Биосферы
Дебют Новейший Завет История Избранная Страна Пророки Присказка Альфа Зеи Форум


Одноклеточные биологические системы
Ночь, чёрная река, длинной на века.
Смотри, как эта река широка.
Если берега принять за рассвет,
То будто дальнего берега нет.
И переправа непроста,
И нет ни брода, ни моста,
Лишь только лодка в два весла.

Я утро берегу на том берегу
Но до него я доплыть не могу.
Лодка в два весла бы меня бы спасла,
Вот только весла река унесла.
И нас снесло к большой воде,
И нам не видно в темноте,
Что берега уже не те.

      Андрей Макаревич "Ночь". (Реки и мосты)


Основные идеи проекта Старая Индийская Защита

      Данная статья предлагает качественную модель Вселенной исходя из антропного принципа и принципа бритвы Оккама. На данном этапе принимается во внимание только задача построение такой системы, в которой могут с наибольшей эффективностью функционировать биологические системы, при этом используя наиболее простые методы. Система называется "биологической", а не "живой", поскольку определение "живого" более неоднозначно и подвержено многочисленным стереотипным предубеждениям. Точное определение "биологической системы" будет дано ниже.

      Вирус является "условно живым", поскольку может находиться в состоянии, которое принято называть "мёртвым" многие тысячи лет, например во льдах Антарктиды, но, попав в активную питательную среду, может немедленно стать "живым" и проявлять те качества, которые свойственны "живым" существам. В отличие от обычных "живых" организмов, вирус бессмертен - то есть его ДНК завёрнута в кольцо, а, следовательно, при последующем делении этой минимальной системы полностью повторяет себя. С точки зрения гипотезы, описанной в данной статье, вирус является "биологической системой", а понятие "живого" для вируса не определено.

      Если основной задачей Вселенной является проведение эволюции с учётом антропного принципа, то есть с целью развития именно биологических систем от низших к высшим, то она должна быть построена с расчетом наиболее эффективного механизма эволюции и управления биологическими системами.

      Одним из стереотипов мышления в науке является мнение о том, что физический вакуум является состоянием с абсолютным минимумом энергии. Этот стереотип рождает такие абсурдные идеи, как теория Большого Взрыва и того, что Чёрная Дыра является абсолютной смертью материи. Возможно этот стереотип мышления вызван влиянием Христианской идеологии о том, что человек рождается только из двух ДНК, аналог Большого Взрыва и заканчивает состоянием "вечного кайфа", не имеющего возможности дальнейшего развития, что в чём-то аналогично Чёрной Дыре.

      Если, тем не менее, предположить, что физический вакуум наоборот, обладает максимальной кинетической энергией, а создание материи является переходом в состояния с меньшей кинетической, но большей потенциальной энергией, то фатальность эволюции Вселенной можно избежать. Состояние Чёрной Дыры в таком случае не достигается, но вся запасённая в системе потенциальная энергия возвращается обратно в кинетическую и поэтому закон сохранения энергии выполняется очень хорошо.

      Рассмотрим, теперь, что могут представлять собой основные качества материи, а также фундаментальные взаимодействия. В соответствии с Общей Теорией Относительности Эйнштейна, понятие "массы" не имеет физического смысла, поскольку попросту отображает состояние искривленного пространства. Движение в таком пространстве является попросту эволюционным развитием нелинейного дифференциального уравнения. Уравнения для искривленного пространства, описывающего гравитацию работают в трёхмерном пространстве. Дополнительной координатой является "время", которая и осуществляет фактическую динамику всех систем пространства.

      Развивая эту идею дальше, можно признать, что для описания Электромагнитного взаимодействия необходимо ввести ещё четыре дополнительные координаты. Три для векторного потенциала и один для скалярного потенциала. Эти четыре дополнительные координаты являются пространством степеней свободы такого "качества" материи, как "заряд". Поскольку такие качества, как "масса" и "заряд" не имеют ничего общего, то предположение о том, что их пространства степеней свободы полностью ортогональны, вполне может быть оправдано.

      Таким образом, если вещество не имеет никакого заряда, то решение его эволюционного уравнения является проекцией на трёхмерное пространство Общей Теории Относительности. В четырёх координатах определяющих электрическое поле существуют законы электромагнитного поля, которые могут представлять некий аналог искривлённого пространства в теории гравитации. Таким образом, если ограничить рассмотрение только электромагнитными осями координат, то понятие о "заряде" аналогично понятию "массы" также теряет всякий смысл. Тела в этом пространстве движутся вследствие искривлённого пространства координат, которое задаётся уравнениями аналогичными гравитационным уравнениям общей теории относительности.

      То есть, для того, чтобы тело начало двигаться, необходимо немного искривить пространство в нужной системе координат. При этом не имеет значения, какие именно координаты нужно искривлять - гравитационные или электромагнитные. Единственным качественным отличием гравитационного поля от электромагнитного является сила. Электромагнитное поле на много порядков сильнее гравитационного, что и определяет разный масштаб Вселенной, на котором себя активно проявляют эти взаимодействия.

      Слабое взаимодействие очень напоминает электромагнитное с той разницей, что является более "последовательным электромагнитным полем" и в отличии от электромагнитного включает в себя решения, которые соответствуют магнитному монополю. Таким образом, чтобы определить пространство степеней свободы для слабого взаимодействия, нужно добавить ещё восемь координат. Четыре координаты для векторного взаимодействия, аналогичного электромагнитному и четыре координаты для аксиального векторного, что соответствует магнитному монополю. Эти восемь координат, скорее всего нельзя сократить до четырёх, поскольку, не смотря на то, что оба заряда неплохо описываются в рамках одних и тех же уравнений, магнитный заряд является качеством, которое принципиально отличается от электрического заряда и, следовательно имеет совершенно иную природу и требует отдельного пространства.

      Слабое взаимодействие является наиболее "свободным" взаимодействием и для него не выполняются многие законы сохранения, которые строги для других видов взаимодействий. В отличие от электромагнитного, слабое взаимодействие "слабее" и в экспериментах проявляет себя, как "точечное". Слабое взаимодействие несёт ответственность за β+/- распад, который является принципиальным для некоторого вида ядерных реакций. Опять же "слабое взаимодействие" концептуально отличается от электромагнитного только своей силой. Безразмерная константа соответствующая электромагнитному взаимодействию равна 1/137, а аналогичная константа слабого взаимодействия равна 5.7х10-5, то есть меньше примерно в 128 раз.

      По поводу величины очень странной константы электромагнитного поля, которая называется ещё "константой тонкой структуры" является одна очень интересная ассоциативная аналогия. В поэме А.С. Пушкина, "Пиковая Дама", главный герой Герман получил название трёх карт, которые должны были сделать его очень богатым: Тройка, Семёрка и Туз. Это соответствует трём числам: 1, 3, 7, а следовательно, равняется постоянной тонкой структуры - 137.

      Если представить движение в поле слабого взаимодействия, аналогично гравитационному и электромагнитному, как движение в искривленном пространстве, которое является решением нелинейных дифференциальных уравнений, то понятие "слабый заряд" также теряет физический смысл.

      Продолжая идею дальше можно выделить нужное количество координат для сильного взаимодействия, которое также может быть искривлением пространства этих координат, которые является решениями нелинейных дифференциальных уравнений. Вследствие того, что сильные взаимодействия очень нелинейны, можно предположить, что описания этих самых "грубых" взаимодействий - сила всегда живёт рядом с отсутствием ума, можно использовать всего одну координату, что в сильно нелинейных уравнениях может вполне описать всю "сложность" видимых эффектов в области высоких энергий.

      Итак, можно предположить, что поля в случае гравитационного, слабого, электромагнитного и сильного взаимодействий с концептуальной точки зрения отличаются только силой. По сути своей результатом действия этих полей, является различное эволюционное решение нелинейных дифференциальных уравнений. Для примера, электричесский заряд в газах ведёт себя совершенно по разному в условиях газа с различным давлением. Размеры и параметры Шаровой Молнии, которая может служить прототипом для теории стабильности элементарныых частиц, также очень сильно зависят от давления внешнего газа.

      Следующим предположением, которое можно проверить только с помощью математического моделирования на мощном компьютере, является симметрия уравнений полей для всех взаимодействий, то есть что они имеют один и тот же вид. В этом случае, единственной принципиальной разницей обладают лишь пространства, где проявляются эти взаимодействия, что и приводит к существенной видимой разнице в свойствах.

      Понятие "элементарная частица" теряет физический смысл, если показать, что этот объект является солитонным решением нелинейных уравнений. Наличие всего нескольких стабильных элементарных частиц говорит, что нелинейные колебания позволяют только ограниченный спектр солитонных решений. Наличие большого зоопарка нестабильных частиц при больших энергиях говорит о том, что солитонные решения в области большой энергии, а значит большей нелинейности не представляют собой стабильного решения. С увеличением энергии, а, следовательно, нелинейности, количество видов в субатомном зоопарке должно только увеличиваться, и их время жизни уменьшаться, что в действительности наблюдается в экспериментах.

      Очень интересным является решение в котором элементарные частицы и фундаментальные взаимодействия представляют собой решения уравнения синус-Гордона в многомерном пространстве, описывающем все фундаментальные взаимодействия. Общая теория Поля в таком случае будет представляться решением для Реликтового поля в искривлённом пространстве, а такие понятия, как "масса", "заряд", "адронный заряд" итд. становятся свойствами искривлённого пространства в присутствии Поля и теряют самостоятельный физическмй смысл. В одномерном случае это уравнение имеет довольно простой вид:

Utt - Uxx = sin(U)

      Уравнение синус-Гордона очень хорошо подходит для этой цели, поскольку обладает Лонцевой инвариантностью, то есть его решения будут заведомо удовляетворять Специальной Теории Относительности Эйнштейна. Это уравнение может описывать пространство Лобачевского, то есть пространство с отрицательной кривизной -1, что также очень полезно. Очень важным наблюдением в поддержку "Теории Синуса" является то, что в соответствии с некоторыми наблюдениями, процессы в ДНК в частности её рекомбинация, а также распространение продольных волн, может также описываться уравнениями синус-Гордона.

      Сам факт возможности распространения вдоль ДНК солитона, который очевидно может двигаться с достаточно низкой скоростью, может быть основанием для создания эффективного метода секвенирования ДНК, когда скорости прохождения волны оказывается вполне достаточно, чтобы считать сразу все нуклеотидные кислоты в этой молекуле за очень короткий промежуток времени. Уравнение синус-Гордона является достаточно распространённым в физике и описывает например такой феномен, как эффект Джозефсона в сверхпроводниках.

      Поскольку наибольшее число степеней свободы нужно для самого "свободного" поля - слабого, восемь, то самая супер-симметричная модель должна содержать по восемь координат для каждого взаимодействия, три пространственные координаты и одну эволюционную координату, время. Таким образом, для наиболее симметричного описания всех взаимодействий нужно использовать 8 х 4 + 3 + 1 = 36 координат. В данной модели элементарные частицы - это солитонные решения нелинейных эволюционных уравнений по всем 36 координатам, аналогичные Шаровым Молниям. Очевидно, что число устойчивых решений может быть ограниченным. Таким образом физический смысл имеет только 36-мерное пространство, обладающее разными свойствами по разным координатам и 36-мерное Реликтовое Поле.

      Разница в относительной силе различных взаимодействий определяет различный масштаб, в котором эти взаимодействия наиболее активно себя проявляют. Сильные взаимодействия проявляют себя на очень коротких расстояниях масштаба атомного ядра и основной функцией этих взаимодействий является поддержание в "боевой готовности" атомных ядер. Электромагнитные взаимодействия активно действуют в масштабах атома и отвечают за поддержание в боевой готовности атомов и молекул. Гравитационные взаимодействия проявляют себя, как коллективное поле многих атомов и отвечают за силы в макроскопических масштабах отдельных живых организмов. Отсутствие гравитационного поля оказывает фатальное влияние на живой организм, что доказано в результате орбитальных космических программ.

      Таким образом, роль трёх фундаментальных взаимодействий в жизни биологических систем оказывается вполне ясной и определённой. Сильное создаёт ядра, электромагнитное атомы и молекулы, гравитационное определяет их жизнь на макроскопическом уровне. Остаётся незадействованным только слабое взаимодействие, которое на первый взгляд не имеет ничего общего с функционированием биологических систем. И хотя слабые взаимодействия играют принципиальное значение в некоторых ядерных реакциях, их роль кажется незначительной по сравнению с другими взаимодействиями.

      Слабое взаимодействие значительно сильнее гравитационного, но слабее электромагнитного. Если исходить из того, что относительная сила взаимодействия должна определять масштаб, в котором такое взаимодействие должно активно себя проявлять, то масштаб слабых взаимодействий должен превышать масштаб отдельного атома, но быть принципиально не макроскопическим и не проявлять себя ни там, где "господствует" гравитация ни на уровне атомного ядра.

      Если учесть, что безразмерная константа соответствующая слабому взаимодействию меньше постоянной тонкой структуры на два порядка, то и масштаб таких взаимодействий должен быть больше на два порядка. Если масштаб атома представляет собой ангстрем, 10-10 м., то, следовательно активный масштаб слабого взаимодействия оказывается 10-8м или 0.01 микрон.

      Так, это уже что-то очень интересное... Если внимательно присмотреться к жизни живых существ, то окажется, что основное функционирование биологических систем как раз оказывается на уровне сотых микрона. Нужно вспомнить, что размер ядра клетки представляет собой один микрон, средний размер нуклеотидной кислоты входящей в состав ДНК около 0.5х10-8 м, то есть соответствует наиболее оптимальному масштабу для функционирования слабого взаимодействия.

      Делая некоторое лирическое отступление, можно вспомнить, что в книге Станислава Лема "Солярис", он производил на свет "гостей", которые и состояли из "нейтринных полей", что делает предположение, что Солярис имеет непосредственное отношение именно к слабым взаимодействиям. Итак, основным предположением гипотезы по поводу управления биологическим системами является то, что Солярис использует слабые взаимодействия на молекулярном уровне для осуществления функционирования своих систем.

      Наблюдательная молекулярная биология может с очень хорошей точностью описать как происходит, например репликация ДНК и генерация белка по программе, записанной на ДНК, но ни при каких условиях, эта наука не может объяснить посредством какого механизма, эти молекулы так "разумно" ведут себя, когда движутся так, как это требуется для выполнения своих боевых функций. Например, перед тем, как разделиться, ДНК проводит очень "разумную" операцию по самопроверке, скручиваясь в сверхспираль и только если эта операция оказывается успешной, клетка получает разрешение на то, чтобы разделиться.

      Итак, в результате этих качественных наблюдений можно сделать предположение, что когда биологическая система, состоящая из органических молекул "рождается", то при этом она попадет под управления некой нематериальной системы, которая использует в качестве механизма управления слабые взаимодействия. "Нематериальность" данной системы проявляется в том, что она не обладает ни одним из известных "свойств" материи, а, следовательно сама с материей не взаимодействует, то есть ортогональна ей. С другой стороны, поскольку любое взаимодействие, включая и слабое, является просто искривлением пространства в своей области приводящее к изменению эволюционных решений нелинейных уравнений пространства, то этой "нематериальной системе" совсем не нужно обладать материальными характеристиками. Она просто может искривить координаты соответствующие слабому взаимодействию для того, чтобы управлять движением молекул ДНК.

      Поскольку физический вакуум представляет собой состояние с наиболее высокой кинетической энергией, то вследствие управления молекулами биологической системы, закон сохранения энергии вполне будет выполняться. Назовём объект, который получает управление биологической системой, "Программой Соляриса". "Программа Соляриса" или "Биопрограмма" представляет собой аналог компьютерной программы, по которой развивается и функционирует биологическая система от своего рождения до смерти. Очевидно, что "Биопрограмма" может использовать также и другие поля, для своих целей, но оказывается, что слабое взаимодействие может быть наиболее подходящим для задач, которые стоят перед "биопрограммой".

      От гравитационных полей большого толка не будет, а если использовать сильные поля, то можно уничтожить всю систему. Принцип отрицательного дифференциального сопротивления или максимальной скорости развития не может разрешить самоуничтожение системы. Электромагнитные поля можно, тем не менее, использовать для очень низкоэнергетических ядерных реакций, которые, тем не менее, могут при необходимости обеспечить энергетику биологической системы. Для осуществления таких низкоэнергетических ядерных реакций оказывается можно использовать обычное микроволновое излучение, которое совершено не опасно для биологической системы. β+/- распад, который может произойти в результате этих низкоэнергетических ядерных реакций также совершенно безвреден ввиду очень слабого взаимодействия нейтрино с веществом.

      Таким образом, биологическая система состоит из двух частей. Первая - это материальная часть, а вторая - это "Биопрограмма", которая осуществляет управление материальной частью с использованием слабых и отчасти электромагнитных взаимодействий. Прямой аналогией биологической системы в таком представлении является сотовый телефонили Cell-phone. Сам телефон представляет собой "материальную часть" - то, как именно предстаёт одноклеточная биологическая система, если просто посмотреть на неё под микроскопом.

      ДНК или "внутренняя программа" биологической системы является аналогом SIM-карты, которая содержит условия контракта и все идентификационные параметры пользователя. Программа, закодированная в микросхемах, которая управляет функциями сотового телефона - это аналог "Биопрограммы Соляриса". Аккумулятор, который осуществляет энергетическое обеспечение сотового телефона представляет собой аналог низкоэнергетической ядерной реакции, которую может использовать Биопрограмма Соляриса для успешного функционирования.

      Одним из распространённых научных стереотипов, является то, что реакция с использованием хлорофилла, при которой поглощается углекислый газ и выделяется кислород является методом обеспечения энергетики, а выделяющийся кислород - это побочный, второстепенный продукт реакции. На самом деле, никакой энергетики эта реакция не даёт. Основным продуктом этой реакции как раз и является кислород, который постоянно "освежает" воздух в атмосфере и служит целям Биосферы в целом. Реакция окисления кислорода с выделением углекислого газа является энергетической реакцией, но её энергетики и мощности очевидно недостаточно для того, чтобы обеспечить жизнеспособность биологической системы.

      Различные виды энергии, использующиеся для жизнеспособности биологической системы, можно сравнить с той энергией, которая используется, например в дачном доме. Газ, в баллонах - это аналог окисления кислорода воздуха. Внешнее электричество - это энергия "Биопрограммы" связанная с использованием "слабых взаимодействий", а печка на дровах - это аналог использования низкоэнергетических ядерных реакций.

      Биологические системы обладают совершенно различным уровнем организации и поэтому требуют "Биопрограмм" различной сложности. Можно предположить, что существуют как минимум четыре различные уровня организации в биологических системах. На первом, самом низшем уровне такой системы, управление осуществляется на уровне отдельной молекулы. Биопрограмма, соответствующая этому уровню является аналогом Java-класса, который может выполнять строго обозначенные функции, которые являются совершенно одинаковыми для различных биологических систем и могут использоваться в разных системах с совершенно различными условиями.

      Второй уровень организации - это уровень отдельной клетки. На этом уровне система является аналогом сотовому телефону. Это независимая структура, обладающая своим независимым DNA, то есть SIM картой. Управление "из центра" осуществляется посредством "Поля Соляриса", что не имеет ничего общего о обычными волнами и, следовательно, такая "передача" не может быть "запеленгована". Биопрограмма уровня отдельной клетки отвечает за функции, которые специфичны для отдельной клетки.

      Такая ситуация может например напоминать отдельный WWW-сервер, который может управлять многими Java апплетами. Сам сервер представляет собой аналог Биопрограммы второго уровня организации и его функции в том числе заключаются в том, чтобы координировать все ресурсы, которые принадлежат этому серверу. Адресация к отдельной клетке осуществляется посредством обращения к такому WWW-серверу. Используя такой сервер, можно послать сигнал и получить определённый ответ от каждой отдельной молекулы, вовлечённой в жизнедеятельность биологической системы.

      На следующем, третьем уровне, "Биопрограмма" отвечает за функции отдельного многоклеточного организма. Этот уровень организации очевидно отсутствует в одноклеточных организмах. Отдельная клетка или Cell, сотовая единица, аналог сотового телефона, очевидно, не содержит третьего уровня организации. Этот уровень аналогичен большому компьютерному центру, который может управлять множеством WWW-серверов или сотовых телефонов, если связь таких сотовых телефонов осуществляется посредством Интернета, а сервер выполнят роль центрального роутера. Такой системой может быть например, Ностинг-провайдер, который содержит очень много WWW-серверов, за каждым, из которых может стоять очень много Java классов.

      Не смотря на то, отдельный многоклеточный организм кажется самой высокой иерархией биологической системы, это не так и должен существовать следующий, четвёртый уровень, который является управляющим центром "коллективного сознания" всей Биосферы. Для наглядной демонстрации, что может представлять собой "сознание Биосферы" в целом, нужно обратить внимание на то, как живут пчёлы, которые являются моделью Биосферы в целом. Помимо, второго, клеточного и третьего уровня связанного с отдельной пчелой, существует некий уровень, который является "мозгом" всей пчелиной семьи.

      Например, недостаток кислорода для какого-то одного вида животных может привести к повышенному выделению кислорода зелёными растениями. Избыток какого-то отдельного вида может привести к увеличению числа хищников. Совокупность всех микроорганизмов в какой-то определённой области может привести к повышению ионизации воздуха в какой-то определённой части земли, что в свою очередь может привести к возникновению сильных торнадо.

      Таким образом, иерархия управляющих центров биологической системы, может содержать четыре уровня организации.


I уровень L управление органической молекулой Java class / Computer virus
II уровень S управление отдельной клеткой WWW server / Cell phone
III уровень C   управление многоклеточным организмом   Hosting computer
IV уровень K управление Биосферой. Super-computer center

      Исходя из такой модели, можно разгадать загадку вируса и ответить на вопрос, является ли вирус "живым" или нет. Если "условно живой" вирус управляется Биопрограммой первого уровня организации, то для того, чтобы ему начать функционировать, то есть, чтобы он проявил себя, как "живой", ему нужно использовать дополнительные ресурсы Биопрограммы второго уровня. Следовательно, жить без клетки, на которой он паразитирует, вирус не может. Только после того, как он попадает в клетку, обладающую вторым уровнем организации, он может начать размножаться итд. Функция размножения, оказывается функций второго уровня организации и эта функция у Биопрограммы первого уровня отсутствует.

      Многоклеточные грибы-паразиты облают вторым уровнем организации Биопрограммы. Для того чтобы гриб мог начать функционировать, он должен получить доступ к Биопрограмме третьего уровня, то есть, например, к отдельному дереву. С этим связана особая сложность выведения грибов в искусственных условиях. Новый вид живого существа может появиться только в результате вмешательства Биопрограммы четвертого уровня, который может отвечать за эволюцию видов по биосфере в целом.

      Экологически замкнутая ферма по комплексному выведению различных растений и животных, которая описана в статье "Технические характеристики некоторых зверей и растений" может быть искусственным изделием Биопрограммы четвёртого уровня с целью решения продовольственных проблем Человечества в целом. Эта ферма является по существу моделированием Биопрограммы четвёртого уровня, где каждый вид, живущий на этой ферме является частью единой программы, где все животные и растения помогают друг другу выполнить эту программу.


© Амерзон Тимирзяев "Старая Индийская Защита"       Яндекс.Метрика

Рейтинг@Mail.ru