Брайан Грин - До конца времен. Сознание, материя и поиски смысла в меняющейся Вселенной

На самом деле для кролика, да и для нас тоже, такая биологическая информация организуется также на более крупных масштабах, управляя процессами не только внутри отдельных клеток, но и в наборах клеток и порождая фирменный признак скоординированной сложности. Когда вы протягиваете руку за чашкой кофе, движение каждого атома, входящего в состав каждой молекулы в вашей руке, плече, торсе и мозге, полностью управляется законами физики. Повторим еще раз и с выражением: жизнь не противоречит и не может противоречить физическим законам. Ничто не может. Но тот факт, что громадное число ваших молекул может действовать согласованно и координировать свое движение так, чтобы в результате ваша рука потянулась через стол, а ваши пальцы надежно ухватили бы чашку, отражает богатство биологической информации, воплощенной в атомных и молекулярных структурах и управляющей множеством сложных молекулярных процессов.

Жизнь — это организованная физика.

Эволюция, согласно Дарвину, направляет развитие структур от молекул до единичных клеток и сложных многоклеточных организмов.

Энтропия, по Больцману, прокладывает курс развертывания физических систем, от распространения ароматов до пыхтения тепловых машин и горения звезд. Жизнь подвержена обоим этим ведущим влияниям: жизнь возникла и совершенствовалась посредством эволюции. Жизнь, подобно всем физическим системам, подчиняется диктату энтропии. В последней паре глав книги «Что такое жизнь?» Шрёдингер исследовал кажущееся противоречие между тем и другим. Когда вещество сплавляется в жизнь, она поддерживает порядок на больших промежутках времени. А когда жизнь воспроизводит себя, она генерирует дополнительные наборы молекул, также организованные в упорядоченные структуры. Где же во всей этой истории энтропия, беспорядок и второе начало термодинамики?

Шрёдингер в своем ответе объяснил, что организмы противостоят переходу к более высокому уровню энтропии благодаря тому, что «питаются отрицательной энтропией»39; эта формулировка не один десяток лет порождала путаницу и едкую критику. Ясно, однако, что у Шрёдингера, хотя он и пользовался немного иным языком, речь шла все о том же явлении, о котором говорили и мы с вами: об энтропийном тустепе. Живые существа не могут существовать изолированно, так что любое применение второго начала должно включать в рассмотрение и окружающую среду. Возьмите хотя бы меня. Более полувека я успешно удерживаю свою энтропию, не позволяя ей взлететь до небес. Чтобы добиться этого, я принимаю внутрь упорядоченные структуры (по большей части овощи, орехи и зерновые), медленно сжигаю их (в ходе окислительно-восстановительных реакций электроны из пищи каскадом сыплются по ступеням амфитеатра и в конечном итоге соединяются с кислородом воздуха, который я вдохнул), использую высвобожденную энергию для обеспечения различных метаболических процессов и сбрасываю энтропию в окружающую среду с отходами жизнедеятельности и теплом. В целом этот тустеп позволяет моей энтропии обманывать, на первый взгляд, второе начало, а среда старательно прикрывает мне спину, принимая в себя энтропийные излишки. Процесс горения, хранения и высвобождения энергии для обеспечения клеточных функций сложнее, чем соответствующий процесс обеспечения работы паровых машин, но, энтропийно говоря, основные физические процессы там и там одинаковы.

Помимо выбранных Шрёдингером слов, есть еще одна, менее яркая причина для беспокойства — происхождение высококачественной низкоэнтропийной пищи. Проследив пищевую цепочку от животных вниз, мы видим растения, которые питаются непосредственно солнечным светом. Их энергетический цикл представляет собой еще один пример энтропийного тустепа. Влетающие солнечные фотоны, поглощаемые растительными клетками, загоняют электроны на более высокие энергетические уровни; затем клеточная «машинерия» использует эту энергию (через серию ОВР, которые аккуратно проводят электроны вниз по ступенькам лестницы амфитеатра) для питания различных клеточных функций. Таким образом, фотоны с Солнца и есть та самая низкоэнтропийная, качественная пища, которую растения поглощают, используют для жизненных процессов, а затем выпускают в высокоэнтропийной вырожденной форме в виде отходов (за каждый фотон, полученный от Солнца, Земля посылает обратно в пространство менее упорядоченный набор из пары десятков энергетически истощенных и широко разбросанных инфракрасных фотонов)40.