ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Финализм и каузальность из "Молекулярная биофизика" Прежде чем перейти к обсуждению физических основ жизненных явлений, остановимся на важной их особенности, обычно воспринимаемой как противоречащая физике. [c.18] В биологии естественно возникает финалистическая трактовка изучаемых явлений. Развитие зйготы во взрослый организм можно описывать, пользуясь понятием цели целью развития является создание организма. Его структура целесообразна, она соответствует условиям существования. Уже на ранней стадии эмбриогенеза определенные группы клеток предназначены для развития в определенный орган, и этим задается их функциональность на всех уровнях вплоть до молекулярного. Также описывается и филогенез — эволюционное развитие. Оно направлено в сторону наибольшей приспособленности популяции— элементарной эволюционирующей системы — к внешним условиям. [c.18] В этом смысле организм подобен машине, построенной по плану для достижения определенной цели. Конечно, научная биология далека от телеологического рассмотрения процессов развития. Достижение цели в онтогенезе и филогенезе является следствием реальных причин (естественного отбора и т. д.). Подчеркивая наличие некоторого плана развития, Моно вводит понятие телеономии [14], имея в виду причинную обусловленность (каузальность) развития. Исключительная сложность и историчность филогенетического и онтогенетического развития организма — живой машины — определяют его финалистическое описание, не свойственное обычной физике и химии. Очевидна бессодержательность такого, например, утверждения Ионы натрия и хлора взаимодействуют друг с другом с тем, чтобы построить кубический кристалл . Напротив, утверждение ...по той причине, что ионы Na и I имеют такие-то заряды и радиусы, кристалл Na I должен быть кубическим имеет ясный смысл. [c.18] Физики обычно спрашивают почему , в биологии часто ставится вопрос для чего . [c.18] Понятие целесообразности тесно связано с понятием оптимальности. Оптимальность означает достижение некоторого результата ( цели ) ценою наименьшей затраты энергии, времени возникновения системы, наилучшим образом выполняющей определенные функции и т. д. [c.18] В действительности нет противоречия между финализмом и каузальностью и нет противоречия между физикой и биологией в этом аспекте. В сущности финализм возникает в физике всякий раз, когда ее принцип формулируется как вариационный. Приведем примеры. [c.19] Состояние устойчивого движения сохраняется при малых возмущениях. Возмущение не может его изменить. Отсюда следует финалистическая формулировка — система стремится сохранить свое состояние. Напротив, неустойчивое состояние при малом возмущении необратимо изменяется —система стремится перейти в другое состояние (рис. 1.1, переход маятника из состояния 2 в состояние 1). [c.19] Иными словами, вариация 65 равна нулю. Действие 5, выражаемое интегралом, минимально (т. е. система движется между двумя наборами координат и скоростей q отвечающих моментам времени и 2. таким образом, чтобы 5 имело минимальное значение). Цель механической системы состоит в ее наименьшем действии . Движение системы в этом смысле оптимально. [c.19] Финалистическое выражение (1,4) сводится к каузальным уравнениям (1,7), описывающим движение как результат действия сил. Другие примеры финалистически формулируемых законов физики принцип Ферма в оптике, принцип Ле Шателье в термодинамике, правило Ленца в электродинамике. Число таких примеров в сущности неограниченно. [c.20] Уравнения движения (1,7) механики обратимы, так как они содержат лишь вторые производные по времени и, следовательно, не изменяются при замене знака времени на противоположный, т. е. при —t. Однако эти уравнения имеют решения, отвечающие как устойчивым, так и неустойчивым равновесиям и движениям. Так, оба состояния равновесия маятника, изображенные на рис. 1.1, не противоречат статике. Но состояние 1 устойчиво, а состояние 2 неустойчиво. Малые силы и малые отклонения от начального состояния материальной системы обязательно существуют возмущают равновесия и движения. В состоянии 1 эти возмущения несущественны, напротив, состояние 2 резко изменяется под их влиянием. Равновесия и движения, слабо изменяющиеся при возмущениях, устойчивы, сильно изменяющиеся — неустойчивы. [c.20] Фазовые траектории маятника. [c.21] Особая точка типа центра соответствует устойчивому состоянию равновесия [17]. [c.21] Вопросы устойчивости важны в теории автоматического регулирования, в теории колебательных движений и т. д. Очевидно, что проблема устойчивости динамического состояния биологической системы неизбежно возникает и в биофизике. [c.21] Идеальные уравнения механики обратимы, тогда как теория устойчивости встречается с необратимостью. Состояние устойчивого движения сохраняется при малых возмущениях. Возмущение не может его изменить. Отсюда следует финалистическая формулировка — система стремится сохранить свое состояние. Напротив, неустойчивое состояние при малом возмущении изменяется необратимо. [c.21] Вернуться к основной статье