О лидере современного естествознания

1. Постановка вопроса. Два значения выражения «лидер естествознания»

Развитие науки в XX веке и созданный им информационный взрыв («мегабитовая бомба») остро ставит вопрос о единстве научного знания и тесно связанный с ним вопрос о лидере естествознания. В первой половине нашего столетия вопрос о лидере, казалось, не вызывал никаких сомнений: на этом месте прочно стояла физика. Вторая половина века стала свидетелем бурного развития биологии.

Уже стали привычными утверждения о том, что человечество находится накануне «века биологии» или «уже вступает» в него. «Революция в биологии», о которой много говорят и пишут в последние годы, рассматривается как один из важнейших составных элементов современной научно-технической революции. В паше время биологическая наука с переходом к исследованиям на молекулярном уровне переживает столь же глубокую революцию, какую химия переживала при переходе к изучению строения молекул, а физика — к изучению структуры атома, атомных ядер и элементарных частиц. Вряд ли кто станет оспаривать распространенное мнение, что биология стоит на пороге великих открытий, значение которых для развития человечества будет не меньшим, чем значение открытий, достигнутых в таких областях, как физика атомного ядра, кибернетика и т. д. Примечательно, что такого рода заявления произносят весьма часто не только биологи, которых по вполне естественным причинам психологического порядка можно было бы заподозрить в «ведомственном патриотизме» и своеобразном «головокружении от успехов» ряда биологических дисциплин, и прежде всего молекулярной биологии. О замечательных, эпохальных по своему значению для будущего развития человечества перспективах биологии высказываются и представители других наук, в том числе такие физики, как Н. Бор, Л. де Бройль и др.

Разумеется, возрастание интереса к биологии объясняется не только успехами в исследовании живого на молекулярном уровне. Достижения других отраслей биологии открыли также новые перспективы в исследовании жизненных процессов. Все это, вместе взятое, породило дискутируемую сейчас проблему о лидере современного естествознания.

Утверждения о том, что биология становится «лидером современного естествознания», заставляя потесниться физику с, казалось, прочно завоеванного ею пьедестала лидера естествознания, проникли в широкую прессу. С другой стороны, то обстоятельство, что успехи биологии были основаны на растущем применении методов исследования, заимствованных ею из других, более развитых экспериментально областей естествознания (и в первую очередь физики), позволило выдвинуть аргументы в пользу противоположной точки зрения.

Как видим, решение «проблемы лидерства» в естествознании является не столь простым и однозначным. В этой связи необходимо разобраться в мировоззренческой, философской основе этой проблемы. Тем более, что нахождение правильного подхода к решению проблемы имеет не только «чисто теоретическое» значение. Превращение науки в непосредственную производительную силу, возрастающая роль научных исследований в борьбе двух противоположных социальных систем выводит проблему нахождения «оптимальной стратегии» развития научных поисков за рамки «чистой науки».

На наш взгляд, в проблеме лидера следует прежде всего четко различать два аспекта, которые мы назовем (не претендуя на безусловную удачность наименования) практически-функциональным и структурно-теоретическим.

Под вторым понимается лидирующая роль, вытекающая из места, занимаемого данной наукой в общей структуре научного знания. В этом аспекте проблема лидера оказывается неотделимой от проблемы единства естествознания. В самом деле, обсуждению могут подлежать здесь, пожалуй, два варианта: 1) физика образует фундамент, на котором строятся биологические дисциплины, и 2) биология может быть построена на своем собственном основании. Третий (абстрактно возможный) вариант: физика возводится на фундаменте биологии — вряд ли может быть выдвинут даже в порядке обсуждения.

Первый вариант отвечает нашему идеалу единства научного знания; второй, как минимум, требует весьма радикальных изменений в его трактовке. В дальнейшем мы займемся анализом именно этого структурно-теоретического аспекта проблемы лидера, но сначала сделаем несколько замечаний о практически-функциональном аспекте.

Под этим аспектом имеется в виду выход той или иной научной дисциплины в данное время на ведущее место в общем комплексе научных устремлений человечества. Нам кажется достаточно очевидным, что в принципе почти любая научная дисциплина может в некоторых условиях оказаться в роли лидера. Так, представим себе фантастическую ситуацию типа описанной Ф. Хойлом в «Черном облаке». С некоего «черного облака», приближающегося к солнечной системе, получены сигналы, скорее всего свидетельствующие об их искусственном, разумном происхождении. От расшифровки этих сигналов зависит будущее человечества. Не будет ничего необычного в том, что в подобной ситуации ведущее место в комплексе научных работ займут проблемы лингвистики.

Претензия биологии в наши дни на роль лидера в этом практически-функциональном аспекте представляется достаточно обоснованной и без «фантастических» предположений. В дополнение к уже сказанному выше о возрастании роли биологии мы бы хотели добавить еще следующее.

Сама жизнь как особая форма движения материи предстает в наши дни как нечто единое, как явление не точечное, а планетарное, где отдельные крупные подразделения (мир микроорганизмов и вирусов, растений и животных) предстают как элементы единого целого (биосферы). Таким элементом биосферы является и человечество со всеми достижениями современной цивилизации. Человек не мог возникнуть вне биогенной среды и не может сколь-либо долго существовать вне биосферы. Вместе с тем человечество в XX веке превратилось в решающий фактор преобразования и развития самой биосферы. В связи с этим охрана живой природы и рациональное использование биологических ресурсов стали в наше время не только важнейшими научными, но и социальными проблемами.

Биология не является просто «естественной наукой», поскольку в ряде своих дисциплин она непосредственно смыкается с «науками о человеке» (медицинская генетика, антропология, нейрофизиология и т. д.). Возрастающее значение биологии в развитии медицины (в том числе социальной гигиены), в процессе научно-технической революции в сельском хозяйстве и промышленности (развитие микробиологической индустрии) позволяет сделать вывод о том, что процесс выдвижения науки о жизни па передний край всего естествознания (и не только естествознания) является закономерным. Изменение места биологии в системе современных знаний о мире находит свое отражение и в изменении общественного мнения относительно роли отдельных наук^[1].

В особом внимании ученых к вопросу о перспективах развития биологии есть и весьма существенный социально-этический момент^[2]. Физики в капиталистических странах как бы предупреждают своих коллег-биологов о том, какие неожиданные (для узкомыслящего специалиста-естественника) последствия социального, политического и этического характера могут возникнуть из грядущих открытий биологии. Как известно, физики, подготовившие взрыв атомных бомб в Хиросиме и Нагасаки, оказались неподготовленными к тому, что их открытия оказались орудием бесчестной политической игры реакционных общественных сил. Как отметил, в частности, Р. Фейнман, если социальные и моральные проблемы современной физики трудны, то аналогичные проблемы, с которыми предстоит столкнуться биологам, будут фантастически трудными. Так, целый комплекс сложнейших социально этических вопросов возникнет тогда, когда будут найдены средства управления наследственностью человека.

Практически-функциональный аспект проблемы лидера может быть охарактеризован и как вопрос тактики развития науки. На любом конкретном этапе развития его верное решение имеет огромное значение и является отнюдь не простой задачей. Но при всей значимости этот аспект не должен заслонять и подменять вопроса о стратегии развития науки, определяемой решением принципиальной проблемы общей структуры естественнонаучного знания и места, занимаемого в этой структуре двумя основными дисциплинами: физикой и биологией.

В этом плане тезис о физике как лидере естествознания может быть сформулирован как тезис о фундаментальном характере физики. В свою очередь, обсуждение проблемы фундаментальности физики мы проведем, выделив здесь три стороны, которые с некоторой условностью можно назвать лингвистической, онтологической и методологической.

2. Лингвистическая фундаментальность физики

Естественные науки являются эмпирическими в том смысле, что их положения основываются на совокупности эмпирических данных и проверяются путем сопоставления с ними. Следовательно, для них фундаментальное значение имеют высказывания, описывающие эти данные. Мы не будем входить здесь в детали обсуждения вопроса о характере языка наблюдения и лишь отметим, что многочисленные попытки неопозитивистов выделить особый язык протокольных предложений, якобы абсолютно достоверный и независимый ни от каких теорий, оказались несостоятельными.

О протокольных предложениях как высказываниях, констатирующих непосредственно наблюдаемую ситуацию, видимо, можно говорить на уровне повседневного языка. В обыденной жизни сообщение о каком-либо факте есть описание чего-то непосредственно наблюдаемого: чай горяч, на улице холодно, этот галстук синий и т. д. В физике отчет об экспериментальных фактах обязательно предполагает совокупность теорий, дающих истолкование тому, что непосредственно констатируется. «Физический эксперимент есть точное наблюдение группы явлений, связанное с истолкованием этих явлений. Это истолкование заменяет конкретные данные, действительно полученные наблюдением, абстрактными и символическими описаниями, соответствующими этим данным, на основании допущенных наблюдателем теорий»^[3].

На наш взгляд, отмеченная Дюгемом черта прежде всего и по преимуществу характеризует именно физический эксперимент. И вот почему. Эксперимент может проводиться с использованием приборов и без них (хотя последнее, очевидно, крайне редко в сколь-нибудь развитых естественных науках). В этом случае осознание и систематизация наблюдаемых данных предполагает включение их в ту или иную теорию, однако отчет о том, что наблюдалось, описание самого наблюдения никакой теории не предполагает. Такое непосредственное наблюдение отличается от наблюдений повседневной жизни, по существу, лишь большей систематичностью. Оно может встречаться и встречается в биологических, физиологических, химических и других дисциплинах. Однако большинство наблюдений как в физике, так и в других науках носит «приборный» характер, и поэтому не только осознание экспериментальных фактов и их связи друг с другом предполагает наличие соответствующей теории, но и простое описание того, что наблюдается, опирается на теоретические представления об используемых приборах, позволяющие понять, например, отклонение стрелки амперметра как показатель наличия электрического тока и т. д.

Центральным в развиваемом взгляде является утверждение существенно физического характера любых используемых приборов. Приборов биологических, физиологических, химических и т. д. не бывает. Любой используемый ученым прибор есть всегда в своей основе физический объект и для истолкования своих показаний требует соответствующих физических теорий. Это обстоятельство делает язык физики неотъемлемым элементом языка любой другой естественнонаучной дисциплины и может быть названо лингвистической фундаментальностью физики.

3. Онтологическая фундаментальность физики (доктрина редукционизма)

Проблема лидера в этом плане выступает в конкретной постановке как проблема принципиальных взаимоотношений физики и биологии, а в общеметодологической постановке как проблема оппозиции редукционизма и антиредукционизма. Это отнюдь не новый вопрос в диалектическом материализме, и, на наш взгляд, основы его решения содержатся в разработанной Ф. Энгельсом концепции форм движения материи. Не касаясь всего содержания этой концепции, мы выделим лишь вопрос, связанный с отношением высших и низших форм движения, или (что безразлично для наших целей) высших и низших, более простых и более сложных материальных образований (или структурных уровней материальной организации).

Суть диалектического решения проблемы соотношения низших и высших форм движения заключается в признании единства качественной специфичности высшей формы и наличия неразрывной связи высшей формы с низшей. Диалектическая концепция форм движения выступает против метафизически односторонних тенденций, абсолютизирующих один из противоположных моментов. Этими метафизическими тенденциями являются:

Отрицание качественного своеобразия высшей формы движения, «сведение» высшей формы движения к низшей.

Абсолютизация качественного своеобразия высшей формы движения, отрыв ее от соответствующих низших форм движения.

Первая тенденция обычно именуется редукционизмом или механицизмом (без проведения какого-либо различия между ними), вторая — антиредукционизмом. Однако необходимо различать редукционизм и механицизм. Под последним следует понимать отрицание качественной специфики более сложных материальных образований, «сведение» более сложного к простым элементам (при фактическом отрицании специфичности более сложного), «сведение» целого к сумме его частей и т. д. От такого рода «сведения» следует отличать использование фундаментальных законов более простых уровней с целью теоретического выведепия (объяснения) качественной специфичности сложных образований.

Основной вопрос, который встает перед редукционизмом, как мы его понимаем, — это не вопрос о существовании качественной специфичности более сложных материальных образований (ее признание — исходная посылка и редукционизма, и антиредукционизма), а вопрос о характере этой специфичности. Либо она есть нечто первичное, изначальное, ниоткуда невыводимое (антиредукционизм), либо она должна быть сама объяснена, «сведена» к нижележащим и более фундаментальным уровням, причем таким образом, чтобы было возможно теоретическое «выведение» более сложных уровней. Редукционизм и есть доктрина, утверждающая, что качественную специфичность сложных материальных образований надо не постулировать, не произвольно вводить на основе поверхностных наблюдений и поверхностной констатации отличия одной предметной области от другой, а уметь понять как результат закономерного усложнения более простых материальных образований, как результат диалектического процесса перехода количественных различий в качественные.

Решение проблемы отношения высших и низших форм движения предполагает верное понимание еще одного момента, часто не получающего нужного освещения в нашей литературе. Речь идет о так называемых главных и побочных формах движения. В «Диалектике природы» Ф. Энгельс писал: «…высшие формы движения производят одновременно и другие формы движения… химическое действие невозможно без изменения температуры и электрического состояния, а органическая жизнь невозможна без механического, молекулярного, химического, термического, электрического и т. п. изменения. Но наличие этих побочных форм не исчерпывает существа главной формы в каждом рассматриваемом случае»^[4]. Это высказывание Ф. Энгельса сплошь и рядом толкуется таким образом, что, например, в химической форме движения есть главное содержание, независимое от физической формы и ее закономерностей (в Данном случае — от квантовомеханических законов), а физическая форма и ее закономерности (квантовомеханические) есть некое побочное содержание химической формы движения. Или: в биологической форме движения есть главное содержание, опять-таки независимое от физико-химических законов, а эти последние «есть нечто побочное в жизненных процессах.

Такая позиция явно противоречит действительному содержанию науки. Квантовомеханические законы не являются побочным содержанием в химических процессах, ибо именно на их основе объясняются специфические особенности последних. Физико-химические закономерности отнюдь не образуют побочного содержания жизненных процессов, а на их основе объясняется сущность жизни.

Понимание отношения высших и низших форм движения в природе как отношения главного и побочного является неверным и отнюдь не принадлежит Ф. Энгельсу, а представляет искажение его действительных взглядов. Именно Энгельс, раскрывая соотношение химии и биологии, писал: «…химия подводит к органической жизни, и она продвинулась достаточно далеко вперед, чтобы гарантировать нам, что она одна объяснит нам диалектический переход к организму»^[5]. На наш взгляд, весьма трудно истолковать данное положение Ф. Энгельса в духе объявления химических закономерностей побочным содержанием биологических процессов.

Нам представляется, что обычно встречающееся истолкование тезиса Ф. Энгельса о главных и побочных формах не соответствует действительному содержанию разработанной им концепции форм движения. В отношениях высших и низших форм движения надо четко различать два аспекта. В первом аспекте низшие формы движения оказываются вместе с тем и фундаментальными, я высшие — производными, на основе фундаментальных возникающими и на основе фундаментальных объясняемыми. Этот аспект может быть назван аспектом фундаментальности-производности. Понимать соотношение высших и низших форм движения в природе в этом аспекте как соотношение главных и побочных форм будет грубой ошибкой, идущей в плане метафизической антиредукционистской абсолютизации качественного своеобразия высших форм (для биологической формы движения — ошибкой в духе витализма)^[6].

Наряду с этим первым аспектом имеется второй аспект, который можно назвать аспектом сосуществования высших и низших форм движения. Этот аспект состоит в том, что высшая форма движения, помимо специфичных для нее (и составляющих именно ее главное содержание) действий, производит также и отдельные относительно самостоятельные эффекты, характерные для соответствующих низших форм. Эти эффекты, взятые как именно относительно самостоятельные, разумеется, являются побочными и «не исчерпывающими существа главной формы в каждом рассматриваемом случае». Например, в химических процессах, кроме основного результата — образования новых веществ — всегда будут присутствовать в качестве относительно самостоятельных какие-то тепловые эффекты (изменение температуры, выделение тепла и т. д.), какие-то механические эффекты (изменение объема, перемещение масс и т. д.). Конечно, взятые сами по себе, эти эффекты не раскрывают специфики химических процессов — они их побочный результат. Но бесспорно и другое. Отношение главного, специфического содержания и побочных результатов является лишь одним, причем не главным, аспектом во взаимоотношении высших и низших форм движения.

Мы бы хотели с большим удовлетворением констатировать имеющую место «реабилитацию» редукционизма. Кроме уже отмеченной статьи И. В. Кузнецова большой интерес в этом плане представляет доклад акад. В. А. Энгельгардта на Втором Всесоюзном совещании по философским вопросам современного естествознания.

В. А. Энгельгардт, на наш взгляд, совершенно справедливо замечает: «Редукционизм в настоящее время не нуждается в какой-либо защите или аргументации в доказательство его правомочности. Эти доказательства даны всей совокупностью современного биологического исследования, которое, по существу, является не чем иным, как триумфальным шествием редукционистского принципа»^[7].

Далее В. А. Энгельгардт противопоставляет редукционизму интегратизм. Задача интегратизма — это «…переход от редукционизма, в основе которого лежит расчленение сложного и изучение простейших компонентов, к познанию закономерностей биологической организации»^[8]. При этом отметим, что В. А. Энгельгардт не отрывает интегратизм от редукционизма, а, наоборот, подчеркивает, что «…интегратизм должен развиваться из редукционизма, отправляясь от его результатов»^[9]. И тем не менее нам кажется, что В. А. Энгельгардт, по существу, использует термин «редукционизм» в двух разных смыслах.

Редукционизм как «расчленение сложного и изучение простейших компонентов» — это не тот редукционистский принцип, о триумфальном шествии которого он сам писал выше. Редукционизм как методологически плодотворная доктрина никогда не ограничивался «изучением простейших компонентов». Такое изучение есть лишь первый, аналитический, шаг по пути редукционизма, а главная его задача заключается в предоставлении возможности дальнейшего теоретического воспроизведения более сложной предметной области в рамках выявленных фундаментальных законов более простой области.

Обсуждению методологического значения редукционизма в биологии посвящен за последние годы ряд работ. Так, авторы сборника «Beyond reductionism»^[10] оказались единодушными в противопоставлении редукционизма органицизму как практически бесплодной для исследования концепции, лишь постулирующей качественную специфику биологических систем (то, что выше нами было обозначено в более широком плане как антиредукционизм). Вместе с тем отмечалось, что «редукционизм является только одним аспектом, и не наиболее фундаментальным аспектом активности ученого и прогресса науки»^[11]. Позитивное решение вопроса фактически было построено на развитии идеи Симпсона (1964) о возможностях и границах применимости редукционизма: «… в биологии должно быть добавлено другого рода объяснение к первому или редукционистскому объяснению, сделанному с точки зрения физических, химических и механических законов. Эта вторая форма объяснения, которую можно назвать компо- зиционистской в противоположность редукционистской, делается с точки зрения приспособительной полезности структур и процессов для всего организма и для вида, частью которого он является, и далее с точки зрения экологической функции в сообществах, в которых этот вид встречается»^[12].

Используя термины редукционизма и композиционизма, Т. Добжанский рассматривает взаимосвязь основных фундаментальных концепций в биологии, которые, по его мнению, находятся в отношении дополнительности друг к другу: «Существуют два способа изучения структур, функций и внутренних отношений живых существ — картезианское, или редукционистское и дарвиновское, или композиционистское. Это не значит, что одни биологические науки являются редукционистскими, а другие — композиционистскими или что существуют картезианские и дарвиновские феномены. Однако биологический феномен должен иметь картезианский и дарвиновский аспект. Одни биологи рассматривают свой объект преимущественно с редукционистских позиций, другие — с композиционистских, одни больше приспособлены к использованию картезианской, а другие — дарвиновской методологии»^[13]. И далее, отмечая тот факт, что чувство «интеллектуального утешения» не могут принести биологу ни редукционизм, ни композиционизм, отдельно взятые, Добжанский пишет: «Биологи не нуждаются в выборе между картезианским и дарвиновским объяснением. Они не только совместимы, но и в равной мере необходимы в силу того, что они дополнительны. Одной из самых поощрительных характеристик современной биологии является возрастающая унификация и интеграция. Интеграция происходит перед лицом огромного роста запаса имеющихся данных и технических средств исследования. Редукционизм и композиционизм не разделяются, а объединяются»^[14]. Безусловно, пути этого объединения не столь просты, как может показаться при общем взгляде на дополнительность этих концепций. Необходима теоретическая разработка как редукционизма (с тем, чтобы не представлять его просто в виде аналитических принципов исследования), так и композиционизма. Вероятно, известные возможности открывает точка зрения Стеббинса (1966)^[15], который внутри композиционизма выделяет в свою очередь две концепции — концепцию организации, утверждающую зависимость свойств жизни не столько от субстанции компонентов живого, сколько от способа организации компонентов, и концепцию непрерывности жизни на основе наследственности и эволюции. Продолжая мысль Стеббинса, можно сказать, что соответственно этим двум аспектам композиционизма его связь с редукционизмом будет представлена в несколько различных планах и во всяком случае будет требовать дополнительного обсуждения.

Как бы то ни было, рациональное содержание редукционизма, понятого в его методологическом значении для биологии, уходит своими корнями в методологию физических наук, где этот способ познания был обоснован и широко и плодотворно использован. Современная его роль не только в физике, но и в биологии позволяет говорить об онтологической фундаментальности физики в системе современного естествознания.

4. Методологическая фундаментальность физики (принципы сохранения в системе биологического знания)

Нам кажется уместным наряду с полемикой вокруг редукционизма обсудить здесь и проблему принципов сохранения в биологии как один из моментов ее «физикализации».

Идея о фундаментальном значении принципов сохранения в физике положена в основу широких обобщений в анализе структуры современного научного знания (см. работы У. Росс Эшби, К. Форда и ряда других ученых). «Согласно старым представлениям, — пишет К. Форд, — фундаментальные законы природы должны быть законами дозволения. Они определяют, что может (и должно) происходить в природе. Согласно новой точке зрения, наиболее фундаментальные законы носят характер запретов. Они определяют, что не может происходить в природе»^[16].

Законы дозволения (изменения) формулируют разрешение немногих направлений процесса, ставят его в достаточно жесткие рамки, обусловленные необходимостью соблюдения определенных «правил игры», определенных закономерностей, в силу которых происходит изменение.

В отличие от законов изменения законы сохранения более «демократичны», поскольку, запрещая немногое, не ограничивают того многообразия направлений процесса, которое возможно в «рамках законов», при соблюдении принципа сохранения некоторых наиболее устойчивых, константных величин. Определение того, что не может происходить в природе, не в состоянии охватить всего «поля возможностей» незапрещенных событий и поэтому тесно связано с вероятностным подходом к анализу тех событий, которые не запрещены, которые могут происходить. Вероятность обнаруживается по контрасту и вместе с тем в единстве с законами сохранения; тем самым последние еще раз раскрывают свое фундаментальное значение для познания природы. Более того, поскольку существует множество законов сохранения, то они в состоянии наложить столько ограничений, что совокупность запретов превращается в существенно возможный «закон дозволения». Иными словами, принципы сохранения реализуются в тесной связи с законами изменения.

Все это логично приводит к выводу о том, что научное познание должно быть ориентировано на законы сохранения как на важнейшие, глубокие законы природы.

Однако всем очевидно, что в биологии еще не сформулировано ни одного такого закона, который мог бы быть назван законом сохранения. Проблемы соотношения организма и среды, онто- и филогенеза, генотипа и фенотипа, оставаясь важнейшими в системе биологических наук, продолжают разрабатываться в русле того способа исследования, который по своей логической структуре ближе к «законам дозволения» (изменения), нежели к законам сохранения. Это противоречие между характером физического и биологического знания должно быть ясно определено и объяснено либо временной неразвитостью биологии, либо отсутствием полной применимости логики физического исследования к теоретическим обобщениям биологии. Вероятно, не следует резко разделять оба момента. Поскольку вопрос о единых теоретических основаниях всех разделов биологических наук находится в стадии обсуждения и пути построения теории не определены, трудно сказать, временными причинами или спецификой биологического объекта обусловлена «непопулярность» законов сохранения в биологии.

Как бы то ни было, при рассмотрении этого вопроса, имеющего принципиальное значение для понимания путей синтеза современного знания, необходимо учитывать то обстоятельство, что фундаментальная роль законов сохранения в физике не означает их абсолютности, неизменности, но со всей полнотой утверждает необходимость идеи сохранения как одной из важнейших и исходных в построении теоретического знания.

Если исходить из такого широкого понимания принципов сохранения, не стараясь придать им непременно ту форму, в которой они выражены в области физики, то становится очевидным, что современная биология и прежде всего ее наиболее активно развивающаяся часть — молекулярная биология — вплотную подошли к обнаружению инвариантных, сохраняющихся при любых изменениях характеристик живых систем. Утвержденная работами И. И. Шмальгаузена идея о том, что аспект устойчивости живого не менее важен для понимания его сущности, чем аспект развития, находит применение в широком фронте исследований проблем биологической организации, эволюции организации, сущности биохимической универсальности живого, универсальности генетического кода и т. д. Всем ходом развития современной биологии подтверждаются слова Гейзенберга о том, что «живые организмы обнаруживают такую степень устойчивости, какую вообще сложные структуры, состоящие из многих различных молекул, без сомнения, не могут иметь только на основе физических и химических законов. Поэтому к физическим и химическим закономерностям должно быть что-то добавлено, прежде чем можно будет полностью попять биологические явления»^[17]. Разумеется, добавление этого таинственного «что-то» означало бы постижение сущности жизни, и на сегодняшний день неизбежны многообразные определения того, чем же отличается биологическое явление от химического и физического. Но в приведенных словах Гейзенберга важно другое — высокая степень устойчивости живого должна объясняться какими-то своими, специфическими законами, при выявлении которых существенно учитывать саму идею сохранения. В кибернетическом подходе к сущности жизни тоже подчеркивается высокоустойчивое состояние живого вещества, но особенности кибернетического аспекта исследования, направленного на анализ управляющих систем, не позволяют ставить вопроса о соотношении физического и специфически биологического понимания сохранения, так как этот вопрос неотделим от рассмотрения субстратных характеристик, от которых отвлекаются при кибернетическом исследовании.

Наиболее близким образом к точному и вместе с тем биологическому пониманию идеи сохранения подходит молекулярная биология. Концепция биохимической универсальности живого выступает важнейшим теоретическим выводом молекулярно-биологических исследований. Общие и немногочисленные принципы структурной организации остаются неизменными в рамках определенных типов молекул и макромолекул и создают основу для бесконечной повторяемости, от поколения к поколению, от вида к виду тех биохимических «начал» жизни, без которых она немыслима.

Способ существования универсальных биохимических систем также универсален — они включены в процессы, состоящие у различных организмов, в основном, из одних и тех же этапов. Все это позволяет говорить об универсальности принципов организации не только структур, по и процессов на молекулярном уровне живого, т. е. о существовании таких устойчивых, инвариантных характеристик живого, которые оказываются доступными для точного физико-химического определения.

Показательно, что концепция биохимической универсальности приводит молекулярных биологов к важным методологическим выводам. Так, например, Д. Грин и Р. Гольдбергер пишут, подводя итог подробному рассмотрению этой концепции: «Теперь, когда концепция биохимической универсальности покоится на твердой основе экспериментальных фактов, потребуется пересмотреть саму методологию биохимии. Чрезмерное увлечение изменчивыми характеристиками живых систем — плохой путь к познанию основных законов биохимии. В биохимии, как и в физике, только изучение универсальных характеристик создает прочную основу для предсказаний и модельных упрощений»^[18]. Несмотря на то, что биохимический подход к исследованию жизни является одним из возможных, включенным в систему других подходов, полученные на его основе заключения о принципиальной значимости инвариантных характеристик имеют общебиологическое значение.

В ряду эмпирических закономерностей, открытых молекулярной биологией, наиболее существенными являются те, которые выступают доказательством фундаментальной роли принципа матричного синтеза. Этот принцип лежит в основе редупликации информационных макромолекул и создает направленность всему процессу биосинтеза белка. «В принципе матричного синтеза, — отмечает академик В. А. Энгельгардт, — способность живого к размножению получает свою интерпретацию на подлинно молекулярном уровне в химических терминах. Природой здесь решена задача безмерной сложности и в то же время ключевого значения для всей проблемы жизни: воспроизведение гигантских молекул, без которых невозможна жизнь, молекул, содержащих тысячи, даже сотни тысяч отдельных звеньев, причем механизм воспроизведения обеспечивает предельно точное сохранение порядка взаимного расположения и чередования этих звеньев»^[19].

Строгая комплементарность нуклеотидов в покоящейся ДНК и в процессе создания «дочерних» молекул свидетельствует о том, что принцип химического сродства приобретает в химии живого достаточно узкие рамки, превращаясь в жесткий «закон запрета». Он допускает существование только четырех видов нуклеотидов и только принцип комплементарности как основу взаимодействия между парными нуклеотидами, между нуклеотидами и аминокислотами. В так называемых «правилах Чаргаффа» выражены такие устойчивые отношения пуриновых (аденин и тимин) и пирамидиновых (гуанин и цитозин) оснований, что знание первичной структуры нуклеиновых кислот используется в решении вопросов систематики организмов.

По свидетельству А. Н. Белозерского, «в новом издании известного определителя микробов Берджи предлагается в качестве обязательного таксономического критерия для того или иного микроба приводить и данные по нуклеотидному составу ДНК»^[20].

Вероятно, определенное значение в развитии форм сохранения живого имеет и тот факт, что ДНК различных организмов обнаруживает принадлежность к одному из двух типов — так называемый АТ-тип (преобладание аденина и тимина над гуанином и цитозином) и ГЦ-тип (преобладание гуанина и цитозина над аденином и тимином). Наиболее устойчивой и информационно-емкой была бы эквимолярная структура ДНК, т. е. содержащая равное количество парных оснований. Но такой структуры природой не создано. Сам факт существования двух типов ДНК, а также устойчивая принадлежность ДНК любого организма к тому типу ДНК, который свойствен виду, говорит за то, что видовая специфичность организмов имеет глубинные основы в виде специфичности биохимических структур.

В связи с данными молекулярной биологии о значении инвариантных характеристик в понимании сущности живого, вероятно, можно согласиться с точкой зрения Ю. А. Урманцева (правда, несколько преждевременно названной им «теоремой» биологии) о том, что «…подобно ядерно-физическим и химическим реакциям, ход, направление, результаты, виды возможных и невозможных онто- и филогенетических реакций и процессов контролируются общими, а также специфическими законами сохранения»^[21].

Вероятно, можно считать принцип матричного синтеза и тесно связанный с ним принцип комплементарности проявлением контролирующей роли каких-то биологических принципов сохранения. Однако реальное их осуществление в процессах биосинтеза и метаболизма в целом сразу же обнаруживает существенное отличие мира живого в отношении идеи сохранения. Самое перспективное для истинно биологического исследования заключается как раз не в том, что запрещается правилами Чаргаффа, а в тех «вариациях на тему», которые возможны и неизбежны при соблюдении «закона запрета». Специфичность нуклеиновых кислот не в меньшей мере ответственна за видовую специфичность организмов, чем специфичность белков, и даже выступает первичной по отношению к ним, составляя наследственный код организма. Иначе говоря, выделенные инвариантные отношения («правила Чаргаффа» и затем принцип комплементарности) оказываются ключом к познанию вариабельности в строении нуклеиновых кислот, к изучению их специфичности и связи этой специфичности с видовыми особенностями организма, с его положением в систематике и филогении.

Вариабельность нуклеотидного состава определяется на основе точного показателя, так называемого коэффициента специфичности, и отражает видовые различия организмов, находится в определенной корреляции с эволюционным возрастом тех или иных систематических групп и с их положением в систематике.

Самое главное, что биохимическая уникальность (например, последовательность нуклеотидов) характеризует не только динамический аспект структуры, но то особенное свойство биологических систем, которое отличает живое от неживого, — свойство создавать и поддерживать течение эволюционного процесса посредством воспроизведения. Уникальная последовательность нуклеотидов у того или иного организма есть всегда результат эволюции и вместе с тем основа ее продолжения в силу конечной стабильности структуры и связанной с этим возможностью изменения матрицы.

Молекулярный механизм репликации и мутагенеза есть начало процесса наследования, биологический смысл которого раскрывается только в отношении генотип — фенотип. Простое матричное копирование было бы недостаточно для эволюции путем естественного отбора, поскольку принцип матрицы даже чисто логически исключает возможность выбора или сведения многих состояний к одному. Выбор возникает на уровне признака, а точнее на уровне совокупности признаков, или фенотипа. Процесс наследования не может быть изолирован от выбора, создающего временную направленность изменениям, т. е. эволюцию. «Пользуясь языком физики, — пишет Г. Патти, — можно сказать, что элементарные физические законы симметричны по отношению ко времени, тогда как наследование имеет определенную временную направленность. Иными словами, временные отношения между памятью о признаке и самим признаком несимметричны»^[22]. Эта несимметричность отношений между генотипом и фенотипом выражается не только в существовании временной направленности процесса наследования, но и в таких парадоксальных фактах, что, с одной стороны, фенотип богаче тех определений генотипа, которые актуально реализуются в онтогенезе, а с другой стороны, возможности генотипа, включая нереализованные, настолько превосходят по своему многообразию определения фенотипа, что остается удивляться тому, что актуализируется такое малое количество заключенных в генотипе определений. Все это требует для своего объяснения глубокой связи идеи сохранения с закономерностями эволюции.

Итак, использование идеи сохранения при изучении биологических систем стало настоятельной задачей современной биологии, и в этом прежде всего обнаруживается процесс «физикализации» биологии, выдвигающий ее на передний фронт точного исследования природных явлений. Выделение инвариантных отношений, как это было сделано впервые Менделем, дает возможность применения структурного подхода к тому или иному объекту исследования, а в более широком плане составляет необходимое условие создания теоретического знания. Целостная картина сущностных определений и законов развития живого безусловно предполагает выделение инвариантных характеристик систем, на основании которых возможно перебрасывание мостиков от одного уровня организации к другому и создание в конечном счете теории структурных уровней, составляющей одну из частей строящегося здания теоретической биологии.

Вместе с тем нельзя не видеть специфичности применения идеи сохранения в биологии, которая заключается в том, что идея сохранения неизбежно подключается к решению проблем эволюции, оказывается в органичной связи с идеей развития. Законы «запрета» и «разрешения», выступая основой деятельности всей иерархии систем регуляции, начиная с регуляторных механизмов на молекулярном уровне, обнаруживают свою биологическую целесообразность только тогда, когда выявляется их результативное отношение, тот или иной приспособительный эффект, включенный в процесс эволюции.

Если будут обнаружены иные, чем естественный отбор, основы биологической эволюции, тогда и матричный механизм, эта основа форм сохранения в живом, получит иное освещение и иной удельный вес в объяснении специфики жизни. Пока же естественный отбор, даже когда он расщепляется в теории на стабилизирующий и движущий (И. И. Шмальгаузен), «мешает» принять ориентацию на принципы сохранения как на фундаментальные и единственные в биологии. С помощью биологических принципов сохранения, коль скоро они будут четко сформулированы, можно будет «формализовать» процесс эволюции, найти новые средства его познания, но скорее всего эти средства познания будут играть иную, не столь фундаментальную роль, как это имеет место в физике, и не обрадуют исследователя перспективой сведения всей сложности жизни к немногим и достаточно простым законам.

5. Заключение

Проведенное обсуждение показывает всю сложность и многоаспектность взаимоотношений физики и биологии. Нас эти отношения преимущественно интересовали в плане проблемы единства научного знания, причем даже в этом плане мы пе касались обратного воздействия биологии на физику, например, влияния на физику вызревших в рамках биологии идей эволюции, организации и др.

Конечно, абстрактно рассуждая, нет ничего невозможного в принципиальной разнородности научного знания. Однако на протяжении всей истории человеческого познания существовал идеал единства знания, и этот идеал играл в высшей степени плодотворную методологическую роль. В этом смысле проблема лидера современного естествознания не есть проблема престижа той или иной науки. Нами было проведено обсуждение тех возможных путей развития естественнонаучного знания, которые уже сегодня достаточно ясно определены фундаментальным значением идей, концепций и методов физики. Допущение равной фундаментальности физики и биологии, на наш взгляд, было бы трудно совместить с тенденцией к единству знания. Кроме того, биологические науки, даже при использовании таких принципиальных идей физики, как идея сохранения, обнаруживают своеобразие подходов, трансформируют физические идеи в соответствии со своими задачами объяснения специфики жизни. Это мешает сделать утверждение о симметричности отношений между физикой и биологией и заставляет рассматривать фундаментальность физики в качестве реального на сегодняшний день основания единства естественнонаучного знания. Обсуждение выделенных аспектов фундаментальности физики (онтологического, лингвистического и методологического) позволяет дать определенный ответ на вопрос о лидере естествознания: таким лидером является физика в силу места, занимаемого ею в общей системе естественнонаучного знания.

Л. Б. Баженов, А. Я. Ильин, Р. С. Карпинская

Так, английский физик, писатель и организатор науки Чарльз Сноу пытается найти критерий интеллигентности для современного человека. Он говорит, что еще несколько лет назад можно было понять, насколько образован гуманитарий, по его осведомленности о втором законе термодинамики. Но физика уже отходит на второй план. Она стала методом и инструментом для наук о человеке. ↑
И теперь, по мнению Сноу, критерий образованности любого интеллигента (не биолога по специальности) надо искать в проблемах молекулярной биологии. — «Неделя», 1969, № 39. ↑
П. Дюгем. Физическая теория. Ее цель и строение. СПб., 1910, стр. 175. ↑
К. Маркс и Ф. Энгельс. Сочинения, т. 20, стр. 563. ↑
К. Маркс и Ф. Энгельс. Сочинения, т. 20, стр. 564. ↑
Мы хотим сослаться здесь на И. В. Кузнецова, занимавшего по принципиальному вопросу, обсуждаемому нами, аналогичную позицию: «…низшие формы — это то, из чего складываются, строятся высшие, без чего о существовании высших форм вообще говорить нет смысла… Основные физические формы движения не „побочны», а основоположны, фундаментальны для всех без исключения материальных процессов» (И. В. Кузнецов. Учение Ф. Энгельса о формах движения материи. — „Вопросы философии», 1970, № 11, стр. 71). Определенное возражение вызывает решение И. В. Кузнецовым непринципиального вопроса: сохранять ли термин «побочная форма движения»? И. В. Кузнецов предлагал от него отказаться вообще. На наш взгляд, в аспекте сосуществования высших и низших форм термин «побочная форма» может быть сохранен. ↑
В. А. Энгельгардт. Интегратизм — путь от простого к сложному в познании явлений жизни. М., 1970, стр. 9. ↑
Там же, стр. 21. ↑
Там же. ↑
«Beyond reductionism», New York, 1969. ↑
«Beyond reductionism», р. 428. ↑
«Философские вопросы биологии и биокибернетики», сборник переводов. М., 1970, стр. 91. ↑
Т. Dobzhansky. On Some Fundamental Concepts o£ Darwinian Biology. In: «Evolutionary biology». New York, 1969, v. 2, p. 2. ↑
Там же, стр. 2. ↑
Там же, стр. 3. ↑
К. Форд. Мир элементарных частиц. М., 1965, стр. 112. ↑
В. Гейзенберг. Физика и философия. М., 1963, стр. 77. ↑
Д. Грин, Р. Гольдбергер. Молекулярные аспекты жизни. М., 1968, стр. 373. ↑
В. А. Энгельгардт. Проблема жизни в современном естествознании— «Ленин и современное естествознание». М., 1969, стр. 273— 274. ↑
А. Н. Белозерский. Молекулярная биология — новая ступень познания природы. М., 1970, стр. 179. ↑
«Ботанический журнал», 1970, № 3, стр. 166. ↑
«На пути к теоретической биологии». М., 1970, стр. 76. ↑