НОВАЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ НАУКА ОРГАНИЗМИКА

Общая часть

Разделы Организмики

Двойственность взаимоотношений структуры и функции – важнейшее эволюционирующее свойство материи

А.Ц. Торосян, профессор, Национальный институт здравоохранения Армении
«Organizmica», № 1 [12], 2008

Подписка на журнал «Organizmica» в каталогах:
«Роспечать» - 82846; «Пресса России» - 39245

Цель работы: выявление эволюции взаимоотношений структуры и её функций ¹ на разных уровнях организации материи.

Вопросы внутреннего противоречия предмета, несмотря на имеющиеся работы, крайне ограничено изучены в аспекте взаимоотношений структуры и функции. Однако представления о предмете нельзя признать достаточными без выявления указанных взаимоотношений. Именно внутреннее противоречие структуры и функции есть (по Гегелю) «корень всякого движения и жизненности, лишь поскольку нечто имеет в себе самом противоречие, оно движется, обладает импульсом и деятельностью» (4). Радикальным выявлением одной из важнейших сторон взаимоотношений структуры и функций в физико-химической реальности явился закон Д.И. Менделеева о периодической зависимости свойств вещества от атомного веса, чем проявляются все известные элементы в доступном изучению окружающем мире.

Проанализируем суть Периодического закона. Нужно признать, что «Основы химии» Д.И. Менделеева (9) – не только специальный труд по химии, а труд с огромным общенаучным, философским потенциалом, демонстрирующий познание физико-химической специфики структурно-функциональных отношений. Материал о данном законе Дм. Ив. изложил в ракурсе постигнутых им теоретических и философских оснований (9, 13, 14). О том, какое огромное значение он придавал последним, свидетельствует целый ряд его утверждений: «Одно собрание фактов, даже и очень обширное, одно накопление их,… даже знание общепринятых начал не дадут еще метода обладания наукою, не дают еще ручательства за дальнейшие успехи, ни даже права на имя науки, в высшем смысле этого слова» (12). «Здание науки требует не только материала, но и… миросозерцания. Научное миросозерцание и составляет… тип научного здания», без которого «нет возможности узнать многое…. В лабиринте известных фактов легко потеряться» (11). «Изучать в научном смысле – значит… находить… функцию, закон…» (12). Именно это принципиальное убеждение Дм. Ив. стала осью его теоретических, общенаучных, философских представлений, которые «схватили» грандиозную спираль периодической зависимости свойств вещества от атомного веса. Раскрывая философскую основу своего научного мышления, позже - в статье «Вещество» (1892 г.) - Дм. Ив. подчеркнул: «Философскому же мировоззрению наиболее отвечает стремление отыскать сокрытую от глаз единую сущность» (15) …ибо «отыскать единое неизменное и общее в изменяемом и частном – составляет основную задачу познания» (16).

Что же составляет «единое неизменное и общее» в разработанном Периодическом законе Дм. Ив.? Взяв в качестве основы атомный вес, Дм. Ив. выбрал среди тысяч свойств различных веществ то общее, единое для всех элементов, что является одновременно для каждого из них весьма конкретной характеристикой.

Но если для таблицы Менделеева Д.И показатели атомного веса – безусловная научная база критериев, определяющая её систему ², то в изложении закона атомный вес предстаёт как соотносительная со структурой основа.

Будучи производным свойством, не отражающим другие стороны вещества, атомный вес, представляет лишь одну из сторон его - количественную характеристику. Поэтому в сущности закона он лишь символизирует существование истинного носителя – структуры вещества - детерминанта всех свойств и особенностей элемента, в частности, и атомного веса. Последний не есть нечто, дискретно существующее вне некой структуры. Как выражение количественной специфики конкретного вещества, атомный вес не отражает специфического детерминанта всех функций вещества, не характеризует в целом качество его. Известные формы изменений свойств, например, углерода, изотопы, существование гомологических рядов углеводородов, спиртов, альдегидов и многое другое демонстрируют возможность изменения свойств структуры при одном и том же атомном или молекулярном весе. К раскрытию неизменной зависимости свойств вещества от его структуры - именно к этому глубокому пониманию важнейшего свойства материи пришел Дм. Ив. и блестяще обогатил науку описанием периодической зависимости конкретных свойств элемента от атомной структуры, от количественной специфики её - ей свойственного атомного веса. Общепринятый в то время круг понятий и определений (9, 17, 8), вне которого вхождение открытого им Периодического закона в циркуляцию научной мысли (с восприятием его!), имело бы больше разночтений, толкований, также «диктовал» свои условия, учитывать которые в рамках метатеоретической работы, без сомнения, было необходимо. Собственно, в понятии «атомный вес» имплицитно содержится понимание структурной организации, т.к. атомный вес – не что иное, как одно из конкретных внешнепроявляемых свойств той или иной структуры, уровня её организации. Дм. Ив. подчеркнул, что каждый химический элемент «…оказывает своё самостоятельное влияние, его природою определяемое» (13). «А по смыслу всех наших физико-химических сведений, масса вещества есть именно такое свойство его, от которого должны находится в зависимости все остальные свойства материи, потому что все они определяются подобными же условиями…. Главный интерес химии – в изучении основных качеств элементов, а так как их природа нам вовсе не известна и так как для них мы поныне твердо знаем только два измеряемые свойства: способность давать известные формы соединения и то их свойство, которое называется весом атома, то остается только один путь к основательному с ними ознакомлению» (14). Вот то принципиальное, что вынудило Дм. Ив. окончательно выбрать в качестве основы атомный вес. Другой путь – связать свойства вещества со структурной организацией атома - был закрыт в то время неизвестностью строения последнего. Нюансы семантики и терминологии, способ изложения и само определение Периодического закона, разумеется, ни в коей мере не должны низводить суть закона, т.к. в своё время они должны были соответствовать научно-понятийным условностям эпохи и представлены современникам в общепринятых научных терминах. Более лучшего решения вопроса о взаимоотношениях структуры и функций тогда не было. Являясь количественной характеристикой вещества, атомный вес отражает также связь между количеством и качеством вещества, выражает его количественное качество или его качество количества, слитность количественной и качественной определенности вещества. Тот факт, что Дм. Ив. отметил зависимость «функции (закона)… от свойств массы» (12) – не оставляет никаких сомнений в его принципиальной позиции. Неизвестность строения атома в то время была, видимо, одной из веских причин, почему он часто сокрушался: «В голове сложилось, изложить не могу!» (8, 17). (Вес, характеризуя массу, никак не идентифицирует структуру, ибо при сохранении массы разрушенная структура не предопределит свойств целостной структуры). Основным носителем и «определителем» атомного веса следует признать внутреннее устройство химического элемента, т.е. не что иное, как структуру атома, т.к. только она является единственным и основным выразителем совокупности всех свойств вещества, его специфики.

Все приведенное позволяет (в рамках данной статьи!) изложить суть закона Д.И. Менделеева в несколько модифицированной форме: свойства химического элемента зависят от его атомной структуры, определяемой её пребыванием в ряду последовательных периодических преобразований трансурановых элементов в структуры микромира. Обнаруженная периодическая зависимость функций от структуры атома - неизменный закон, открытие которого стало важным прорывом человечества в понимание одного из кардинальных свойств материи - детерминации структурой своих функций. Еще раз подчеркнем, что Дм. Ив. весьма проницательно дополнил понятие «функции» словом «закон» т.к. в современной философской литературе познание функции предмета связывается с познанием закона его бытия. Разработка Периодической системы химических элементов основана на представлении о единстве взаимоотношений структуры элементов с их функциями. Поэтому вполне аргументировано, что в основу современной химии положена теория химического строения вещества, созданная А.М. Бутлеровым, Ф. Кекуле, А. Кольбе и др. (7, 18, 20). Квантовая химия, будучи теоретическим ядром химии, содействовала вкупе с химической электродинамикой (и статистической теорией строения материи) пониманию фазы как формы существования химического соединения, т.е. пониманию такого состояния взаимодействующих веществ, при котором сцепление их функций меняет традиционное соотношение каждой их структур с их функциями. Это позволило счесть в основе химической кинетики механизм переходных состояний вещества, возникающих в момент превращения. Важно выделить, что эти переходные комплексы позволили многим специалистам считать их особым состоянием материи, определяемым трансформирующим воздействием функционирования на состояние вещества, его структуры. В переходном комплексе осуществляется высшее единство структуры и функций, их двойственность, обусловливающая процесс как в пространственном, так и во временном отношениях. Вот почему в современной теоретической химии центром исследований признаётся суть химической реакции как единого структурно-функционального образования, определяемого отправным понятием «активированного комплекса», характеризующего функционально-структурные особенности реагирующих молекул в форме единства исходных и конечных продуктов, в качестве промежуточного состояния их (не соединения!). При этом стирается граница между понятием химической структуры и химической реакции - указанный комплекс не может быть охвачен понятиями структуры или функции, став носителем и выразителем динамических отношений, т.к. предстаёт в обеих ипостасях, включая в себя: а) исходные и конечные продукты; б) химическую реакцию, реализующую химические превращения. Здесь сама химическая реакция в свою очередь выступает как определенная структура. В этом аспекте эволюцию жизни можно рассматривать как цепь усложняющихся активированных комплексов, которые продолжают ветвиться при протекании соответствующего метаболизма, а клетка, организм – предстают как конкретный относительно стабилизированный в данный момент процесс кинетических переходов. Поэтому раскрытие внутренних противоречий структуры и функций не исчерпывается вышерассмотренной одной стороной - зависимостью функций от структуры, тем более, если предмет в процессе самодвижения изменяется, эволюционирует, формируя и развивая иную - новую форму взаимоотношений структуры и функций.

Гегель показал, что, будучи средством взаимоотношений предметов, свойства служат «непрерывной средой» между ними (3). Свойство выступает в качестве внутреннего вещи, «оно ей присуще и есть её тождественная с собой основа», в то время как отношение выступает в качестве «внешнего, выходящего за рамки определенности» предмета (2). Структура и свойства представляют собой предопределяющие друг друга противоположности. «Это по своей сути взаимоисключающие и в то же время взаимополагающие» характеристики, компоненты предметной структуры (3). Проблема соотношения предмета и свойства, а в рамках понятийного аппарата данной статьи - структуры и функции – всё более актуализируется в современной науке, изучению двойственности которых всё больше уделяется внимания. В философии наиболее остро она была поставлена Кантом, гиперболизирующим «понимание вещи в себе» в качестве исходного и последнего начала, которому противопоставлено всё многообразие свойств.

Для полноты проводимого анализа необходимо здесь также рассмотреть вопросы о взаимоотношениях структуры и функции в микромире, вопросы взаимосвязи частиц и поля. Собственно, любое фундаментальное исследование и представления о закономерностях движения материи должны быть ориентированы глубоким пониманием этих отношений. Значение постоянной Планка в качестве основополагающей идеи предопределяется тем, что она является концептуальным средством понимания единства и взаимодействия структуры и поля, понимания обмена энергией между излучением и веществом (19). На уровне микромира - «существование есть исчезновение». В центр изучения атомных тел сегодня ставятся акты их взаимодействия между собой, взаимодействия с приборами. Решающим стало признание, что поведение микрообъекта неотделимо от его взаимодействия с другим объектом, что способность микрочастиц к взаимодействиям предстала главным их свойством. Это привело к пониманию роли констант взаимодействия (электрический заряд, ядерный заряд и др.) в качестве основных величин, характеризующих микрочастицы. «Для атомного объекта существует потенциальная возможность проявлять себя в зависимости от внешних условий, либо как волна, либо как частица, либо промежуточным образом. Именно в этой потенциальной возможности различных проявлений свойств, присущих атомному объекту, и состоит дуализм волна-частица. Всякое иное, более буквальное понимание этого дуализма в виде какой-нибудь модели – неправильно» - подчеркивал В.А. Фок (23). Коренное отличие релятивистской квантовой теории (как и её сходство) с квантовой механикой определяется тем, что в основу взаимодействия положен процесс рождения и поглощения частиц одного сорта частицами другого, их размножение и взаимопревращаемость. Движение элементарных частиц – ни что иное, как превращение их друг в друга. Поэтому структура элементарных частиц в релятивистской квантовой теории «не может быть представлена вне их взаимодействия» (25). Тот факт, что элементарные тела одновременно и тела, и функции, что практически нельзя провести заметную грань между полем и частицей свидетельствует, что в глубинах материи структура и функции «находятся в глубоком единстве» (25). Добавим, что, если в нерелятивистской квантовой теории понимание отношений частицы и поля строилось на признании доминирующего статуса частицы, а полю отводилась роль статиста в виде волновой характеристики, то в релятивистской квантовой теории поле и частица признаются как равноправные объекты их глубокого единства. Символикой такого положения выступает разделение соответствующих уравнений на уравнения движения частиц и уравнения поля в нерелятивистской теории, и восприятие уравнения поля как уравнения движения частиц данного поля – в упомянутой релятивистской теории. Накопленный к настоящему времени материал о трансмутации, аннигиляции и регенерации элементарных частиц свидетельствует, что как в молекулярном, надмолекулярном движении материи, так и на уровне микрочастиц, различные формы взаимоотношений структуры и функции определяют особенности изменений их, переход «одного качества в другое» (4). Анализ связей и превращений форм движения друг в друга, анализ движения взаимоотношений структуры и функций, особенностей связывания и превращения энергии – суть современного познания движения материи. Энергия, выражая связь между различными формами движения, их способность к взаимопревращениям предстает как мера этих превращений, как мера изменений взаимоотношений структуры и функции. Превращаясь в волну, энергию, структура исчезает, а, превращаясь в частицу и связываясь ею, энергия функционирует как структурообразующее начало. Вспомним прозорливую мысль М. Планка: «Самое относительное предполагает существование чего-то абсолютного; оно только тогда имеет смысл, когда ему противостоит нечто абсолютное» (19). Так, фотон, может поглощаться полупроводником с образованием экситона. Затем экситон рекомбинирует, испуская такой же фотон, который вновь поглощается, а экситон вновь рекомбинирует и т.д. Формируется смешанное их состояние. При нулевом волновом векторе фотон имеет состояние с нулевой энергией, соответствующее полному отсутствию как света, так и экситонов, что уже перестаёт, разумеется, быть предметом науки ³. Обладая тем или иным «свойством», предмет реализует своё бытие через систему универсальных связей бытия. Сегодня, вероятно, трудно однозначно ответить на вопрос, являются ли глюоны - частицы с нулевой массой, осуществляющие взаимодействие между кварками (судя по работам М. Гелл-Мана), самым эволюционно низким уровнем организованного механизма взаимодействия? Собственно, здесь «да» или «нет» не столь существенны для восприятия огромной значимости очередного «предположения», что глюоны осуществляют взаимодействие(5). Обнаруженные частицы типа нейтрино, каона, пиона или гипериона (более 200!), будучи нестабильными, превращаются в доли секунды в «странные» частицы. Понятие М. Гелл-Мана «странность» означает целое квантовое число (нулевое, положительное или отрицательное), характеризующее элементарные частицы (5). Здесь важно подчеркнуть, что «странность» сохраняется при сильных взаимодействиях, при слабых - исчезает. «Странные» частицы «выживают» до тех пор, пока не распадутся во время слабого взаимодействия. Понятие «странность» стало систематизирующим началом в представлениях об элементарных частицах, т.к. «предсказанная» данной «почти-менделеевской» системой неизвестная прежде частица – омега-минус-гиперион вскоре была обнаружена. М. Гелл-Ман показал (5), что у «элементарных», частиц есть своя субъядерная структура из различных «частичек» (кварков), чей заряд составляет +2/3 или 1/3 заряда протона, что подтвердил другой американский физик - Д.Цвейг. По гипотезе М. Гелл-Мана, барионы состояли из трех кварков, мезоны – из двух кварков (5). Десять лет спустя, он предположил существование глюонов - частиц с нулевой массой, которые осуществляют взаимодействие между кварками. Понимание корпускулярно-волнового единства, этой двойственности, можно рассматривать в плане вскрытия глубинных взаимоотношений структуры и функции. Именно это определяет эвристическую ценность данного соотношения, составляющего основу фундаментальных построений релятивистской квантовой теории. Процесс рождения и поглощения частиц одного вида частицами другого вида, их размножение и взаимопревращаемость – ни что иное, как установление или изменение возможной в сложившихся условиях наиболее оптимальной формы этого «всёопределяющего соотношения» структуры с функциями. Именно на нём строится фундаментальная связь между строением вещества и уравнениями движения, между элементарными частицами и их кинетикой. В своей сущности категории «структура» и «функция» еще более сблизились - современные представления об их неделимом единстве вылились в их прямое отождествление. Выявление единства корпускулы и волны, частицы и поля привело к пониманию возможности рассмотрения поля как совокупности квантов, а множество частиц одного вида - как некого поля. Осознанной стала невозможность проведения между полем и частицей какой-либо грани, т.к. они внутренне едины. Следовательно, формация, развитие и изменение конкретных взаимоотношений структуры и функции есть тот стержень, есть то свойство материи, которое определяет особенности физической, химической и биологической форм движения. Гегель проницательно отметил: «Изменение есть… переход одного качества в другое» (4). Всё это позволяет считать, что периодический закон в сущности своей должен быть интерпретирован не только в рамках химии, отражающего зависимость свойств от структуры относительно неизменных в данный момент элементов, но как общий закон физики, охватывающий материальные структуры в динамике, в их постоянном движении, в их переходах с более высокого уровня организации на более низкий уровень. Известная связь между расположением элементов по периодам в таблице Дм. Ив. и строением электронной оболочки, известное значение периодического закона в выведении принципа Паули, многих теорем теории квантов, развития ядерной физики и др.свидетельствуют о необходимости понимания Периодического закона в самом широком плане в современном учении о веществе, понимания зависимости свойств вещества от его «внутреннего устройства», от структуры. Идентификация именно этого момента - можно сказать, «стекания» вещества с высоты сравнительно большого атомного веса к уровню меньшего атомного веса и образование новых взаимоотношений структуры и её функций, нового уровня её бытия и функциональных проявлений, т.е установление новой зависимости изменившихся свойств от деградированной структуры, «диктат» меняющейся структуры в перемене своих функций – вот то ядро понимания, которое должно составлять сегодня основу представлений о веществе в различных дисциплинах (о химических реакциях, об организации электронных оболочек атома, о ядерной физике и о звездных глубинах элементарных частиц).

Рассмотрим теперь какова динамика взаимоотношений структуры с функцией у живого. Обратимся к анализу взаимоотношений структуры и основной функции живого и сопоставим Фундаментальный закона №1 развития живого (21) с Периодическим законом, с закономерностями движения материи в микромире ⁴. Вначале отметим, что развитое тело содержит больше информативного материала для изучения закономерностей движения, чем его менее развитые «предшественники», позволяя глубже понять строение и функции последних. Известная мысль, что «ключ к анатомии обезьяны в анатомии человека», вводится в отправные позиции теоретических и экспериментальных исследований во многих дисциплинах. Углубляя представления частных биологических наук, познание основополагающей роли взаимоотношений структуры и функции живого предопределяет расширение конкретных знаний об особенностях указанных взаимоотношений на более низком уровне организации материи. Вместе с тем, рассмотрение динамики взаимоотношений структуры и функции в процессе переходов физической формы в химическую и биологическую формы материи имеет не только гносеологическое, но мировоззренческое значение. Структурно-функциональный подход к изучению различных уровней организации материи, развитие в нем системности и эволюционизма позволят осознать наиболее общие свойства материи, их дифференциацию и интеграцию. Учитывая, что значимость нового знания является производным его объективного содержания, что воздействие его в системе представлений также детерминировано им, то познание всех взаимоотношений структуры и функций в самодвижении материи поднимает познавательный потенциал представлений о динамике столь существенного атрибута материи, как взаимосвязь структуры и функции как в конкретных дисциплинах, так и на уровне общефилософских представлений.

В современной биологии, философии биологии принято, что функции живого всегда «связаны» с определенной структурой, как своим носителем, что структура в соответствии со своим внутренним устройством проявляет ту или иную функцию, вступая во взаимодействие с окружением. Справедливость этого подтверждается представлениями о физической картине мира. Это - истинно, но - далеко не вся истина. Будучи частью и продуктом физического мира, живое, естественно, «оживало», живет, и будет жить в соответствии со всеми законами реального мира. Но аксиоме физиков: «Пока сохраняется структура, сохраняется и система в целом» ни одно доказательство не поможет остаться справедливой при соотнесении её (аксиомы) с живой структурой. Без необходимого функционирования - структура живого не сохранится. В биологии нужно признать иную аксиому: «Наличия одной, какой бы то ни было сложной структуры для развития живого не достаточно. Необходимо соответствующее функционирование, не просто функционирование отдельной его системы, а должна осуществляться полномасштабная акция основной функции живого, ибо она детерминирует бытие структуры живого» (21). Равное допущение в мире неживого о том, что основная функция определяет или «порождает» более развитую структуру - невозможно, оно будет воспринято как «нонсенс». Структура живого, как и любой предмет объективной реальности, подчинена действию второго закона термодинамики и здесь никакого сомнения нет и не может быть (вопреки ошибочным утверждениям некоторых биологов-максималистов). Относительное противостояние энтропийным сдвигам структура живого приобретает в акте основной функции живого, т.е. в акте освоения внешнего мира ?«развития свойственных структур и отношений анализом внешнего мира» (21)?, тратя меньше энергии на данную акцию, чем получаемая энергия в результате её свершения. Вне основной функции - структура живого рушится и исчезает.

Не описывая здесь огромную систему основной функции живого, рассмотрим лишь некоторые важнейшие стороны её взаимоотношений со структурой живого. Анализ материалов современной биологии приводит к выводу о существовании трёх наиболее общих форм этих взаимоотношений, показанных в монографии Торосяна А.Ц. «Открытие основной функции живого» (Москва, Наука, 2006г., 404 стр.).

1) структурно-функциональная детерминация, присущая всему материальному миру, в том числе и живому, при которой структура определяет функцию (положение, хорошо известное в современной философии); 2) функционально-структурная детерминация, существующая только у живого, при которой основная функция определяет бытие и развитие структуры. Данная форма - фундаментальная отличительная особенность живого - новое свойство материи, реализующаяся только на уровне организации и развития живого. Их совокупностью и единством представлена третья форма – 3) биогенная двойственность взаимоотношений структуры и основной функции: при которой осуществляется сопряженная двусторонняя детерминация - структурно-функциональная и функционально-структурная.

Вырастая из первой и надстраиваясь над ней, вторая форма вместе с первой – в форме биогенной двойственности составляют водораздел между живым и неживым, т.к. у неживого (физического мира) нет ни второй, ни третьей форм рассматриваемых взаимоотношений. Функционально-структурная детерминация основа возникновения и развития живого, его важнейшее жизнеполагающее свойство, выступающее как приобретаемое - относительно новое - свойство материи, развитое в процессе её самодвижения. Ни один предмет, ни одна структура в мире, за исключением живого, не обладает такой особенностью отношений структуры и функции. Только живому присуще своей структурой обусловливать возможность акций основной функции и способность собственным функционированием развивать свою структуру. Вклад функционально-структурной детерминации в формирование качества живого принципиально разнится от вклада первого типа анализируемых отношений. У неживого структура выступает по отношению к функции «как внутренняя основа, раскрывающаяся в присущем системе способе функционирования» (по Тринчеру) (22). У живого основная функция выступает как «внешняя» основа, определяющая структуру и качество живого. Принципиальное различие живого от неживого возникает лишь с формированием функционально-структурной детерминации, надстраивающейся на традиционные отношения структуры и функций, возникает с этим новым качественным уровнем функциональных акций. Вскрытие зависимости структуры и качества живого от акций основной функции предстает не только как результат и средство биологического познания, но и как логическая система выявления сущности жизни, принципов её специфического движения. Жизнь есть, во-первых, функционирующая структура, осваивающая внешний мир, во-вторых, есть продукт предшествующих акций освоения, зафиксированный в структуре организма. Структура живого выступает как результат и как продуцент своей основной функции. Действительность перехода структуры на новый уровень взаимоотношений со своей функцией, на уровень указанной биогенной двойственности отражает не только развитие нового свойства материи, но и предопределяет периодически усложняющееся соотношение структуры и функции. Периодичность проявляется образованием различных форм этих взаимоотношений – энергозависимой, субстратной, функциональной, абстрактной, идеальной, базирующихся на указанной двойственности и начинающихся на каждом витке развития - надстройкой качественно новой аналитической функции (21). Здесь важно отметить, что формирование нового уровня проявлений основной функции и организации живого осуществляется на всех этапах эволюции по одним и тем же закономерностям – вначале формируется качественно новый элемент анализа внешнего мира, затем «созревает» новая система синтеза, развития свойственных структур и отношений. В своей целостности - в развитии свойственного анализом внешнего мира - основная функция на всех витках детерминирует развитие качественно нового уровня организации структуры, которая в свою очередь становится носителем новой формы основной функции живого. (На субстратном уровне основная функция детерминирует развитие структуры растений, животных в процессе субстратного освоения предметов окружающего мира. На функциональном уровне обсуждаемых взаимоотношений детерминация основной функции живого приводит к образованию соответствующих нервных структур и т.д.). Важно добавить, что переход живого на новый уровень своей организации и бытия определяется основной функцией при соответствии внешних условий внутренним потребностям живого с формированием новых внутренних и внешних связей, новых структур, увеличивающих получение, связывание энергии, повышение экономичности её расходов. Можно вывести два отношения: для живого и неживого, которые отражают энергетико-материальную разницу между изменениями структур при их функционировании. Для наглядности возьмем три точки фиксации движения структуры для живого и неживого соответственно: до функционирования - СЖ1 и СН1, во время - СЖФ и СНФ, и после акции основной функции живого – СЖ2, СН2, что позволит получить следующие отношения:

СЖ1 < СЖФ << СЖ2 (для живого);

СН1 > СНФ >> СН2 (для неживого).

Именно эта противоположность отражает важнейшее отличие живого, его качество, его сущность. Признавая наличие физических и биологических законов и принципов, следует признать, что структура живого подчиняется «правилам игры» этих двух миров, т.е. подчиняется: а) всем действующим в окружающем материальном мире объективным законам; б) законам, выработанным и устанавливаемым собственным бытием и развитием.

Преджизненный синтез макромолекулярных структур привел к образованию несвойственных для неорганического мира структур с относительно антиэнтропийным функционированием, определяемого вторым типом отношений структуры и функции – функционально-структурной детерминацией. Всё последующее развитие качества живого не исключало, а вбирало в себя свою овеществленную историю этой детерминации. Развитие двойственности отношений структуры и функции у живого - важнейшая сторона эволюционного содержания его бытия. Так, увеличение молекулы ДНК вируса в тысячи раз при переходе её в ДНК человека, будучи продуктом функционирования, в то же время является и предпосылкой дальнейшей эволюции уже сформировавшейся новой структуры и новой формы основной функции. Объективность двух типов отношений структуры и функции у живого, способность к аналитико-синтетическому освоению, составляют уникальное качество жизни, выражающее её суть - освоение внешнего мира. Формируясь на субклеточном уровне в своих основных компонентах, сливающихся в целостность, основная функция обогащается новыми составляющими элементами на организменном и надорганизменном уровнях (популяция, биоценоз, экосистема и биосфера). Выделенная биогенная двойственность отношений структуры и функций предстаёт результатом и фундаментом формирования нового свойства, нового соотношения структуры с функцией, аккумулирующего в своем бытии суть живого, возможность развития своего качество. Формация этого свойства - многоэтапный, многокомпонентный эволюционно разноуровневый процесс. Вместе с тем, в целостном проявлении данного свойства все другие свойства живых организмов связаны с ним прямо или опосредовано. Выход здесь за рамки фиксации его только у низших или только у высших форм живого отражает философский, мировоззренческий характер выделения биогенной двойственности структурно-функциональных взаимоотношений у живого. Биогенная двойственность олицетворяя новое, что составляет ядро эволюционирующих отношений живого с внешним миром, детерминируя существование и позитивную динамику качества живого, выступает как способ возникновения, бытия и развития живого.

Принципиально необходимо подчеркнуть, что развитие мышления, формирование сознания человека обеспечиваются на качественно новом уровне действием всех механизменных схем, действовавших на нижних ступенях его эволюции (растительной и животной). Сегодня нет более оптимальных подходов и решений одной из важнейших проблем современности – проблемы сознания, чем походы и решения в рамках познания всей целостной системы основной функции живого (21). Здесь сознание предстаёт как функциональная структура мозга человека, основной функцией которой выступает мышление – функциональное освоение внешнего мира, выступает как очередной виток (надстройка) эволюции основной функции живого, выводящий процесс освоения внешнего мира за рамки субстратности. Функционально-структурная детерминация как эволюционирующее свойство материи приводит к качественно новой форме взаимоотношений функциональной структуры (сознания) и абстрактной функции (мышления). Порождение мозгом человека такой сложнейшей функциональной структуры как сознание – является основой развития надбиологического уровня организации функционально-структурной детерминации, свидетельством чего является стремительное развитие работ по искусственному интеллекту.

Расположение форм живого с различным уровнем взаимоотношений структуры и функции, с различным уровнем освоения внешнего мира, в виде последовательного ряда по мере усложнения и формирования качественно новых свойств следует принять за био-антропогенетический ряд ⁵.

Всё разнообразие биологических явлений от простейших форм до преобразующей деятельности человека свидетельствует, что описанная двойственность отношений структуры и функций живого выражает причинные и необходимые отношения биологических и психических явлений, их существенные, внутренние связи, обусловливающие проявления и эволюцию живого, в частности, человека.

Важным компонентом, характеризующим специфику и внутренний механизм биогенной двойственности, является биологическое предопределение необходимого элемента собственного развития (21), непосредственно выражающая определяющую роль основной функции в каждом конкретном акте развития структуры живого. Для наглядности вспомним знаменитую «коробку с кубиками» Г. Ферстера и обнаруживаемую на дне после хаотической тряски некую правильную геометрическую фигуру. Можно полагать, что внутренняя готовность негэнтропийного установления устойчивых связей между кубиками в силу энергетически возможной случайной комбинаторики приводит к различному профилю фигуры. Модель образования элементарного механизма предопределения можно представить, продолжив мысленно «физику кубиков». У одного кубика, условно примем, нет предопределения, у двух, скажем, – тоже нет, но уже у трех - при их угловом сочленении - возникают очевидные конкретные предопределяющие условия для присоединения четвертого кубика с установлением наибольшего количества связей. В начале процесса достаточно соприкосновения одной - двух граней, позже – трех, четырех, пяти. Чем сложнее по мере собственных изменений становится структура, тем конкретнее предопределение различных характеристик присоединения необходимого нового элемента.

Имеющиеся знания об уникальных особенностях углеродных соединений, конкретные данные о развитии живого и его отношений со средой позволяют вывести следующее:

«В эволюции углеродной жизни функционально-структурными свойствами тела предопределяется:

а) конкретное поле для рецепции необходимого элемента;

б) внутренне необходимый элемент с конкретными свойствами для развития собственной структуры (в частности, своего генетического аппарата). Освоение необходимого элемента предопределяется в такой точке структуры, при рецепции которого увеличились бы её (структуры) устойчивость, реакционная способность, энергоёмкость, готовность к связыванию большего количества вещества, энергии;

в) оптимально возможный для данной структуры на данном этапе её развития механизм (или инфраструктура) рецепции и соответствующий энергетический потенциал связывания предопределяемого элемента, в результате чего обеспечивается наиболее высокий уровень взаимодействия с предопределяемым элементом.

Вхождение предопределяемого элемента в структуру реализуется или ограничивается также в зависимости от соотношений структуры с другими внешними факторами. Формирование предопределения в конкретной точке структуры и его разрешение не повторимы и не обратимы».

Здесь, по существу, связываются три кардинальных вектора эволюции живого:

а) неограниченная самодетерминация углеродных структур к бесконечному ветвлению;

б) эволюционная (вертикальная) направленность предопределения;

в) возможности или ограничения рецепции предопределяемого элемента своего развития в отношениях с факторами внешнего мира.

Вопрос о том, на какую глубину макромолекулярного, молекулярного, атомного строения простирается наличие тех или иных механизмов функционально-структурного предопределения, непосредственно связан с основами и формами их движения на различных уровнях организации материи. Будучи относительно высокой формой отношений между телами, взаимодействие, естественно, характеризуется различно развитыми механизмами и формами реализации, свойственными взаимодействующим структурам, и характеризует их. Возвысившись над средой, благодаря целому ряду благоприятных обстоятельств во взаимодействии с последней, «растущие» макромолекулярные структуры одновременно «совершенствовали» свои функционально-структурные возможности предопределения. И на более низких уровнях эволюционирующих макромолекулярных структур предопределение необходимого элемента своего развития является важным реально действующим фактором в отношениях с внешним миром и условием их прогрессирующего самодвижения. Накопленный материал химии макромолекулярных соединений, имеющиеся знания физической химии и химической физики являются более, чем достаточным основанием для такого вывода. Более того, предопределение не формируется и не исчезает в отрыве от структуры, оно лишь видоизменяется в зависимости от меры изменений организации самой структуры, которая является основой формирования предопределяющих механизмов. Следует считать, что простирающееся вглубь материи данное свойство служит важной функцией структуры, одной из характеристик меры организации структуры. Предопределение не отторжимо от структуры, насколько движение - от материи. Если «сила взаимопритяжения двух тел прямо пропорциональна их массам…», то сила их взаимодействия (установления связи и вступление в новую систему отношений) пропорциональна мере соответствия их предопределяющих инфраструктур или структур. В настоящее время есть основания полагать, что феномен предопределения в крайне редуцированной форме простирается до (или истекает из?) «звездных глубин» структурной организации материи. Обсуждаемыми аксиоматичными принципами очерчивается нижний полюс предопределения. Верхний полюс представлен абстрактной формой его у человека, механизмы которой составляют качественно новую форму реализации эволюционного предопределения (21). «Биологизация» литосферы не является здесь альтернативой, т.к. жизнедеятельность растений и животных продуцирует сравнительно низкий уровень предопределения, а преобразование биосферы человеком - не что иное, как овеществленное в этом преобразовании абстрактное предопределение человеком необходимых ему условий и факторов собственного развития.

Познание биологических закономерностей переходов структуры на новый уровень может помочь в раскрытии действия соответствующих законов на более низких уровнях структурной организации материи. Но, разумеется, каждый переход любой структуры на новый уровень организации – всегда конкретная позиция, частные и общие вопросы которой должны рассматриваться в ракурсе всего естествознания. Опустим анализ вполне очевидного предопределения на высоких уровнях живого (животный мир, человек) и рассмотрим соотношение предопределения со свойством «извлечения упорядоченности из внешней среды» (по Э. Шредингеру) (24), со способностью связывания энергии внешней среды. Известно (1), что Н. Винер и Д. Нейман независимо показали способность сложных систем к получению и накоплению информации из окружающего мира. Но, необходимо уточнить, что сам процесс усложнения и образования сложных систем уже не мыслим без данной способности, разумеется, в упрощенной «точечной» форме. Будучи составным компонентом процесса взаимодействия, его инициирующим «возбуждением», внутренне необходимое предопределение является выражением самодетерминируемой готовности к увеличению собственной упорядоченности. Реализация предопределяемого взаимодействия неминуемо приводит к результату, одним из составляющих которого является то или иное увеличение упорядоченности самой предопределяющей структуры. Принципиально важно, что внешние и внутренние ограничения могут подавлять в структуре эту природную заложенность, что приводит к слабым или к неопределенным взаимодействиям. Отношения предопределения со структурой у живого вписываются в вышеописанную структурно-функциональную форму отношений структуры и функции, при которой структура определяет функцию, в то время как «извлечение упорядоченности из внешней среды», понятно, не может быть отнесено к этой позиции. Отличие форм предопределения у живого и неживого, как следует из анализа и сопоставления соответствующих механизмов, заключается также в различии сформированности инфраструктур предопределения в соответствии с их общей структурной организацией на том или ином уровне организации. Усиление специфики предопределения в связи с усложнением структуры - отражение общей закономерности дифференциации функциональных свойств при эволюционном движении молекулярных структур и надмолекулярных биосистем. Соприкосновение двух молекул является первым условием взаимодействия, в результате которого может осуществиться процесс взаимного «узнавания» и восприятия «фиксированной» на их поверхности информации. Все известные функции, например, белка определены химическими особенностями его поверхности. Связывание лигандов с поверхностью аллостерических белков меняет их форму. Присоединение очередного лиганда изменяет связывание следующего, что регулирует макромолекулярные и клеточные процессы (27).

Известно, что последовательность субъединиц макромолекул определяет пространственную конфигурацию их поверхности, которая, в свою очередь, с помощью слабых нековалентных взаимодействий осуществляет процессы взаимного «узнавания» или «неузнавания» молекул или разных участков одной и той же молекулы (29). Столкновение молекул приводит к образованию различных слабых связей между ними, что возможно при диффузии молекул, тепловом движении, обусловливающих их случайное «блуждание». Если силы связывания сильнее сил диссоциации при тепловом движении, то поверхностная подогнанность, «подстройка» взаимодействия определяет комплексообразование (30). Чем лучше прошел процесс «узнавания», тем больше энергия взаимодействия, тем прочнее комплексообразование. Установлено, чем сильнее связывание, тем выше константа сродства, соответствующая энергии связывания от 4 до 14 ккал/моль (28). Более того, по скорости диффузии, например, хромосом можно оценить максимальную скорость ассоциации и рассчитать минимальное значение константы равновесия, соответствующее минимальному изменению свободной энергии, равному 23 ккал/моль. Такой вклад обеспечивается обычно 23 водородными связями (31). Понятно, что молекулярное взаимодействие в силу случайности не может быть достоверно надежным. Чем ниже развито живое, тем больше ошибок в эволюционном процессе, больше порой энергетически маловыгодных реакций. Но и без них эволюция была бы вряд ли возможной. Вместе с тем нельзя забывать, что большинство мутаций, изменяющих белки, вредны и элиминируются их взаимоотношениями с факторами внутренней и внешней среды. И еще один вывод из анализа имеющихся материалов по «скорости» эволюционных процессов живого: без механизмов предопределения необходимого элемента своего развития эволюция живого к настоящему времени едва «доползла бы» до птеродактилей. Здесь уместно отметить, что высокая надежность сохранения нуклеотидных последовательностей ДНК (28) является самым веским и достоверным доказательством, что именно предопределение внутренне необходимого очередного элемента своего развития является ведущим инициальным процессом эволюции, в то время как действие факторов внешней среды лишь «позволяют», «способствуют» или »запрещают» реализацию предопределяемой реакции. Так, белок среднего размера из 400 аминокислот случайно мутируется в результате одной аминокислотной замены приблизительно каждые 200000 лет, что согласуется с оценкой частоты мутаций нуклеотидных последовательностей ДНК в гомологичных некодирующих участках генома у разных видов млекопитающих (26). Более того, существование механизмов репарации добавляет весомость приводимому доказательству. При апуринизации одна из репарационных нуклеаз распознает участок цепи ДНК с недостающим основанием, разрывает фосфодиэфирную связь с инцизированием поврежденного нуклеотида и с восстановлением правильной последовательности нуклеотидов в ДНК. Каждый из 20 ферментов, входящих в набор ДНК-гликозилаз, узнает определенный тип измененных оснований в ДНК и катализирует гидролитическое отщепление такого основания от дексорибозы (дезаминированных цитозина, аденина, алкилированных оснований различных типов, оснований с разомкнутым кольцом и оснований, в которых двойная углерод-углеродная связь заменена простой) (30).

В приведенной выше нашей дефиниции предопределения «планируемая» конкретика его отражена понятием «внутренне необходимый свойственный элемент развития». Если, скажем, молекуле ДНК необходим вполне определенный химический элемент, с тем чтобы он стал очередным шагом в её развитии, то все благополучно, если из внешних условий внутренними факторами указанный элемент освоен. Что же происходит, если внешними обстоятельствами данная потребность обречена на запрет? На место необходимого элемента в молекулу ДНК встраивается иная группа или ниша конформационно блокируется, результатом чего может развиться тупиковая ветвь эволюции живого (с отклонением от оптимального пути роста ДНК) или произойти точечная «морбидная» мутация (26). Вспомним вновь «большую коробку с кубиками». Внутренняя необходимость установления устойчивых связей между кубиками в силу случайной комбинаторики приводит к различным формам фигуры, способствующим удержанию энергии в той или иной мере (Там же). Чем сложнее при встряхивании становится фигура, тем предопределяются более сложные условия присоединения нового кубика. Естественно, элемент перехода молекулы ДНК человека на новый уровень также намного сложнее переходного элемента молекулы ДНК вируса. Предопределение – хорошо проявляется в своих развитых формах - у живого, и гораздо беднее выражено в мире биомолекул, обусловленное и здесь неограниченной самодетерминацией углеродных соединений к бесконечному усложнению. Формирование конкретного предопределения от инициальных внутренних «побуждений» до рецепции внешнего элемента проходит несколько этапов, содержание которых весьма разнообразно на различных ступенях организации самой структуры, ее предопределяющей инфраструктуры и сложившихся внешних условий. В наиболее общем виде эти этапы можно свести к следующей цепи: побуждение → формирование поля для рецепции необходимого элемента → внешнее выражение конкретной необходимости («запрашиваемость») → ожидание, готовность к рецепции → восприятие и связывание → образование новой системы предопределения.

Формы структурно-функциональной детерминации предопределения: а) неспецифические формы (доатомные, атомно-молекулярные), определяемые нековалентными силами взаимодействия; б) специфические формы (макромолекулярные), определяемые аффинностью и авидностью взаимодействия активных центров; в) функционально-аналитические (у животных); г) абстрактные формы (у человека). Накопленные знания по каждому из затронутых разделов позволяют осознать фундаментальную роль явлений предопределения в возникновении эволюции живого, осознать предопределение как один из важнейших «механизменных» компонентов его развития.

Приведенное выше положение о зависимости меры предопределения от структурной организации делает особенно актуальным вопрос о предопределении на низких уровнях организации материи, т.к. упрощение форм предопределения по мере «углубления материи» (точнее, деградации структурной организации) резко снижает возможность регистрации того или иного его функционального проявления.

Можно ли считать происходящее объединение частиц в атомные ядра при сближении расстояния между протонами и нейтронами до 10 – 13 см результатом реализации предопределения? Точнее, является ли его проявлением перекрытие ядерным притяжением сил электрического отталкивания? Сложившиеся представления о данном многокомпонентном процессе внешне не содержат вопросов, требующих новых теоретических построений. Поэтому связывание данного процесса с еще одним понятийным конструктом - предопределением – внешне кажется излишним.

Существенным основанием для введения данного конструкта в циркуляцию физических знаний здесь представляется необходимость вскрытия существующей определенности, своеобразной специфики процесса взаимодействия, что ни одним из известных понятийных конструктов в физических дисциплинах никак не идентифицируется. Известно, что при образовании каждой системы необходимо, чтобы энергия внутренних связей между взаимодействующими элементами будущей системы превышала их суммарную кинетическую энергию. В каждом случае энергия взаимодействия характеризуется параметрами, обусловленными строением взаимодействующих. При недостаточности имеющегося потенциала у одной из структур - взаимодействие не состоится, или точнее, возникшее взаимодействие окажется неустойчивым и система не образуется. (Можно было для удобства называть такие случаи взаимодействия «неопределенным взаимодействием»). Следовательно, «определенные» взаимодействия могут предопределяться по ряду позиций: скажем по силе ядерного притяжения, специфике предопределяемого элемента, кинетической энергии, потенциалу электрического притяжения, отталкивания, по расстоянию между взаимодействующими структурами и т.д. вплоть до предопределения нашей цивилизацией изменения окружающего мира. Часть указанных факторов, безусловно, можно рассматривать как компоненты условий, способствующих или ограничивающих взаимодействие (например, расстояние между взаимодействующими протоном и нейтроном). Но и сами факторы условий могут быть в определенном соотношении со свойствами элементарных частиц или быть их производными. Тот факт, что степень относительной сложности частиц по отношению друг к другу зависит от величины их полной внутренней энергии и соответствующей ей массе также можно рассматривать как основу для понимания, что взаимодействие посредством ядерного, электромагнитного, и гравитационного полей в каждом случае следует расценивать как возможные формы функции предопределения в мире элементарных частиц. Чем ниже уровень взаимодействующих структур, тем менее специфично выражены механизмы предопределения, тем менее специфично осуществляются процессы взаимодействия. Существующее у физических тел свойство предопределять взаимодействие требует широкого рассмотрения на всех уровнях его бытия в объективном мире. Принципиально говоря, факт наличия у живого двойственности отношений структуры и функций и механизмов предопределения необходимого взаимодействия мало, что значит для понимания конкретного предопределения взаимодействия у физических тел: различные формы организации предопределения зависят от уровня всей структуры, системы. Опорой для суждения о предопределении взаимодействия является обнаружение его на молекулярном, атомном уровнях, где о живом, естественно, речи быть не может. Но несомненная стертость, сглаженность проявлений предопределения взаимодействия на более низких уровнях организации материи не должны быть основой его отрицания. Определенное взаимодействие без предопределения - не мыслимо.

В качестве положения для дальнейшего обсуждения можно выдвинуть следующее утверждение:

«Всякому физическому телу присуще детерминированное его структурно-функциональными особенностями конкретное свойство предопределения формы и меры, взаимодействия с телами внешнего мира. Предопределяется такое взаимодействие, в результате которого повышались бы:

а) устойчивость структуры;

б) энергоаккумулирующая емкость;

в) внутренняя упорядоченность с соответствующей готовностью к рецепции новой энергии, вещества;

г) способность к системообразованию.

В случае открытой системы получение телом свободной энергии содействует формированию и реализации предопределения, в случае закрытой системы рост энтропии в соответствии со вторым началом термодинамики ограничивает потенциал предопределения».

Обобщая всё вышеприведенное, можно отметить, что изложенные позиции о предопределении можно рассматривать в качестве одного из положений, характеризующих механизмы действия, материализации Периодического закона, т.е. рассматривать их в качестве его внутренней составной части.

Хотя явления взаимодействия сегодня детально исследуются и классифицируются в различных областях современных физических, химических, биологических и астрофизических знаний, накопленные данные о взаимодействии, начиная с его элементарных форм в микромире и кончая соответствующими явлениями во Вселенной, всё еще не позволяют развить целостное понимание этой важнейшей стержневой оси бытия объективного мира как единой универсальной и основополагающей парадигмы движения. Кроме того, слабая теоретическая база также ограничивает выработку представлений о разнообразии явлений взаимодействия как единой системе с определенной соотнесенностью различных форм взаимодействия.

В заключение отметим, что сопоставление форм движения материи на различных уровнях её организации (микромира, физическом, химическом, биологическом) приводит к однозначному заключению, что взаимоотношение структуры и её функций является одним из важных критериев состояния и меры организации вещества:

а) в микромире структура «переходит» в функцию, трансформируется в иную структуру;

б) на физическом уровне структура определяет функцию;

в) на химическом уровне взаимодействующие вещества составляют активный комплекс, в котором их структура и функции сливаются в неделимую иную форму единого бытия взаимодействующих структур;

г) на биологическом уровне формируется новое свойство материи – двойственность взаимоотношений структуры и функций, в которой ведущим компонентом становится функционирование, детерминирующая развитие структуры;

д) на интеллектуальном уровне развитие функционально-структурной детерминации приводит к формированию собственной функциональной структуры - сознания человека – как результата, как высшей формы взаимоотношения структуры и функции, с помощью которых структуры отражает и преобразует внешний мир.

Собственная эволюция функции (от выражения деструкции в микромире до детерминации биосферы) предстаёт как трансформирующееся проявление изменяющегося качества материи, вступающее в радикальное противоречие с её структурным строением на всех уровнях его организации, являясь способом его изменения. Изменения структуры зависят от соотношения её энергетического потенциала и энергетического потенциала внешнего фактора (поля, тела, взаимодействующих с данной структурой). Периодический закон охватывает зависимость свойств от строения вещества, присущую всему объективному миру. В процессе самодвижения материи взаимоотношение структуры и функции претерпевают изменения в двух направлениях: а) в направлении последовательных переходов трансурановых элементов в структуры микромира - с усилением тенденции зависимости функций от структур. Определяемая общей диффузией материи, эта деструктивная направленность присуща всем формам структурной организации материи (физической, химической и биологической). Обеднение свойств элементов при снижении уровня организации их структуры – однозначный довод указанной зависимости; б) в направлении переходов структур на более высокий уровень своей организации (взаимосвязь с соответствующими структурами, восприятие внешней энергии - фотосинтез, переход биомолекул и развивающихся структур живого в его высокоорганизованные формы с усилением тенденции зависимости структуры живого от собственных функций. Огромный опыт современной биологии - доказательство зависимости структуры живого от акций его основной функции. Если между живым и неживым провести условную разграничительную линию, то детерминация структурой функции простирается как «справа налево» от этой границы, назовем эту сторону «полем структуры с негативно действующей функцией» (для краткости: «структура – минус»), так и «слева направо» от той же границы. В обоих названных полях данная детерминация представлена в равной мере. Но в поле слева направо на первый план выступает противоположное направление, определяемой функционально-структурной детерминацией, что позволяет его обозначить как «поле структуры с позитивно действующей функцией» («структура-плюс»). Столь принципиальное различие названных полей обусловлено тем, что в поле «структура-плюс» - на детерминацию структурой функции - накладывается перекрывающая её по энергетическому потенциалу детерминация функцией структуры. Обобщая, можно отметить, что Периодический закон в той или иной форме охватывает движение веществ как в поле «структура-минус», так и в поле «структура-плюс».

Схема 1
Соотношения структуры и функции у веществ на различных уровнях организации материи.

Но если движению материи (в обоих полях) присуще одно направление, описываемое в широком понимании названным законом, то движению живого свойственно противоположное – дополнительное, превалирующее направление, определяемое Фундаментальным законом развития и бытия живого. Будучи надстраивающимся новым свойством материи – функционально-структурной детерминация всё больше в процессе развития живого наращивает свой потенциал. Развитие двойственности отношений сознания и мышления приводит к формации нового поля – «позитивно действующая функция» («функция-плюс»), где детерминация функций представлена в своей высшей форме.

Как видно из вышеприведенного, двойственность взаимоотношений представлена на всех уровнях организации материи, но формы её выражения носят сложный многокомпонентный разнонаправленный характер. Так, на уровне микромира двойственность выражается даже способностью перехода структуры в функцию, трансформирующуюся в другую структуру с меньшим потенциалом энергии. Эта поле нами условно названо «негативно действующей функцией» («функция-минус»). На уровне физической организации материи в соответствии с её диффузией двойственность выделяется как поле «структура-минус». На уровне химических реакций двойственность можно охарактеризовать как поле «структуры с позитивно и негативно действующими функциями» («структура-минус-плюс») в силу противоположных направлений образования продуктов реакции – часть структур связывается в более организованные, часть - в менее организованные системы. На уровне живой материи в двойственности однозначно преобладает функционально-структурная детерминация, символику которой выражает поле «структура с позитивно действующей функцией» («структура-плюс»). Формирование взаимоотношений сознание – мышление, развитие искусственного интеллекта демонстрируют развитие высшей формы функциональной организации – поле «позитивно действующая функция» («функция-плюс»).

Энтропийный или энтальпийный профиль функционирования конкретной структуры определяется соотношением энергетического потенциала структуры с энергонапряженностью взаимодействующего с ней фактора. Все энергосвязывающие и энерготеряющие формы функционирования взаимосвязаны в одной системе взаимодействия: приобретение энергии для одной структуры соотносится с потерей энергии другой. Весь поток переходов химических элементов выражает структурно - функциональную детерминацию, в то время как развитие биологических систем обусловливается двойственностью взаимоотношений структуры и функции, относительно антиэнтропийным действием специфически функционирующих структур, приводящих к связыванию вещества, энергии. В целом, функционирование изменяет структуру на всех уровнях её организации в следующих процессах:

а) функция приводит к потере энергии и переходу вещества на более низкий энергетический уровень, определяя его деструкцию (в поле «структура-минус»);

б) функция определяет вступление структуры во взаимодействие с внешним миром и способствует переходу её на более высокий энергетический уровень, т.е. способствует связыванию энергии в виде той или иной структуры, её несущей (в поле «структура-плюс»).

Анализ особенностей структурно - функциональных взаимоотношений на различных уровнях организации материи, развитие принципов соответствующей системности и эволюционизма позволят осознать наиболее общие свойства материи, их дифференциацию и интеграцию. Особенности взаимоотношений структуры и функции следует учитывать в различных частных науках, понимая их в трех аспектах: структурно-функциональном, функционально-структурном, и двойственно-детерминируемом. Не подменяя собой понятия конкретных дисциплин, познание основополагающей роли взаимоотношений структуры и функции предопределяет углубление дифференциации и интеграции конкретных знаний, будучи фундаментальной основой синтеза частнонаучного знания, платформой его систематизации. Взаимоотношения структуры с функцией выражают меру организации вещества, способность связывать или терять энергию при взаимодействии с фактором внешней среды, определяя все формы изменения вещества (деструкцию, трансформацию, развитие). Выявление определяющей роли в природе живого и неживого этих взаимоотношений, их эволюции приведёт к необходимости определенного уточнения принципов систематизации философских категорий, их групповой взаимосвязи, углубления анализа их логической структуры. Речь здесь идет не столько об абсолютизации выявленного знания о новом свойстве материи – двойственности взаимоотношений структуры и функции, сколько о придании целостности и упорядочения пониманию переходов одних форм движения в другие - в рамках единой системы представлений о свойствах и проявлениях материи в её самодвижении, определяемого, в частности, и особенностями взаимосвязи структуры и функций.

«Краткая история времени» S. Hawking'а, лабораторное замедление скорости света до полной остановки, эко-телескопы, данные об «обычности материи» в удалении в 12 миллиардов световых лет и многие другие достижения современных физических наук »будоражат» современную мысль биолога, способствуя её радикализации и развитию. С другой стороны, результаты исследований высоких форм организации материи сегодня уже не воспринимаются большинством физиков и философов «перчаткой вызова» биологии. Созрело понимание необходимого междисциплинарного сотрудничества в построении действительно единой картины мира с единым понятийным аппаратом. Исследования по общей систематизации взаимодействия, его иерархической структуре, анализ горизонтальных и, главное, вертикальных срезов его окажут существенное интегрирующее влияние на современную науку. Одним из плодотворных направлений в развитии общей систематизации взаимодействия могут стать развиваемые здесь представления о разнонаправленности взаимоотношений структуры и функции, в частности, о двойственной формы их у живого, о предопределении взаимодействия в материальном мире. Справедливость известного положения, что »теоретизация биологии совпадает с её физикализацией» предрешает, видимо, и определенную возможность относительной «биологизации» «вечно ищущей физики», ибо «мысль, рождающая мысль, ценнее собственной бесспорности».

¹ а) Под структурой понимается «внутреннее устройство» (по Ушакову Д.Н., по Ожегову С.И.), «совокупность устойчивых связей предмета, обеспечивающих его целостность и тождественность самому себе, т.е. сохранение основных свойств при различных изменениях». (Сов. энциклопедический. словарь. 1983, с. 127).
б) Под функцией понимается внешнее проявление свойства предмета. Понятием «основная функция» обозначается проявление качества предмета. (В статье лишь иногда для краткости под функцией понимается основная функция.)

² Нужно дифференцировать различную естественнонаучную познавательную значимость закона и значимость таблицы: возможны иные варианты построения таблицы, а суть закона инвариантна.

³ Следовало бы, конечно, рассмотреть эти взаимоотношения также в плане устойчивости и изменчивости, симметрии и др., но за рамками данной статьи.

⁴ Современное естествознание изобилует познаниями связей физических и химических, форм движения материи: связи между механическим движением и теплотой (Румфорд, Дэви), теплотой и электричеством (Ленц, Пельтье), электричеством и теплотой (Ленц), химическими процессами и электричеством (Вольта), электричеством и магнетизмом (Фарадей, Ленц), магнетизмом и световыми явлениями (Фарадей), химическими явлениями и теплотой (Гесс) и т.д.

⁵ Нужно подчеркнуть, что стремниной, аккумулятором, стволовым процессом эволюции живого является эволюция человека. И именно в человеке сконцентрированы и действуют в наиболее развитой форме все основные закономерности эволюции. Изучение действительно эволюционных процессов у представителей флоры и фауны затруднено, т.к. нижние ступени и боковые ветви эволюции живого проявляют действие эволюционных законов лишь в ущемленной форме. По сравнению с предшествующим временем развития живого уже через сравнительно короткий промежуток времени (каких-то две тысячи лет) масса человечество может превзойти массу земного шара… Какое эволюционное значение могут иметь те или иные особенности вьюрков с позиций перспектив развития человека? Да, на подобном «маргинальном» материале можно изучать частные вопросы, но никак не действительные законы эволюции, познание которых оптимально лишь при изучении эволюции человека.

Литература:

1. Винер Н., Об обучающихся и самовоспроизводящихся машинах. Кибернетика ожидаемая. Кибернетика неожиданная. М., изд- во «Наука», 1968 г. с. 243.
2. Гегель, Энциклопедия философских наук. М., 1975, т. 2-ой, стр. 44.
3. Гегель, Наука логики, 2003, т. 2, стр.121.
4. Гегель, Наука логики, 2003, т. 2, стр.124.
5. Гелл-Ман М., Розенфельд А., Сильно взаимодействующие частицы. «Успехи физических наук», 1964, т. 83, в. 4 , стр. 42 – 56.
6. Дмитриев И.С., Научное открытие in situ nascend: периодический закон Д.И. Менделеева. Вопросы истории естествознания и техники. 2001, №1, стр. 31 – 82.
7. Майр Э., Популяция, виды, эволюция. М., 1974, стр. 10.
8. Менделеев Д.И. в воспоминаниях современников. М., Атомиздат, 1970.
9. Менделеев Д.И., Основы химии. Спб., 1906, Изд. 8.
10. Менделеев Д.И., Избранные сочинения. Т., 3. Л., 1934 г.
11. Менделеев Д.И., Сочинения. Т. 8, Л. - М., Изд. АН СССР, 1949 г.
12. Менделеев Д.И., Сочинения. Т.14, Л. - М., Изд. АН СССР, 1949 г.
13. Менделеев Д.И., Сочинения. Т. 15, Л. - М., Изд. АН СССР, 1949 г.
14. Менделеев Д.И., Сочинения. Т. 16, Л. - М., Изд. АН СССР, 1949 г.
15. Менделеев Д.И., Сочинения. Т. 19, Л. - М., Изд. АН СССР, 1949 г.
16. Менделеев Д.И., Сочинения. Т. 24, Л. - М., Изд. АН СССР, 1949 г.
17. Меншуткин Б.Н., Важнейшие этапы в развитии химии за последние полтораста лет. Л., 1937 г.
18. Новые материалы по истории открытия периодического закона. М.-Л., Изд-во АН СССР, 1950.
19. Планк М., Единство физической картины мира. М., 1986, стр. 20.
20. Платэ Н.А., Современные проблемы химии. Актовая речь в Казанском университете. 2005 г. Казань.
21. Торосян А.Ц., Открытие основной функции живого. М., изд-во «Наука», 2005. стр. 404.
22. Тринчер К.С., О границе применимости физики неживого в биологии. Кибернетика ожидаемая. Кибернетика неожиданная. М., изд-во «Наука», 1968 г. стр. 288.
23. Фок В.А., Теория пространства, времени и тяготения. M. «Наука», 1972, стр. 68.
24. Шредингер Э., Что такое жизнь с точки зрения физика. М., 1972, стр. 58.
25. Эйнштейн А., Собрание научных трудов. М., изд-во «Наука», 1967, т. 1, стр.168.
26. Drake J.W., The molecular Basis of Mutation. San-Francisco. Holden-Day. 2nd ed., 2001, p. 164.
27. Haas J., An der Basis des Lebens. Berlin. 1995., s.169.
28. Henderson R., Three – dimensional model of Purple. New York. Hospital Practice, 1995, p. 127.
29. Klotz I.M., Energy Changes in Biochemical Reaction. New York. Academic Press. 1997, s. 116.
30. Leninger L.J., Principles of Biochemistry. New York. Worth. 2002, p. 236.
31. Leninger L.J., Bioenergetics. The molecular Basis of biological Energy Transformation. 3nd ed. Menlo Park, Ca., Benjamin-Cummings, 2001, p. 128.
32. Watson J.D., Crick F.H.C., Molecular Structure of Nucleic acids. Nature, 1953, 171, p. 737 – 738.