- •Что такое жизнь?
- •Вступление
- •Предисловие
- •Подход классического физика к предмету
- •Общий характер и цели исследования
- •Статистическая физика. Основное различие в структуре
- •Подход к предмету у наивного физика
- •Почему атомы так малы?
- •Работа организма требует точных физических законов
- •Физические законы основаны на атомной статистике и поэтому только приблизительны
- •Точность физических законов основана на большом количестве участвующих атомов
- •А. Первый пример (парамагнетизм)
- •Б. Второй пример (броуновское движение, диффузия)
- •В. Третий пример (пределы точности измерения)
- •Правило √n
- •Механизм наследственности
- •Ожидание классического физика, будучи далеко не тривиальным, оказывается неверным
- •Наследственный шифровальный код (хромосомы)
- •Рост тела путем клеточного деления (митоз)
- •В митозе каждая хромосома удваивается
- •Редукционное деление (мейоз) и оплодотворение (сингамия)
- •Гаплоидные особи
- •Выдающееся значение редукционного деления
- •Кроссинговер. Локализация свойств
- •Максимальный размер гена
- •Малые числа
- •Постоянство
- •Мутации
- •"Скачкообразные" мутации - поле действия естественного отбора
- •Они действительно размножаются, т.Е. Они наследуются в совершенстве
- •Локализация. Рецессивность и доминантность
- •Введение некоторых технических терминов
- •Вредное действие родственного скрещивания
- •Общие и исторические замечания
- •Необходимость того, чтобы мутации были редким событием
- •Мутации, вызванные х-лучами
- •Первый закон. Мутация является единичным событием
- •Второй закон. Локализация события
- •Данные квантовой механики
- •Постоянство, не обьяснимое классической физике
- •Объяснимо квантовой теорией
- •Квантовая теория-дискретные состояния-квантовые скачки
- •Молекулы
- •Их устойчивость зависит от температуры
- •Математическое отступление
- •Первое уточнение
- •Второе уточнение
- •Обсуждение и проверка моделей Дельбрюка
- •Общая картина строения наследственного вещества
- •Уникальность этой картины
- •Некоторые традиционные заблуждения
- •Различные "состояния" материи
- •Различие, которое действительно существенно
- •Апериодическое твердое тело
- •Разнообразное содержание, сжатое в миниатюрный шифр
- •Сравнение с фактами: степень устойчивости; прерывность мутаций
- •Устойчивочть генов, прошедших естественный отбор
- •Иногда мутанты менее устойчивы
- •Температура влияет на неустойчивые гены меньше, чем на устойчивые
- •Каким образом х-лучи вызывают мутацию?
- •Их влияние не зависит от самопроизвольной мутабильности
- •Обратимые мутации
- •Упорядоченность, неупорядоченность и энтропия
- •Замечательный общий вывод из модели
- •Упорядоченность, основанная на "упорядоченности"
- •Живое вещество избегает перехода к равновесию
- •Оно питается "отрицательной энтропией"
- •Что такое энтропия?
- •Статистическое значение энтропии
- •Организация,поддерживаемая путем извлечения "упорядоченности" из окружающей среды
- •Основана ли жизнь на законах физики?
- •В организме следует ожидать новых законов
- •Обзор положения в биологии
- •Обзор положения в физике
- •Поразительный контраст
- •Два пути возникновения упорядоченности
- •Новый принцип не чужд физике
- •Движение часов
- •Часовой механизм в конечном счете оказывается статистическим
- •Теорема Нернста
- •Маятниковые часы находятся, в сущности, при нулевой температуре
- •Отношение между часовым механизмом и организмом
- •Эпилог. О детерминизме и свободе воли
- •Послесловие переводчика
Некоторые традиционные заблуждения
Но можно задать вопрос: действительно ли кроме молекул нет других устойчивых структур, состоящих из атомов? Разве, например, золотая монета, погребенная в могиле на несколько тысячелетий, не сохраняет черт портрета, вычеканенного на ней? Это верно, что монета состоит из огромного количества атомов, но, конечно, мы не склонны в данном случае приписывать простое сохранение формы статистике больших чисел. То же самое замечание применимо к изящно оформленной группе кристаллов, которую мы находим включенной в горную породу, где она должна была оставаться без изменения в течение геологических периодов.
Это ведет нас ко второму пункту, который я хочу разъяснить. Случаи молекулы, твердого тела и кристалла в действительности не столь различны. В свете современного знания они в сущности оказываются одним и тем же. К сожалению, школьное обучение поддерживает некоторые традиционные взгляды, уже много лет как устаревшие и затрудняющие понимание действительного положения вещей.
В самом деле, то, что мы учили в школе относительно молекул, вовсе не дает представления о том, что они гораздо более сродни твердому состоянию, чем жидкому и газообразному. Наоборот, нас учили тщательно проводить различие между физическим изменением, подобным плавлению или испарению, в котором все молекулы сохраняются (так, например, алкоголь, независимо от того, тверд ли он, жидок или газообразен, - состоит из тех же самых молекул С2Н60), и химическим изменением, например, сгоранием алкоголя,
где молекула алкоголя и три кислородных молекулы подвергаются перестройке и образуют две молекулы углекислого газа и три молекулы воды.
Относительно кристаллов нас учили, что они образуют трехмерную периодическую решетку. В этой решетке иногда возможно распознать структуру единичной молекулы, как, например, в случае алкоголя и большинства органических соединений. В других кристаллах, например в каменной соли (NaCl), молекулы NaCl не могут быть ясно отграничены, потому что каждый атом Na симметрично окружен шестью атомами G1 и наоборот, так что становится почти условностью попытка рассматривать определенные пары атомов как составляющие одну молекулу.
Наконец, нам говорили, что твердое тело может быть либо кристаллическим, либо нет, и в последнем случае мы называем его аморфным.
Различные "состояния" материи
Я, правда, не стал бы говорить, что все эти утверждения и определения совершенно неверны. Для практических целей они иногда полезны. Но в отношении истинной структуры материи границы должны быть проведены совершенно иным образом. Основное различие лежит между двумя строчками следующей схемы "уравнений":
молекула = твердое тело = кристалл.
газ = жидкость = аморфное тело.
Мы должны кратко пояснить эти утверждения. Так называемые аморфные твердые тела в действительности оказываются либо не аморфными, либо не твердыми. В "аморфных" волокнах древесного угля с помощью х -лучей были открыты рудиментарные структуры кристаллов графита. Таким образом древесный уголь оказывается твердым, но также и кристаллическим телом. Когда мы не находим кристаллической структуры, мы должны рассматривать тело как жидкость с очень высокой "вязкостью" (внутренним трением). По отсутствию у такого вещества определенной температуры плавления и скрытой теплоты плавления легко обнаруживается, что оно не принадлежит к настоящим твердым телам. При нагревании оно постепенно размягчается и без резкого перехода превращается в жидкость. Я вспоминаю, что в конце первой Великой войны нам в Вене выдавали, в качестве заменителя кофе, вещество, похожее на асфальт. Оно было столь твердо, что для того чтобы разрубить небольшой кирпичик на куски, требовалось долото или топорик, и тогда обнаруживался глянцевитый, раковистый разлом. Однако с течением времени оно вело себя как жидкость, плотно заполняя нижнюю часть сосуда, где вы имели неосторожность оставить его на пару дней.
Непрерывность газообразного и жидкого состояния - хорошо известный факт. Вы можете перевести в жидкость каждый газ без резкого перехода, избрав путь "в обход" так называемой критической точки. Но мы здесь не будем углубляться в этот вопрос.
