Пётр Капица - Эксперимент, Теория, Практика. Статьи, Выступления
Самым чувствительным методом для определения примесей неорганического вещества сейчас считается радиоактивационный анализ. Таким путем можно обнаружить примеси в количестве 10-8— 10-9. Если сравнить его с обонянием собаки, то окажется, что она обнаруживает гораздо меньшее количество примесей и при этом ее обоняние может их идентифицировать. Спрашивается, почему человек не создал еще таких приборов, которые могли бы уловить такое ничтожное количество атомов, как это доступно обонянию собаки?
Как известно, органы обоняния — наиболее сложные из всех органов чувств, и природа того явления, на основе которого они функционируют, до сих пор не открыта. Таким образом, «догнать обоняние собаки» есть одна из проблем физики будущего.
Можно упомянуть, что есть еще одна область, где природа изобрела лучший механизм, чем человек. Это механизм памяти мозга. Этот механизм во много тысяч раз компактнее и эффективнее запоминающих устройств в современных счетно-решающих машинах. Природа механизма памяти мозга нам тоже неизвестна.
Все эти проблемы — проблемы будущего, и тут физики должны отнять у природы интересные и увлекательные секреты.
Будущее биологических наук.
Ряд крупных задач в области биологии, связанных с запросами агротехники, зоотехники, медицины, хорошо известен, и я на них останавливаться не буду.
В предыдущих разделах я уже указывал на некоторые из проблем биологии, которые важно решить в будущем. Это природа мускульных сокращений, передача нервными волокнами электрических сигналов, механизм памяти мозга и механизм обоняния. Уже достигнутые успехи в решении этих проблем, несомненно, обязаны происходящему сейчас проникновению физики и химии в биологию. Исследования дают полное основание предполагать, что не только эти проблемы будут описаны известными закономерностями неодушевленной природы, но что эти процессы могут быть воспроизведены искусственно и использованы на практике. Познание механизмов этих процессов не только откроет их биологическую сущность, но также обогатит физику и химию. Поэтому в будущем мы можем ждать еще более полного слияния в научных работах физики и химии с биологией.
Полное понимание очень сложных и своеобразных биологических процессов, несомненно, должно углубить наше познание неодушевленной природы. Поэтому сейчас наступает время говорить уже о благоприятном влиянии биологии на развитие физики и химии. Развитие химии полимеров и изучение их физических свойств, которое сейчас так интенсивно ведется, являются примером этого благоприятного влияния. На примере структур полимеров, используемых в природе, видно, что она является лучшим «инженером-конструктором», чем человек, и пока нам есть чему у нее поучиться. Следует отметить, что в некоторых вопросах ученые превзошли природу, создав такие процессы, которые естественно не происходят. Так, например, цепная реакция урана, используемая для получения ядерной энергии, в естественных природных условиях не идет. Мы можем с большой уверенностью считать, что в ближайшем будущем решение больших биологических проблем будет определяться развитием так называемых комплексных проблем, то есть проблем, в решении которых будут участвовать не только биологи, но и физики, и химики, и даже математики. Таким образом, развертывание крупных коллективных работ, о которых я говорил вначале, будет иметь место и при решении задач биологических наук.
Одной из самых важных и интересных комплексных проблем в области биологии, где придется участвовать физикам, химикам и математикам, является генетика. Уже широко известны те громадные успехи, которые в последние годы достигнуты в генетике. Сейчас ученые не только научились производить искусственные мутации, но начали детально понимать их физическую сущность. Это стало возможным благодаря определению строения хромосом, расшифровке того кода, которым в гене записана информация, необходимая для развития данного организма, и, наконец, пониманию самого механизма процесса размножения.
Конечно, основная прикладная задача, которую ставит перед собой генетика, — это изменять согласно запросам практики вид организма. Пока еще далеко до полного осуществления этих задач, но пути их решения намечаются. Существующим сейчас способом воздействия на хромосомы — облучением или воздействием химических соединений — можно производить только случайные мутации. Пока можно проводить желаемые изменения видов только самых простейших организмов — вирусов, микробов, грибков. Все эти организмы быстро размножаются, и в них число возможных мутаций уже не так велико, поэтому, разработав эффективный способ искусственного отбора, можно создать вид организма с нужными для прикладных целей свойствами. Как раз таким путем сейчас получают наиболее активные препараты антибиотиков. Облучая культуру грибков, вызывают в них мутации и отбирают те, у которых наблюдается наибольшая активность по отношению к заданной бацилле. Но, конечно, таким методом невозможно производить желаемые изменения в сложных организмах, так же как невозможно улучшить сложный механизм случайным ударом по нему молотком.
Но если ученым удастся найти метод производить мутации в желаемом направлении, то, конечно, человек получит в свои руки метод изменять в больших масштабах виды организмов несравненно более мощный, чем существующий сейчас метод селекции и гибридизации. Тут предстоит долгая поисковая работа. Нетрудно предвидеть, что умение изменять виды будет сначала достигнуто на простейших организмах и затем распространится на все более и более сложные.
Положим, что ученым в конечном счете удастся найти метод производства искусственных направленных мутаций, который изменит вид человека. Тогда возникнет интересный и весьма дискуссионный вопрос — вопрос об изменении вида у человека. Это открывает возможность менять и структуру общества аналогично тому, как описано у Олдоса Хаксли в смелой фантастической утопии «The New Brave World». История культуры учит нас, что фантастическое со временем становится реальным.
Но это вопрос далекого будущего, и пока на нем вряд ли следует останавливаться. Пока интересно поставить вопрос: каковы же шансы, что в ближайшие годы будет найден метод контролировать направление мутаций? Надо сказать, что мы еще очень далеки от решения этой трудной задачи. Возможно, что изучение физических свойств синтезированных полимеров все же может открыть метод более организованного воздействия на структуру их цепочек.
Трудно сказать, как скоро это будет сделано, но, во всяком случае, задача теперь имеет конкретный характер и лежит в рамках известных нам законов физики и химии.
Трудно не отметить, что казавшаяся наиболее сложной задача одушевленной природы — наследственность и прямое влияние на изменение вида — оказалась понятой раньше других ее свойств, и, возможно, наследственность первая будет контролироваться человеком. В заключение я хочу поставить еще следующий фундаментальный вопрос, связанный с изучением живой природы, который предстоит решить в будущем.
Вопрос заключается в следующем: являются ли современные познания закономерностей неодушевленной природы достаточными, чтобы описать все явления, характерные для живого мира?
Мы знаем, что большинство явлений описываются существующими закономерностями, но все же мне думается, что одно из основных свойств живой природы — самовоспроизводитъ себя — может явиться проявлением некоторых сил в природе, пока еще неизвестных и необъяснимых известными закономерностями взаимодействия между элементарными частицами. У нас нет никаких данных отрицать, что в цепочках достаточной длины из атомов с их чередованием по определенным правилам не может появиться новое свойство, аналогичное свойству самовоспроизводства в живой природе. В отдельных атомах и несложных молекулах такое свойство может быть незаметным. Что такая возможность не исключается, мы можем проиллюстрировать следующим примером.
Известно, что только при больших скоплениях элементарных частиц между ними начинает играть роль сила тяготения. Ведь природа тяготения не учитывается при описании квантовых и электрических взаимодействий атомов и проявляется в природе только в больших массах. Аналогично и другие, пока еще неизвестные свойства взаимодействия атомов могут проявиться только при их упорядоченном взаиморасположении.
Задача науки состоит в том, чтобы на эксперименте выявить эти закономерности самовоспроизводства и найти те параметры, которыми будет возможно количественно описать эти закономерности. Если это удастся сделать, то будут открыты новые свойства природы вещества, ускользнувшие от нас при изучении неодушевленного мира.
Но подхода к решению этой задачи еще даже не намечается, и решение ее мы можем только отнести к далекому будущему.
