Научные перевороты в XX веке

Начнем с эксперимента Майкельсона и рассмотрим системы, которые движутся друг относительно друга равномерно. Часто мы видим такое на вокзале, когда наш поезд или поезд, стоящий на соседнем пути, плавно трогается, и мы не можем понять, кто из нас едет. Если бы движение осталось таким же плавным, мы не смогли бы этого определить, используя любые механические эксперименты: бросая тела или двигая их внутри вагона. Однако простой электрический фонарик, казалось, сразу дает нам такую возможность. Если наш поезд стоит, то время движения света фонарика от передней стенки и задней будет равно L/C, где L – длина вагона, а С – скорость света. Если же наш поезд движется, то за время, пока луч, оторвавшись от передней стенки, бежит по вагону, задняя стенка подъедет чуть вперед, и время движения луча до задней стенки будет чуть меньше.

Опыт Майкельсона, по сути, и представлял собой такой большой вагон, который поворачивали в разные стороны, чтобы определить, в каком направлении время движения луча от стенки к стенке будет наименьшим (мы намеренно опускаем все технические сложности тончайшего эксперимента). Это направление и будет направлением движения Земли сквозь эфир. Что это за эфир и откуда он взялся? Если свет – это колебание электромагнитного поля, то есть электрических или магнитных сил, то спрашивается, в чем эти силы колеблются, ведь сила, ни к чему не приложенная, есть абстракция. Более того, как показывает теория Максвелла, поле – абстрактные, ни к чему не приложенные силы, – имеет импульс, энергию, то есть то, что присуще только частицам. Отсюда желание ввести эфир – упругую, все заполняющую среду, частицы которой будут колебаться под действием колеблющихся полей и нести те импульсы и энергии, которые приписываются полю.

Как мы уже видели из воспоминаний Эйнштейна, ему казалось неизящным и недостойным Господа так разделять электрические и механические явления. К тому же эксперимент Майкельсона не обнаружил движения Земли сквозь эфир. Тогда Эйнштейн задал вопрос так: как надо изменить нашу физику, чтобы равномерное движение нельзя было бы обнаружить, то есть утверждать, что движетесь вы, а не все вокруг вас, никакими экспериментами – ни механическими, ни электромагнитными.

Ответ Эйнштейном был найден, и сразу же подтвержден в многочисленных экспериментах. Однако это был более чем странный ответ.

Представим себе систему поездов, равномерно движущихся друг относительно друга по соседним путям с открытыми занавесками. Тогда, согласно эйнштейновской физике, может получиться следующее. Пассажиры идущих встречными курсами поездов А и Б видят за окном стреляющих друг в друга пьяных ковбоев Билла и Джо. Оба валятся замертво. При расследовании убийства пассажиры поезда А клянутся, что первым стрелял Билл, а пассажиры поезда Б, что первым выстрелил Джо.

Вот, жених попросил невесту подождать его немного в поезде, который стоит, а сам сел в другой суперновый поезд и умчался на прогулку со скоростью, близкой к скорости света (С). Он возвращается, как ему кажется, через несколько часов. Но оказалось, что на том перроне, откуда он уехал, прошло много лет, и невеста его превратилась в почтенную старушку.

Вот, друг мимо друга проходят поезда, в которых сидят ваш любимый учитель физики и учитель математики. Через некоторое время они созваниваются по мобильнику, и математик говорит физику: «Коллега, почему-то у вас на столе лежит метровая линейка, но она короче метра». «Что вы,– возмущается физик,– моя линейка нормальной длины, а вот у вас на столе я действительно заметил метровую линейку короче, чем нужно».

Не сомневайтесь! Весь этот «бред» осуществится. Спасает лишь то, что он примерно пропорционален V/C, где V – это скорость, с которой движется поезд, а С, напомним,– скорость света. Если V, как обычно это бывает, очень мала, по сравнению с С, то размер бреда будет незаметен для нашего глаза.

«Что же хорошего сделал Эйнштейн? – спросите вы. – Навел столько бреда ради сомнительного удовольствия от уравнения в правах механики и электродинамики?»

Добавим, что через несколько лет ученый пошел еще дальше и в своей общей теории относительности построил физику так, что уже нельзя определить, движешься ли ты или стоишь даже при неравномерном движении: с ускорениями, перегрузками, толчками в сторону и т.п. Откуда же берутся толчки, перегрузки, если мы стоим? От гравитационного притяжения движущихся мимо нас масс: если наш поезд стоит, а мы чувствуем толчки, то это значит, что мимо нас то с ускорением, то с замедлением движется перрон вместе с Землей, Солнцем, другими планетами и звездами. Правда, теперь за удовольствие не знать, стоим мы или движемся, мы переехали жить в искривленное риманово пространство, искривление которого не равномерно, а усиливается вблизи тел, и тем сильнее, чем больше масса этих тел. После смерти Ньютона знаменитый английский поэт Александр Поуп написал так:

Был этот мир глубокой мглой окутан.

Да будет свет!.. И вот явился Ньютон.

После появления теории относительности Эйнштейна советский поэт Самуил Яковлевич Маршак дописал:

Но сатана не долго ждал реванша.

Пришел Эйнштейн, и стало все как раньше.

На самом же деле, увиденная Эйнштейном картина мира есть красивейшая математическая конструкция, неожиданно включившая в себя неизвестно зачем созданное итальянскими математиками незадолго до этого тензорное исчисление (Смотрите, как невидимой рукой складывается «пазл»). Эта конструкция являет собой такую премудрость, происхождение которой не вызывает сомнений. Лишь немногие из людей, обладающие незаурядными способностями к абстрактному мышлению, то есть мышлению, отключенному от органов чувств, могут постичь эту красоту, и то лишь потратив значительный труд и время, так как постичь ее – значит в каком-то смысле «выйти из ума», выйти за пределы вложенных Богом в человеческий ум интуитивных представлений [Прим. – Один ученый, желая сделать комплимент знаменитому английскому астрофизику Эддингтону, сказал ему: «Ну, признайтесь, что вы входите в число трех человек, понимающих общую теорию относительности!» Эддингтон молчал, задумавшись. «Ну, не скромничайте, Эддингтон, это же так», – поощрил его коллега. «Я не скромничаю, – ответил Эддингтон, – я просто думаю, кто же этот третий…»].

Частое упоминание нами Эйнштейна, как верующего ученого, может вызвать горячие возражения. Эйнштейн же сам называл себя последователем пантеиста Спинозы. Он столь открыто не признавал Христа, что даже в Америке от протестантов-фундаменталистов слышались гневные возгласы: что же этот инородец глумится над нашей верой!

Все это так. Но, когда мы говорим о вере ученых, мы имеем в виду прежде всего ту веру, которую сообщает нам чтение Книги природы, то есть веру во Всемогущего Всепремудрого Художника и Благого Промыслителя Бога Творца. Все же остальное: что из себя являет Сам Бог, каковы Его отношения со Своим образом и подобием – человеком, как он творит Свою Благую волю в нас и как хочет, чтобы мы творили Его волю, – все это есть содержание второй Книги – Священного Писания (и Предания). Принятие истин этой Книги, да даже и просто прочтение ее, требует свободного решения человека подчинить свою волю воле Божией и ограничить свою свободу заповедями Христа. Этот шаг не менее важен, чем уверовать в Творца, и очень многие останавливаются перед ним, оправдывая себя всякими философскими заковыками. Это совсем другая характеристика личности, и прямо к теме нашего разговора не относится, хотя, конечно, и среди ученых, в том числе ученых самого высшего уровня, существуют примеры обращения к вере не через Книгу природы, но через любовь к нравственному Закону Христову. Так, умерший в 1990 году знаменитый советский физик, лауреат Нобелевской премии Илья Михайлович Франк, когда обсуждался вопрос об открытии в наукограде Дубне храма, активно выступал за храм, и после открытия стал его прихожанином. Недавно стала известна одна из его последних записей: «Большую часть своей жизни я прожил агностиком [Прим. – Агностики – это люди, которые, не желая подчиняться воле Божией, с одной стороны, и желая отказаться от ответственности за это нежелание, с другой стороны, говорят, что вопросы о бытии Божием и Его воле по отношению к человеку непознаваемы], а умираю православным христианином». Посмотрим, что происходило со вторым облачком на ясном горизонте физики – формулой Рэлея -Джинса. За решение этой проблемы взялся немецкий физик Макс Планк, которого в свое время предостерегали, что для его большого таланта в теоретической физике начала XX века уже может не хватить интересных тем. Увлекательнейший рассказ о том, как решалась проблема излучения нагретым телом (кстати, большой вклад в это решение внес Альберт Эйнштейн), читатель может найти в книгах по физике, а мы, к сожалению, не можем переходить с нашей общей темы на чистую физику. Оказалось, что частная проблема, как бы она ни была важна, – излучение нагретым телом, – прямо переходит в общую проблему устройства материи на микроскопическом уровне. Для того чтобы понять, с чем столкнулись физики, давайте сосредоточимся и разберем один довольно непростой эксперимент. У нас есть источник, испускающий большое количество электронов. Перед источником непроницаемый экран с двумя отверстиями, по величине сравнимыми с диаметром электрона и равноудаленными от источника. За экраном стоит детектор, скажем фотопластинка, который показывает, с какой интенсивностью электроны попадают на данный участок пластинки. Кроме того, у нас в распоряжении есть счетчик Гейгера. Электрон может быть частицей (случай А), либо волной (случай Б). В случае А мы должны были бы увидеть максимальное почернение пластинки в центре между двумя отверстиями на экране, и это почернение плавно и симметрично падает до нуля в обе стороны. Такое распределение возникает из-за того, что в случае А электроны-частицы, ударяясь о края отверстий, отражаются под всеми возможными углами. Если же мы поставим возле каждого отверстия счетчики Гейгера, то мы услышим щелчки, но не обоих отверстий сразу, а то одного, то другого. В случае же Б мы имеем ситуацию, напоминающую круговые волны от точечного источника на воде. Очередной «горб», дойдя одновременно до отверстия в экране, одновременно даст щелчок в обоих счетчиках Гейгера. Оба отверстия экрана становятся как бы новыми точечными источниками волн, но когда эти волны от обоих источников приходят к одной точке на детекторе – фотопластинке, то результат может быть разный. Если путь от обоих источников до данной точки детектора одинаков или отличается на целое число волн, то волны будут усиливать друг друга, и будет виден максимум почернения. Отступая в любую из сторон, мы делаем пути от источников до точки на детекторе разными. Если эта разность достигнет всего полволны или составит нечетное число полуволн, то волны будут гасить друг друга, и почернение будет минимальным. Таким образом, общая картина будет чередованием максимумов и минимумов почернений.

Что же получается, когда мы ставим опыт с реальными электронами? Если мы посмотрим на экран, то мы увидим чередование минимумов и максимумов, соответствующее ситуации Б. Если же мы будем слушать счетчики Гейгера, то услышим набор несовпадающих щелчков от обоих отверстий, что соответствует ситуации А. Вы думаете, что маразм на этом закончился? Нет, он продолжает крепчать. Расположим теперь за экраном между отверстиями источник света. При столкновении с квантом света электрон дает вспышку, за которой мы можем следить. Давайте теперь для удобства поменяем детектор и вместо фотопластинки установим линию счетчиков Гейгера. Тогда мы сможем проделать следующее: если мы видим вспышку около отверстия № 1 и затем щелчок, заносим этот электрон в колонку № 1, если мы видим вспышку у отверстия № 2, а затем слышим щелчок, заносим этот электрон в колонку № 2. Если же электрон миновал встречу с фотонами и мы не видим вспышки, но слышим щелчок, заносим такой электрон в колонку № 3. Посчитаем теперь распределение электронов из каждой колонки. Оказывается, что суммарное распределение электронов из колонок № 1 и № 2 соответствует ситуации А (частицы), а распределение электронов из колонки №3 соответствует ситуации Б (волны). Таким образом, мы имеем два удивительных вывода: во-первых, что в своем обычном виде электрон представляет собой ни частицу – ни волну (что есть парадоксальное явление типа числа, которое не четное и не нечетное), во-вторых, каким-то волшебным образом мы умеем превращать эту непонятную ни частицу – ни волну в частицу, подсмотрев, через какое отверстие она проходит (как это происходит, неясно никому до сих пор). Те же результаты получаются с любой элементарной частицей и вообще с любой частицей достаточно малого размера. Отметим, что это касается и света, который в классической физике однозначно считался волной, а на самом деле представляет из себя поток фотонов – таких же ни частиц – ни волн.

Научная критика всегда, взявшись за бока, потешалась над высказыванием Тертуллиана о вере во Святую Троицу: «Верую, потому что абсурдно». «Ну что еще можно ждать от этой религии – тормоза современного прогресса, если человек, научно мыслящий, отбрасывает абсурдные утверждения как неверные, а эти церковники видят, что абсурдно, но настаивают, что надо в этот абсурд верить?» Некоторые богословы, испугавшись, стали говорить, что в подлинниках Тертуллиана нет таких слов. Может быть, это сказал и не Тертуллиан, но сказано абсолютно точно. Логика также требует, чтобы было либо три Бога, либо Один, как требует, чтобы число было либо четным, либо нечетным, но поскольку Бог говорит мне, что Он Един, но у Него три Лица, а мой ум этого не позволяет вместить, то я принимаю это утверждение верой. Теперь те же слова могут сказать физики по поводу частиц микромира – элементарных блоков мироздания: «Логически этот блок мироздания должен быть либо частицей, либо волной, но опыт ясно показывает мне, что он тем не менее ни то ни другое. Поскольку мой построенный на логике ум не может этого понять, то приходится принимать это на веру».

В следующих словах Нильса Бора звучит некоторое прикрытое раскаяние за смех над Тертуллианом: «Если религии всех эпох говорят образами, символами и парадоксами, то это, видимо, потому, что просто не существует никаких других возможностей охватить ту действительность, которую религия имеет в виду. Но отсюда вовсе не следует, что эта действительность не есть подлинная действительность».

И что странного, если мы из-за абсурдности (несовместимости с логическим мышлением) принимаем на веру свойства таких объектов и понятий, как Бог, Нетварный Свет и т.д., если мы вынуждены подобным же образом принимать на веру свойства мельчайших частичек материи, которые мириадами клубятся вокруг наших подошв.

И вот мы должны принять, что эти кусочки материи не являются ни частицами, ни волнами. Им, вообще, даже мысленно нельзя приписать никакого движения по траектории. Их поведение описывается так называемой волновой функцией, которая является комплексным числом. Вспомним, что комплексные числа появились в трудах математиков эпохи Возрождения для того, чтобы им в конкурсах придумывать друг для друга все более и более сложные задачи. Потом уже оказалось, что комплексные числа стали мощнейшим инструментом внутри самой математики. А сейчас эти числа вдруг обрели реальность. Наш Проводник по Книге природы заранее научил нас пользоваться инструментом, который потребовался только сейчас. Напомним, что создатели комплексных чисел настолько не сопоставляли их с реальностью, что употребляли по отношению к ним слово «мнимый».

Это самая простая часть квантовой механики, а дальше, как говорила Алиса про Страну чудес: «Становится все чудесатее и чудесатее». Автор даже не будет пытаться объяснить читателю эти чудеса, так как часть из них сам не понимает, часть – понимает, но не знает, как объяснить, а часть может объяснить, но, чтобы понять объясняемое читателю, надо повозиться с этим года два.

Ситуация такая же, как с теорией относительности: Божие устройство материи настолько превышает возможности человеческого разума, что подавляющее большинство людей, не обладающих специальными способностями, не могут его понять вообще. Часть же способны усвоить формальное описание, но не могут понять в том смысле, чтобы увидеть цельную картину внутренним оком ума, а могут лишь привыкнуть к непонятному. По этому поводу Эйнштейн писал из ведущего американского университета в Принстоне, что он доходит до исступления, пытаясь понять, что такое квант, тогда как большое количество студентов университета полагают, что они это понимают. Лишь небольшая часть особо одаренных ученых действительно постигают, хотя бы отчасти, Божий замысел и способны совершать на этом пути новые и новые открытия.

Поразительно и то, что самое ощутимое понятие в изначальной физике – материя – стремительно из нее исчезает, в то же время придуманные физиками для удобного описания свойств материи поля становятся из призраков реальностью.

Итак, два облачка в физике в начале XX века разразились двумя штормами под названиями: относительность и кванты.

Обратимся теперь к ближайшей подруге и помощнице физики – математике. В «древах наук», рисуемых в XVII веке, математика занимала следующее по старшинству место за теологией. Эта наука считалась образцом точности и строгости, и рисователи «древ» мечтали распространить ее качества на все науки.

Мы видели, что одной из руководящих идей, приведших к появлению в XVII веке новой физики, была мысль, что физика написана на языке математики. Вплоть до XX века математика продолжала свой победный марш, предоставляя физике необходимые ей методы (как мы видели, большая часть этих методов по рационально необъяснимой прозорливости готовилась заранее, а часть создавали по горячим следам по заказу физиков). С появлением в математике все более и более сложных и абстрактных понятий и при все более повышающемся критерии строгости, в математике накапливались внутренние проблемы, устранением которых занялся великий Давид Гильберт со своей школой. Как мы уже писали в нашей беседе о схоластике, Гильберт ставил перед собой грандиозную задачу – выстроить всю математику, а за ней и всю науку по аксиоматическому методу: небольшое число аксиом плюс вывод теорем путем строгих логических операций. Поскольку строгие логические операции – вещь формальная и их может делать и машина, то Гильберт думал о математической машине, которая в заданной системе аксиом будет выводить все существующие в ней теоремы.

Что же получилось из этого? А ничего, потому что, как мы уже писали об этом, в 1931 году австрийский математик Курт Гедель двумя своими теоремами не только разрушил до основания идею Гильберта, но и сделал царицу наук – математику – предметом веры. Теперь, если быть честным, учитель математики каждый свой урок должен заканчивать так: «А теперь помолимся, ребята, чтобы используемая нами система аксиом оказалась непротиворечивой, и все, что я вам сегодня рассказал, оказалось правильным».

Дорогой читатель, дочитав до этого места, не подумай, что автор потерял рассудок и живет отныне в «желтом» доме. Просто автор говорит о том, что люди высокоученые считают ненужным говорить людям не столь высокоученым. Им они будут говорить о том, какие успехи делает математика и как она бодро (мы все это видим, НТП на дворе) в содружестве с физикой и другими науками преображает мир. Прежде чем списать автора в «желтый» дом, сначала поймай какого-нибудь знающего математика и спроси его, слегка потряхивая: «Нужно ли читать такую молитву после каждого урока математики?!» И так как ученые, обычно, люди честные, он со скорбью во взоре ответит: «Нужно…»

А все компьютеры, мобильники и прочие достижения НТП получаются потому, что милостивый Господь незаметно ведет нас по пути непротиворечивой математики, хотя сами от ложного мы его отличить не можем.

Теперь, добавив для полноты картины то, что математика XX века подарила нам еще пару радостей, подобных теоремам Геделя, о которых мы здесь не имеем возможности рассказать, подведем некоторые итоги. Получив такие удары от самых видных своих генералов физики и математики, позитивистский подход, который стремится основывать все только на строго научно определяемых и исследуемых объектах и понятиях, ставший в образованном обществе к началу XX века практически повсеместным, если не умер, то впал в инсульт с тяжелым параличом. Ученые заговорили о вере и стали обсуждать, как проявляет себя Господь в физике. Один из героев квантовой механики, Вернер Гейзенберг, завершил некое свое эссе следующими словами: «Первый глоток из сосуда познания несет в себе неверие, но на дне этого сосуда – Бог». Эти слова являются перефразом Фрэнсиса Бэкона, который хотел объяснить, почему неверие ученых эпохи Возрождения оборачивается глубокой верой и научной апологетикой Бога у творцов новой науки XVII века. Гейзенберг же вкладывал в свои слова более глубокий смысл, что вот, наконец, Господь практически в неприкровенном виде показался на дне сосуда с познанием.

Диавол над этими словами Гейзенберга, наверное, много смеялся: не понимает-де человек своей ничтожности. Действительно, прошло несколько десятков лет, и наш глаз стал интенсивнейшим образом «замыливаться». Ученые привыкли к этим явлениям Премудрости Божией, как привыкали к ним раньше. Люди менее ученые махнули на ученых рукой, как жители Соловца на расположенный в их городе институт НИИЧАВО в небезызвестной повести Стругацких. Как и все мы привыкаем к повседневным дарам Премудрости и Милости Божией и не замечаем, что вся наша жизнь есть непрерывное чудо Божие. Тем не менее прежнему торжеству позитивизма и научного атеизма больше не бывать. Научная апологетика Премудрости Божией появляется в передовых учебниках для детей. Неясно, сколько еще будет упираться официальная школьная программа. На конгрессах физиков возникают дискуссии о Боге-Творце. Так, в 1999 году нобелевский лауреат Стивен Вайнберг брался доказать англиканскому епископу, а прежде талантливому физику, Джону Полкингхорну, при всем честном народе, что в природе не существует таких явлений, для объяснения которых нужно прибегать к Богу. Поскольку заранее метод выявления победителя не был оговорен, ничьей победы в дискуссии не зафиксировали. Рассматривая здесь физику XX века, мы опускаем животрепещущий вопрос о возникшей на основе общей теории относительности и квантовой механики теории саморазвития Вселенной. Этот вопрос мы подробно рассмотрим, когда будем обсуждать теорию эволюции – теорию саморазвития живого мира.

Что же происходило в XX веке в других науках?

Химики на основе квантовой механики поняли природу химической связи в молекулах и объяснили теоретически загадочную до этого Периодическую таблицу Менделеева.

В медицине наконец-то суммировались данные по сравнительной анатомии и физиологии, а также нормальной и патологической анатомии и физиологии человека, и врачи, наконец, начали понимать, зачем человеку тот или иной орган, что он делает и что бывает, когда он выходит из строя. Пламенная и готовая к самопожертвованию плеяда ученых, которых назвали «охотники за микробами», выявила микроскопических возбудителей (микробов и вирусов) очень многих инфекционных болезней, а потом нашла эффективные средства против них. Часть этих средств была найдена путем случайного поиска среди химического «мусора» (сульфамиды и пр.), а часть оказалась заранее приготовленной Господом (антибиотики). Антибиотики – это хитро устроенные яды, которыми микроскопические грибки поражают бактерии или, реже, одни виды бактерий поражают другие виды. Открыватель первого антибиотика – пенициллина – Флеминг так и оценивал его, как Божий дар, особенно пригодившийся человечеству для спасения раненых во Второй мировой войне (Флеминг совершил свое открытие в 1929 году).

Колоссальный скачок совершила биология. Среди многих разнообразных достижений в течение XX века был сформулирован, поставлен и решен вопрос о том, как хранятся, передаются и реализуются инструкции по сборке и последующем автоматическом функционировании любого живого организма – от вируса до человека (точнее, человеческого тела). Поговорим об этом подробнее.

По слову Библии, Господь сотворил разные виды живых организмов и каждому повелел размножаться «по роду их», то есть организм данного вида создает из неживой природы новые живые организмы того же вида. Безбожники, опираясь на теорию Дарвина, полагают, что первые виды созданы не Господом, а слепой игрой природных сил (одна из книг виднейшего современного нам апологета Дарвина называется «Слепой часовщик»), но все равно, раз создавшись, организм данного вида формирует из неживой природы себе подобных. Таким образом, организм можно представить, как завод, производящий некую определенную (лишь с небольшими возможными вариациями) продукцию. Тогда уже для нас не будет странным услышать, что завод, прежде чем производить продукцию, должен получить инструкции, как и какую продукцию производить. Поскольку то, что он производит, тоже будет заводом, его надо снабдить еще инструкциями, как поддерживать себя, ведь на каждом заводе есть электрики, сантехники, уборщицы и другие службы, поддерживающие его в рабочем состоянии. Но еще над всем этим стоит то, что в нашей системе воспроизводящихся заводов нет ни директоров, ни менеджеров, ни рабочих, то есть полностью автоматизированная линия, в которой сама передача инструкций должна происходить автоматически в свое время и в своем месте.

Элементарным живым организмом является клетка. Более сложные организмы – это коллективы, состоящие из согласованно действующих клеток, хотя, как правило, каждая клетка не теряет способности быть самостоятельным организмом (Можно сравнить это с производящими сельхозпродукцию крестьянином-частником и колхозом. В колхозе некоторые люди могут взвешивать мешки с мукой, но это не приводит к утрате ими способности самим выращивать пшеницу).

В каждой клетке данного организма есть отдельный отсек – ядро, в котором хранятся все инструкции по производству всего организма и его дальнейшего функционирования. Инструкции эти записаны на нескольких молекулах ДНК, каждая из которых представляет собой одну строку или отдельную магнитофонную ленту.

Во многих технологических процессах используются матрицы и отливки. Матрица содержит трехмерное изображение предмета, как бы вдавленное, а отливка получается после того, как вдавленное изображение заполняется материалом в жидкой фазе, застывает, а потом вынимается из матрицы.

Молекула ДНК представляет собой две соединенные нити, одна из которых является матрицей для второй, а эта вторая – отливкой на первой. Такое остроумное строение сразу же дает нам механизм точного удвоения ДНК. В этом процессе «матрица» и «отливка» разделяются, и на «матрице» создается новая «отливка», а на «отливке» – «матрица», перед вами две идентичные молекулы ДНК. При каждом делении клетки происходит такое удвоение всех молекул ДНК, и каждый из двух образовавшихся наборов расходится по двум ядрам дочерних клеток. Информация на ДНК записана в виде линейной последовательности четырех видов нуклеотидов. Каждая буква алфавита или знак препинания содержит три последовательных нуклеотида. Ядро – это место для хранения инструкций, где они максимально защищены от повреждений, ибо, как понятно из вышесказанного, если в инструкцию вкрадется ошибка, она будет повторяться при всех дальнейших размножениях. Как при работе с документами в человеческих учреждениях, первые экземпляры инструкций хранятся в специально оборудованных архивах, а для работы выдаются копии.

В клетке материалом для копий служат химически очень похожие на ДНК, но не идентичные ей молекулы РНК. Они настолько похожи, что на нити – «матрице» ДНК можно сделать нить – «отливку» РНК, а на «отливке"- РНК можно сделать «матрицу» ДНК. Как и в человеческих учреждениях, гигантская полная инструкция не выдается для частных задач единым томом, а выдается лишь необходимая для этих задач часть инструкции. В клетке информация с отдельных частей молекулы ДНК переносится на более короткие молекулы РНК по тому же механизму: матрица – отливка. Инструкция на ДНК записана то на нити «матрицы», то на нити «отливки», в результате молекулы РНК уже не соответствуют друг другу, как отливка и матрица, и не соединяются в одну молекулу. Такие однонитчатые молекулы РНК (они называются информационные РНК (инфРНК), в отличие от других видов РНК, выполняющих другие функции) выходят на ядра и воспринимаются сложно устроенными химическими машинками – рибосомами. Рибосома пропускает через себя нить инфРНК, каждый раз запуская в свою двойную «рабочую камеру» две буквы алфавита (то есть 6 нуклеотидов). В эти камеры заплывают коротенькие молекулы РНК, именуемые «транспортными» (тРНК). На одном своем конце они содержат букву (три определенных нуклеотида), а на другом – аминокислоту. Напомним, что аминокислота – это мономер молекулы белка, и всего их в белках встречается двадцать видов. Здесь очень важно, что в тРНК вид аминокислоты, прикрепленной к одному концу, строго определяется трехнуклео-тидной «буквой» на другом конце. Нетрудно посчитать, что трехнуклеотидных букв может быть 43, то есть 64 вида. Иногда нескольким разным буквам соответствует одна аминокислота, а некоторым буквам соответствуют «знаки препинания» – «начало» и «конец». Когда в рибосому вошли две «буквы» инфРНК, рибосома ждет, пока в первую половину ее «рабочей камеры» не заплывет тРНК с буквой «начало». На другом конце этой тРНК сидит аминокислота метионин. Буква «начало» на тРНК является отливкой первой «буквы» инфРНК, поэтому они соединяются в двойную нить. После этого рибосома ждет, пока во вторую половину ее «рабочей камеры» не заплывет тРНК с «буквой», образующей двойную нить с находящейся в камере «буквой» инфРНК. Затем метионин отделяется от своей тРНК и присоединяется теми же связями, как мономеры в белке, к аминокислоте, сидящей на второй тРНК. Теперь нить инфРНК «продергивается» сквозь рибосому еще на три нуклеотида (одна «буква») и конец инфРНК вместе с тРНК «начало» выходит за пределы рибосомы. В первой части «рабочей камеры» оказывается тРНК с двумя аминокислотами на хвосте, а рибосома ждет, пока во вторую часть камеры не войдет тРНК, способная соединиться с вошедшей туда третьей «буквой» инфРНК. После этого димер из двух аминокислот отделяется от тРНК в первой части камеры и присоединяется к аминокислоте на хвосте вновь вошедшей тРНК. Еще одно движение, и кусочек инфРНК с освободившейся тРНК выходят из рибосомы. К концу процесса мы имеем ситуацию, когда в первой части камеры находится тРНК с уже длинной белковой цепью на хвосте, а во вторую часть камеры входит буква «конец» на инфРНК. Когда же эта буква соединится с заплывшей туда тРНК «конец», то вместо переноса цепи на новую транспортную РНК происходит ее освобождение и выход в клетку. Построение нового белка закончено.

«Уф! – вытрет лоб читатель, – столько труда, а всего лишь одна молекула белка. А я и то знаю, что наш организм состоит еще из многого: раздражающих нас липидов, полисахаридов и т.д.» Давайте разберемся и с ними. Белки организма представляют из себя маленькие машинки (в человеке их 20–30 тысяч видов), выполняющие очень специфические действия. Каждая такая машинка ускоряет строго определенную химическую реакцию в строго определенной молекуле или между двумя строго определенными молекулами. Мы сказали «ускоряет», что значит: реакция шла бы и без белка, но здесь идет ускорение в миллиарды раз, так что можно считать, что реакция идет только в присутствии этого белка. Поскольку мы в нашем изложении употребляли технические аналогии, белок можно сравнить с мини-станком, из которого торчат в нужных направлениях напильники, отвертки, клещи, молотки и т.д. и т.п. Соединяясь со своей молекулой-мишенью, эти инструменты оказываются как раз против тех мест, где им необходимо будет сработать: откусить, отвинтить, приварить, прибить. Дальше инструментики срабатывают в нужном порядке и соответствующее изменение в молекуле (или двух молекулах) произведено: соединили, разъединили, перенесли группу с места на место, или что-нибудь иное. Самими мини-инструментами служат аминокислоты, обладающие богатыми химическими возможностями.

Но вспомним, что с рибосомы у нас сошла просто цепь соединенных аминокислот. Оказывается, что порядок, в котором соединены аминокислоты, определяет и то, как эта цепь свернется в пространстве за счет слабых химических связей: гидрофобных, водородных и др. Точная физикохимия этого сворачивания учеными еще не получена, но победа, кажется, уже близка. Оценим, однако, грандиозность задачи. Пусть мы имеем бусы из разных видов бусин, которые способны различными способами слепляться друг с другом. Попробуйте сконструировать порядок бусин так, что, встряхивая растянутые бусы (имитация теплового движения), вы бы каждый раз получали одну и ту же сложную форму. А ведь белков (станков с разной функцией) десятки тысяч видов.

Основную работу в организме осуществляют эти мини-станки. Они расщепляют пищу, извлекают оттуда нужные молекулы, превращают одни в другие, высвобождают химическую энергию и т.д. Однако конструкции завода – стены, трубопроводы, электропроводка – содержат в значительном количестве и другие вещества, о части которых мы упоминаем. Теперь мы видим, что их не надо специально записывать в инструкцию. Достаточно записать только те белки, которые их делают, и строительство закипело. Из печального опыта наших последних дней мы знаем, что не менее, а может быть, и более важную роль, чем само производство, играет управление. К сегодняшнему дню биология уже значительно продвинулась в раскрытии процессов управления на нашем сложнейшем производстве (вспомните, ведь линия-то полностью автоматическая). Информация об управлении тоже записана в инструкции, и, следовательно, корнем управления являются белки. Эти белки обеспечивают сложнейшую систему взаимосвязей между разными процессами, идущими в клетках, а также, в многоклеточном организме, взаимосвязей между клетками.

Итак, мы попытались с помощью грубых, но наглядных представлений показать (как говорят ученые, «показать на пальцах»), как информация передается в ряду организмов «по роду их», используется и реализуется (у неискушенных просим прощения, если не везде из-за краткости изложения нам удавалось сказать ясно, а у искушенных просим прощения за грубость, примитивность и некоторые неточности, которые неизбежны при популяризации).

Кто, увидев сию премудрейшую систему, не возгласит: «Велик Бог наш на небеси и на земли!» (Вот и Билл Гейтс, богатейший человек мира, глава компании Microsoft, сказал, что все это похоже на организацию программирования, только неизмеримо грандиознее).

Кто, удостоившись от Бога чести участвовать в раскрытии перед людьми механизмов этого грандиозного процесса, не воскликнет: «Велика Премудрость Божия!»? Ответ печальный – практически никто из участников этой волнующей работы. Если в конце XIX – начале XX века мы еще встречаем верующих биологов, таких, как физиолог Павлов, нейрофизиолог Алексис Каррель, микробиологи Луи Пастер и Александер Флеминг, генетик аббат Грегор Мендель, то у ученых, причем самых выдающихся, военного времени и последующих десятилетий мы видим такой агрессивный антиклерикализм и атеизм, какой не встречается даже у «цепных псов Дарвина» (по их собственному выражению) – Гексли и Геккеля.

Какие здесь можно предположить причины? Одну – такую же, как у философов и ученых античности: омирщвленные и скудные Духом Святым Церкви Запада не могут удовлетворить столь возвышенные, с одной стороны, и столь способные жертвенно служить идее, с другой, души одаренных ученых. Так, например, в Америке ученое сообщество и вообще интеллигенция агрессивно настроены против религии из-за преобладания (по численности и по активности) среди религиозных людей невежественных, примитивных и агрессивных протестантов-фундаменталистов (вспомним наших баптистов или «свидетелей Иеговы», и мы их поймем). Фрэнсис Крик – величайший биолог XX века, претендующий, вероятно, вообще на звание величайшего биолога мира, вырос в Англии в верующей англиканской семье. Он с любовью вспоминает о своих родителях, но вспоминает и то, как мама робко просила его не говорить на приходе, что папа играет в теннис. Через несколько лет мальчик твердо сказал родителям, что он больше не будет ходить с ними в церковь.

Другая возможная причина – это ощущение на фоне быстрого научного продвижения вперед того, что мы сами сейчас овладеем процессом и информацию Божию в живых организмах будем редактировать по-своему. И теперь, как в притче о злых виноградарях, к которым Отец послал Сына Своего и которого, Он думал, они, увидев, усрамятся, а они шепчутся: «Убьем Его, и наше будет наследство» (Мк. 12:7). Удивительно, но при переходе генетики на молекулярный уровень произошло значительное в научной методологии событие, которого, однако, никто не заметил. Многие ученые, особенно физики и математики, давно говорили, что красота гипотезы есть сильный аргумент в пользу ее истинности. Физик Дирак говорил даже, что этот критерий выше рангом, чем соответствие опыту, так как несоответствие опыту может быть лишь следствием некоторых небольших недоработок в теории. Несмотря на это, эксперимент оставался, конечно, главным критерием истины, и высказанную гипотезу, особенно если она красива, старались немедленно экспериментально подтвердить.

Переход генетики на молекулярные рельсы начался с открытия пространственной структуры макромолекулы ДНК – описанной нами выше двойной нити «матрица» – «отливка». Задача эта решалась методом рентгеноструктурного анализа, который в принципе позволяет по картине дифракции рентгеновских лучей на монокристалле данного вещества восстановить точно пространственную структуру этого вещества. Говоря точнее, нам надо иметь не один монокристалл, а серию из так называемых изоморфно-замещенных кристаллов. При исследовании ДНК работали с поликристаллическими волокнами, а об изоморфных замещениях не было и речи. Естественно, что участники этой работы не могли точно определить структуру, а могли лишь сказать, что молекула ДНК имеет форму винтовой линии (в русской литературе укоренился математически неточный термин «спираль»), полный виток которой составляет 10 нуклеотидов и длина этого витка 34 ангстрема (Е).

Исходя только из этих данных, уже упомянутый нами Фрэнсис Крик и американский вундеркинд Джеймс Уотсон пытались построить молекулу ДНК в виде механической модели – спирали, состоящей из составляющих ДНК мономеров, в которых длины и направленность химических связей брались из данных химии. Всем такой подход казался авантюрным, потому что, во-первых, эти взятые из химии данные были весьма неточными, во-вторых, казалось, что можно построить не одну, а много молекул в виде винтовой линии с полным витком из 10 нуклеотидов длиной 34 Е. Однако Уотсон и Крик получили модель, состоящую из двух полинуклеотидных нитей и относящихся друг к другу, как «матрица» и «отливка». Когда ученые увидели модель, они сразу поняли, что модель истинна, что из нее вытекает красивейший и остроумнейший способ удвоения самой молекулы ДНК и образования копий отдельных участков на инфРНК. После этого 20 лет(!) никому даже в голову не приходило проверять эту модель экспериментально. М. Уилкинс, который непосредственно получал рентгенограммы ДНК и первый критиковал авантюрность и бесперспективность метода молекулярных моделей Уотсона и Крика, понял, что его работа на этом месте закончена и полностью перевел свою лабораторию на изучение механизмов действия нервной системы.

Так бы это и продолжалось, если бы индийский биохимик Сассисек Каран (из-за сложности фамилии именуемый в русской среде «Сосиской») не предложил свою модель ДНК, которая тоже была винтовой линией с винтом в 10 нуклеотидов и длиной 34 Е. Никакой красоты в «сосискиной» модели не было, и он сам прекрасно понимал, что она не верна, но надеялся, что на фоне поднявшейся паники его имя и лаборатория несколько лет пробудут на гребне известности. Паника действительно поднялась: а как же? Где же наши доказательства? Где эксперименты, которые только и способны объективно установить истину? За несколько лет закристаллизовали фрагменты ДНК в виде монокристаллов, получили изоморфно-замещенные кристаллы и чин-чинарем подтвердили модель Уотсона и Крика. Таким образом, 20 лет вся молекулярная биология, которая за это время прошла огромный путь, держалась как бы на единственной фразе, высказанной одной из ученых дам при первом осмотре построенной Уотсоном и Криком модели: «Эта модель так красива, что она просто не может не существовать!»

Но господа атеисты и дарвинисты! Что за странные аргументы вы приводите? Почему вы интуитивно хотите видеть красоту в произведениях «слепого часовщика» – стихийных сил природы?

Так что вы думаете? Кто-нибудь вразумился? Никто даже и внимания не обратил. А Уотсон, когда его на старости лет спросили, какое самое главное разочарование в его жизни, ответил: «То, что люди после открытия структуры ДНК не перестали верить в Бога». Воистину: «Народ сей ослепил глаза свои и окаменил сердце свое, да не видят глазами, и не уразумеют сердцем… Ты, Господи неба и земли, утаил сие от мудрых и разумных и открыл то младенцам…» (Ин. 12:40; Мф. 11:25).

Старший товарищ Уотсона, Фрэнсис Крик, в своей автобиографической книге вспоминает, из каких соображений он выбирал направление своих научных исследований. Вообще, мотивом его работы в фундаментальной науке было «вышибание костылей из-под ног религии». Как он полагал, белые пятна в научной картине мира есть те островки безопасности, на которых «религиозный дурман» укрывается от несущегося по трассе научно-технического прогресса. Имея физическое образование, он хотел работать в биологии на самой границе описываемого биологией живого с описываемым физикой неживым. Ему хотелось показать плавный переход от неживого к живому и тем убить божественный трепет перед живым.

С этими мыслями он зашел под своды Кавендишской физической лаборатории Кембриджа, не обратив внимания на выбитые на фронтоне этой лаборатории первым ее директором Дж. Максвеллом слова: «Велики дела Господни, явлена во всех воля Его» (Пс. 110:2).

Посмотрим, что же у него получилось, на примере двух самых фундаментальных из сделанных им открытий. Первое – это структура ДНК, вера в истинность которой 20 лет поддерживалась только лишь ее неоспоримыми красотой и премудростью. Более того, молекула ДНК кладет четкую границу между живым и неживым. Да, живое – это та же тварь, что и неживое: те же атомы, молекулы, те же законы физики и химии, но существование живого связано с внесением в неживое Божественной информации, важнейшим носителем которой является молекула ДНК. Нигде в неживых системах даже не ставится вопрос о каких-то осмысленных инструкциях, их хранении, прочтении и т.д., но самый мельчайший вирус можно назвать, вслед за Уотсоном, «завернутой в белок скверной новостью», то есть для самого примитивного живого главное – это сообщение, информация. Именно из-за этого термин «вирус» появился в компьютерной жизни. Это такая же, как и живой вирус, «скверная новость», в которой биологический hard wear заменен на компьютерный. Кстати, компьютерные вирусы Дарвин вполне мог бы объяснять своей теорией: случайно при воспроизведении и копировании накапливаются ошибки в программах и побеждает в борьбе за существование та испорченная программа, которая лучше всех умеет поддерживать свое размножение в компьютерной сети. Все, однако, уверены, что даже самые примитивные компьютерные вирусы кто-то пишет.

Вторым великим вкладом Крика в молекулярную биологию была гипотеза о том, что реализация информации, записанной на инфРНК, в виде белка осуществляется системой тРНК, содержащих трехнуклеотидную «букву» на одном конце и соответствующую этой «букве» аминокислоту – на другом. Эта идея коренным образом противоречила бытующим тогда представлениям, но Крик убедил своих коллег заняться ее проверкой, и она была блестяще подтверждена во всех деталях. Тем самым Крик фактически зарубил всякие попытки объяснить с помощью дарвиновской теории возникновение на Земле жизни, ибо после подтверждения гипотезы Крика нужно предположить, что случайным образом возникли сразу и система тРНК, и сложнейшим образом устроенная рибосома, и система белков, которые, распознавая «букву» на одном конце тРНК, «пришивают» на другой конец строго определенную аминокислоту.

Сам Крик после подтверждения своей гипотезы сразу же стал на точку зрения панспермии, то есть предположения о том, что начальные формы жизни на метеоритах или чем-то еще разносятся по Вселенной. По причинам, которые мы обсудим позднее, к этой точке зрения присоединилась сейчас вся неверующая в Бога биология. В то, что клетка возникла путем какого-то добиологического отбора из неживого, сейчас не верит никто. Всем также ясно, что панспермия есть уход от ответа и заметание трудностей под ковер.

Да, получилось не по-Кричьему, но по слову Божию, выбитому на фронтоне лаборатории. Жаль, что Крик и сегодня в свои почти 90 лет остается неверующим старым упрямцем [Прим. – К сожалению, пока шла работа нал этим курсом лекций, пришло печальное известие о кончине величайшего ученого в возрасте 88 лет. В качестве назидания нашим православным полемистам заметим, что Ф. Крик, всей душой боровшийся с христианством, никогда не переносил своих отношений к религии лично на христиан – ни на своих родителей, ни на многих других христиан и теологов, верующих ученых, с которыми ему приходилось сталкиваться во время работы в Кембридже и Америке].

Как же оценить ситуацию в целом? С одной стороны, большое количество ученых старшего поколения с такими алмазами, как Крик, Уотсон, Жакоб, Моно, Медавар, с юношеским энтузиазмом бескорыстно воюющих против Бога и Церкви. С другой стороны, широкая категория более молодых ученых, которых вообще не волнует ничего, кроме научного содержания, причем это не есть следствие философского позитивизма, который был разгромлен описанными нами научными взрывами в начале XX века и работами Венского логико-философского кружка – Поппером, Куном и другими, а есть следствие позитивизма вульгарного: за это не платят, не дают чинов, премий и т.д. Для этих ученых Бог не враг, а может быть, и друг, но они желают Его видеть в области этики, философии, в Церкви, наконец, но не в естественных науках (вспомним пункт №5 современного научного мировоззрения: «Бог не присутствует в научных построениях», за который ученые держатся, как мы за Символ Веры).

Тем не менее, как мы уже писали, мы живем в эпоху, когда человечество, особенно русский народ, пытается вывести корабль человечества из мертвящей пустыни безбожия. И вот ученые, приходящие к Богу в поисках нравственной правды, приводят Его с собой в науку. С другой стороны, независимо мыслящие ученые все-таки открывают закрытые прежде глаза и видят Бога, сияющего пред ними в современных научных достижениях. Вот появляется книга доктора физико-математических наук, начальника одного из отделов Математического института им. Стеклова А.Н. Паршина, в которой есть глава «Крах современной научной картины мира». Вот президент Российской академии наук Ю. Осипов говорит о необходимости веры и ее гармонии с наукой. Вот приходит ко мне доктор физико-математических наук и один из лучших преподавателей математики в Москве Г.Б. Шабат, еще недавно махровый атеист, и говорит: «Что же мы обманываем детей? Как нам объяснить, что математика после теорем Геделя содержится на вере?» Вот приезжает из США бывший российский биолог, а ныне один из лучших специалистов в Америке в области теоретической онкологии и говорит, что он не может представить без Бога возникновения и развития жизни на Земле.

Итак, процессы прозрения и процессы омирщения и коммерциализации науки идут встречными курсами. Кто кого обгонит? Будет ли наука, устремленная к прославлению Творца, или нет? В разделе об НТП мы писали о том, что науки, и особенно биология, уже сегодня готовы вступить в прямой конфликт с нравственностью. Одни страны, скажем США, еще пытаются обуздать тонкой сетью нравственных понятий крики о великой пользе новых биотехнологий (клонирование и т.п.), а другие сдают позиции. В Англии, например, первой сломалась палата лордов – символ доброй старой Англии, разрешив одним людям лечиться за счет поедания детей, то есть клонировать эмбрионы на «запчасти».

Реально встал вопрос о борьбе со старением и даже достижении бессмертия (см. нашу статью в Приложении).

Еще раз процитируем Алису: «Становится все чудесатее и чудесатее…» Посмотрим, каково же будет Божие решение в отношении наших человеческих потуг.


Источник: Гармония божественного творения : взаимоотношения науки и религии / протоиер. Георгий Нейфах. - Москва : Правило веры, 2013. – 398 с. ISBN 978-5-94759-159-0

Комментарии для сайта Cackle