Фрактальная эволюция — теория, описывающая жизнь

Будем считать, я объяснил, что сделало меня духовным ученым. Теперь мне хочется объяснить, почему я оптимист. По моему убеждению, история нашей планеты — это история повторяющихся катастроф. Эволюция Земли уже прерывалась катаклизмами, сметавшими с ее лица все живое, — вспомним хотя бы судьбу динозавров. Сегодня к краю пропасти подошли мы. По мере того как увеличивается численность человечества, мы безжалостно отнимаем жизненное пространство у других живых существ и тем самым роем себе могилу.

О каком оптимизме тут может идти речь? Но почему бы и нет! Ведь мы, во всяком случае большинство, — не динозавры, а люди. Да, мы завершаем один эволюционный цикл и готовимся вступить в следующий. И вполне естественно, что по мере того, как в несущих стенах построенной нами цивилизации появляются трещины, нас охватывает нешуточная тревога. Во все времена невзгоды заставляли людей сплотиться, и я верю — то же произойдет и теперь. «Динозавры» в человеческом облике, готовые рвать Природу зубами, вымрут. Остальные поймут, сколь губительна для планеты бездумная бездуховность наших поступков, и это поможет им выжить.

На чем основана моя вера в благополучное разрешение наших проблем? Как ни странно — на фрактальной геометрии. И сейчас я хочу рассказать вам, каким образом эта математическая дисциплина может помочь нам постичь живое.

Геометрия — раздел математики, описывающий пространственные отношения и формы тел. Наши привычные представления о мире ограничены геометрией Евклида, изложенной им за 300 лет до нашей эры в 13томном труде под названием «Начала». Евклидова геометрия вполне наглядна — благодаря ей мы можем спроецировать такие простейшие фигуры, как куб, сфера или конус, на плоскую поверхность листа бумаги. У нее есть только один недостаток — она не годится для описания естественных природных объектов. В самом деле, как начертить строгий геометрический чертеж дерева, облака или горы? Ведь у них нерегулярная и даже на первый взгляд относительно хаотичная структура. Такие природные объекты можно корректно описать только с помощью фрактальной геометрии, основы которой в 1975 году заложил французский математик Бенуа Мандельброт.

Математика фракталов на удивление проста. Например, так называемое «множество Мандельбро­та» строится по следующей формуле: берется некое число, умножается само на себя, после чего результат прибавляется к исходному числу. Затем процедура повторяется. Трудность состоит в следующем: чтобы построить реальный фрактальный объект, эту элементарную процедуру необходимо повторить миллионы раз. Подобные вычисления требуют колоссального количества времени, если производить их вручную. Вот почему ни о какой фрактальной геометрии не могло быть и речи, пока не появились мощные компьютеры.

Фракталы — это бесконечно повторяющиеся структуры, вложенные одна в другую (некоторое представление о них дает русская кукла-матрешка). Причем эти структуры самоподобны, то есть каждая меньшая структура является уменьшенной копией (не обязательно точной) большей. Например, контуры мелких веточек, которые отходят от крупной ветви дерева, самоподобны контурам крупных ветвей, отходящих от древесного ствола. Точно так же контуры притоков большой реки самоподобны контуру ее русла. В человеческих легких фрактальная структура бронхов повторяется в меньших по размеру бронхиолах. Система кровеносных сосудов в теле человека и его периферическая нервная система тоже состоят из самоподобных повторяющихся структур.

Быть может, все эти наблюдаемые в природе самоподобные повторяющиеся структуры — чистое совпадение? Я уверен, что это не так. Давайте еще раз вспомним два момента, которые мы с вами уже обсуждали.

Во-первых, как я уже не раз подчеркивал, эволюция — это восхождение к большей информированно­сти о своем окружении. Во-вторых, говоря о клеточной мембране, мы установили, что основным элементом восприятия информации в организме является рецепторно-эффекторный комплекс интегральных мембранных белков (ИМБ). И соответственно, чем большим количеством ИМБ (оливок в нашей «бутербродной» модели) обладает организм, тем большая информированность ему доступна и тем выше он стоит на эволюционной лестнице.

Однако на рост количества ИМБ на клеточной мембране накладываются физические ограничения. Толщина клеточной мембраны, определяемая диаметром ее двойного фосфолипидного слоя, составляет 78 нанометров. Средний размер ИМБ примерно такой же, что и у фосфолипидов, в которые они встраиваются. При жестко заданной толщине мембраны туда не получится «напихать» сколько угодно ИМБ — они смогут разместиться там только в один слой. Поэтому увеличения информированности можно достичь лишь одним-единственным способом — увеличивая общую площадь мембраны.

Вернемся к нашей «бутербродной» модели. Большее количество оливок означает большую информированность бутерброда — чем большее их количество вы сумеете в него затолкать, тем «умнее» он окажется. Как вы думаете, какой из двух бутербродов будет обладать большим «интеллектуальным потенциалом» — тот, что сделан из маленькой булочки или тот, что вы соорудите из большого ломтя каравая? Ответ очевиден: чем больше площадь используемого вами куска хлеба, тем больше оливок в нем уместится. То же касается и информированности клетки — чем большую площадь будет иметь ее мембрана, тем большее количество ИМБ она сможет вместить. Таким образом, увеличение площади клеточной мембраны может считаться физическим параметром эволюционного развития и роста информированности. Математические исследования показывают, что в трехмерном пространстве наиболее эффективный рост площади поверхности достигается у объектов с фрактальной геометрией. Вот почему самоподобные структуры в Природе не только не случайны, но и закономерны. Иными словами, мы должны говорить о фрактальном характере самой эволюции!

Великолепные картинки фракталов, построенные компьютером, напоминают о том, что, несмотря на ставшие приметой нашего времени уныние и хаос, Природе присуща высшая степень упорядоченности. Восхитительный, загадочный мир фрактальной геометрии опровергает провозглашенную майровским дарвинизмом «произвольность, бесцельность и случайность» Природы. Отправив эту бесчеловечную дарвинистскую идею туда, где ей полагается быть, — вслед за докоперниковской геоцентрической системой, мы сможем расширить свое сознание и ступить на следующую, ведущую вверх ступеньку фрактальной эволюционной лестницы. И чем скорее мы это сделаем — тем лучше для нас.

Фрактальный характер эволюции и упорядоченные повторяющиеся самоподобные структуры Природы — лучший аргумент в пользу того, что уроки клеток, вдохновивших меня написать эту книгу, и вправду могут принести нам огромную пользу. Все познается в сравнении. В течение миллиардов лет клеточные сообщества успешно осуществляют весьма эффективный план мирного сосуществования, позволяющий им укреплять как свою индивидуальную жизнеспособность, так и общую жизнеспособность организмов биосферы. Вы можете представить себе страну, граждане которой живут в полной и неизменной гармонии? Так вот, такая страна есть — она называется здоровым человеческим телом. Поистине, клеточные сообщества куда как лучше человеческого общества — по крайней мере там нет бездомных (разумеется, за исключением случаев онкологических заболеваний, когда «бездомные» и «безработные» раковые клетки начинают жить за счет своих здоровых «сограждан»).

Если бы люди научились жить так, как живут здоровые клеточные сообщества, на Земле воцарились бы мир и согласие. Договориться и создать такое гармоничное общество непросто, ведь у каждого человека свой взгляд на мир, свои интересы. И по мере того, как растет население нашей планеты, ситуация только усугубляется.

Клетки столкнулись с аналогичной трудностью на первых стадиях своей эволюции — мы уже говорили об этом в первой главе. В течение трех с половиной миллиардов лет тысячи разновидностей бактерий, водорослей, дрожжей и простейших безудержно заселяли и перенаселяли нашу планету. Видя это, они, вероятно, задавались вопросом: «А хватит ли нам всем места под солнцем?» Не думаю, что этот вопрос их не волновал. Вынужденная скученность и вызванные ею катастрофические изменения окружающей среды заставили клетки искать выход из тупика. И они его нашли! Клетки предпочли конкуренции альтруизм и объединились в многоклеточные сообщества. Конечным результатом такого объединения стал человек.

Я верю, что аналогичные трудности, вызванные растущей численностью человечества, заставят нас подняться на следующую ступень эволюционной лестницы — точно так же, как это в свое время сделали клетки. Я верю — мы, люди, создадим просвещенное глобальное сообщество, все члены которого будут сознавать, что каждый из нас создан по образу и подобию окружающего нас мира и божественен по своему естеству. Чтобы это произошло, нам следует отказаться от политики выживания сильнейшего во имя Любви ко всей нашей планете.

Поиск по сайту: