Открытый научный семинар: Феномен человека в его эволюции и динамике. 2005-2011
Шрифт:
Но все-таки человек — это что-то особое среди всего живого мира, особая живая система. Чем он отличается от других живых систем? Есть еще один биологический закон — закон зависимости численности вида животных от массы индивидуальных представителей каждого вида.
Рис. 7. Численность видов животных в зависимости от их массы
(Источник: С.П. Капица. Сколько людей жило, живет и будет жить на земле. Очерки теории роста человечества. М., 1999. С.)
Вот, например, мелкое животное — мыши, определенный вид. Сколько мышей — представителей этого вида на земном шаре? Число их на земном шаре где-то в районе 109, то есть примерно миллиард особей. Если мы посмотрим на каких-то животных ближе к нам по размерам — например, медведь, лошадь и так далее, то численность представителей видов этих животных будет существенно меньше. Какова, например, численность особей шимпанзе? Или горилл? Или макак? Это будет величина порядка 100 000 штук данного вида (не обезьян вообще, а принадлежащих к конкретному виду с соответствующей конкретной массой). Численность же человека уже сегодня превышает на пять порядков ту величину, которую он должен был бы иметь как представитель соответствующего биологического вида. Вот это — особенность человека, только он вылетает из этой, опять же гиперболической, зависимости. (Человек и, конечно, домашние животные, которые сами по себе существовать просто не могут; они, вообще, являются инструментами человека, он их создал).
Чем еще человек отличается от всех других живых систем? Возвращаемся к Бауэру, к его теоретической биологии, которая основана на особой энергетике. Это энергетика собственной внутренней активности живой системы. Из теории Бауэра (теории увеличения внешней работы, обеспечивающей эволюционный рост и развитие) следует, что по ходу эволюции, если подниматься по эволюционной лестнице все выше и выше, то энергетика биологических видов увеличивается. Как можно измерить эту энергетику? Бауэр ввел такой параметр, который он назвал «константой Рубнера». Макс Рубнер — немецкий физиолог, который в конце XIX — начале ХХ века впервые занялся проблемами биологической энергетики у животных. Кстати говоря, он тоже вывел аллометрический закон, что количество энергии, которую потребляет животное, деленное на единицу массы и умноженное на время его жизни, для животных более или менее постоянная величина. Например, для млекопитающих, это будет одна величина. Если спуститься на более низкий уровень, перейти к сумчатым, то это будет более низкая величина, но тем не менее примерно одинаковая для всех представителей сумчатых. И только человек выбивается из этого соотношения.
Бауэр корректно подсчитал эту константу Рубнера. Что она из себя представляет? Это продолжительность жизни представителя данного вида в годах, умноженная на интенсивность потребления кислорода (собственно, дыхание и есть основной источник энергии) на единицу массы. То есть, сколько энергии преобразует данное живое существо за время своей жизни. И оказалось, что у приматов константа Рубнера — 2200, а у homo sapiens — 3700. У ластногих — 1800, у хоботных — 1100. То есть у животных эта константа растет по одному закону, а человек оказался также вылетевшим из этой зависимости. Он энергетически совсем другой. Более того, эта константа для человека сильно недооценена, поскольку под продолжительностью жизни здесь нужно иметь в виду период биологически осмысленной жизни, то есть период, необходимый для того, чтобы оставить жизнеспособное потомство. Человеку для этого не надо жить 100 лет, достаточно в среднем 25 лет. Меньше брать нельзя, поскольку тогда потомство будет не жизнеспособным. А обезьяне нужно жить гораздо меньше для того, чтобы оставить жизнеспособное потомство. И если теперь с этой точки зрения посмотреть на константу, то она у человека будет на порядок отличаться по сравнению со всеми другими млекопитающими. Это физиологическое отличие человека от животных по константе Рубнера, то есть по измерению его энергетики — энергетики индивидуума. Это одно отличие, которое обнаружил еще в 1920-х годах Рубнер, а в 1935 году его подтвердил Бауэр.
Есть еще один показатель, который у человека сильно отличается от животных. За счет чего, в конце концов, человек столь энергетичен по сравнению со всеми животными? За счет определенного органа, который есть у всех животных, но у человека он сильно чем-то отличается. Чем он отличается? Отношение скорости потребления кислорода мозгом человека к скорости потребления кислорода телом вместе с мозгом в 2,3 раза больше, чем у приматов, и у дельфинов и всех остальных. Это приведенная величина, приведено все к массе. Что это значит — повышенная энергетика человека? Вообще для чего нужна энергетика с биологической точки зрения? Она нужна для того, чтобы за время биологически осмысленной жизни накопить столько энергии, чтобы можно было оставить жизнеспособное потомство, которое опять накопит столько же энергии, чтобы оставит жизнеспособное потомство и так далее. А у человека появился избыток. В результате человек располагает большим запасом свободной энергии, чем нужно для его выживания как биологического вида.
Откуда взялся этот избыток? Это уже другой вопрос. Это и есть проблема происхождения человека. Человек произошел тогда, когда у него появился этот самый избыток. И этот избыток он может начинать тратить уже не только на то, чтобы оставить жизнеспособное потомство, а дополнительно на всякие другие цели. И в частности, другая цель, которую может осуществлять человек, — это сочинять и изобретать жизнесберегающие технологии. Первой такой технологией является овладение энергией, которой не могут овладеть никакие другие виды, живущие на земле. Это энергия огня. Если посчитать константу Рубнера с учетом и этой энергетики человека, то она уже вырастет не на порядок, а на порядки по сравнению со всеми другими видами. Это увеличит его продолжительность жизни и позволит ему овладевать все большим и большим количеством энергии.
Возвращаясь к кривой зависимости роста свободной энергии человека (в зависимости от численности людей), я бы хотел нарисовать здесь еще одну картинку. Свободная энергия возрастает как квадрат числа людей, следовательно, на каждого человека приходится все больше и больше энергии. И в 1990 году на душу населения на земле приходилось в 4,2 раза больше энергии по сравнению с 1850 годом. То есть, той свободной энергии, которую можно употребить на продолжение, на преобразование мира под себя. Значит, в 4,2 раза больше (по сравнению с 1850-м годом) это было в 1990 году. Правда, обратите внимание, что, начиная с 1970 года эта кривая начинает изгибаться.
Что такое количество энергии, приходящееся на единицу массы? Это, вообще говоря, потенциал. Существует такое понятие, означающее не просто количество энергии. Энергия может быть разной. Она может быть очень сильно «размазана», а может быть «сконцентрирована». Это и есть потенциал. Например, если 100 ампер умножить на 1 вольт, то это будет 100 ватт; и если 100 вольт умножить на 1 ампер, тоже будет 100 ватт. Но «100 вольт*1 ампер» и «1 вольт*100 ампер» — это совершенно разное качество энергии. Качественная энергия — это концентрированная энергия. И вот по ходу своего роста и развития человек не только овладевал объемом энергии, которую можно мерить в ваттах, но он также овладевал все более и более дорогостоящей энергией, все более и более ценной энергией. Начинал он с энергии огня, которая, с физической точки зрения, много ценнее, чем просто энергия обычного тепла. А дошел он до ядерной энергии. И, не дай Бог, доберется до термоядерной. В принципе она нам не очень-то нужна, но это совершенно иные энергетические потенциалы. С помощью высокопотенциальной энергии можно и тепло получить, и свет, и все что угодно. А с помощью батареи центрального отопления осветить комнату невозможно, хотя будет достаточно тепло. Значит, помимо всего прочего шло еще и преобразование энергии.
Итак, мы видим, что произошло в момент появления человечества на земле. Я оставляю за скобками вопрос о происхождении, о том, как осуществился этот самый момент. Я этого не знаю, и я не знаю того, кто это знает. А те, кто рассуждает на эту тему, что ж вольному — воля, с моей точки зрения. Но мы знаем, что в момент происхождения человека произошел фазовый переход. И как выглядит этот фазовый переход с энергетической точки зрения?
Вот [рис. 6] этот энергетический потенциал, которым владеет та или иная живая система. Вот 100 миллионов лет до момента происхождения человека. Энергетический потенциал в процессе эволюции рос. Но он дошел до человека, и произошел фазовый переход, возник новый способ овладения этой самой энергией. Где мы сейчас находимся? А мы сейчас находимся в том месте, где потенциал, судя по всему, достиг своего максимума. То есть, предшествующий этап развития человечества был связан с тем, что энергетический потенциал рос и рос. Для чего? Снова возвращаемся к Бауэру. Согласно принципу устойчивого неравновесия: «Все и только живые системы никогда не бывают в равновесии и постоянно выполняют работу за счет своей собственной свободной энергии против равновесия, требуемого законами физики и химии при существующих внешних условиях» (Э.С. Бауэр. Цит. соч. С.43) Свободная энергия может быть разного качества. Свободная энергия может быть с низким потенциалом, а может быть — с высоким потенциалом. Чем выше потенциал, тем более надежно и эффективно он будет расходоваться на осуществление внешней работы по извлечению связанной энергии из окружающей среды и превращению ее в свою энергию. Значит, согласно Бауэру, рост и развитие живых систем обеспечивается исходным запасом их свободной энергии. Вот такая функция: запас свободной энергии равен произведению живой массы на ее потенциал. Какова биомасса человечества? Конечно, толпа жуткая, везде и всюду. Но если каждому человеку дать по одному квадратному метру, то все человечество уместится на одной четверти Московской области. Порядка 80 квадратных километров требуется для того, чтобы уместить все человечество, живущее на земле. Это очень просто посчитать: нас сейчас, соответственно, 5 миллиардов. Если мы сравним биомассу человечества с биомассой всей остальной биоты, какая есть на земле, это практически ничто. Но потенциал гигантский. Вот этот гигантский потенциал этого ничего является условием для дальнейшего роста и развития. Используя этот потенциал, можно начинать расти по степенному закону, по которому развивается эмбрион.
И вот здесь я высказываю надежду. Надежда моя заключается в том, что предшествующий этап роста и развития человечества условно можно назвать предимплантационным этапом — как в эмбриологии, этап до того, как начался рост и развитие эмбриона по степенному гармоническому закону. В это время, между прочим, яйцеклетка увеличивает и увеличивает свой потенциал. Я не буду вдаваться в подробности, за счет чего это происходит, но в двух словах могу сказать. Это происходит за счет того, что дробящаяся и вырастающая таким образом яйцеклетка дышит в основном за счет горения. Есть два процесса дыхания: один из них — это тление или митохондриальное дыхание; а есть процесс, аналогичный горению — прямому восстановлению кислорода. Я в эти детали не буду вдаваться. На ранних этапах развития яйцеклетка в основном горит, фигурально выражаясь. Можно сформулировать это строго химически, но не будем углубляться в детали. Кстати, те же самые лейкоциты, которые подсаживают человеку с загубленной иммунной системой и которые затем начинают расти по гиперболическому закону, — они обеспечивают свое дыхание, то есть свою энергетику опять же за счет горения, в отличие от большинства других клеток, которые занимаются этим факультативно. То есть, если посмотреть на примеры гиперболического роста, о которых я говорил, то там мы увидим примерно то же самое, что мы видим в истории человечества. Человек стал человеком, когда он овладел «горением» и стал с помощью этого способа извлекать ресурсы из внешней среды. Но, когда эмбрион достигает стадии бластоцисты и у него появляются оформленные зачатки тканей, то он перестает так сильно гореть и ачинает использовать свой потенциал на дальнейший аллометрический рост.