Чтение онлайн

Поучительный пример того, до какой степени развита эта организация, представляет устройство и работа глаза; при его исследовании тоже была крайне полезна простота световых явлений. Мне незачем входить здесь в подробности, и я лишь напомню вам, что офтальмология раскрыла нам идеальные свойства человеческого глаза как оптического прибора. Действительно, предел, налагаемый на образование изображения неизбежными эффектами интерференции, практически совпадает с размерами тех частиц сетчатой оболочки, которые имеют самостоятельные нервные связи с мозгом. Для получения зрительного впечатления достаточно поглощения единичного светового кванта каждой такой частицей; поэтому можно сказать, что чувствительность глаза достигает предела, поставленного атомным характером световых процессов. Эффективность глаза в обоих этих отношениях фактически такая же, какую мы получаем в хорошем телескопе или микроскопе, соединенном с усилительным устройством, позволяющим наблюдать индивидуальные процессы. Правда, такими приборами можно сильно увеличить нашу наблюдательную способность, но благодаря пределам, поставленным фундаментальными свойствами световых явлений, невозможно придумать прибор, который был бы эффективнее глаза для той цели, для которой он предназначен. Это идеальное совершенство глаза, открытое благодаря недавнему развитию физики, наводит на мысль, что и другие органы, служат ли они для восприятия информации от окружающей среды или же для реакции на ощущения, тоже обнаружат такую же приспособленность к своему назначению и что также и здесь свойство индивидуальности, символизируемое квантом действия, имеет решающее значение для работы соответствующего усилительного механизма. Тот факт, что этот предел можно было проследить в глазу, но что его до сих пор не удалось заметить ни в одном из других органов, связан исключительно с простотой световых явлений, о которой мы говорили выше.

Признание важного значения черт атомистичности в механизме живых организмов само по себе не является, однако, достаточным для всестороннего объяснения биологических явлений. Исходный вопрос состоит, таким образом, в том, не следует ли добавить к нашему анализу явлений природы еще какие-то недостающие пока фундаментальные идеи, прежде чем мы сможем достигнуть понимания жизни на основе физического опыта. Несмотря на тот факт, что многообразие биологических явлений практически неисчерпаемо, едва ли можно дать ответ на этот вопрос, не обсудив, какой смысл следует придавать понятию «физическое объяснение» — смысл еще более глубокий, чем тот, к которому нас уже принудило открытие кванта действия. С одной стороны, поразительные свойства, которые постоянно обнаруживаются при физиологических исследованиях и которые столь заметно отличаются от всего, что известно для неорганической материи, привели биологов к убеждению, что надлежащее понимание существенных сторон жизни в рамках чистой физики невозможно. С другой стороны, точка зрения, известная как витализм, едва ли может быть однозначно выражена в форме предположения, что существует какая-то особая, не известная физике жизненная сила, которая и управляет органической жизнью. Действительно, я думаю, мы все согласны с Ньютоном: самый глубокий фундамент науки — это уверенность в том, что в природе одинаковые явления наступают при одинаковых условиях. Поэтому если бы мы могли продвинуть анализ механизма живых организмов столь же далеко, как это сделано для атомных явлений, то мы едва ли бы нашли тогда какие-то свойства, чуждые неорганической материи. Рассматривая эту дилемму, мы должны, однако, помнить, что нельзя непосредственно сравнивать условия при биологических и при физических исследованиях, так как необходимость сохранить объект исследования живым налагает на первые ограничение, не имеющее себе подобного в последних. Так, мы, без сомнения, убили бы животное, если бы попытались довести исследование его органов до того, чтобы можно было сказать, какую роль играют в его жизненных отправлениях отдельные атомы. В каждом опыте над живыми организмами должна оставаться некоторая неопределенность в физических условиях, в которые они поставлены; возникает мысль, что минимальная свобода, которую мы вынуждены предоставлять организму, как раз достаточна, чтобы позволить ему, так сказать, скрыть от нас свои последние тайны. С этой точки зрения самое существование жизни должно в биологии рассматриваться как элементарный факт, подобно тому как в атомной физике существование кванта действия следует принимать за основной факт, который нельзя вывести из обычной механической физики. Действительно, существенная несводимость факта устойчивости атомов к понятиям механики представляет собой близкую аналогию с невозможностью физического или химического объяснения своеобразных отправлений, характеризующих жизнь.

Проводя эту аналогию, мы должны, однако, помнить, что в атомной физике и в биологии мы имеем дело с существенно различными проблемами. Если в первой области мы интересуемся прежде всего поведением материи в ее самых простых формах, то в биологии мы занимаемся материальными системами, сложность которых имеет фундаментальный характер, ибо даже самые примитивные организмы содержат большое число атомов. Правда, то обстоятельство, что обычная механика применима в обширной области, включая описание действия измерительных приборов, используемых в атомной физике, как раз и основано на возможности в широкой мере пренебрегать порождаемой квантом действия дополнительностью описания в тех случаях, когда мы имеем дело с телами, содержащими большое число атомов. Однако, несмотря на важное значение атомистичности, для биологических исследований типично, что мы никогда не можем контролировать внешние условия, в которые поставлен каждый отдельный атом, в той же мере, в какой это возможно при фундаментальных опытах атомной физики. Фактически мы даже не можем сказать, которые именно из атомов действительно принадлежат живому организму, так как всякое жизненное отправление сопровождается обменом веществ, благодаря которому атомы постоянно захватываются организацией, составляющей живое существо, и из нее выбрасываются. Действительно, этот обмен материей распространяется на все части живого организма до такой степени, что это препятствует резкому разграничению в атомном масштабе между теми его свойствами, которые можно однозначно учесть обычной механикой, и теми, для которых решающим является учет кванта действия. Это фундаментальное различие между физическими и биологическими исследованиями означает, что нельзя поставить четко определенный предел применимости физических идей к проблемам жизни — предел, которому соответствовала бы в атомной механике разница между областью причинного механистического описания и собственно квантовыми явлениями. Эта очевидная неполнота рассматриваемой аналогии коренится в самих определениях слов «жизнь» и «механика», которые в конце концов являются вопросом удобства. С одной стороны, вопрос об ограниченной применимости физики в биологии потерял бы всякий смысл, если бы мы распространили понятие жизни на все явления природы вместо того, чтобы устанавливать различия между живыми организмами и неодушевленными телами. С другой стороны, если бы в согласии с обычным языком мы сохранили слово «механика» для однозначного причинного описания явлений природы, то такой термин, как «атомная механика», стал бы бессмысленным. Я не буду углубляться дальше в такие чисто терминологические вопросы и только добавлю, что сущность рассматриваемой аналогии — это очевидное антагонистическое отношение между такими типичными сторонами жизни, как самосохранение и размножение индивидуумов, с одной стороны, и необходимое для всякого физического анализа подразделение объекта — с другой. Благодаря этой важной черте дополнительности понятие цели, чуждое механистическому анализу, находит некоторую область приложения в биологии. В самом деле, в этом смысле телеологическую аргументацию можно рассматривать как законную черту физиологического описания, должным образом учитывающую характерные свойства жизни, подобно тому как в атомной физике признание кванта действия учитывается принципом соответствия.

Обсуждая применимость чисто физических идей к живым организмам, мы, конечно, подходим к жизни совершенно так же, как и к любому другому явлению материального мира. Мне, однако, едва ли нужно подчеркивать, что эта позиция, характерная для биологических исследований, отнюдь не предполагает игнорирования психологической стороны жизни. Наоборот, признание ограниченности механистических понятий в атомной физике скорее может быть полезным для примирения как бы противоречащих друг другу точек зрения физиологии и психологии. В самом деле, необходимость вводить в рассмотрение взаимодействие между измерительными приборами и объектом исследования в атомной механике представляет близкую аналогию со своеобразными трудностями психологического анализа, проистекающими от того факта, что духовное содержание неизбежно меняется, если внимание сосредоточивается на какой-нибудь его определенной стороне. Мы бы ушли слишком далеко от нашего предмета, если бы стали распространяться об этой аналогии, дающей существенное разъяснение психо-физическому параллелизму. Однако я бы хотел подчеркнуть, что рассуждения такого рода, как я здесь приводил, совершенно противоположны всяким попыткам искать в статистическом описании атомных явлений новые возможности для духовного влияния на поведение материи. Например, с нашей точки зрения, невозможно придать однозначный смысл высказываемому иногда взгляду, согласно которому вероятность того, что в теле произойдут некоторые атомные процессы, может находиться под непосредственным влиянием воли. В самом деле, согласно обобщенному толкованию психо-физического параллелизма, свободу воли следует считать признаком сознательной жизни; свобода воли соответствует отправлениям организма, не только ускользающим от причинно-механистического описания, но не поддающимся даже и физическому анализу в той доведенной до предела форме, какая требуется для однозначного применения статистических законов атомной механики. Не пускаясь в метафизические спекуляции, я, пожалуй, мог бы добавить об анализе самого понятия объяснения следующее: альфой и омегой такого анализа должен быть отказ от объяснения нашей собственной сознательной деятельности.

В заключение мне едва ли нужно особо подчеркивать, что ни в одном из своих замечаний я не имел в виду выразить какой-либо скептицизм по отношению к будущему развитию физической и биологической наук. Такой скептицизм и в самом деле был бы далек от мыслей физиков в настоящее время, когда именно признание ограниченного характера наших самых основных понятий привело нас к такому замечательному развитию нашей науки. Точно так же и отказ от объяснения жизни не помешал удивительному прогрессу во всех отраслях биологии, включая те, которые оказались столь полезными в искусстве врачевания. Даже если мы не можем провести резкой грани между здоровьем и болезнью, для скептицизма, конечно, нет места и в той специальной области, которая является предметом этого конгресса. Не следует только сворачивать с большой дороги прогресса, по которой с таким успехом шли ученые, начиная с основополагающих работ Финзена [3] , и которая характеризуется самым тесным сочетанием между изучением лечебных эффектов светотерапии и изучением физических ее сторон.

Бессмертные труды Гальвани, открывшие новую эпоху во всех областях науки, представляют блестящую иллюстрацию чрезвычайной плодотворности тесного сочетания исследований законов неживой природы с изучением свойств живых организмов. В настоящем докладе было бы поэтому уместно сделать обзор того, как на протяжении столетий ученые смотрели на вопрос о связи между физикой и биологией, и в особенности обсудить перспективы, созданные в этом отношении необычайным развитием атомной теории за последние годы.

Уже на заре науки атомная теория была в центре внимания в связи со стремлением достигнуть всеобъемлющего представления о великом разнообразии явлений природы. Так, уже Демокрит, с такой глубокой интуицией настаивавший на необходимости атомизма для всякого рационального объяснения обыкновенных свойств материи, как известно, пытался использовать атомистические идеи также и для объяснения своеобразия органической жизни и даже человеческой психологии. Фантастический характер таких крайних материалистических представлений вызвал естественную реакцию у Аристотеля, в совершенстве владевшего всеми современными ему познаниями в физике и биологии; эта реакция привела его к полному отрицанию атомистической теории и к попытке создать на основе идей, которые по существу являются телеологическими, систему достаточно широкую, чтобы учитывать все богатство явлений природы. Преувеличения в учении Аристотеля были в свою очередь ясно выявлены в результате постепенного ознакомления с элементарными законами природы, справедливыми как для неодушевленных тел, так и для живых организмов.

Если думать о том, как были установлены принципы механики, которые в дальнейшем должны были стать фундаментом физической науки, то в этой связи интересно уяснить себе, что открытие Архимедом принципа равновесия плавающих тел, согласно хорошо знакомой легенде, подсказанное ему ощущением легкости его тела, погруженного в ванну, могло точно так же возникнуть и на основании обыденного опыта, относящегося к потере в весе камня, опущенного в воду. Точно так же следует считать совершенно случайным, что Галилей пришел к открытию фундаментальных законов динамики, наблюдая, как качается люстра в прекрасном Пизанском соборе, а не глядя на ребенка на качелях. Однако для растущего понимания существенного единства принципов, управляющих явлениями природы, такие чисто внешние аналогии имели лишь мало значения по сравнению с глубоко коренящимся сходством между живыми организмами и техническими механизмами; это сходство было вскрыто при изучении анатомии и физиологии, которое так интенсивно велось в эпоху Возрождения, особенно здесь, в Италии.

Перспективы, открывшиеся благодаря успеху нового экспериментального подхода к философии естествознания, были встречены с энтузиазмом; этот энтузиазм в одинаковой мере поддерживался как расширением картины вселенной, которым мы обязаны проницательности Коперника, так и разъяснением механизма кровообращения в телах животных, начало которому положило великое достижение Гарвея. Пожалуй, ярче всего этот энтузиазм выразился в трудах Борелли, которому удалось разъяснить с такими тонкими подробностями функции скелета и мышц при движениях животных. Классический характер этих трудов нисколько не умаляется попытками самого Борелли и его последователей объяснить также и нервную деятельность и секрецию желез при помощи примитивных механических моделей; их очевидная произвольность и грубость вскоре вызвали общую критику, о которой до сих пор напоминает полуироническое прозвище «ятро-физиков» [4] , присвоенное школе Борелли. Здоровое в корне стремление приложить к физиологическим процессам все увеличивающиеся познания в области типично химических превращений, нашедшее такого восторженного представителя в лице Сильвиуса, вскоре привело к оппозиции, вызванной преувеличением поверхностного сходства между перевариванием и ферментацией, с одной стороны, и простейшими неорганическими реакциями — с другой, а также неосмотрительным приложением их к лечебным целям. Эта оппозиция выразилась в прозвании «ятро-химия», присвоенном таким преждевременным попыткам.

Для нас причины неудач этих первых исследователей, старавшихся использовать физику и химию для исчерпывающего объяснения свойств живых организмов, вполне очевидны. Тогда еще не наступило время Лавуазье, раскрывшее элементарные принципы химии, которые должны были дать ключ для понимания процесса дыхания, а позднее составить основу для развития так называемой органической химии. Но, кроме того, до открытий Гальвани оставалась скрытой еще одна фундаментальная сторона законов физики. Очень поучительно думать, что зерно, которому в руках Вольты, Эрстеда, Фарадея и Максвелла суждено было развиться в стройную систему, соперничающую по значению с механикой Ньютона, зародилось из исследований, имевших биологическую цель. Действительно, трудно себе представить, чтобы процесс, который привел от опытов с наэлектризованными телами, какими плодотворными бы они ни были в руках Франклина, к изучению гальванических токов, мог бы осуществиться, если бы чувствительные приборы, необходимые для обнаружения таких токов (которые теперь так легко создаются), не были бы предоставлены самой природой в виде нервных тканей высших животных.

Здесь невозможно набросать даже в общих чертах потрясающее развитие физики и химии со времени Гальвани или перечислить открытия во всех отраслях биологии за последнее столетие. Нам достаточно напомнить о научных направлениях, идущих от трудов первых исследователей, Мальпиги и Спалланцани [5] , работавших в этом почтенном университете, к современной эмбриологии и соответственно бактериологии; или же от самого Гальвани до недавних захватывающих исследований нервных импульсов. Несмотря на достигнутое таким образом глубокое понимание физической и химической стороны многих типичных биологических реакций, изумительная тонкость строения организмов и их богатство связанными между собой регулирующими механизмами все еще заходят так далеко за пределы всякого опыта, относящегося к неживой природе, что мы чувствуем себя столь же отдаленными, как и раньше, от объяснения самой жизни на физико-химической основе. Действительно, когда мы присутствуем при жарких спорах о значении для этой проблемы недавних открытий отравляющих эффектов и генеративных свойств так называемых вирусов, перед нами встает столь же острая дилемма, как та, с которой столкнулись Демокрит и Аристотель.