Постановка проблемыПредлагаемая Вашему вниманию работа основывается на простом факте, что все явления природы гармонично сопрягаются между собой, например, в функционировании человека, а науки, объясняющие эти же явления природы, не стыкуются между собой. Явления природы и человеческие знания о природе глобально разошлись между собой.
Последние 30 лет своей жизни Альберт Эйнштейн занимался созданием единой теории, которая бы описывала все явления окружающего нас мира, от микро до мега явлений. Однако вопрос ставился в рамках физической теории, а не науки в целом. Видимо поэтому стыковки квантовой механики, общей теории относительности и классической физики так и не получилось, единая теория так и осталась нерешенной фундаментальной проблемой.
Продолжатели стратегии построения единой теории путем объединения четырех физических взаимодействий не учитывают, что объединение указанных взаимодействий не ведет к решению задачи, поскольку магнитные, электрические, сильные, слабые и гравитационные взаимодействия качественно различны и в принципе не могут быть сведены к одному взаимодействию даже при сверхвысоких энергиях. Эти взаимодействия в реальности дополняют друг друга, образуя материальные системы, поэтому предметом единой теории должно стать изучение способов построения и функционирования различных материальных образований: полей, частиц, атомов, молекул, кристаллов, клеток, организмов, и их сообществ. Кроме того, для построения «единой» теории в современной науке искажены ряд фундаментальных и ключевых понятий: эфир, действие и технология. Эфир является субстанциональной основой построения всех материальных образований, а действие – ключевым свойством эфира и источником всех процессов, происходящих в реальности. Технологии объясняют построение сложного из простого.
Поскольку в разных частях частиц (систем) происходят качественно различные процессы, которые дополняют друг друга до системы, то их нельзя уравнивать. Они различны по определению. Функционирование систем целесообразно описывать не математическими уравнениями, а с помощью алгоритмов и технологий. В результате напрашивается структурная перестройка наук, теория элементарных частиц (квантовая механика) должна стать разделом теории систем, а не физики, но к этому не готовы ни физики, ни инженеры. Сопряжение «разного» в «целое» вообще требует новых подходов к познанию и способам построения систем и проверки выдвигаемых гипотез.
В предлагаемой работе ставится цель сопряжения явлений природы от микромира до мега мира (по размерам), а по сложности от элементарных частиц до сознания. В качестве основного приема в сопряжении знаний предлагается своеобразная «очная ставка» разных научных дисциплин при решении одной и той же проблемы. Главным образом - проблемы объяснения жизнедеятельности и мышления, которые уже своим существованием объединяют все науки. При этом берется простое правило - если науки, объясняющие явления природы, не стыкуются между собой, то они в чем-то ошибочны. Надеюсь понятно, что природа не будет подстраиваться под ошибочные представления человека.
Как показано в предлагаемой работе, вводимые изменения в различные научные дисциплины позволяют не только сопрячь их, но и найти понимание (объяснить природу) необъясненных пока физических явлений типа массы, инерции, тяготения, электрического потенциала и тока, земного электричества и магнетизма, гроз, вулканизма и землетрясений, предложить принципы строения элементарных частиц и всех структур из них. Через естественную организованность процессов в рамках технологий жизнедеятельности выйти на информацию и далее - на объяснение природы мышления, общественных и экономических явлений.
Поскольку введение в науку субстанции эфира и объяснение сути технологий приводит к изменению теоретических знаний множества научных дисциплин, то возникает ряд специфических проблем. Во-первых, наука продвинулась достаточно далеко вперед и наработано огромное количество материала, что приводит к огромным объемам работ по ее исправлению и желанию совместить достаточную глубину, теоретическую обоснованность и доступность изложения при минимальном объеме текста. Во-вторых, объединение разнородных знаний в единую (внутренне согласованную) теорию возможно лишь при одновременном внесении изменений во все частные теории. Нужно гештальт-переключение, смена научной парадигмы, поскольку основания для изменений в каждой науке лежат не столько в рассматриваемой дисциплине, сколько в смежных дисциплинах и науке в целом, поэтому по отдельности предлагаемые изменения не всегда очевидны даже для специалистов. При этом известно, что даже незначительные изменения в фундаментальных положениях приводят к существенным и многочисленным изменениям в представлениях человека о частных вопросах.
Для учета этих особенностей пришлось в данной работе многим пожертвовать, в частности пришлось свести к минимуму изложение существующих положений технического характера, разрабатываемых инженерией и относящихся к прикладной науке. К прикладной науке логичнее приступать после принятия новаций в фундаментальной науке.
Актуальность разработки
В последние десятилетия в стране наметился интерес к науке. Однако принятая концепция развития науки в виде нацпроекта «Наука» ориентирована больше на прикладную науку, призванную получать результат от уже имеющихся знаний, в то время как наука - это деятельность по выработке нового, еще не известного знания. Данная работа как раз ориентирована на поиск еще не известного знания - на познание материи «до частиц» вещества и процессов в ней. Для решения такой задачи предлагается «пройтись» по тем теориям и дисциплинам, в которых имеется наибольшее число нерешенных проблем. Тем самым попытаться решить три задачи: найти решение еще нерешенных проблем, ввести в науку необходимые новации и сопрячь разрозненные знания.
В качестве таковых выбраны теории: технологий, процессов, информации, мышления, эфира, строения элементарных частиц (на примере электрона), систем, тяготения, действия. Как следствие большого числа затрагиваемых теорий получился достаточно большой объем материала, а по причине большого количества материала пришлось пока не включать в эту статью социально-экономические проблемы, хотя идея рассматривать общество как социальный организм достаточно плодотворна и очень нужна для новаций в экономической теории.
В связи с тем, что руководством страны на повестку дня поставлена проблема исследования «генетических технологий», а также учитывая большую значимость технологий в новой парадигме, предлагается начать изложение материала именно с теории технологий.
Основы общей теории технологий
Задача адекватного понимания технологий достаточно актуальна. С момента перестройки проблема получения зарубежных «высоких» технологий раскручивалась на самом высоком уровне. В нулевые годы активно раскручивался и финансировался проект «Нанотехнологий». В последние годы ставится задача развития «Генетических технологий». Однако задача по разработке (выявлению) общей теории технологий пока вызывает множество вопросов. В сущности, вся активность в разработке теории технологий свелась к выбиванию финансирования.
В общем понимании
Технология (от греч. tech^ - 'искусство, мастерство, умение' и logos - 'слово, учение') обозначает науку, знание, учение; совокупность методов обработки, изготовления, изменения состояния, свойств, формы сырья, материала или полуфабриката, осуществляемых в процессе производства продукции.Проще говоря, технология - это совокупность операций с материалом, осуществляемых для создания вещи и наука, изучающая эту совокупность методов. В этом смысле различные характеристики технологий типа высокие, низкие, нано, генетические и прочие эпитеты представляются изначально некорректными, а иногда абсурдными. У «совокупностей» операций в принципе не может быть таких характеристик, как длина, высота и прочие нано. Высокими совокупности операций могут быть лишь для понимания некоторыми людьми, но никак не для обозначения специфики технологий. Нано вообще относится к обрабатываемым материалам и объектам, но не к понятию технология.
Тем не менее, такие характеристики технологий, как нано, высокие (high-tech) – применяются повсеместно, что говорит о слабой проработке этого понятия наукой и искаженном его понимании в обществе. Можно утверждать, что общей теории технологий просто не существует. А без теоретически верных представлений о технологиях активно продвигаемая концепция нанотехнологий вполне закономерно потерпела провал. С 2018 года начала продвигаться новая концепция (генетические технологии), однако, если не разобраться в причинах банкротства нанотехнологий и не создать общую теорию технологий, генетические технологии может постичь та же печальная участь, что и нанотехнологии.
Технологии, работающие в живых организмах и названные в нацпроекте генетическими технологиями, уже давно созданы Природой. Их не нужно создавать заново, нужно всего лишь познать их. Это изменяет задачу в целом. Нужно познать, каким образом природа создает живые организмы, каким образом они функционируют, тем самым, живут, что происходит внутри их в процессе жизнедеятельности. Каким образом способность к жизнедеятельности передается к следующим поколениям. Вот эта процедура жизнедеятельности и будет основой предполагаемой концепции генетических технологий и технологий вообще.
Как следует из определения технологий, при работе с материальными объектами основными технологическими операциями являются самые простые: отделить часть от одного объекта и присоединить что-то к создаваемому объекту. Эти операции осуществляются на всех уровнях организации материи, начиная с элементарных частиц, и заканчивая построением общества. В микромире, соединяясь, элементарные частицы образуют составные частицы и объекты – атомы, молекулы, кристаллы, клетки, органы и так далее. Этот процесс продолжается в макромире и обществе. Все производственные процессы заключаются в изготовлении деталей и их сборке в изделия. По таким же правилам живет завод, город, страна, мир. Точно такой же процесс сборки/разборки молекул происходит в живых организмах. Только этот процесс в живых организмах именуется обменом веществ, метаболизмом, а сама процедура функционирования живого организма или его органа именуется физиологией вместо технологии. Но название процесса ничего не меняет по его сути – метаболизм представляет собой осуществление катаболизма (разборки сложных молекул на части) и анаболизма (сборки новых молекул). Естественно, что в технологиях есть как общие для разных видов процессов аспекты, так и различные, специфические. В данном случае важно отметить общие аспекты разных технологий.
Общим моментом всех технологий является наличие в них операций - квантов процессов. В книге по общей теории технологий (В.Н. Романенко Принципы общей теории технологий 1994 г.) формулируется общий принцип осуществления операции:
Исходный объект - технология - конечный объект.
Содержательно исходный и конечный объект могут быть самыми разнообразными, разными являются и технологии осуществления операции, но эта триада присутствует во всех видах технологий. Технология всегда встроена между изменяемыми объектами, технология собственно и есть способ изменения объектов.
В 70-е годы в программировании фирмой IBM была введена подобная триада:
«Вход – Процесс – Выход», получившая называние HIPO-диаграмма [Hierarchical input process output (HIPO)]. Эта триада широко используется в программировании систем реального времени, моделирующих реальные процессы управления. Схема вполне адекватно характеризует суть процессов, происходящих в компьютере, поскольку адекватно повторяет моделируемые реальные явления. Именно эта же триада роднит все технологии всех видов деятельности. Более того, роднит не только все технологии, но и все программы, что делает технологии и программы сущностно сходными между собой явлениями. Технологии и программы - это последовательности инструкций, исполнение которых ведет к реализации поставленной задачи. Технологии представляют собой последовательности инструкций по изменению материальных объектов, а программы есть последовательности инструкций по обработке квантов информации.
А то, что все технологии различаются между собой и все программы различаются между собой содержательно, это частности. Технология каждой деятельности имеет свою специфику, но все они являются технологиями.
Например, операция разрезания объектов в макромире может осуществляться пилой, болгаркой, металлорежущим станком, газовым резаком и т.д. В любом случае сама операция разрезания является технологической операцией в общем процессе построения некоего предмета, изделия. В живых организмах присутствует точно такая же операция разрезания молекул.
В лекции 25 книги А.В. Финкельштейна и О.Б. Птицына "Физика белка", (
https://mol.bio.msu.ru/res/DOC61/2012_Book_fizika_belka.pdf ), описывается процедура разрезания молекул с помощью белков-ферментов. Варианты разрезания молекул могут быть разными, однако указывается, что «одна и та же химическая реакция может осуществляться совсем разными белками. При этом одну и ту же ключевую роль - роль мощных электрических резаков - в одних белках играют многозарядные металлические ионы, в других - легко принимающие электроны или протоны органические кофакторы, в третьих - активированные своим окружением боковые группы ...».
Для сведения, Кофактор — небольшое небелковое (и не производное от аминокислот соединение (чаще всего ион металла), которое присоединяется к функциональному участку белка и участвует в его биологической деятельности. Такие белки обычно являются ферментами, поэтому кофакторы называют «молекулами-помощниками», которые участвуют в биохимических превращениях.
При объяснении процедуры разрезания молекулы А.В. Финкельштейном обращается внимание на механической прочности резака. Белку же нужно не только разрезать молекулу, но и растащить между собой пространственно ее части и транспортировать части в нужное место. Объяснение разрезания молекулы специальными белками-резаками, именуемыми в химии катализаторами, приведенное в книге "Физика белка", показывает, что особого химизма в разрезании молекулы нет. Есть чисто технологические операции: механический захват разрезаемой молекулы молекулой белка-резака с последующим впрыскиванием в место предполагаемого разреза электрически заряженных частиц. При этом специально обращается внимание на необходимость комплиментарности пространственного расположения захватывающих отростков на белке-резаке и захватываемых точек на разрезаемой молекуле, по принципу соответствия "ключ и замок". Если комплиментарности нет, то захват и разрезание не произойдет. Все просто, все повторяет операции разрезания макрообъектов.
Собственно, процедура разрезания (разделения молекул) заключается во впрыскивании в место разреза электрически заряженных частиц. А это в конечном счете - электроны и протоны, что означает, что режущий инструмент имеет электрическую природу, а вовсе не химическую. В самом простом варианте разрезания молекулы на части белок-резак прикрепляется к разрезаемой молекуле и впрыскивает Н-О-Н в то место, где нужно разрезать молекулу. Вся специфика разрезания молекулы с помощью катализатора, отличающая разрезание от обычного растворения молекулы в воде, заключается в том, что обычная вода Н-О-Н впрыскивается не в виде Н2О, а раздельно - в виде Н и ОН, где атом водорода дополнительно делится на электрон и протон. Впрыскиваемые электроны добавляются к имеющимся электронам, находящимся в связи между атомами разрезаемой молекулы, и своим присутствием разрывают имеющиеся связи между атомами. Связь между атомами осуществляется именно электронами, которые цепляются сразу к двум атомам, соединяя их. Добавление к связываемым электронами атомам еще одного электрона приводит к тому, что связывающий два атома электрон получает напарника (дублера) и перестает соединяться с двумя атомами. Имеющийся в связи электрон соединяется только с одним атомом, а с другим атомом соединяется электрон, полученный от кофактора, как от молекулы-помощника резака. В результате оба атома разрезаемой молекулы получают свой электрон и связь атомов распадается.
Этот маленький нюанс участия фермента (белка-резака) и его помощника позволяет на 10 порядков (10
10) ускорить процедуру разрезания в сравнении с процедурой растворения разрезаемой молекулы в воде (или в том растворе, который заполняет клетку). Такую процедуру разрезания молекул с помощью белка-резака и ионизированных молекул воды можно считать принудительным растворением (разделением) молекул. Причем разрезаемые молекулы совсем не обязательно должны быть растворимыми в воде. Способность белка-резака ионизировать воду позволяет отрезать ионами даже нерастворимые части молекул.
Надо полагать, что корни растений и грибов пользуются именно такими белками. Полив растений нужен не столько для растворения минеральных веществ почвы, сколько для создания из воды ионов - в конечном случае электронов и протонов, которые непосредственно осуществляют разделение молекул на части. В биологической литературе пишут, что корни растений всасывают воду вместе с уже растворенными в ней минеральными веществами, а на самом деле белки, расположенные на поверхности волосков корней, принудительно отрывают атомы и молекулы от молекул, составляющих почву, и вместе с водой отправляют отрезанные части внутрь корня. Тем самым, присваивают части молекул почвы себе. При этом разделение атома водорода на электрон и протон позволяет объяснить не только процедуру разрезания молекул, которая осуществляется с помощью дополнительного электрона, но и позволяет объяснить процедуру прикрепления отрезанного участка молекулы к транспортному белку. Этим занимается протон. Эта положительно заряженная частица связывается с одним из электронов отрезанного участка молекулы, отрывает этот электрон от молекулы, образует атом водорода или молекулу воды и уносит в сторону, что приводит к ионизации оставшейся части отрезанной молекулы и возникновения необходимости у нее с чем-то соединиться. И она соединяется с другой молекулой.
Таким образом разделение атома водорода на электрон и протон с последующим их впрыском в разные места позволяет отделять одни и соединять другие молекулы. Такие процессы разрезания/растворения молекул происходят в пищеварительном тракте, во всех клетках и во всех других случаях, когда нужно разделить молекулу или отделить от нее некоторую часть. Стенки кишечника выполняют ту же функцию, что и корни растений – отделяют часть молекул из содержимого в кишечнике вещества и отправляют эти части в организм. То, что сама процедура в биологии именуется физиологией пищеварения, вместо технологии пищеварения, не имеет никакого значения. Суть этих процессов одна и та же.
Такая процедура разрезания молекул на части позволяет с полным основанием относить белок-резак не к химическим реагентам, а инструменту (средству производству), с помощью которого осуществляется «производственная» операция по разделению и соединению других молекул. Разрезаемые молекулы становятся предметами труда. Все, как в обычном производственном процессе. В результате белки-ферменты фактически утрачивают статус обычных химических молекул и обретают статус орудия труда, инструмента, который осуществляет химическую реакцию, но сам не претерпевает изменений.
Значительная часть рассуждений автора монографии «Физика белка», сосредоточена именно на анализе твердости белка-резака, прочности связей его прикрепления к разрезаемой молекуле и прочности связей между атомами в разрезаемой молекуле. Ведь нужно-то не только разрезать молекулу, но и растащить ее части в пространстве и переместить части молекулы в нужное место для следующей реакции – сборки, следующего разрезания, отправки по месту назначения частей. А для этого нужна механическая прочность белка-резака и транспортировочные способности смежных белков.
Таким образом от химизма в объяснении метаболизма фактически ничего не остается. Есть в описываемой процедуре механические действия, специальный инструмент, транспорт, электрика, а химизм остается в стороне. Молекула рассматривается как обычный механический объект, только малого размера.
Если рассматривать процедуру метаболизма в целом, в которой участвует множество молекул, то следует обратить внимание на индивидуальный характер процедур разрезания и соединения. Белок-резак предназначен для разрезания только вполне определенных молекул и делает это одновременно только с одной молекулой. Для химии и биохимии, производящей химические реакции "в колбе", это просто невозможно. В колбе реакции идут "стенка-на-стенку", причем хаотически и обратимо. А в клетке разрезание индивидуально и необратимо. Причем индивидуальность и необратимость управляемы и создаются специально, и осуществляются принудительно. Набор операций, их последовательность задаются как бы извне, являются следствием управления метаболическим процессом организмом в целом. В химии такое явление, как «управление», просто не рассматривается.
К тому же управлять-то надо квантами процессов. Каждая химическая реакция становится квантом процесса, а ими не так-то просто управлять. Кванты процессов принципиально временны, до процесса этого его еще нет, а после осуществления процесса – его уже нет. Сами частицы и атомы могут сохраняться во времени достаточно долго, миллиарды лет, а их изменения происходят фактически мгновенно. Попробуй поуправляй такими явлениями, как кванты изменений. Тем не менее, клетки, созданные природой, справились и с этой проблемой. И справились по той простой причине, что в живой клетке работают закономерности технологий, а вовсе не закономерности химии или биохимии.
В целом, анализ процедуры разрезания молекул позволяет вычленить общность процедуры молекулярных операций как с производственными операциями в макромире, так и с операциями в компьютере. Везде присутствует отмеченная выше триада:
Исходный объект - технология - конечный объект (в основах общей теории технологий у В.Н. Романенко).
Вход – Обработка – Выход (для компьютерных технологий обработки информации по схеме HIPO-диаграмм).
Связать – трансформировать – отпустить (у Финкельштейна в «Физике белка» при описании операций с молекулами, лекция № 25).
В этой триаде есть: некая исходная статика, изменение состояния обрабатываемого объекта и вновь статика. Такая триада является основным элементом технологий. Любых. Операция, как квант процесса, становится обязательным и универсальным элементом преобразований вещества, элементом качественных изменений материи.
Учитывая, что типов изменений существует множество, статичностей тоже множество, возникает еще большее множество различных сочетаний между статичностями и их изменениями. Несмотря на это в живых клетках нет никакого хаоса, все операции происходят упорядочено. Это позволяет утверждать, что именно технология осуществляет упорядочение и организацию процесса жизнедеятельности в организме.
При этом следует отметить, что каждая живая клетка разделена на тысячи отдельных субклеточных помещений (компартаментов), в каждом из которых происходит своя группа химических реакций. Трехтомник «Молекулярная биология клетки», Альбертс и др – показывает, что в каждой клетке более 2500 компартаментов. А на странице 105 тома № 1 «Молекулярной биологии клетки» приведена схема совокупности химических реакций получения определенного вещества, в которой участвует сотни разных реакций. Если вдуматься в эту величину – 2500 компартаментов – то можно понять, что пространство каждой клетки организма тоже делится на части, порции, тем самым, квантуется. В каждой порции пространства происходят свои химические реакции.
Время тоже делится на части тем самым квантуется. Разделение во времени достигается последовательным осуществлением операций. В результате такого разделения операций во времени и в пространстве получается эксклюзивная обработка исходных молекул или других объектов.
В результате такого разделения операций во времени и в пространстве получается конвейерная обработка исходных молекул или других объектов. Конвейерная обработка предполагает, что мимо каждого акта обработки (белка, осуществляющего операции) протекает поток обрабатываемых объектов. В этом случае белок становится точкой отсчета в потоке молекул, с которыми происходит операция. А если застолбить начало отсчета за обрабатываемым объектом, то в процессе операций с ним будут протекать различные операции его изменяющие, как различные его состояния. В любом случае будет происходить относительное движение между операциями и объектами. Между формами материи и формами движения – относительно друг друга. А это уже изменяет взаимоотношения между материей и движением. Кванты материи могут двигаться как относительно других квантов материи, так и относительно квантов движения. Соответственно, кванты процессов также могут двигаться относительно квантов как материи, так и других квантов движения. Из этого следует, что нужна новая теория относительности для качественных изменений.
Проблема объяснения молекулярных технологий, оказывается, имеет фундаментальный статус, мировоззренческий. Ломает традиционные философские представления о соотношении между материей и движением, заложенные классиками философии. Однако от этого изменения статуса проблемы никуда не деться – процессы в живой клетке происходят в реальности именно по конвейерному принципу, что требует своего объяснения, а то что для объяснения приходится менять устоявшиеся представления о соотношении материи и движения придется смириться, какими бы фундаментальными и незыблемыми они ни казались.
Следует также отметить, что в данном случае рассматривается общая теория технологий, поэтому приходится абстрагироваться от конкретики и специфики как квантов вещества, так и от конкретики квантов процессов. Специфику химических реакций понадобится учитывать при установлении соответствия генетической информации и химического строения клеток живых организмов, а в данном случае нужно отметить принципиальное положение, что кванты процессов уравниваются в своем статусе с квантами вещества в том смысле, что те и другие существуют. Те и другие становятся равноправными участниками и элементами технологического процесса. Те и другие способны образовывать самостоятельные совокупности, в самостоятельные системы. Причем вещественные и процессуальные системы оказываются способными как обособляться друг от друга, так и существовать совместно, дополняя друг друга. Вещественные системы могут обособляться в виде молекул и кристаллов, а процессуальные - в виде программ и технологий. Живые клетки и живые организмы представляют собой органичный симбиоз вещественных и процессуальных систем.