Карлики рождают гигантов
Шрифт:
Дифференциация — одна из важнейших тенденций развития науки. Одновременно действует противоположная тенденция — интеграция (снова математический термин!) научных представлений. Она отражает стремление к целостному восприятию явлений («интегер» в переводе с латыни как раз и означает «целый»). А стало быть, и к целостному их пониманию и объяснению.
Естествоиспытатель нашего времени — будь то биофизик, исследующий тончайшие проявления жизни на молекулярном уровне, или земледелец, выращивающий картошку, — имеет дело со сложным биологическим объектом.
Живая клетка, находящаяся в поле зрения биофизика, представляет собой механизм, где действуют тысячи деталей, связанных между собой тысячами взаимосвязей в единое
Урожай, представляющий предмет заботы земледельца, — это тоже сложный биологический комплекс. В формировании урожая принимают участие тысячи растений, связанных между собой не менее сложными связями. На развитие этого комплекса действуют самые разнообразные факторы. Земные (вода, питательные элементы) и космические (энергия солнца и космические лучи), биологические (микробы, сорняки, болезни, вредители) и агротехнические (севооборот, обработка почвы и ее качество). Действуют все вместе и каждый в отдельности. На любые, порой — малозаметные изменения условий во внешней среде растение реагирует немедля. Что, как и почему изменилось? Чтобы ответить на эти вопросы, мы должны заглянуть в клетки растений. Ибо все изменения — биохимические или физиологические — происходят именно там. В поисках ответа на свои вопросы земледелец неизбежно пользуется коллективным опытом науки — агрохимии, микробиологии, фитопатологии, генетики и т. д.
«Земледелие, — говорит академик ВАСХНИЛ В. Д. Панников, — опирается на закон совокупного действия всех факторов, влияющих на урожай. Игнорировать хотя бы один из них — значит обречь себя на неудачу. Допустим, мы ставим задачу получить 30 центнеров ржи с гектара. Известно, что в почве достаточно калия, чтобы обеспечить такой урожай. Недостаток фосфора мы возместим внесением суперфосфата. С азотом сложнее — даже после внесения селитры и навоза ресурсы его должны обеспечить всего 10-центнеровый урожай. И тут уж, как ни бейся, избытком калия и дополнительным внесением суперфосфата мы ничего не добьемся. Урожай составит 10 центнеров с гектара.
Пример с микроэлементами еще более характерен. Никакими двойными и тройными дозами минеральных удобрений нельзя повысить урожай свеклы на болотистых землях, если в почве не хватает бора.
Забвение закона совокупного действия факторов дорого обходится земледельцам. Порождая ошибки в теории, оно приводит к появлению необоснованных рекомендаций на практике.
Другая крайность — сведение всех задач земледелия к одному какому-либо фактору. Было время, когда панацеей объявили травопольную систему. Травополье при всех его положительных качествах — это только часть факторов, влияющих на урожай. Оно улучшает структуру почвы. Если сеется клевер или люцерна, в почве накапливается азот. А калий, фосфор? Травополье не может заменить удобрений. А без химизации интенсивное земледелие невозможно. Урожайность будет топтаться на месте.
Травопольщиков осудили, призвав в арбитры Д. Н. Прянишникова. „Минеральные удобрения — вот путь повышения урожайности. Дадим больше туков земле — решим все проблемы! Будут удобрения — будет хлеб! Так учил Прянишников“».
Нет, не так учил Прянишников. Далеко не так! Его работы об азотном балансе в земледелии, о бобовых, о навозе и минеральных удобрениях — это образец комплексного подхода к агрономическим проблемам. Прянишников ратовал за расширение туковой промышленности и в то же время
Комплексный подход к экспериментальной биологий неизбежно опирается на коллективный опыт науки. Ибо только коллективный опыт может дать нам целостное представление о тех или иных явлениях жизни.
Хорошо по этому поводу высказался Д. Бернал: «Перспективы многочисленных достижений, охватывающих огромные области науки, настойчиво выдвигают на первый план постоянно растущую необходимость сотрудничества. Существенный прогресс в биологии необходимо представляет собой — безразлично, признается этот факт или нет, — широкую комбинированную операцию, ибо ценность работы каждого человека зависит от работы десятков других. Она требует хорошо организованной службы информации и известного чувства стратегии, которое не помешает распознанию и использованию неожиданного».
Современные науки — от химии до экономики — идут вперед под знаком интеграла.
Логика развития привела также к математизации биологии.
Проникновение математики в биологию по-настоящему еще только начинается.
Взглянуть на проблемы жизни своими глазами химику было относительно легко, ибо большинство процессов, происходящих в живой среде, — это химические реакции, язык которых химику близок и понятен. Сама среда эта, представляющая собой водно-коллоидный раствор, объект исследования в химии распространенный.
Физик, взявшийся за биологию, тоже имел дело со знакомыми явлениями и вещами. Молекулы, структуры вещества, водопроницаемость, осмотическое давление, радиоактивность…
Биологи сравнительно быстро овладели химическими и физическими методами исследования жизни, ибо объект исследования им был давно и хорошо знаком.
Все три науки привыкли оперировать конкретными фактами и явлениями, поэтому их взаимопроникновение и взаимообогащение протекало более или менее гладко.
С математикой было сложнее. Долгое время существовало положение, когда биологи понимали, но не умели, а математики умели, но не понимали.
Математики должны были превратить в язык отвлеченных формул конкретные факты и невероятно сложные, не до конца еще понятые явления.
Биологам, желающим привлечь на помощь себе математику, предстояло научиться оперировать абстрактным языком цифр.
И для тех и для других основная трудность заключалась в том, что математический аппарат, который был бы полностью пригоден для точного описания жизненных процессов, не создан и поныне.
И все же на одном из перекрестков науки биология встретилась с кибернетикой — самой сложной и самой развитой отраслью математики.
Задача биокибернетики — изучение общих закономерностей живого. Каждый организм, с точки зрения математика (как, впрочем, и в действительности), представляет собой сложную динамическую систему, где все составные части связаны друг с другом, а сама она с внешним миром. И организм и среда — это системы, где информация хранится, перерабатывается и передается. Следовательно, к ним вполне применим язык и методы кибернетики.