Гармония Божественного творения 9 страница

К счастью, решение этих двух маленьких задачек настолько перевернуло наше представление об окружающем мире, что об этом необходимо специально поговорить в следующей главе.

Научные перевороты 20 века

Начнем с эксперимента Майкельсона и рассмотрим системы, которые движутся друг относительно друга равномерно. Часто мы видим такое на вокзале, когда наш поезд или поезд, стоящий на соседнем пути, плавно трогается, и мы не можем понять, кто из нас едет. Если бы движение осталось таким же плавным, мы не смогли бы этого определить, используя любые механические эксперименты: бросая тела или двигая их внутри вагона. Однако простой электрический фонарик, казалось, сразу дает нам такую возможность. Если наш поезд стоит, то время движения света фонарика от передней стенки и задней будет равно L/C, где L — длина вагона, а С — скорость света. Если же наш поезд движется, то за время, пока луч, оторвавшись от передней стенки, бежит по вагону, задняя стенка подъедет чуть вперед, и время движения луча до задней стенки будет чуть меньше.

Опыт Майкельсоиа, по сути, и представлял собой такой большой вагон, который поворачивали в разные стороны, чтобы определить, в каком направлении время движения луча от стенки к стенке будет наименьшим (мы намеренно опускаем все технические сложности тончайшего эксперимента). Это направление и будет направлением движения Земли сквозь эфир. Что это за эфир и откуда он взялся? Если свет — это колебание электромагнитного поля, то есть электрических или магнитных сил, то спрашивается, в чем эти силы колеблются, ведь сила, ни к чему не приложенная, есть абстракция. Более того, как показывает теория Максвелла, поле — абстрактные, ни к чему не приложенные силы,— имеет импульс, энергию, то есть то, что присуще только частицам. Отсюда желание ввести эфир — упругую, все заполняющую среду, частицы которой будут колебаться под действием колеблющихся полей и нести те импульсы и энергии, которые приписываются полю.

Как мы уже видели из воспоминаний Эйнштейна, ему казалось неизящным и недостойным Господа так разделять электрические и механические явления. К тому же эксперимент Майкельсона не обнаружил движения Земли сквозь эфир. Тогда Эйнштейн задал вопрос так: как надо изменить нашу физику, чтобы равномерное движение нельзя было бы обнаружить, то есть утверждать, что движетесь вы, а не все вокруг вас, никакими экспериментами — ни механическими, ни электромагнитными.

Ответ Эйнштейном был найден, и сразу же подтвержден в многочисленных экспериментах. Однако это был более чем странный ответ.

Представим себе систему поездов, равномерно движущихся друг относительно друга по соседним путям с открытыми занавесками. Тогда, согласно эйнштейновской физике, может получиться следующее. Пассажиры идущих встречными курсами поездов А и Б видят за окном стреляющих друг в друга пьяных ковбоев Билла и Джо. Оба валятся замертво. При расследовании убийства пассажиры поезда А клянутся, что первым стрелял Билл, а пассажиры поезда Б, что первым выстрелил Джо.

Вот, жених попросил невесту подождать его немного в поезде, который стоит, а сам сел в другой суперновый поезд и умчался на прогулку со скоростью, близкой к скорости света (С). Он возвращается, как ему кажется, через несколько часов. Но оказалось, что на том перроне, откуда он уехал, прошло много лет, и невеста его превратилась в почтенную старушку.

Вот, друг мимо друга проходят поезда, в которых сидят ваш любимый учитель физики и учитель математики. Через некоторое время они созваниваются по мобильнику, и математик говорит физику: «Коллега, почему-то у вас на столе лежит метровая линейка, но она короче метра». «Что вы,— возмущается физик,— моя линейка нормальной длины, а вот у вас на столе я действительно заметил метровую линейку короче, чем нужно».

Не сомневайтесь! Весь этот «бред» осуществится. Спасает лишь то, что он примерно пропорционален V/C, где V — это скорость, с которой движется поезд, а С, напомним,— скорость света. Если V, как обычно это бывает, очень мала, по сравнению с С, то размер бреда будет незаметен для нашего глаза.

«Что же хорошего сделал Эйнштейн? — спросите вы. — Навел столько бреда ради сомнительного удовольствия от уравнения в правах механики и электродинамики?»

Добавим, что через несколько лет ученый пошел еще дальше и в своей общей теории относительности построил физику так, что уже нельзя определить, движешься ли ты или стоишь даже при неравномерном движении: с ускорениями, перегрузками, толчками в сторону и т.п. Откуда же берутся толчки, перегрузки, если мы стоим? От гравитационного притяжения движущихся мимо нас масс: если наш поезд стоит, а мы чувствуем толчки, то это значит, что мимо нас то с ускорением, то с замедлением движется перрон вместе с Землей, Солнцем, другими планетами и звездами. Правда, теперь за удовольствие не знать, стоим мы или движемся, мы переехали жить в искривленное риманово пространство, искривление которого не равномерно, а усиливается вблизи тел, и тем сильнее, чем больше масса этих тел. После смерти Ньютона знаменитый английский поэт Александр Поуп написал так:

Был этот мир глубокой мглой окутан. Да будет свет!.. И вот явился Ньютон.

После появления теории относительности Эйнштейна советский поэт Самуил Яковлевич Маршак дописал:

Но сатана не долго ждал реванша. Пришел Эйнштейн, и стало все как раньше.

На самом же деле, увиденная Эйнштейном картина мира есть красивейшая математическая конструкция, неожиданно включившая в себя неизвестно зачем созданное итальянскими математиками незадолго до этого тензорное исчисление (Смотрите, как невидимой рукой складывается «пазл»). Эта конструкция являет собой такую премудрость, происхождение которой не вызывает сомнений. Лишь немногие из людей, обладающие незаурядными способностями к абстрактному мышлению, то есть мышлению, отключенному от органов чувств, могут постичь эту красоту, и то лишь потратив значительный труд и время, так как постичь ее — значит в каком-то смысле «выйти из ума», выйти за пределы вложенных Богом в человеческий ум интуитивных представлений (Один ученый, желая сделать комплимент знаменитому английскому астрофизику Эддингтону, сказал ему: «Ну, признайтесь, что вы входите в число трех человек, понимающих общую теорию относительности!» Эддингтон молчал, задумавшись. «Ну, не скромничайте, Эддингтон, это же так»,— поощрил его коллега. «Я не скромничаю,— ответил Эддингтон,— я просто думаю, кто же этот третий...»).

Частое упоминание нами Эйнштейна, как верующего ученого, может вызвать горячие возражения. Эйнштейн же сам называл себя последователем пантеиста Спинозы. Он столь открыто не признавал Христа, что даже в Америке от протестантов-фундаменталистов слышались гневные возгласы: что же этот инородец глумится над нашей верой!

Все это так. Но, когда мы говорим о вере ученых, мы имеем в виду прежде всего ту веру, которую сообщает нам чтение Книги природы, то есть веру во Всемогущего Всепремудрого Художника и Благого Промыслителя Бога Творца. Все же остальное: что из себя являет Сам Бог, каковы Его отношения со Своим образом и подобием — человеком, как он творит Свою Благую волю в нас и как хочет, чтобы мы творили Его волю, — все это есть содержание второй Книги — Священного Писания (и Предания). Принятие истин этой Книги, да даже и просто прочтение ее, требует свободного решения человека подчинить свою волю воле Божией и ограничить свою свободу заповедями Христа. Этот шаг не менее важен, чем уверовать в Творца, и очень многие останавливаются перед ним, оправдывая себя всякими философскими заковыками. Это совсем другая характеристика личности, и прямо к теме нашего разговора не относится, хотя, конечно, и среди ученых, в том числе ученых самого высшего уровня, существуют примеры обращения к вере не через Книгу природы, но через любовь к нравственному Закону Христову. Так, умерший в 1990 году знаменитый советский физик, лауреат Нобелевской премии Илья Михайлович Франк, когда обсуждался вопрос об открытии в наукограде Дубне храма, активно выступал за храм, и после открытия стал его прихожанином. Недавно стала известна одна из его последних записей: «Большую часть своей жизни я прожил агностиком (Агностики — это люди, которые, не желая подчиняться воле Божией, с одной стороны, и желая отказаться от ответственности за это нежелание, с другой стороны, говорят, что вопросы о бытии Божием и Его воле по отношению к человеку непознаваемы.), а умираю православным христианином». Посмотрим, что происходило со вторым облачком на ясном горизонте физики — формулой Рэлея —Джинса. За решение этой проблемы взялся немецкий физик Макс Планк, которого в свое время предостерегали, что для его большого таланта в теоретической физике начала XX века уже может не хватить интересных тем. Увлекательнейший рассказ о том, как решалась проблема излучения нагретым телом (кстати, большой вклад в это решение внес Альберт Эйнштейн), читатель может найти в книгах по физике, а мы, к сожалению, не можем переходить с нашей общей темы на чистую физику. Оказалось, что частная проблема, как бы она ни была важна, — излучение нагретым телом, — прямо переходит в общую проблему устройства материи на микроскопическом уровне. Для того чтобы понять, с чем столкнулись физики, давайте сосредоточимся и разберем один довольно непростой эксперимент. У нас есть источник, испускающий большое количество электронов. Перед источником непроницаемый экран с двумя отверстиями, по величине сравнимыми с диаметром электрона и равноудаленными от источника. За экраном стоит детектор, скажем фотопластинка, который показывает, с какой интенсивностью электроны попадают на данный участок пластинки. Кроме того, у нас в распоряжении есть счетчик Гейгера. Электрон может быть частицей (случай А), либо волной (случай Б). В случае А мы должны были бы увидеть максимальное почернение пластинки в центре между двумя отверстиями на экране, и это почернение плавно и симметрично падает до нуля в обе стороны. Такое распределение возникает из-за того, что в случае А электроны-частицы, ударяясь о края отверстий, отражаются под всеми возможными углами. Если же мы поставим возле каждого отверстия счетчики Гейгера, то мы услышим щелчки, но не обоих отверстий сразу, а то одного, то другого. В случае же Б мы имеем ситуацию, напоминающую круговые волны от точечного источника на воде. Очередной «горб», дойдя одновременно до отверстия в экране, одновременно даст щелчок в обоих счетчиках Гейгера. Оба отверстия экрана становятся как бы новыми точечными источниками волн, но когда эти волны от обоих источников приходят к одной точке на детекторе — фотопластинке, то результат может быть разный. Если путь от обоих источников до данной точки детектора одинаков или отличается на целое число волн, то волны будут усиливать друг друга, и будет виден максимум почернения. Отступая в любую из сторон, мы делаем пути от источников до точки на детекторе разными. Если эта разность достигнет всего полволны или составит нечетное число полуволн, то волны будут гасить друг друга, и почернение будет минимальным. Таким образом, общая картина будет чередованием максимумов и минимумов почернений.

Что же получается, когда мы ставим опыт с реальными электронами? Если мы посмотрим на экран, то мы увидим чередование минимумов и максимумов, соответствующее ситуации Б. Если же мы будем слушать счетчики Гейгера, то услышим набор несовпадающих щелчков от обоих отверстий, что соответствует ситуации А. Вы думаете, что маразм на этом закончился? Нет, он продолжает крепчать. Расположим теперь за экраном между отверстиями источник света. При столкновении с квантом света электрон дает вспышку, за которой мы можем следить. Давайте теперь для удобства поменяем детектор и вместо фотопластинки установим линию счетчиков Гейгера. Тогда мы сможем проделать следующее: если мы видим вспышку около отверстия № 1 и затем щелчок, заносим этот электрон в колонку № 1, если мы видим вспышку у отверстия № 2, а затем слышим щелчок, заносим этот электрон в колонку № 2. Если же электрон миновал встречу с фотонами и мы не видим вспышки, но слышим щелчок, заносим такой электрон в колонку № 3. Посчитаем теперь распределение электронов из каждой колонки. Оказывается, что суммарное распределение электронов из колонок № 1 и № 2 соответствует ситуации А (частицы), а распределение электронов из колонки №3 соответствует ситуации Б (волны). Таким образом, мы имеем два удивительных вывода: во-первых, что в своем обычном виде электрон представляет собой ни частицу — ни волну (что есть парадоксальное явление типа числа, которое не четное и не нечетное), во-вторых, каким-то волшебным образом мы умеем превращать эту непонятную ни частицу — ни волну в частицу, подсмотрев, через какое отверстие она проходит (как это происходит, неясно никому до сих пор). Те же результаты получаются с любой элементарной частицей и вообще с любой частицей достаточно малого размера. Отметим, что это касается и света, который в классической физике однозначно считался волной, а на самом деле представляет из себя поток фотонов — таких же ни частиц — ни волн.

Научная критика всегда, взявшись за бока, потешалась над высказыванием Тертуллиана о вере во Святую Троицу: «Верую, потому что абсурдно». «Ну что еще можно ждать от этой религии — тормоза современного прогресса, если человек, научно мыслящий, отбрасывает абсурдные утверждения как неверные, а эти церковники видят, что абсурдно, но настаивают, что надо в этот абсурд верить?» Некоторые богословы, испугавшись, стали говорить, что в подлинниках Тертуллиана нет таких слов. Может быть, это сказал и не Тертуллиан, но сказано абсолютно точно. Логика также требует, чтобы было либо три Бога, либо Один, как требует, чтобы число было либо четным, либо нечетным, но поскольку Бог говорит мне, что Он Един, но у Него три Лица, а мой ум этого не позволяет вместить, то я принимаю это утверждение верой. Теперь те же слова могут сказать физики по поводу частиц микромира — элементарных блоков мироздания: «Логически этот блок мироздания должен быть либо частицей, либо волной, но опыт ясно показывает мне, что он тем не менее ни то ни другое. Поскольку мой построенный на логике ум не может этого понять, то приходится принимать это на веру».

В следующих словах Нильса Бора звучит некоторое прикрытое раскаяние за смех над Тертуллианом: «Если религии всех эпох говорят образами, символами и парадоксами, то это-, видимо, потому, что просто не существует никаких других возможностей охватить ту действительность, которую религия имеет в виду. Но отсюда вовсе не следует, что эта действительность не есть подлинная действительность».

И что странного, если мы из-за абсурдности (несовместимости с логическим мышлением) принимаем на веру свойства таких объектов и понятий, как Бог, Нетварный Свет и т.д., если мы вынуждены подобным же образом принимать на веру свойства мельчайших частичек материи, которые мириадами клубятся вокруг наших подошв.

И вот мы должны принять, что эти кусочки материи не являются ни частицами, ни волнами. Им, вообще, даже мысленно нельзя приписать никакого движения по траектории. Их поведение описывается так называемой волновой функцией, которая является комплексным числом. Вспомним, что комплексные числа появились в трудах математиков эпохи Возрождения для того, чтобы им в конкурсах придумывать друг для друга все более и более сложные задачи. Потом уже оказалось, что комплексные числа стали мощнейшим инструментом внутри самой математики. А сейчас эти числа вдруг обрели реальность. Наш Проводник по Книге природы заранее научил нас пользоваться инструментом, который потребовался только сейчас. Напомним, что создатели комплексных чисел настолько не сопоставляли их с реальностью, что употребляли по отношению к ним слово «мнимый».

Это самая простая часть квантовой механики, а дальше, как говорила Алиса про Страну чудес: «Становится все чудесатее и чудесатее». Автор даже не будет пытаться объяснить читателю эти чудеса, так как часть из них сам не понимает, часть — понимает, но не знает, как объяснить, а часть может объяснить, но, чтобы понять объясняемое читателю, надо повозиться с этим года два.

Ситуация такая же, как с теорией относительности: Божие устройство материи настолько превышает возможности человеческого разума, что подавляющее большинство людей, не обладающих специальными способностями, не могут его понять вообще. Часть же способны усвоить формальное описание, но не могут понять в том смысле, чтобы увидеть цельную картину внутренним оком ума, а могут лишь привыкнуть к непонятному. По этому поводу Эйнштейн писал из ведущего американского университета в Принстоне, что он доходит до исступления, пытаясь понять, что такое квант, тогда как большое количество студентов университета полагают, что они это понимают. Лишь небольшая часть особо одаренных ученых действительно постигают, хотя бы отчасти, Божий замысел и способны совершать на этом пути новые и новые открытия.

Поразительно и то, что самое ощутимое понятие в изначальной физике — материя — стремительно из нее исчезает, в то же время придуманные физиками для удобного описания свойств материи поля становятся из призраков реальностью.

Итак, два облачка в физике в начале XX века разразились двумя штормами под названиями: относительность и кванты.

Обратимся теперь к ближайшей подруге и помощнице физики — математике. В «древах наук», рисуемых в XVII веке, математика занимала следующее по старшинству место за теологией. Эта наука считалась образцом точности и строгости, и рисователи «древ» мечтали распространить ее качества на все науки.

Мы видели, что одной из руководящих идей, приведших к появлению в XVII веке новой физики, была мысль, что физика написана на языке математики. Вплоть до XX века математика продолжала свой победный марш, предоставляя физике необходимые ей методы (как мы видели, большая часть этих методов по рационально необъяснимой прозорливости готовилась заранее, а часть создавали по горячим следам по заказу физиков). С появлением в математике все более и более сложных и абстрактных понятий и при все более повышающемся критерии строгости, в математике накапливались внутренние проблемы, устранением которых занялся великий Давид Гильберт со своей школой. Как мы уже писали в нашей беседе о схоластике, Гильберт ставил перед собой грандиозную задачу — выстроить всю математику, а за ней и всю науку по аксиоматическому методу: небольшое число аксиом плюс вывод теорем путем строгих логических операций. Поскольку строгие логические операции — вещь формальная и их может делать и машина, то Гильберт думал о математической машине, которая в заданной системе аксиом будет выводить все существующие в ней теоремы.

Что же получилось из этого? А ничего, потому что, как мы уже писали об этом, в 1931 году австрийский математик Курт Гедель двумя своими теоремами не только разрушил до основания идею Гильберта, но и сделал царицу наук — математику — предметом веры. Теперь, если быть честным, учитель математики каждый свой урок должен заканчивать так: «А теперь помолимся, ребята, чтобы используемая нами система аксиом оказалась непротиворечивой, и все, что я вам сегодня рассказал, оказалось правильным».

Дорогой читатель, дочитав до этого места, не подумай, что автор потерял рассудок и живет отныне в «желтом» доме. Просто автор говорит о том, что люди высокоученые считают ненужным говорить людям не столь высокоученым. Им они будут говорить о том, какие успехи делает математика и как она бодро (мы все это видим, НТП на дворе) в содружестве с физикой и другими науками преображает мир. Прежде чем списать автора в «желтый» дом, сначала поймай какого-нибудь знающего математика и спроси его, слегка потряхивая: «Нужно ли читать такую молитву после каждого урока математики?!» И так как ученые, обычно, люди честные, он со скорбью во взоре ответит: «Нужно...»

А все компьютеры, мобильники и прочие достижения НТП получаются потому, что милостивый Господь незаметно ведет нас по пути непротиворечивой математики, хотя сами от ложного мы его отличить не можем.

Теперь, добавив для полноты картины то, что математика XX века подарила нам еще пару радостей, подобных теоремам Геделя, о которых мы здесь не имеем возможности рассказать, подведем некоторые итоги. Получив такие удары от самых видных своих генералов физики и математики, позитивистский подход, который стремится основывать все только на строго научно определяемых и исследуемых объектах и понятиях, ставший в образованном обществе к началу XX века практически повсеместным, если не умер, то впал в инсульт с тяжелым параличом. Ученые заговорили о вере и стали обсуждать, как проявляет себя Господь в физике. Один из героев квантовой механики, Вернер Гейзенберг, завершил некое свое эссе следующими словами: «Первый глоток из сосуда познания несет в себе неверие, но на дне этого сосуда — Бог». Эти слова являются перефразом Фрэнсиса Бэкона, который хотел объяснить, почему неверие ученых эпохи Возрождения оборачивается глубокой верой и научной апологетикой Бога у творцов новой науки XVII века. Гейзенберг же вкладывал в свои слова более глубокий смысл, что вот, наконец, Господь практически в не-прикровенном виде показался на дне сосуда с познанием.

Диавол над этими словами Гейзенберга, наверное, много смеялся: не понимает-де человек своей ничтожности. Действительно, прошло несколько десятков лет, и наш глаз стал интенсивнейшим образом «замыливаться». Ученые привыкли к этим явлениям Премудрости Божией, как привыкали к ним раньше. Люди менее ученые махнули на ученых рукой, как жители Соловца на расположенный в их городе институт НИИЧАВО в небезызвестной повести Стругацких. Как и все мы привыкаем к повседневным дарам Премудрости и Милости Божией и не замечаем, что вся наша жизнь есть непрерывное чудо Божие. Тем не менее прежнему торжеству позитивизма и научного атеизма больше не бывать. Научная апологетика Премудрости Божией появляется в передовых учебниках для детей. Неясно, сколько еще будет упираться официальная школьная программа. На конгрессах физиков возникают дискуссии о Боге-Творце. Так, в 1999 году нобелевский лауреат Стивен Вайнберг брался доказать англиканскому епископу, а прежде талантливому физику, Джону Полкингхорну, при всем честном народе, что в природе не существует таких явлений, для объяснения которых нужно прибегать к Богу. Поскольку заранее метод выявления победителя не был оговорен, ничьей победы в дискуссии не зафиксировали. Рассматривая здесь физику XX века, мы опускаем животрепещущий вопрос о возник- шей на основе общей теории относительности и квантовой механики теории саморазвития Вселенной. Этот вопрос мы подробно рассмотрим, когда будем обсуждать теорию эволюции — теорию саморазвития живого мира.

Что же происходило в XX веке в других науках?

Химики на основе квантовой механики поняли природу химической связи в молекулах и объяснили теоретически загадочную до этого Периодическую таблицу Менделеева.

В медицине наконец-то суммировались данные по сравнительной анатомии и физиологии, а также нормальной и патологической анатомии и физиологии человека, и врачи, наконец, начали понимать, зачем человеку тот или иной орган, что он делает и что бывает, когда он выходит из строя. Пламенная и готовая к самопожертвованию плеяда ученых, которых назвали «охотники за микробами», выявила микроскопических возбудителей (микробов и вирусов) очень многих инфекционных болезней, а потом нашла эффективные средства против них. Часть этих средств была найдена путем случайного поиска среди химического «мусора» (сульфамиды и пр.), а часть оказалась заранее приготовленной Господом (антибиотики). Антибиотики — это хитро устроенные яды, которыми микроскопические грибки поражают бактерии или, реже, одни виды бактерий поражают другие виды. Открыватель первого антибиотика — пенициллина — Флеминг так и оценивал его, как Божий дар, особенно пригодившийся человечеству для спасения раненых во Второй мировой войне (Флеминг совершил свое открытие в 1929 году).

Колоссальный скачок совершила биология. Среди многих разнообразных достижений в течение XX века был сформулирован, поставлен и решен вопрос о том, как хранятся, передаются и реализуются инструкции по сборке и последующем автоматическом функционировании любого живого организма — от вируса до человека (точнее, человеческого тела). Поговорим об этом подробнее.

По слову Библии, Господь сотворил разные виды живых организмов и каждому повелел размножаться «по роду их», то есть организм данного вида создает из неживой природы новые живые организмы того же вида. Безбожники, опираясь на теорию Дарвина, полагают, что первые виды созданы не Господом, а слепой игрой природных сил (одна из книг виднейшего современного нам апологета Дарвина называется «Слепой часовщик»), но все равно, раз создавшись, организм данного вида формирует из неживой природы себе подобных. Таким образом, организм можно представить, как завод, производящий некую определенную (лишь с небольшими возможными вариациями) продукцию. Тогда уже для нас не будет странным услышать, что завод, прежде чем производить продукцию, должен получить инструкции, как и какую продукцию производить. Поскольку то, что он производит, тоже будет заводом, его надо снабдить еще инструкциями, как поддерживать себя, ведь на каждом заводе есть электрики, сантехники, уборщицы и другие службы, поддерживающие его в рабочем состоянии. Но еще над всем этим стоит то, что в нашей системе воспроизводящихся заводов нет ни директоров, ни менеджеров, ни рабочих, то есть полностью автоматизированная линия, в которой сама передача инструкций должна происходить автоматически в свое время и в своем месте.

Элементарным живым организмом является клетка. Более сложные организмы — это коллективы, состоящие из согласованно действующих клеток, хотя, как правило, каждая клетка не теряет способности быть самостоятельным организмом (Можно сравнить это с производящими сельхозпродукцию крестьянином-частником и колхозом. В колхозе некоторые люди могут взвешивать мешки с мукой, но это не приводит к утрате ими способности самим выращивать пшеницу).

В каждой клетке данного организма есть отдельный отсек — ядро, в котором хранятся все инструкции по производству всего организма и его дальнейшего функционирования. Инструкции эти записаны на нескольких молекулах ДНК, каждая из которых представляет собой одну строку или отдельную магнитофонную ленту.

Во многих технологических процессах используются матрицы и отливки. Матрица содержит трехмерное изображение предмета, как бы вдавленное, а отливка получается после того, как вдавленное изображение заполняется материалом в жидкой фазе, застывает, а потом вынимается из матрицы.

Молекула ДНК представляет собой две соединенные нити, одна из которых является матрицей для второй, а эта вторая — отливкой на первой. Такое остроумное строение сразу же дает нам механизм точного удвоения ДНК. В этом процессе «матрица» и «отливка» разделяются, и на «матрице» создается новая «отливка», а на «отливке» — «матрица», перед вами две идентичные молекулы ДНК. При каждом делении клетки происходит такое удвоение всех молекул ДНК, и каждый из двух образовавшихся наборов расходится по двум ядрам дочерних клеток. Информация на ДНК записана в виде линейной последовательности четырех видов нуклеотидов. Каждая буква алфавита или знак препинания содержит три последовательных нуклеотида. Ядро — это место для хранения инструкций, где они максимально защищены от повреждений, ибо, как понятно из вышесказанного, если в инструкцию вкрадется ошибка, она будет повторяться при всех дальнейших размножениях. Как при работе с документами в человеческих учреждениях, первые экземпляры инструкций хранятся в специально оборудованных архивах, а для работы выдаются копии.

В клетке материалом для копий служат химически очень похожие на ДНК, но не идентичные ей молекулы РНК. Они настолько похожи, что на нити — «матрице» ДНК можно сделать нить — «отливку» РНК, а на «отливке»- РНК можно сделать «матрицу» ДНК. Как и в человеческих учреждениях, гигантская пол- пая инструкция не выдается для частных задач единым томом, а выдается лишь необходимая для этих задач часть инструкции. В клетке информация с отдельных частей молекулы ДНК переносится на более короткие молекулы РНК по тому же механизму: матрица — отливка. Инструкция на ДНК записана то на нити «матрицы», то на нити «отливки», в результате молекулы РНК уже не соответствуют друг другу, как отливка и матрица, и не соединяются в одну молекулу. Такие однонитчатые молекулы РНК (они называются информационные РНК (инфРНК), в отличие от других видов РНК, выполняющих другие функции) выходят на ядра и воспринимаются сложно устроенными химическими машинками — рибосомами. Рибосома пропускает через себя нить инфРНК, каждый раз запуская в свою двойную «рабочую камеру» две буквы алфавита (то есть 6 нуклеотидов). В эти камеры заплывают коротенькие молекулы РНК, именуемые «транспортными» (тРНК). На одном своем конце они содержат букву (три определенных нуклеотида), а на другом — аминокислоту. Напомним, что аминокислота — это мономер молекулы белка, и всего их в белках встречается двадцать видов. Здесь очень важно, что в тРНК вид аминокислоты, прикрепленной к одному концу, строго определяется трехнуклео-тидной «буквой» на другом конце. Нетрудно посчитать, что трехнуклеотидных букв может быть 43, то есть 64 вида. Иногда нескольким разным буквам соответствует одна аминокислота, а некоторым буквам соответствуют «знаки препинания» — «начало» и «конец». Когда в рибосому вошли две «буквы» инфРНК, рибосома ждет, пока в первую половину ее «рабочей камеры» не заплывет тРНК с буквой «начало». На другом конце этой тРНК сидит аминокислота метионин. Буква «начало» на тРНК является отливкой первой «буквы» инфРНК, поэтому они соединяются в двойную нить. После этого рибосома ждет, пока во вторую половину ее «рабочей камеры» не заплывет тРНК с «буквой», образующей двойную нить с находящейся в камере «буквой» инфРНК. Затем метионин отделяется от своей тРНК и присоединяется теми же связями, как мономеры в белке, к аминокислоте, сидящей на второй тРНК. Теперь нить инфРНК «продергивается» сквозь рибосому еще на три нуклео-тида (одна «буква») и конец инфРНК вместе с тРНК «начало» выходит за пределы рибосомы. В первой части «рабочей камеры» оказы- вается тРНК с двумя аминокислотами на хвосте, а рибосома ждет, пока во вторую часть камеры не войдет тРНК, способная соединиться с вошедшей туда третьей «буквой» инфРНК. После этого димер из двух аминокислот отделяется от тРНК в первой части камеры и присоединяется к аминокислоте на хвосте вновь вошедшей тРНК. Еще одно движение, и кусочек инфРНК с освободившейся тРНК выходят из рибосомы. К концу процесса мы имеем ситуацию, когда в первой части камеры находится тРНК с уже длинной белковой цепью на хвосте, а во вторую часть камеры входит буква «конец» на инфРНК. Когда же эта буква соединится с заплывшей туда тРНК «конец», то вместо переноса цепи на новую транспортную РНК происходит ее освобождение и выход в клетку. Построение нового белка закончено.

Дата добавления: 2015-07-20