Публікації Інституту філософії імені Г.С.Сковороди
НАН України
2006 рік
Мультиверсум. Філософський
альманах. - К.: Центр духовної культури, -
2006. - № 53.
__________________________________________________________________________
В.М. Гвоздяк, кандидат філософських
наук, доцент Ужгородського національного університету
БІОЛОГІЧНЕ ПІЗНАННЯ В АСПЕКТІ МОЖЛИВОСТЕЙ
ЙОГО МАТЕМАТИЗАЦІЇ
Міждисциплінарний синтез біології та математики,
попри давні традиції й очевидну продуктивність, продовжує
залишатися, однак, дискусійним та актуальним у сучасній
методології й філософії науки. При осмисленні природи
живого дослідники ще й сьогодні поділяються на прихильників
традиційних опозицій віталізму та механіцизму, редукціонізму
та холізму. В доланні конфлікту між названими опозиціями
актуального значення набуває філософсько-методологічний
аналіз генези та розвитку змісту, головних напрямків
та евристичної значущості кількісних підходів у сучасному
біологічному дослідженні.
Математика й біологія, як відомо, є фундаментальними
галузями природознавства, які принципово відрізняються
майже всім, чим може відрізнятися одна наука від іншої.
Математика, як взірець абстрактності й точності, завжди
оцінювалась як уособлення власне науковості. Відомий
афоризм – скільки в науці математики, стільки ж і
науки – добре ілюструє це положення. Біологія, як
наука про живе, сформувалася значно пізніше й традиційно
спиралася на спостереження й описовість.
Сучасна біологія є складно пов’язаним комплексом
наук, що досліджують життя й закони функціонування
живого. На Землі відомо понад 3000 видів прокаріот
(бактерій та синьо-зелених водоростів), понад 450000
видів рослин і 1,2 млн. видів тварин. Біологія вивчає
органічні процеси на багатьох рівнях організації живого
– надорганізменних, організменному та суборганізменних.
Величезна різноманітність та різноякісність виявів
живого робить надзвичайно важкою стратегічне завдання
біології – визначення й пояснення загального в цьому
органічному континуумі виявів. Ця обставина спричиняє
й велику розгалуженність та різноякісність біологічних
напрямків, що вивчають ті чи інші конкретні закономірності
розвитку живого.
Разом із тим біології властиві й інтегративні,
узагальнюючі концепції. Одні її напрямки залишаються
чисто описовими (що абсолютно не свідчить про їх нерозвинутість),
інші активно застосовують математичний апарат і успішно
здійснюють асиміляцію методології точних наук, треті
– піднімаються на рівень філософських узагальнень
(еволюційна теорія, екологія, вчення про біосферу
та ін.). Такий обшир досліджень робить біологію досить
диференційованим напрямком наукового аналізу, що об’єднує
різноякісні й відносно самостійні дисципліни. С.В.
Мейен навіть порівнював біологію з рядом споріднених
контор, що випадково опинилися під одним дахом [3,
91].
Визначальною рисою біології є гетерогенність
об’єктів дослідження, співіснування різноякісних засобів
пізнання, різноманітних “образів” біологічної реальності.
На думку К.М. Хайлова, в процесі історичного розвитку
біологія сформувала емпіричні, теоретико-емпіричні
і абстрактно-теоретичні (аксіоматичні) конструкції.
Серед них найбільший інтерес викликають генералізовані
(загальнобіологічні) конструкції. Це:
1. Концепція живої природи як сукупність біологічних
видів.
2. Концепція живої природи як сукупність структурних
рівнів організації від елементарних часток до біосфери.
3. Функціональна концепція багаторівневої природи,
яка охоплює функціонування життя на різних рівнях
кругообертів речовин та енергії, замкнутих у біосфері,
тобто практично безвідходних [5, 181–182].
З одного боку, в біологічні дослідження активно
включаються представники фізики, хімії й математики
(біофізика, біохімія, молекулярна біологія, генетика
та ін.). З іншого, – біологія все більше взаємодіє
з суспільними науками, а останні все частіше звертаються
до біологічного знання, залучаючи його до вирішення
таких комплексних завдань, як пошуки оптимальних форм
взаємодії людини й техніки (ергономіка), виховання,
охорона здоров’я, профорієнтація. Відомий канадський
дослідник Майкл Рьюз пише: “Я абсолютно впевнений,
що в майбутньому біологія з’єднається з соціальними
науками, а з іншого боку, – з науками фізичними” [4,
302]. З цим повністю погоджується і В.Г. Борзенков:
“Однією з основних особливостей живої природи як об’єкта
наукового пізнання, що визначає багато специфічних
рис біологічного пізнання, є та, що жива природа розміщена
в ієрархії форм руху матерії між неорганічною природою
та соціумом, виявляючи суттєві риси як того, так і
іншого” [1, 38].
Таким чином, сучасна біологія в системі наук
стає своєрідним “вузлом”, де переплітаються різнопланові
проблеми, що належали до компетенції окремих дисциплін
природознавчого та суспільствознавчого профілю, й
комплексні питання, що вимагають для свого вирішення
кооперації різних наукових напрямків.
У зв’язку з цим у літературі активно аналізується
проблема “лідерства” біології в системі природознавчих
наук і прогресуючої інверсії її ідей в суспільствознавчі
науки. Лідер у науці є не лише еталоном наукового
пізнання, а й виступає певним взірцем для розуміння
методології науки, її теоретичного рівня, логіки її
теоретичних побудов. В кінці ХІХ – на початку ХХ ст.
таким лідером у природознавстві була фізика, потім
на цю роль претендували хімія, математика, кібернетика
тощо. В наш час домінують міркування щодо лідерства
біології. Не вдаючись у конкретний аналіз проблеми
лідерства в сучасній науці (це тема спеціального дослідження),
зазначимо лише, що зростаюча значущість наук біологічного
циклу є очевидною.
Біологія нині формує новий образ науки, що сповідує
міждисциплінарний (а не дисциплінарний) ідеал організації
наукового знання. Головною її стратегічною орієнтацією
є цілісність бачення життя. Як зазначав Гете, в біології
важлива не думка про природу, а відчуття природи,
природного досвіду і спостереження, беспосереднє переживання
явищ. Математизоване природознавство не є єдиним типом
науковості. Навпаки, уніфікація наукового пізнання
під знаком всезагальної математизації здається спотворенням
як науки, так і усіх уявлень про природу.
Фізику й математику як взірець організації науки,
особливо щодо біології, піддає сумніву й Герхард Фольмер.
На його думку, біологія не є недосконалою фізикою,
вона не відповідає нормативам, сформульованим філософами
науки, для яких взірцевою наукою є фізика. Але вона
й не зобов’язана відповідати їм. Зокрема, можна сказати,
що фізика є “авітальною”, “сухою”, надто абстрактною
біологією. Біологія не дає достовірного знання. Але
ж достовірного знання про світ взагалі не існує. Біологічне
знання принципово є неповним. Бо його предметом є
не лише нині живі істоти, а й усі їх предки. Описати
всі особливості існуючих на Землі видів, усіх їх організмів,
їх функцій неможливо. Біологія може описати, але не
може пояснити. Зокрема, проблема виникнення життя
пояснюється іншими науками, бо там ще не діють закони
живого, яким властиві випадкові явища та їх наслідки,
поведінка хаотичних систем тощо.
Згідно з традиційною ньютонівсько-дарвіновською
схемою, життя розуміється як сума дискретних організмів,
що займають з самого початку визначене місце (нішу).
Нині життя тлумачиться як єдине, цілісне, багаторівневе,
чотирьохвимірне явище. Єкологія живого розглядається
Герхардом Фольмером як просторово-часове розгортання
неперервних метаболічних операцій життя. Живе матеріально
й енергетично нерозривне (is continuons) з неживим,
але виділене (discontinuons) із нього організаційно
[7].
Яскраво окреслені специфічні особливості біологічного
знання й принципова концептуальна й методологічна
відмінність його від галузей точного природознавства
не можуть не породжувати певні сумніви щодо ефективності
й доцільності застосування тут математичних методів.
Важливою передумовою визначення ефективності кількісного
підходу до вивчення об’єктів органічної природи є
зважена відповідь на запитання: чи існують якісні
відмінності між неживою й органічною природою? А в
разі позитивної відповіді – чи не є ця обставина принциповою
перепоною для застосування математичного апарату в
біології?
Поширена думка про те, що оскільки всі природні
утворення (органічні й неорганічні) складаються з
одних і тих самих елементів і функціонують відповідно
до загальних закономірностей, можна конструювати живе
з неживого. Ідея матеріальної єдності світу спирається
на нібито неспростовне положення, що на атомному й
субатомному рівнях світ живої й неживої природи є
ідентичним. Представники біологічної науки до сьогодні
не можуть подолати суперечність (яку сформулював ще
Арістотель) між механістичним тлумаченням органічних
процесів та телеологічністю, цілеспрямованістю вітальних
процесів росту, розмноження та поведінки тварин.
В.І. Вернадський досить аргументовано показав,
що між живим та неживим існує різка непрохідна грань.
Навіть час і простір, пов’язані з життєвими проявами,
є принципово іншими, ніж в неживій природі, “різко
відмінними” від всього іншого простору нашої планети.
Нерівність правизни й лівизни охоплює всю морфологію
організму, правої й лівої внутрішньої будови атомів
[2, 27–58].
Живі організми мають унікальну властивість асимілювати
праві ізомери й перетворювати їх у ліві. У склад нашого
тіла входять лише ліві ізомери. “Біосфера являє собою
земну оболонку, в якій в станах простору евклідової
тривимірної геометрії “косних” природних тіл включені
дисперсним чином і в дисперсній формі незліченні дрібні
риманівські простори живої речовини” [6, 64]. Між
симетрією тіл неорганічних та симетрією тіл живого
існує різка відмінність, без всяких переходів та винятків.
Тому все живе існує в особливому просторі-часі – біологічному.
Полярність, дисиметричність біологічного простору-часу
проявляється в тому, що біологічні процеси від клітинних
до біосферних є незворотними.
Таким чином, при наявності неперервного біогенного
обміну атомами та енергією між живими й “косними”
природними тілами біосфери, існує ціла безодня в аспекті
їх будови й властивостей. Між ними немає переходів.
Домінування лівих ізомерів приводить до того, що живе
існує не в евклідовій геометрії.
Якщо дійсно між живим та неживим існує “ціла
безодня” в їх будові та властивостях, і між ними немає
переходів, то постає питання – де закінчується нежива
природа й починається жива? За В.О. Енгельгардтом,
ми можемо повністю зруйнувати клітину, під високим
тиском вижати з неї “клітинний сік”, і цей сік буде
розчиняти цукор і утворювати спирт та вуглекислоту,
тобто робити те, що робила сама клітина. Чи є отриманий
сік живим? А якщо ні, то в який саме момент він перестає
бути живим? Або коли клітину розділити на складові
органелли – мітохондрії, рибосоми і т.ін. Ці частки
за належних умов (температура, поживне середовище)
можуть тривалий час виконувати функції, які вони виконували
в клітині. Чи слід вважати ці органелли живими? [6,
185].
Представники суборганізменної біології виявляють
схильність тлумачити живе як “форму руху матерії”,
хай навіть і вищу від фізико-хімічної. Їх головна
мета – показати, в чому ж феномени живого є якісно
й кількісно відмінними. В результаті вони доходять
думки, що це проявляється в значно багатоманітніших
та ефективніших формах організації та впорядкування.
Було показано, що навіть хімічні перетворення, що
відбуваються в органічних системах, відмінні від своїх
аналогів у світі неорганічної природи. А та обставина,
що органічна система є відкритою й обмінюється з навколишнім
середовищем речовиною й енергією, дає можливість їй
коригувати закони термодинаміки й певний час уникати
ентропії. Кожний фрагмент живого не є пасивним, як
у фізико-хімічній реальності. Навіть клітина є не
речовиною, а процесом, на думку А.В. Хілла, неперервним
ланцюгом пов’язаних між собою подій.
Витоки біологічної інформації здатні до самовідтворення
за допомогою реакції матричного синтезу та механізмів
саморегуляції. Тонкі механізми матричного синтезу
утворюють нові молекули в точній відповідності з планом
(програмою), закладеною в структурі попередньої молекули.
На думку В.О. Енгельгардта, здавна були відомі два
типи передачі інформації в живих об’єктах – через
нервову й гуморальну системи. Мікробіологія відкрила
третій, більш глибинний і фундаментальний, рівень
– молекулярних структур. Саме матричний синтез і є
матеріалізацією інформації на рівні молекулярних структур.
Це – ендогенний, або іманентний тип інформації. Проте
для осмислення розвитку органічних систем його недостатньо.
Він повинен бути доповнений екзогенним типом інформації,
інформації, яку жива система здобуває від безпосереднього
природного оточення [6, 19]. Фундаментальною особливістю
вітальних процесів є дискретність будови та функцій
живих організмів: дискретність кодів спадкової інформації
і їх реалізації, клітин та їх функцій, особин та виявів
їх життєдіяльності, таксонів та їх ознак і властивостей,
що є об’єктивною передумовою адаптування кількісної
методології до проблем біології.
Проте скептичне ставлення щодо можливості редукування
явищ органічної природи, навіть за умови залучення
новітніх засобів “точного” природознавства, теж непоодиноке.
Біологічні об’єкти видаються надто складними для цього
і означеною обставиною нехтувати неможливо. Очевидно,
що світ живого є певною гармонією. Він існує згідно
з власними закономірностями. Для того, щоб їх зрозуміти,
дослідники залучають усі доступні їм засоби. Серед
них найефективнішими на сьогоднішній день є кількісні
підходи, блискуча апробація яких відбулась на грунті
фізики та хімії.
Але фундаментальні відкриття, зроблені в середині
ХХ ст. в галузі молекулярних основ спадковості й біосинтезу
білка, змушують кардинально переглянути усталені підходи
до вивчення живого, переосмислити гігантський масив
конкретно-біологічного матеріалу (від молекулярного
рівня і клітини до біоценозів і біосфери), спонукають
до пошуків нових, більш продуктивних форм його класифікації
й систематизації.
В аспекті сучасної біології живе тлумачиться
як система, що характеризується яскраво вираженою
специфічністю й здатністю передавати її потомству.
Антиентропійний характер живого базується на тому,
що органічна система бере з природного середовища
порівняно прості фізико-хімічні компоненти (сонячна
енергія, вода, неорганічні солі та ін.) і вибудовує
себе шляхом синтезування з них складних молекулярних
структур. Життя характеризується здатністю підтримувати
й збільшувати надзвичайно високий рівень упорядкованості
у середовищі з низьким рівнем упорядкованості. Для
підтримки стабільності живих систем у постійно змінному
природному середовищі необхідне внутрішнє регулювання
різноманітних процесів.
Подібно до інших природничих наук, біологія сьогодні
– це система біологічних наук і напрямків біологічного
дослідження, кожен з підрозділів якої має справу з
дослідженням процесів, які відбуваються у живому організмі,
популяціях, між живим організмом і навколишнім середовищем.
Це – процеси обміну, синтезу й розкладу, розвитку
й деградації, асоціації й дисоціації, синтезу й програмованого
управління тощо, які мають в своїй основі фізичні,
механічні, хімічні та інші аналоги, але водночас є
такими, що відбуваються не так, як могли б відбуватися
поза організмом, будучи виключеними з життєвого циклу.
Елементарними об’єктами біології є фізичні й
хімічні компоненти організмів, але молекулярні й субмолекулярні
одиниці стають біологічно значущими тільки тоді, коли
вони знову зібрані й розглядаються в високоорганізованому
“контексті” живої системи. Тому остаточне пояснення
життя повинно бути біологічним.
Сучасне вивчення процесів розвитку органічного
світу засноване на синтезі еволюційного вчення та
генетики, започаткованого в працях С.С. Четверикова,
Дж.Холдейна, С.Райта, Р.Фішера у 20 х – 30 х роках
XX століття. Успішне дослідження “пускових механізмів”
еволюції та експериментальна перевірка основних її
факторів стали можливими завдяки широкому використанню
методів точних наук. Еволюційна теорія здобуває нині
незрівнянно більш глибоке (таке, що заторкує усі рівні
пізнання живого) обгрунтування, ніж раніше, до виникнення
генетики популяцій, молекулярної біології, біокібернетики
та інших нових розділів біологічного знання.
Отже, вторгнення у молекулярний зріз органічної
природи пов’язане з неминучим включенням у біологічний
аналіз понятійного апарату ідей та методології точного
природознавства, насамперед, математики, фізики й
хімії. Надзвичайно актуалізувалась проблема теоретизації
біологічного знання, органічно пов’язана з його математизацією.
Міркування щодо теоретизації біології як процесу виявлення
найзагальніших і водночас специфічних властивостей
та закономірностей органічної природи стали більш
конкретними, набули необхідної визначеності та предметності.
ЛІТЕРАТУРА
1. Борзенков В.Г. Принцип детерминизма и современная
биология. – М., 1980.
2. Вернадский В.И. Размышления натуралиста. Пространство
и время в живой и неживой природе. – М., 1975.
3. Пути интеграции биологического и социогуманитарного
знания. – М., 1984.
4. Рьюз М. Философия биологии. – М., 1977.
5. Хайлов К.М. Структура, функции, развитие биологии
// Природа биологического познания. – М., 1991.
6. Энгельгардт В.А. Познание явлений жизни. – М.,
1984.
7. Vollmer G. The limits of biology // Uroboros: Rev.
intern. de filosofia de la biologia. – Mexico, 1991.
– Vol. 1, № 2.
