Примечания транскрибатора

Текст этой электронной книги в основном сохранен в оригинальном виде, однако ряд опечаток был исправлен без специальных пометок — они перечислены в конце книги. В нескольких местах была без пометок исправлена пропущенная или непоследовательная пунктуация, но непоследовательное использование дефисов изменено не было. Маркер сноски 31 отсутствовал в оригинальном тексте и был произвольно размещен в конце соответствующего абзаца. Был исправлен элемент указателя, в котором отсутствовала ссылка на страницу; архаичный символ, обозначающий математическую функцию «факториал», был заменен стандартным восклицательным знаком (!); несколько иллюстраций были перемещены ближе к соответствующему тексту, а в сноски и другие перекрестные ссылки были добавлены гиперссылки. Номера страниц указаны на правом поле, а сноски расположены в конце. Сноски расположены в конце.

Изображение на обложке книги было создано транскрибатором и является общественным достоянием.

ФИЛОСОФИЯ БИОЛОГИИ

CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS
London: FETTER LANE, E.C.
C. F. CLAY, Manager

Edinburgh: 100 PRINCES STREET
Berlin: A. ASHER AND CO.
Leipzig: F. A. BROCKHAUS
New York: G. P. PUTNAM’S SONS
Bombay and Calcutta: MACMILLAN AND CO., Ltd.
Toronto: J. M. DENT & SONS, Ltd.
Tokyo: THE MARUZEN-KABUSHIKI-KAISHA

Все права защищены

ФИЛОСОФИЯ БИОЛОГИИ

BY

JAMES JOHNSTONE, D.Sc.

Cambridge:

at the University Press

1914

ВВЕДЕНИЕ

Было высказано предположение, что желательно было бы привести некое оправдательное обоснование названия этой книги, поэтому я хотел бы отметить, что оно вполне оправдано. Наука, говорит Ганс Дриш, — это попытка описать данность, а философия — попытка ее понять. Наша задача как исследователей природы — описать то, что, как нам кажется, там происходит, и знание, которое мы таким образом получаем — то есть наши восприятия, упрощенные, так сказать, измененные нашей ментальной организацией, соотнесенные друг с другом, классифицированные и запомненные, — составляет нашу данность. Это лишь описание того, что кажется нам природой. Но мало кто из нас остается доволен этим, и импульс выйти за пределы наших простых описаний порой непреодолим. Скованные нашими привычками мышления и ограничениями чувственного восприятия, мы словно смотрим во тьму и видим лишь тени вещей. Тогда мы пытаемся обернуться, чтобы обнаружить, что именно отбрасывает эти тени и что в нас самих придает им форму. Мы ищем реальность, которая, как мы чувствуем, находится за этими тенями. Это и есть философия.

Физика поколением ранее нашей полагала, что открыла реальность в своей концепции Вселенной, состоящей из атомов и молекул в непрерывном движении. То, что она описывала, были лишь движения и преобразования, но она понимала эти движения и преобразования как материю и энергию. Однако более тонкие умы, чем великие физики начала XIX века, уже видели, что чувственное восприятие может нас обмануть. В нас было нечто, что постоянно менялось — это было наше сознание, и это было все, что мы знали. Если внешние вещи и существовали, то они существовали только потому, что мы их мыслили. Но мы сами существуем, ибо мы не только поток сознания, который постоянно меняется, но в нас есть личность, или идентичность, которая оставалась неизменной на протяжении всех превратностей нашего сознания. Если вещи, которые существуют для нас, существуют только потому, что мы их мыслим, и если мы также существуем, то мы должны существовать в мысли Абсолютного Разума, который мыслит нас. Естествознание, изучающее только движения и преобразования, понимало, что есть нечто, что движется и преобразуется — это были материя и энергия. Ментальная наука, изучающая только мысль, понимала, что природа — это лишь мысль Универсального Разума. Любой из этих выводов был в равной степени обоснованной философией (или метафизикой), и ни один из них не мог быть доказан или опровергнут методами науки. Спекулятивная игра вничью, сказал Томас Гексли, давайте перейдем к практической работе!

И физика, и биология действительно перешли к работе с результатами, которые нам известны. Но физика продвинулась далеко за пределы получения тех результатов, которые побудили биологию сформулировать наши нынешние гипотезы эволюции и наследственности. По мере накопления знаний она начала сомневаться в том, являются ли материя и энергия, атомы и молекулы, масса и инерция — все те вещи, которые поначалу казались ей столь реальными, — чем-то иным, кроме способов, которыми наша ментальная организация справлялась с грубыми ощущениями. Они могли, как позже сказал Анри Бергсон, быть формами, в которые мы отливаем наши восприятия. Физика установила критерий реальности — закон сохранения материи и энергии. Существуют бытия, которые могут сохраняться, а могут и не сохраняться. Видения, фантазмы и сны являются бытиями, пока они длятся. Они истинны для разума, в котором возникают. Но они, кажется, возникают из ничего и исчезают в никуда, и физическая наука не может их исследовать. Это бытия, которые не сохраняются. С другой стороны, те образы, которые мы называем движущейся материей и преобразующейся энергией, могут быть исследованы методами физики. Молекулы меняются, но что-то в них, атомы, остается постоянным. Энергия преобразуется, и может даже показаться, что она перестает существовать, но если она исчезает, то что-то меняется, так что потерянную энергию можно проследить в характере этого изменения. Материя и энергия сохраняются, и поэтому они являются единственными реальностями. Но этот критерий, очевидно, имеет априорную основу, и мы можем усомниться в том, является ли он критерием реальности.

Таким образом, физика построила динамическую Вселенную, то есть такую, которая состояла из атомов, притягивающихся или отталкивающихся друг от друга с силами, являющимися функциями расстояний между ними. Даже сейчас эта концепция динамической, ньютоновской Вселенной полезна, хотя мы признаем, что это лишь символизм. Но это была не та концепция, которой физика могла долго довольствоваться. Как могли атомы, отделенные друг от друга пустым пространством, воздействовать друг на друга, то есть как могла вещь действовать там, где ее нет? Между атомами должно было что-то быть. Вселенная не могла быть прерывистой, и поэтому физика изобрела Вселенную, которая была полной. Это была нематериальная, однородная, невесомая, непрерывная Вселенная. То, что существовало за видимостью атомов, молекул и энергии, был эфир пространства. Следует признать, что эта концепция кажется обывателю содержащей одни лишь противоречия: неоднородные, прерывистые, весомые атомы — это лишь сингулярности в однородной, непрерывной, невесомой среде, или эфире. Однако легко увидеть, что это противоречие возникает в нашем уме только потому, что мы ранее мыслили Вселенную в терминах материи и энергии, и вопреки самим себе пытаемся мыслить новую реальность в терминах старой. В своей попытке понять все свои поздние результаты физика, следовательно, должна была изобрести новую философию — философию эфира пространства.

Только в наше время биология стала скептичной и начала сомневаться в том, является ли ее ранняя философия здравой. То, что она описывает — предмет ее науки, — это не то, что описывает физика. Существует две области данности: органическая и неорганическая. Биология, опираясь на физику, изучала движения и преобразования, точно так же, как это делала физика, хотя движения, которые она изучала, были более сложными, а преобразования — более загадочными. Но, заимствуя методы исследования физики, она заимствовала и ее философию, и поэтому поместила за своей данностью ту реальность, которую физика сначала постулировала, а затем отбросила. Организм, следовательно, был материальной системой, приводимой в действие энергией. Следует отметить, что это понятие является дедукцией не из результатов биологии, а лишь из ее методов.

Исследовала ли физиология, то есть физиология школ, когда-либо действительно организм? Нервно-мышечный препарат, изолированная почка, через которую перфузируется кровь, обнаженная слюнная железа, которую стимулируют, даже лягушка, лишенная полушарий головного мозга, — все это не организмы. Они не являются постоянными центрами действия, автономными физико-химическими созвездиями, способными к независимому существованию и способными к неограниченному росту путем диссоциации. Это части организма, которые, получив жизненный порыв — порыв, который вскоре истощается, — демонстрируют в течение некоторого времени некоторые из явлений организма. То, чего физиология достигла в таких исследованиях, было аналитическим описанием некоторых видов деятельности организма. Она описывала не жизнь, а скорее физико-химические реакции, в которых жизнь проявляется. Следует отметить, что это описание крайне важно для человеческого рода в его стремлении обрести власть над окружающей средой; и нет другого пути, которым оно могло бы быть развито дальше, кроме как методами физической науки. Данность едина, хотя мы произвольно делим ее на области органического и неорганического, и может быть только один способ ее описания. Это механистический метод.

Тем не менее все это лишь описание, и наша философия должна быть попыткой понять наше описание. Механистический биолог, пытаясь отождествить свою философию с философией предыдущего поколения физиков, говорит, что он описывает физико-химический агрегат — совокупность молекул высокой степени сложности, — приводимый в действие энергией и претерпевающий преобразования. Но наш скептицизм относительно обоснованности этого вывода возбуждается размышлениями о его происхождении. Если он был заимствован из философии прошлой физики, и если более глубокий анализ физики нашего времени сделал желательной новую философию, не должна ли биология также пересмотреть свое понимание своих описаний? Ибо биология не стояла на месте, как и физика, и физиология наших дней стала иной, чем во времена, когда зародилась механистическая философия жизни. Эмбриологи и натуралисты нашего поколения изучали организм в целом в его нормальном функционировании и поведении и получили результаты, которые невозможно легко понять как физико-химический механизм. Жизнь — это не деятельность организма, а интеграция деятельности организма, точно так же, как реальность для физики — это не атомы и молекулы грубой материи, а их интеграция в эфире пространства.

Это, таким образом, все, что мы подразумеваем под философией биологии — попытку понять описания науки в свете ее поздних исследований. Философию в академическом смысле мы не рассматривали в связи с предметом нашей науки, хотя в классических системах есть много такого, что представляет захватывающий интерес даже для работающего исследователя девятнадцатого века. Биологическое образование, однако, не таково, чтобы предрасполагать к этим занятиям. Читатель признает, что точка зрения и методы изложения, принятые в этой книге, — это те, что предложены Гансом Дришем и Анри Бергсоном, даже если ссылки не приводятся. Он может, возможно, оценить это ограничение; ибо, находясь под влиянием современного научного образования, он может быть склонен рассматривать философию так, как Марк Твен рассматривал свою египетскую мумию: если уж у него должен быть труп, то пусть это будет настоящий свежий труп.

Дж. Дж.

Ливерпуль, ноябрь 1913 г.

CONTENTS

ГЛАВА I

СТРАНИЦА

THE CONCEPTUAL WORLD¹

Аргумент. — Сознательный организм — это тот, который действует. Его сознание внешнего мира — это не просто результат стимулов, создаваемых этим миром на его органы чувств, ибо он полностью осознает только те стимулы, которые приводят к обдуманной телесной деятельности. Это осознание внешнего мира, на который он воздействует, является восприятием организма. Его сознание — это интенсивная множественность. Эта множественность произвольно диссоциируется для удобства ментальной организацией, которая придает протяженность, величину и последовательность тем аспектам сознания, которые она произвольно отделяет друг от друга. Наше понятие пространства является интуитивным и зависит от наших способов телесного усилия. Наши понятия движения и непрерывности также являются интуитивными, и они не могут быть представлены интеллектуально, но мы можем приблизиться к ним методами исчисления бесконечно малых. Математическое время — это лишь серия стандартных событий, которые пунктируют нашу длительность. Длительность — это накопленное существование и опыт организма. Мы не можем интеллектуально доказать, что существует мир, внешний по отношению к нашему сознанию, но то, что этот мир существует, является убеждением, удерживаемым интуитивно.

ГЛАВА II

THE ORGANISM AS A MECHANISM⁴⁹

Аргумент. — Если организм является физико-химическим механизмом, его деятельность должна соответствовать двум принципам энергетики: закону сохранения энергии и материи и закону возрастания энтропии. Они строго соответствуют закону сохранения. Закон деградации энергии верен для нашего опыта неорганической природы, но мы можем показать, что он не может быть универсально верным. Неорганические процессы — это необратимые процессы, и они протекают только в одном направлении, и в них энергия деградирует. Органические процессы, то есть процессы, осуществляемые в обобщенном организме, необратимы; или, по крайней мере, существует тенденция к тому, чтобы они осуществлялись без необходимой диссипации энергии.

ГЛАВА III

THE ACTIVITIES OF THE ORGANISM⁸³

Аргумент. — Если организм исследуется методами физической и химической науки, ничего, кроме физико-химической деятельности, обнаружить нельзя. Это неизбежно так, поскольку используются методы, дающие только физико-химические результаты. Физиолог проводит анализ деятельности организма и сводит эту деятельность к определенным категориям; хотя все попытки полностью описать функционирование организма исключительно в терминах физических и химических реакций терпят неудачу. В дополнение к реакциям, составляющим функционирование органа или системы органов, существует направление и координация этих реакций. Индивидуальные физико-химические реакции, которые происходят при функционировании организма, интегрированы, и жизнь — это не просто эти реакции, но также и их интеграция.

ГЛАВА IV

THE VITAL IMPETUS¹²⁰

Аргумент. — Понятие организма как физико-химического механизма является дедукцией из методов физиологии, а не из ее результатов. Понятие витализма является естественным или интуитивным. Исторические системы витализма предполагали существование духовного агента в организме или формы энергии, которая была присуща деятельности организма. Современное исследование не дает поддержки ни одному из этих убеждений. Но изучение организма как целого, то есть изучение процессов развития или изучение организма, действующего как целое, дает логическое опровержение чистого механизма. Оно показывает, что не может быть функциональности, в математическом смысле, между неорганическими агентами, которые воздействуют на весь организм, и поведением или функционированием всего организма. Механизм предполагается только при изучении изолированных частей организма. Мы вынуждены прийти к убеждению, что в деятельности организма действует агент, который не действует в чисто неорганическом становлении. Это жизненный порыв Анри Бергсона или энтелехия Ганса Дриша.

ГЛАВА V

THE INDIVIDUAL AND THE SPECIES¹⁶²

Аргумент. — Понятие органического индивида является произвольным и удобным только для целей описания. Жизнь на Земле интегрально едина. Личность — это интуиция сознательного организма, что он является центром действия и что все остальное во Вселенной относительно него. Индивидуальный организм, рассматриваемый объективно, представляет собой изолированное, автономное созвездие, способное к неограниченному росту путем диссоциации, дифференциации и реинтеграции. Этот рост есть размножение. Диссоциированная часть воспроизводит форму и способ функционирования индивидуального организма, из которого она произошла. Потомство варьирует от родительского организма, но оно гораздо больше напоминает его, чем варьирует от него. Поэтому в природе существуют категории организмов, индивиды которых напоминают друг друга больше, чем они напоминают индивидов, принадлежащих к другим категориям: это элементарные виды. Гипотезы наследственности являются корпускулярными и основаны на физической аналогии молекул и атомов. Понятие вида является логическим. Организм — это фаза в эволюционном или развивающемся потоке, и идея вида достигается путем остановки этого потока.

ГЛАВА VI

TRANSFORMISM²⁰⁸

Аргумент. — Обоснованная классификация организмов предполагает, что имел место процесс эволюции. Она предполагает логические отношения между организмами, в то время как результаты эмбриологии и палеонтологии предполагают хронологические отношения. Однако это родство организмов может быть только логическим, а не материальным. Эволюция могла произойти где-то, но можно утверждать, что идеи видов породили друг друга в Творческой Мысли. Но трансформизм может быть получен экспериментально, и поэтому наука приняла механистическую гипотезу о природе этого процесса. Трансформизм видов зависит от возникновения вариаций, но они возникают спонтанно и независимо друг от друга, и они должны быть скоординированы. Эта координация вариаций не может быть делом окружающей среды. Вариации кумулятивны, и они демонстрируют направление, и это направление либо случайное, либо является выражением импульса или направляющего агента в самом варьирующем организме. Проблема причины вариации — это лишь псевдопроблема.

ГЛАВА VII

THE MEANING OF EVOLUTION²⁴⁵

Аргумент. — Если мы предположим существование эволюционного процесса, результаты морфологии, эмбриологии и палеонтологии должны позволить нам проследить направления, которым следовали во время этого процесса. Но эти результаты все еще настолько неопределенны, что указывают лишь на несколько основных линий трансформизма. Филогенетические деревья в значительной степени носят предположительный характер в деталях. Эволюция привела к установлению нескольких доминирующих групп организмов — метатрофных бактерий, хлорофилловых организмов, членистоногих и позвоночных. Каждая из этих групп проявляет определенные характеристики морфологии, преобразования энергии и поведения; и определенная комбинация характеристик сконцентрирована в каждой из групп. Но существует общность характера у всех организмов, возникших в ходе эволюционного процесса. Преобразование кинетической энергии в потенциальную характерно для хлорофилловых организмов. Использование потенциальной энергии и ее преобразование в кинетическую энергию регулируемой телесной деятельности с помощью сенсомоторной системы характерно для животного. Бактерии доводят до предела преобразования энергии, начатые в тканях растений и животных. Неподвижность и бессознательность характеризуют растение, подвижность и сознание — животное. Животные указывают на два типа действий — разумные действия и инстинктивные действия. Инстинктивная деятельность включает привычное осуществление способов действия, которые были унаследованы. Разумная деятельность включает осуществление способов действия, которые не являются унаследованными, но которые приобретаются животным в течение его собственной жизни и являются результатами восприятий, которые показывают животному, что его деятельность относительна по отношению к внешней среде.

ГЛАВА VIII

THE ORGANIC AND THE INORGANIC²⁸⁹

Аргумент. — Строго механистическая гипотеза эволюции заставляет нас рассматривать органический мир и неорганическую среду, с которой он взаимодействует, как физико-химическую систему. Все стадии эволюционного процесса должны поэтому быть одинаково сложными: они являются просто фазами или перегруппировками элементов трансформирующейся системы. Физика, на которой основывались эти механистические гипотезы, была физикой прерывистой, гранулярной, ньютоновской Вселенной, то есть состоящей из дискретных частиц или материальных точек, притягивающихся или отталкивающихся друг от друга с силами, которые являются функциями расстояний между ними. Это была пространственно протяженная система частей. Поэтому на всех стадиях эволюционного процесса или индивидуального развития элементы системы составляют обширную множественность, и обязанность механистических гипотез эволюции и развития принять этот взгляд сформировала современные теории наследственности. Жизнь — это интенсивная множественность, но в индивидуальной или расовой эволюции эта интенсивная множественность становится обширной множественностью. Жизнь — это пучок тенденций, которые могут сосуществовать, но не могут быть полностью проявлены в одном и том же материальном созвездии, поэтому эти тенденции диссоциируются в эволюционном процессе. В этой диссоциации есть направление и координация, которые являются жизненным порывом Анри Бергсона или энтелехией Ганса Дриша.

Энтелехия — это элементарный агент в природе, который мы вынуждены постулировать из-за неудачи механизма. Это не дух и не форма энергии, а направление и координация энергий. Существует знак или направление неорганического события, которое абсолютно характеризует процессы, поддающиеся анализу физико-химическими методами исследования, и результатом этого направления неорганического события является материальная инерция. Однако это направление не может быть универсальным: оно должно где-то обходиться во Вселенной. Оно обходится организмом.

Проблема природы жизни — это лишь псевдопроблема.

ПРИЛОЖЕНИЕ

MATHEMATICAL AND PHYSICAL NOTIONS³⁴²

Бесконечность и понятие предела. Функциональность. Частотные распределения и вероятность. Материя, сила, масса и инерция. Преобразования энергии. Изотермические и адиабатические преобразования. Двигатель и цикл Карно. Энтропия. Инертная материя.

INDEX³⁷⁷

ФИЛОСОФИЯ БИОЛОГИИ

ГЛАВА I КОНЦЕПТУАЛЬНЫЙ МИР

Предположим, что мы идем по улице в оживленном городе; что мы знакомы с ней и со всеми вещами, которые обычно можно увидеть на ней, так что наше внимание вряд ли будет привлечено чем-то необычным; и предположим далее, что мы думаем о чем-то интересном, но не интеллектуально сложном. В этих обстоятельствах все виды города и вся суматоха движения не производят на нас впечатления, хотя мы в некотором смутном смысле осознаем все это. Электрические трамваи приближаются и удаляются с шумом; проезжает такси, и мы слышим пульсацию двигателя и гудки, чувствуем запах горелого масла; по улице едет кэб, и мы слышим ритмичный топот лошадиных копыт и звон колокольчиков; мы проходим мимо цветочного магазина и осознаем цвет цветов и их аромат; в кафе играет оркестр «рэгтайм». Там есть полицейские, уличные торговцы, бездельники, дамы в ярко раскрашенных платьях и шляпках, мальчики-газетчики, толпа людей с самыми разными характеристиками. Это все поток опыта, который мы обычно осознаем без анализа или внимания, и это поток, который ни на мгновение не остается прежним, ибо все в нем тает и перетекает во все остальное. Шум трамваев непрерывен, но время от времени он становится громче; музыка оркестра незаметно проникает в наши уши и так же незаметно затихает; запах цветов остается после того, как мы проходим мимо магазина, и мы не замечаем, когда перестаем его осознавать; ритм рэгтайма продолжает раздражать после того, как мы перестали слышать оркестр — все впечатления, которые мы получаем, тают и перетекают друг в друга и составляют наш поток сознания, и он меняется от момента к моменту без разрывов или прерывистости. Это не состояние «чистого ощущения», но оно настолько близко к нему, насколько мы можем испытать в нашей взрослой интеллектуальной жизни.

Легко обнаружить, что на улице должно было произойти много вещей, которые не повлияли на наше полное сознание. Мы можем узнать позже, что прошли мимо нескольких друзей, не узнав их; мы можем прочитать в газетах о вещах, которые произошли и которые мы могли бы увидеть, но не увидели; мы можем думать, что довольно хорошо знаем улицу, но обнаруживаем, что нам трудно вспомнить названия трех соседних магазинов на ней; если нам случится увидеть фотографию, сделанную в то время, когда мы проходили по улице, мы обычно удивляемся, обнаружив, что там было много вещей, которых мы не видели. Почему же тогда так много того, что могло быть воспринято нами, не было воспринято на самом деле? Мы не можем сомневаться в том, что все, что попало в поле зрения наших глаз, должно было повлиять на окончания зрительных нервов в сетчатке; сложные колебания воздуха на улице должны были привести в движение наши барабанные перепонки; и все пахучие частицы, вдыхаемые в наши ноздри, должны были стимулировать обонятельные слизистые оболочки. Во всех этих случаях стимуляция рецепторных органов должна была инициировать нервные импульсы, и они должны были распространяться по чувствительным нервам и достигать мозга, воздействуя на массы нервных клеток там. Ничто в физиологии, по-видимому, не указывает на то, что мы можем подавлять или сдерживать активность дистантных рецепторов чувств — зрительных, слуховых и обонятельных — с их центральными связями в мозге; они должны были функционировать и должны были физически подвергаться воздействию событий, происходивших вне нас, и все же мы не осознавали, в полном смысле этого термина, всей этой деятельности. Почему же тогда наше восприятие было настолько меньше, чем фактическое физическое восприятие внешних стимулов, которое мы должны постулировать как имевшее место? Шерлок Холмс сказал бы, что мы действительно видели и слышали все эти вещи, хотя и не наблюдали их, но полное объяснение включает гораздо более тщательное рассмотрение явлений восприятия, чем указывает это высказывание.

Конечно, нет сомнений в том, что мы видели, слышали и чувствовали запах всех вещей, которые происходили на улице во время нашего бесцельного блуждания, то есть всех вещей, которые произошли так, что они были способны повлиять на наши органы чувств. Это верно, если мы подразумеваем под видением, слышанием и обонянием просто стимуляцию нервных окончаний зрительных, слуховых и обонятельных органов и проведение в мозг возникших таким образом нервных импульсов. Но просто быть стимулированным — это лишь часть полной деятельности мозга; стимул, передаваемый от рецепторных органов, должен привести к какому-то виду телесной деятельности, если он должен повлиять на наш поток сознания. Стимуляция рецепторного органа и центрального ганглия вызывает два основных вида деятельности: (1) те, которые мы называем рефлекторными действиями, и (2) те действия, которые мы признаем результатом обдумывания. Теперь мы должны рассмотреть, какие процессы вовлечены в эти виды нервно-мышечной деятельности.

Термин «рефлекторное действие» обозначает скорее схему сенсомоторной деятельности, чем что-либо, что действительно происходит в теле животного; это концепция, которая полезна как средство анализа сложных явлений. В рефлексе происходят три вещи: (1) стимуляция рецепторного органа и нерва, соединяющего его с мозгом, (2) отражение, или переключение, нервного импульса, таким образом инициированного, от terminus ad quem афферентного или чувствительного нерва к terminus a quo эфферентного или двигательного нерва, и (3) стимуляция какого-либо эффекторного органа, скажем, двигательного органа или мышцы, нервным импульсом, таким образом возникшим. Самый простой случай рефлекса, возможно, — это быстрое закрытие век, когда что-то, скажем, несколько капель воды, попадает в лицо. Сформулированный так, как мы его сформулировали, простой рефлекс не существует. Во-первых, это концепция, основанная на структурном анализе сложного животного, где тело дифференцировано для формирования тканей — рецепторных органов, нервов, мышц, желез и так далее. Но простейшее животное, например, парамеция, реагирует на внешний стимул каким-то видом телесной деятельности, и все же это однородный или почти однородный кусок протоплазмы, и эта простая протоплазма действует одновременно как рецепторный орган, проводящая ткань или нерв и эффекторный орган. У высшего животного определенные части кожного покрова дифференцированы так, чтобы формировать зрительные органы, и порог их чувствительности к световым стимулам повышен, в то время как он понижен для других видов физических стимулов. Аналогично, другие части кожного покрова модифицированы для восприятия слуховых стимулов, становясь более восприимчивыми к ним, но менее восприимчивыми к другим видам стимулов, чем соседние части тела. Внутри самого тела определенные тракты протоплазмы дифференцированы так, что они могут проводить молекулярные возмущения, возникшие в рецепторных органах в кожном покрове, лучше, чем общая протоплазма; это нервы. Другие части модифицированы так, что они могут сокращаться или секретировать легче; это мышцы и железы. Концепция рефлекторного действия, как она обычно излагается в книгах по физиологии, поэтому включает эту идею дифференциации тканей, но все процессы, включенные в типичный рефлекс, — это процессы, которые могут осуществляться недифференцированной протоплазмой.

Это также схематическое описание, которое предполагает простоту, которой на самом деле не существует. Как правило, рефлекс инициируется стимуляцией более чем одного рецепторного органа, и инициированные импульсы могут таким образом достигать центральной нервной системы более чем по одному пути. Не существует простого переключения афферентного импульса из клетки, в которой он заканчивается, в другой нерв, когда он становится эфферентным импульсом; вместо этого импульс может «зигзагообразно» проходить через лабиринт путей в мозге или спинном мозге, соединяющих афферентные и эфферентные нервы и ганглии. Далее, заключительная часть рефлекса, мышечное сокращение, далеко не проста, ибо обычно стимулируется к сокращению серия мышц, каждая из них в нужное время и с нужным количеством силы, и каждое сокращение мышцы сопровождается расслаблением антагонистической мышцы. Есть мышцы, которые открывают веки, и другие, которые закрывают их, и церебральный импульс, который заставляет сокращаться подниматели, в то же время заставляет расслабляться опускатели.

Совершенно необходимо помнить, что простой рефлекс — это на самом деле процесс большой сложности и может включать многие другие части и структуры, чем те, на которые мы немедленно направляем наше внимание. Но, оставляя в стороне эти уточнения, мы можем с пользой рассмотреть общие характеристики рефлекса, рассматривая его как обычное, автоматически выполняемое, ограниченное телесное действие, включающее рецепторный орган, центральный нервный орган и эффекторный орган. Существуют определенные виды внешних стимулов, которые постоянно воздействуют на наши органы чувств, и существуют определенные виды мышечной и железистой деятельности, которые происходят «как нечто само собой разумеющееся», когда эти стимулы падают на наши органы чувств. Эманация от лука или пары аммиака заставляют наши глаза слезиться; запах вкусной пищи вызывает выделение слюны; и все, что приближается к лицу очень быстро, заставляет нас закрыть глаза. Рефлексы — это, в некотором роде, часто встречающиеся, целенаправленные и полезные действия, и их цель — поддержание нормального состояния функционирования организма.

Мы едва ли осмелимся сказать, что простой рефлекс — это бессознательно выполняемое действие, хотя мы не осознаем, в полном смысле этого термина, рефлексы, которые привычно происходят в нас самих. Но даже у обезглавленной лягушки, которая двигает конечностями, когда капля кислоты помещается на ее спину, что-то, как было сказано, сродни сознанию может вспыхнуть и осветить автоматическую деятельность спинного мозга. Мы не должны думать о сознании как о том состоянии острой ментальности, которое мы испытываем при выполнении какой-то трудной задачи, или при каком-то остро ощущаемом удовольствии, или в каком-то состоянии умственного или телесного расстройства; это также то смутно ощущаемое состояние нормальности, которое сопровождает удовлетворительное функционирование частей телесного организма. Но это смутное и неясное чувство осознания наших действий легко подавляется всякий раз, когда происходит то, что мы называем интеллектуальной деятельностью.

Большая часть стимуляции наших рецепторных органов носит этот обычно происходящий характер, и мы не осознаем ее, хотя полученные стимулы таковы, что вызывают полезную и целенаправленную телесную деятельность. Идя по улице, мы автоматически избегаем людей и других препятствий, с которыми сталкиваемся, с помощью регулируемых движений тела и конечностей, но это деятельность, которая стала настолько привычной и легкой, что мы едва осознаем ее, и, возможно, совсем не осознаем физических стимулов, которые ее вызывают. Но мы не только получаем стимулы, которые отражаются в телесные действия без того, чтобы мы остро осознавали это восприятие, но мы также получаем стимулы, которые не отражаются в телесную деятельность. Это, предполагает Бергсон, как если бы мы смотрели на улицу через лист стекла, удерживаемый перпендикулярно нашей линии зрения; удерживаемый таким образом, мы видим все, что происходит перед нами, но когда мы наклоняем стекло под определенным углом, оно становится идеальным отражателем и отбрасывает назад лучи света, которые оно получает. Это, конечно, физическая аналогия, и никакое сравнение материальных вещей с психическими процессами не может зайти очень далеко, но в некотором смысле это больше, чем аналогия. В нашем ленивом поглощенном состоянии ума мы, как правило, не видим объекты, которых мы не обязаны избегать и которые никоим образом не влияют на наше непосредственное состояние телесной деятельности. Оптические изображения всех этих вещей проецируются на наши сетчатки и каким-то образом проецируются на центральные ганглии, но там серия событий заканчивается, ибо изображения не отражаются наружу к периферии тела как мышечные действия. Мы не можем сомневаться, что именно поэтому мы не воспринимаем всю стимуляцию наших органов чувств, которая, как мы уверены, происходит. Эти стимулы проходят сквозь нас, как если бы они были отражены наружу как действия. В этом отражении, или переводе нейтрального в мышечную деятельность, возникают восприятия.

Но даже тогда восприятие не обязательно должно возникнуть. Оно, как правило, не сопровождает автоматически выполняемое рефлекторное действие, потому что последнее является результатом внутрицеребральной деятельности, которая стала настолько привычной, что протекает без трения. В мозге существуют бесчисленные пути, по которым импульсы от рецепторных органов могут проходить в двигательные ганглии, но в привычно выполняемых рефлекторных действиях эти пути были, так сказать, протоптаны. Изображения объектов, которые снова и снова воспринимаются рецепторными органами, легко скользят через мозг и так же легко переводят себя в мышечную или какую-то другую деятельность. Вещи, которые имеют значение в жизни животного, живущего «согласно природе», — это циклически повторяющиеся события, в которых через некоторое время нет ничего нового. Большинство из них протекает так же хорошо у животного, лишенного полушарий головного мозга в результате операции, как и у интактного животного с мозгом. При выполнении действий такого рода организм становится в значительной степени автоматом.

Пусть случится что-то необычное на улице, пока мы идем по ней — например, убегающая лошадь или падение воздушного «живого» провода, что-то, что редко или никогда не было частью нашего опыта, и что-то, что может иметь немедленный эффект на нас как на живых организмах. Тогда восприятие возникает сразу, потому что стимуляция наших органов чувств представляет нам что-то незнакомое, и все же не настолько незнакомое, чтобы оно не вызывало из памяти или из производного опыта воспоминания об образах несколько похожих вещей и об их эффектах. Цепь событий, которая теперь происходит в нашей центральной нервной системе, становится радикально отличной от той, которая происходила в нашей прежней, довольно бесцельной серии действий. Стимулы больше не проходят легко через «нижние» ганглии мозга, а вспыхивают вверх в корковые области, где они сталкиваются с возможностью бесчисленных альтернативных путей и связей со всеми частями тела. Они колеблются, так сказать, перед тем, как принять один или другой, или комбинацию этих путей; происходит колебание, обдумывание и, наконец, выбор пути, с результатом, что серия мышечных органов иннервируется и возникают двигательные действия типа, более или менее адекватного ситуации, в которой мы находимся. В этом колебании и обдумывании возникает восприятие. Именно тогда, когда животное может действовать определенным образом в результате стимула, который не является постоянно повторяющимся, но в то же время может воздержаться от действия или может действовать одним из нескольких различных способов, возникает восприятие внешних вещей и их отношений.

То есть мы воспринимаем и мыслим, потому что действуем. Мы не смотрим на среду, в которой находимся, спекулятивным образом, просто получая образы вещей, классифицируя и запоминая их, в то время как все это время мы пассивны в том, что касается нашей телесной деятельности. Если результаты современной физиологии чему-то и учат нас однозначным образом, так это тому, что органы деятельности — мышцы, железы и так далее — и органы чувств и коммуникации являются интегрально одной серией частей, и что помимо двигательной деятельности нервная деятельность — это бесцельная вещь. Именно потому, что мы действуем, мы мыслим и распутываем образы вещей, представленные нам нашими органами чувств, и подвергаем все, что есть в потоке сознания, концептуальному анализу.

То есть, размышляя о потоке сознания, мы разлагаем его на то, что считаем его составными частями, и придаем этим частям отдельное существование в пространстве и времени. Но ясно, что ни одна из вещей, которые мы таким образом рассматриваем как элементы нашего сознания, не имеет реального существования отдельно от других. Запах цветов и запах горелого масла переплетаются в нашем сознании стимуляции наших обонятельных органов точно так же, как звон колокольчиков кэба, музыка оркестра и пульсация автомобиля в впечатлениях, передаваемых нашими слуховыми органами. Трудно увидеть, что все эти вещи, вместе с множеством других вещей, которые мы воспринимаем, составляют «множественность в единстве», то есть совокупность вещей, которые являются отдельными вещами, но которые не лежат рядом друг с другом в пространстве и взаимно не исключают друг друга, а все они, так сказать, втиснуты друг в друга. Легко увидеть, что мы осознаем неоднородность, и всякий раз, когда мы думаем об этом множестве вещей, кажется естественным, что мы должны отделять их друг от друга. Поток нашего сознания настолько сложен, что мы не можем сосредоточиться на всем сразу, даже на тех немногих вещах, которые мы выбрали в нашем примере. Если мы концентрируем наше внимание на какой-либо части, или скорее аспекте его, все остальное перестает существовать, или скорее мы соглашаемся игнорировать его, и эта самая концентрация мысли на одной части нашего опыта изолирует ее от всего остального. В определенной степени анализ комплекса ощущений является результатом работы различных рецепторных органов; определенные поля энергии, которые мы называем светом, излучением и т. д., воздействуют на нервные окончания в сетчатке; химически активные частицы в атмосфере воздействуют на нервные окончания в обонятельных мембранах; и быстро повторяющиеся изменения давления в атмосфере (звуковые вибрации) воздействуют на слуховые органы во внутреннем ухе и так далее. Но это восприятие различных стимулов различными рецепторными органами существует только у высшего животного; нет специализированных органов чувств у парамеции, например, и вся периферия животного должна получать все эти различные виды внешних стимулов сразу. Специализация ее рецепторных органов у высшего животного — это скорее средство, с помощью которого организм становится более восприимчивым к своей среде, чем средство, с помощью которого он анализирует эту среду. Этот анализ — работа сознания животного.

Fig. 1.

Предположим, что мы рисуем кривую AB от руки одним неразделенным движением карандаша. Сделав определенное допущение — что кривая, которую мы нарисовали, была такой, которую можно было бы рассматривать как циклическую, то есть которую можно было бы повторять снова и снова, — мы можем подвергнуть ее гармоническому анализу. Мы можем разложить ее на ряд других кривых (CD, EF и т. д.), каждая из которых является отдельной «волной», поднимающейся над осью OX и опускающейся ниже нее симметричным образом. Если мы проведем любую вертикальную линию MN, пересекающую эти кривые, мы обнаружим, что расстояние между осью OX и основной кривой AB всегда равно алгебраической сумме расстояний между осью и другими кривыми. Последние мы называем гармоническими составляющими кривой AB, предполагая, что они «складываются», образуя ее. Но AB было чем-то совершенно простым и элементарным, и нельзя сказать, что его составляющие существовали в нем, когда мы рисовали его от руки; только благодаря уловке практической полезности в математических вычислениях мы сконструировали их. Может быть, конечно, что гармонические составляющие кривой имели фактическое существование отдельно от самой кривой, но в случае, который мы берем, они, безусловно, не имели. Теперь мы должны думать о нашем потоке сознания примерно так же. Это нечто непосредственно переживаемое и элементарное; это сопутствующее, если мы решим так рассматривать его, внешних процессов, которые происходят вне наших тел. Мы можем исследовать его, думая о нем и уделяя внимание одному его аспекту за другим, таким образом произвольно отделяя одну «часть» его от всего остального, но как только мы делаем это, мы поднимаемся над потоком опыта в область интеллектуальных концептов. Мы превратили множественность состояний сознания, все из которых сосуществуют друг с другом и друг в друге и которые не имеют пространственного существования, в множественность состояний — зрительных, слуховых, обонятельных и т. д., — которые стали отделенными друг от друга и поэтому приобрели протяженность. Эта диссоциация потока опыта — это процесс концептуального анализа, осуществляемый мышлением.

Если мы диссоциируем поток сознания таким образом, разбивая его на состояния, которые мы предпочитаем рассматривать как отделенные друг от друга, мы увидим, что из элементов, которые мы таким образом изолируем, многие похожи друг на друга и могут быть ассоциированы. Очевидно, существует большее сходство между различными запахами, чем между запахами и звуками. Различные музыкальные звуки больше похожи друг на друга, чем звуки и ощущения тепла и холода. Существует большее сходство между состояниями сознания, которые возникают от стимуляции одного и того же рецепторного органа, чем между теми, которые возникают от стимуляции различных рецепторов. Те различия ощущений, сопровождающие стимуляцию различных органов чувств, мы рассматриваем как различные по роду; нет абсолютно никакого сходства между цветом и звуком, говорим мы, как бы современный аннотатор концертных программ ни предлагал аналогию. Но мы говорим, что могут быть различные степени стимуляции одного и того же органа чувств, и что ощущения, которые мы таким образом получаем, одного и того же рода, хотя они различаются по интенсивности. Свисток железнодорожного двигателя становится громче по мере приближения поезда, то есть более интенсивным, и если мы изучим физические условия, которые сопутствуют стимуляции наших барабанных перепонок, мы увидим, что волны чередующегося разрежения и сжатия возникают в атмосфере вне наших ушей. Все время, пока поезд приближается, частота этих волн остается прежней, то есть их происходит столько же в секунду, когда поезд далеко, как и когда он близко. Но амплитуда волн увеличивалась, и скорость, с которой молекулы воздуха ударяются о барабанные перепонки, становится больше, чем ближе источник звука. Рис. 2. Мы можем представить это с помощью диаграммы, которая показывает, что амплитуда волн — которая представляет громкость звука — увеличивается, в то время как частота — которая представляет высоту тона — остается прежней. Амплитуда представлена прямыми вертикальными линиями 11, 22, 33 и т. д., которые имеют возрастающую величину. Таким образом, мы представляем физическую причину возрастающей громкости звука пространственными величинами, а затем переносим эти величины на состояния сознания, сопутствующие вибрирующим молекулам воздуха. Предположим, что мы ничего не знали о причине различий высоты музыкальных звуков и что мы слушаем ноты октавы, C, D, E,——C, сыгранные на органе; все, что мы испытали бы, это то, что звуки были разными. Если бы мы пели ноты, мы могли бы достичь интуиции, что ноты G, A, B были «выше», чем ноты C, D, E, потому что требовалось большее усилие, чтобы произвести эти звуки, но, очевидно, это другая вещь, чем сказать, что сами ноты были «выше» или «ниже». Но давайте подберем ноты, ударяя по камертонам, а затем, выбрав камертоны, которые дают ноты октавы, давайте зафиксируем их так, чтобы они делали след, пока еще вибрируют, на вращающейся полоске бумаги. Мы тогда обнаружим, что камертон, излучающий ноту C, делает (скажем) 256 вибраций в секунду, камертон D — 9/8 * 256 вибраций, камертон E — 5/4 * 256 вибраций и так далее. Таким образом, мы ассоциируем ноты октавы вместе и говорим, что их качество было одинаковым, но что их высота различалась, и поскольку высота зависит от частоты вибрации камертона или воздуха в его окрестности, мы говорим, что различия в высоте — это количественные различия, и что состояния сознания, которые сопровождают эти физические события, также количественно различны.

Так же и с цветом. Если бы у нас не было таких аппаратов, как призмы или дифракционные решетки, которые позволяют нам узнать, какова длина волны света, имели бы мы какое-либо представление о спектральных оттенках — красном, желтом, оранжевом, зеленом и т. д. — как отличающихся друг от друга количественно? Несомненно, мы бы не имели. Но наблюдение и эксперимент показали, что нервные окончания зрительного нерва в сетчатке стимулируются вибрациями чего-то, что мы соглашаемся называть эфиром пространства, и что частота вибрации света, который мы называем красным, меньше, чем та, которую мы называем оранжевой, в то время как частота вибрации оранжевого света снова меньше, чем частота синего света, и так далее. Для нашего сознания красный, оранжевый, желтый и синий свет абсолютно различны, но мы игнорируем эту интуицию и говорим, что наши восприятия света сходны по роду, но различаются, некоторые из них более интенсивны, чем некоторые другие. Опять же, имеем ли мы какое-либо интуитивное знание о повышении температуры? Если мы опустим руки в ледяную воду, ощущение будет болезненным, если вода имеет температуру 5° C, она кажется холодной, если она при 15° C, у нас нет особого ощущения температуры, если при 25° C, она кажется очень теплой, если при 60° — очень горячей, а если при 90° — мы, вероятно, обожжемся, и чувство снова будет болезненным. Если мы поместим термометр в воду, мы заметим, что каждое ощущение по очереди связано с прогрессивным удлинением нити ртути, и если мы исследуем физическое состояние воды, мы обнаружим, что на каждой стадии скорость движения молекул была больше, чем на предыдущей стадии. Мы говорим, таким образом, что наши различные восприятия были восприятиями тепла разных степеней интенсивности, перенося таким образом на сами восприятия понятия пространственных величин, приобретенные при изучении расширения ртути в термометре или при принятии физической теории кинетической структуры воды. Тем не менее, совершенно определенно, что то, что мы испытали, были совершенно разные вещи или состояния — холод, теплота, жар и боль, и, действительно, в этой серии восприятий задействованы разные рецепторные органы.

Suppose we listen to the note emitted by a syren which is sounding with slowly increasing loudness but with a pitch which remains constant. We do not notice at first that the sound is becoming louder, but after a little time we do notice a difference. Let us call the amplitude of vibration of the air when the syren first sounds E, and then, when we notice a difference, let us call the amplitude ΔE + E, ΔE being the increment of amplitude. Let us call our sensation when the syren first sounds S, and our sensations when the sound has become louder S + ΔS, ΔS being the “increment of sensation.” Then the relation holds:—

ΔE |  = constant.

E

That is to say, the louder is the sound the greater must be the increase of loudness before we notice a difference. Let us assume now that the successive sensations of loudness that we receive as the syren blows louder and louder are, each of them, just the same amount louder than the preceding sound; that is to say, let us assume that what we experience are “minimal perceptible differences” of sensation—that they are “elements of loudness”—thus we construct a series of sounds each of which differs from that preceding it by an elemental increment of loudness. Now things that cannot be further decomposed are necessarily equal to each other; if, for instance, the atoms represent the ultimate units into which we break up the matter called oxygen, then these atoms are all equal to each other. Therefore the increments of loudness are equal to each other.

Fig. 3.

If we plot these equal increments of loudness as the dependent variable S in a graph, and the amplitude of the vibrations of the atmosphere as the independent variable E, we can obtain the following curve. If we investigate this we shall find that a certain relation exists between the “values” of the sensation and the values of the stimuli that correspond to them; a regular increase in the loudness of the sensation corresponds to a regular increase in the logarithms of the strength of the stimuli. Let S = the sensation, E the stimulus, and C and Q constants; then

S = C log  | E | ;

Q

so that we seem to establish a mathematical relation between the intensity of our sensations and the intensity of the stimuli that give rise to those sensations, but this relation depends on the assumption that what we call “minimal perceptible differences” of sensation are numerical differences that are equal to each other, and this is, of course, an assumption that cannot possibly be proved.

Таким образом, мы разлагаем наш поток сознания на ряд количественно и качественно различных вещей, каждой из которых мы приписываем независимое существование. Мы приписываем этим различным аспектам нашего сознания протяженность, но эта протяженность обусловлена лишь нашим анализом; ибо качества высоты тона, громкости, цвета, запаха и т. д., которые мы выделяем друг из друга, не существовали отдельно друг от друга, точно так же, как не существуют отдельно кривые синуса и косинуса, на которые мы разлагаем произвольно начерченную кривую линию. Множественность нашего сознания интенсивна, подобно той множественности, которую мы видим в абстрактном числе десять. Это число обозначает группу вещей, но его множественность интенсивна и существует лишь потому, что мы способны до бесконечности подразделять что угодно в мышлении. Итак, до сих пор мы лишь отделили то, что условились считать элементарными частями нашего общего восприятия окружающей среды, но следует заметить, что мы не придали этим элементам ничего похожего на пространственную протяженность.

Мы можем, если хотим, рассматривать нашу интуицию пространства как интуицию бесконечно большого, однородного, пустого вместилища, которое окружает нас и в которое мы можем в воображении помещать вещи. Рассматриваемое таким образом, трудно понять, чем наше понятие пространства отличается от нашей идеи «ничто» — псевдоидеи, не поддающейся анализу, кроме как в идею чего-то, что могло бы находиться где-то в другом месте. Чем больше мы думаем об этом, тем больше убеждаемся, что пространство, то есть «форма» пространства, представляет собой наши актуальные или потенциальные способы движения, то есть наши способности к деятельной активности. Пространство, говорим мы, имеет три измерения; во всем нашем анализе вселенной и деятельности, которую мы можем в ней воспринимать, присутствует эта идея движения в трех измерениях: вперед и назад, вверх и вниз, вправо и влево; и мы должны признать, что в ней есть нечто фундаментальное, столь же фундаментальное, как интуитивное знание, которым мы обладаем о направлении вправо и влево. Именно потому, что мы можем двигаться таким образом, что любое наше движение, каким бы сложным оно ни было, может быть разложено на компоненты движения назад и вперед, вправо и влево, вверх и вниз, причем все эти направления перпендикулярны друг другу, мы называем наши движения трехмерными. Наша геометрия, следовательно, основана на концепциях, производных от наших способов деятельности; и во вселенной нет ничего, помимо нашей собственной деятельности, что делало бы эту геометрию единственно возможной для нас. Евклидова геометрия зависит не от устройства внешней вселенной, а от природы самого организма.

Существует маленькое инфузория, которая живет во взрослой фазе на поверхности сферических икринок рыб. Эти икринки свободно плавают в морской воде, а инфузория ползает по их поверхности, передвигаясь с помощью ресничных придатков. Она не плавает в воде, а тесно прилегает к поверхности икринки, на которой живет. Предположим, что это разумное животное и что оно способно построить свою собственную геометрию; если так, то эта геометрия будет сильно отличаться от нашей.

Это была бы двухмерная геометрия, ибо животное может двигаться назад и вперед, вправо и влево, но не вверх и вниз; это стереотропный организм, как сказал бы Жак Лёб, то есть он вынужден своей организацией тесно прижимать свое тело к поверхности, на которой живет. Но его двухмерная геометрия по этой причине отличалась бы от нашей. Наши прямые линии — это на самом деле направления, в которых мы движемся от одной точки к другой таким образом, чтобы затратить наименьшее усилие; это кратчайшие расстояния между двумя точками, и если мы отклоняемся от них, то затрачиваем большую степень активности, чем если бы двигались вдоль них. Для нас между двумя точками можно провести только одну прямую линию, но это не обязательно верно для нашей инфузории, и ее прямая линия не обязательно должна быть кратчайшим расстоянием между двумя точками. Это может быть либо самое длинное, либо самое короткое расстояние между точками, ибо последнее всегда можно расположить на большом круге, проходящем через эти две точки и полюса икринки, и, двигаясь из точки, в которой она находится, животное могло бы достичь другой точки, двигаясь в двух направлениях, точно так же, как мы могли бы обогнуть Землю вдоль экватора, двигаясь на восток или на запад. Следовательно, прямая линия инфузории была бы не только скалярной величиной, но и векторной величиной, то есть она представляла бы не только количество энергии, но и количество энергии, имеющее направление. Для нас между двумя данными точками можно провести только одну прямую линию, но это ограничение не существовало бы в двухмерной геометрии кривой поверхности. Предположим, что две точки расположены на большом круге и находятся ровно в 180° друг от друга; тогда инфузория могла бы перемещаться от одного полюса к другому вдоль бесконечного числа прямых линий или меридианов, каждая из которых имела бы разное направление, но все они были бы одинаковой длины; то есть в этой геометрии между одними и теми же двумя точками можно провести бесконечное число прямых линий. Далее, ее треугольники могли бы отличаться от наших; наши треугольники — это фигуры, образованные проведением прямых линий между тремя точками, и на плоской поверхности сумма углов треугольника в сумме равна двум прямым углам, хотя на кривой поверхности они могут быть больше или меньше двух прямых углов. Но наша инфузория не могла бы представить себе треугольник, в котором сумма углов не была бы больше двух прямых углов, ибо все ее фигуры чертились бы на выпуклой поверхности.

Наша трехмерная геометрия, следовательно, зависит от наших способов деятельности и концепций, с помощью которых она оперирует; точки, прямые линии и т. д. являются концептуальными пределами этих способов деятельности. Мы можем представить себе прямую линию только как направление, вдоль которого мы можем двигаться, не отклоняясь вправо или влево, вверх или вниз. Но даже если мы проведем такую линию на бумаге тонким карандашом, след все равно будет иметь некоторую ширину, и мы можем представить себя достаточно маленькими, чтобы иметь возможность отклониться вправо или влево в пределах ширины линии, нарисованной на бумаге. Мы могли бы сделать очень маленькую отметку на бумаге, но как бы мала ни была эта отметка, она все равно имела бы некоторую величину; иначе мы были бы не в состоянии ее увидеть. Если бы прямая линия не имела ширины, а точка — величины, они не имели бы перцептивного существования. Наши перцептивные треугольники — это не фигуры, углы которых обязательно равны двум прямым углам. Если мы воткнем три палки в поле, а затем измерим углы между ними с помощью секстанта, мы обнаружим, что сумма почти равна 180°, но в целом не равна этой величине. Если мы воткнем швейную иглу в верхушки каждой из палок, а затем снова измерим углы с помощью теодолита, мы получим значения, которые ближе к значению двух прямых углов, но мы не получили бы, кроме как «случайно», точно это значение. Мы, следовательно, не получаем «теоретического» результата, и мы говорим, что это из-за ошибок наших методов наблюдения; но почему мы предполагаем, что существует такой теоретический результат, от которого наши наблюдения отклоняются, если сами наши наблюдения в целом не дают этого идеального результата? Мы могли бы накопить большую серию измерений углов нашего треугольника, и тогда мы обнаружили бы, что эти результаты стремятся сгруппироваться симметрично вокруг определенного значения, которое было бы равно 180°. Некоторые из результатов были бы значительно меньше идеального, а некоторые — значительно больше; но эти относительно большие отклонения были бы немногочисленны, и большинство результатов было бы чуть меньше 180° или чуть больше, и тех, что были чуть меньше, было бы столько же, сколько тех, что были чуть больше. Мы сформировали бы «частотное распределение» с его «модой» на 180°.

Но «рассуждая» о «свойствах» этих линий и треугольников в плоском двухмерном пространстве, мы пришли бы к выводу, что углы треугольника равны 180°, и ни больше, ни меньше. Мы тогда думали бы о прямой линии как о пути, вдоль которого мы движемся в воображении, и пути, который все еще имеет некоторую ширину. Но мы представляем себе, что ширина пути становится все меньше и меньше, так что, даже если мы представим, что становимся все тоньше и тоньше, мы были бы не в состоянии отклониться ни вправо, ни влево при движении вдоль пути, потому что чем тоньше мы делаем себя, тем тоньше становится и путь. Мы представляем себе, что наша интуиция отклонения вправо или влево становится все острее и острее, так что, как бы мало ни было отклонение, мы все равно были бы в состоянии оценить его по дополнительному усилию, которое оно повлекло бы за собой. Мы думаем о точке как о маленьком пятнышке, и мы думаем о себе как о существах очень маленьких, так что мы можем передвигаться по этому пятнышку. Но мы можем уменьшать площадь пятнышка все больше и больше, пока оно не станет «бесконечно» малым; и в то же время мы думаем о себе как о существах, становящихся все меньше и меньше, так что мы все еще можем передвигаться по пятнышку. Но мы думаем о площади пятнышка как о становящейся настолько малой, что как бы малы мы ни делали себя, мы не в состоянии двигаться по ней.

Это означает, что мы подставляем концептуальные линии, точки и треугольники вместо перцептивных линий нашего опыта, а затем оперируем в воображении этими концепциями. То есть мы доводим наши способы деятельной активности до их пределов, тем способом, который мы попытались указать выше — мыслительный процесс, являющийся фундаментом рассуждений исчисления бесконечно малых.

То, что мы называем пространством, следовательно, зависит от нашей интуиции телесного усилия. Эта интуиция включает знание того, что определенное изменение произошло как следствие затраты определенного количества телесной энергии и что в результате этого изменения отношение остальной вселенной к нашему телу стало иным. Мы думаем о нашем теле как о начале, или центре, системы координат:

Fig. 4.

Мы представляем себе три линии, перпендикулярные друг другу, простирающиеся бесконечно в пространство, и мы думаем о себе как о находящихся в точке пересечения этих трех прямых линий. Если что-либо движется во вселенной вне нас, мы можем разложить это движение на три компонента, каждый из которых измеряется вдоль одной из осей нашей системы координат. Но любое движение вообще во вселенной вне нас может быть представлено с равным успехом, если предположить, что начало системы координат было изменено; то есть, если предположить, что мы изменили свое положение относительно остальной вселенной. Следовательно, движение вне нас неотличимо от противоположного движения нашего собственного тела — утверждение «принципа относительности» — за исключением того, что любое изменение вне нас может быть отличимо от того компенсаторного изменения положения нашего тела, которое кажется тем же самым, по отсутствию интуиции того, что мы затратили определенное количество энергии на производство этого изменения. Сознательное движение нашего собственного тела есть нечто абсолютное; все остальное движение относительно.

До сих пор мы говорили о нашем грубом телесном движении, но совсем небольшое размышление покажет, что наше знание пространства, достигнутое с помощью научных измерений, зависит в такой же степени от нашей интуиции нашей телесной активности и ее направления; измерение звездного параллакса или меридиональной высоты солнца, например, с помощью астрономических инструментов, включает телесное усилие, хотя и утонченного рода. Трехмерное пространство, то есть наше пространство, следовательно, представляет собой способ нашей деятельности, точно так же, как выпуклое двухмерное пространство представляет собой способ деятельности инфузории, а одномерное пространство представляло бы способ деятельности животного, которое было вынуждено жить в трубке, стенки которой оно плотно облегало, так что оно могло двигаться только в одном направлении — вверх и вниз. Паразит, живущий прикрепленным к какому-либо неподвижному объекту, движения которого представлялись бы только ростом его тканей, не мог бы сформировать никакого представления о пространстве; и «высшие» формы геометрии, то есть пространство четырех или более измерений, не представляют ясного понятия нашему уму, даже если мы рассматриваем операции, включенные в математику такого рода, как чистый символизм, потому что мы не можем соотнести это воображаемое пространство с какой-либо формой телесного усилия. Геометрия, таким образом, представляет собой способ, которым наше телесное усилие расчленяет однородную среду, в которой мы живем.

Движение, будь то движение нашего собственного тела при контролируемой мышечной активности, или то воображаемое движение окружающей среды, которое мы называем головокружением, или чувственно воспринимаемое движение какой-то части окружающей среды, то есть движение, которое мы можем компенсировать некоторым фактическим или воображаемым изменением положения нашего собственного тела, произведенным нашим собственным усилием, является интуитивно ощущаемым изменением и не поддается интеллектуальному представлению. Оно не ясно концептуализировано ни в древней, ни в современной геометрии. Евклидова геометрия, как мы видели, основана непосредственно на нашей интуиции телесного усилия, но она по существу статична в своем подходе. Допустим, что мы можем провести прямую линию любой длины и в любом направлении и так далее; тогда мы рассматриваем эти прямые линии и т. д. как неподвижные, абстрактные вещи и приступаем к обсуждению их отношений. Декартова геометрия и методы исчисления бесконечно малых не имеют дела с реальным движением, и концепция, если она вообще вводится, вводится нелегитимно и скрытно. Рассмотрим, что мы делаем, когда «строим кривую». Пусть последняя будет параболой, имеющей уравнение y = 1/2 x^2. Теперь парабола определяется как «геометрическое место точек, которые движутся так, что их расстояние от фиксированной точки находится в постоянном отношении к их расстоянию от фиксированной прямой». Как мы строим такую кривую?

Fig. 5.

Мы приступаем к фиксации положений ряда точек таким образом: есть две прямые линии, OX и OY, перпендикулярные друг другу, и мы откладываем определенные шаги вдоль линии OX; эти шаги суть OX 0,5, OX 1, OX 1,5, OX 2 и так далее, причем малые цифры указывают расстояние каждой точки (OX 0,5 и т. д.) от начала координат O. Затем мы проводим линии, перпендикулярные оси X через эти точки. Теперь нам нужно вычислить одну вторую квадрата каждой из этих длин OX 0,5, OX 1 и т. д., а затем мы откладываем эти вычисленные длины вдоль перпендикулярных линий. Точка A, например, находится на расстоянии 1/2 (0,5)^2 от точки X 0,5, B — на расстоянии 1/2 (1)^2 от X 1 и так далее. Таким образом, мы получаем серию точек A, B, C, D, E и т. д., и это точки на геометрическом месте «движущейся» точки.

Fig. 6.

Здесь нет абсолютно ничего о движении. Все, что мы сделали, — это измерили длины. Мы сделали своего рода контрапункт, X-точки против Y-точек, но мы даже не сделали кривую. Мы соединяем точки A, B, C, D, E и т. д. с помощью коротких прямых линий, а затем мы можем соединить вместе эти короткие линии, и если мы построим ряд промежуточных точек между теми, которые мы уже получили, и соединим их, точки могут быть настолько близко друг к другу, что могут казаться неотличимыми от кривой. И все же, как бы многочисленны они ни были, они никогда не могут быть соединены вместе так, чтобы образовать кривую; поэтому мы проводим кривую линию от руки через них, и сразу же, делая это, мы оставляем наши интеллектуальные методы, ибо наша кривая зависит от нашей интуиции непрерывно изменяющегося направления. Но если мы подумаем об этом, то обнаружим, что не можем сформировать никакого ясного интеллектуального понятия непрерывности, и мы можем измерить кривизну линии только в точке на линии, проведя касательную к кривой в этой точке, а затем измерив наклон касательной. Саму кривую мы, очевидно, оставляем вне рассмотрения.

Мы не можем представить себе точку, движущуюся вдоль геометрического места OD. Мы можем думать о ней только в местах O, A, B, C, D, E и т. д., но мы должны пренебречь интервалами OA, AB, BC, CD, DE и так далее, или мы можем разделить их на меньшие интервалы, предположив, что точка занимала положения f, g, i, j, между точками A и B, например. И все же, как бы много ни было этих интервалов, мы можем думать о точке только как о находящейся в местах O, A, B, C, D, E или в f, g, i, j и так далее. Мы никогда не думаем об интервалах самих по себе, и если все, о чем мы думаем, — это положение точки, мы на самом деле вообще не думаем о ней как о находящейся в движении. Мы можем видеть ее в движении, но мы не можем сформировать интеллектуальную концепцию ее движения. Это не является действительно необходимым в делах повседневной жизни, но для адекватного решения задач, включающих скорости изменения, науке пришлось ждать изобретения методов исчисления бесконечно малых, прежде чем эта неспособность человеческого разума могла быть обойдена.

Но движущаяся точка последовательно занимает ряд различных положений в пространстве. Если это материальная точка, которую мы наблюдаем движущейся из одного места в другое, мы воспринимаем, что определенный интервал нашей длительности соответствует изменению положения точки. Длительность не была израсходована на занятие различных положений O, A, B, C, D, E и так далее, ни на занятие бесконечно многочисленных других положений, в которых мы можем поместить движущуюся точку, но в самих интервалах. Мы сказали «длительность», а не «время», используя термин Бергсона. Под длительностью и временем мы понимаем разные вещи.

Время для нас — это лишь серия стандартных событий, которые пунктируют, так сказать, нашу переживаемую длительность. Единицей времени является звездные сутки, то есть интервал времени между двумя последовательными прохождениями неподвижной звезды через произвольный меридиан. Но если мы попытаемся концептуализировать этот интервал, мы обнаружим, что можем сделать это, только разбив его на меньшие интервалы, и мы делаем это, используя маятник определенной длины, который совершает определенное количество колебаний (86 400) в течение интервала между двумя прохождениями звезды. Таким образом, мы получаем меньший интервал длительности и называем это секундой времени. Но для многих целей этот интервал слишком велик, и мы можем снова подразделить его, используя камертон, который совершает, скажем, 1000 полных вибраций в секунду; таким образом мы получаем еще меньшие интервалы длительности — сигмы физиологов. Сигма, следовательно, представляет собой интервал между началом и концом одной полной вибрации определенного рода камертона; секунда — интервал между началом и концом одного полного колебания маятника определенной длины, помещенного в определенных частях земной поверхности; а сутки — интервал между двумя последовательными прохождениями неподвижной звезды через выбранный меридиан, после того как были сделаны все необходимые поправки к наблюдению. Эти фактические события, положения зубцов камертона, или положения груза маятника, или положения неподвижной звезды не включают длительность. Мы рассматриваем меридиан Гринвича как воображаемую линию, проведенную через небесную сферу, а звезду — как точку света, так что фактическое прохождение является, в пределе, событием, которое занимает лишь «бесконечно малый» интервал длительности. Так же обстоит дело с маятником и камертоном; положения этих вещей не «расходуют» время, и даже если интервалы, на которые мы делим астрономическое время, бесконечно многочисленны, никакое реальное количество длительности не поглощается их возникновением. Мы знаем, что интервал между двумя последовательными прохождениями неподвижной звезды не является действительно постоянным, то есть астрономические сутки удлиняются на невероятно малую часть секунды каждый год, но откуда мы это знаем? Это не то, что мы можем почувствовать приращения длительности, а просто то, что мы предполагаем, что законы движения Ньютона верны; и, следовательно, приливное трение, обусловленное движениями Земли, Солнца и Луны, должно замедлять период вращения Земли, так что интервалы между двумя последовательными прохождениями звезды должны становиться больше.

Таким образом, мы не концептуализируем фактические интервалы длительности, конец которых мы способны отметить; они проживаются нами, и они являются реальными абсолютными вещами, независимыми от нашей воли. Предположим, мы пришли с долгой прогулки, уставшие и испытывающие жажду, и просим горничную приготовить чай немедленно. Она ставит чайник на газовую плиту, а затем садится читать. Вода закипает, скажем, за пять минут. Что мы имеем в виду под этим?

Вот что мы имеем в виду:

Time | [picture] | The pendulum of the clock has already swung | and it has now swung | and now | and so on | The time elapses
M times | M + n times | M + 2n times | P swings
|  | | | | | | |  | |
Tempera-   ture | [picture] | The water in the kettle is at | it is now at | and now | and so on | the kettle boils
T° | T° + t° | T° + 2t° | 100°
| | | | | |  | |
The volume of mercury in the thermometer is | it is now | and now | and so on | It is
| | | | |
V | V + v | V + 2v | W

То, что мы называем временем здесь, — это лишь серия одновременно происходящих событий. Стандартные события — это положения стрелок часов на циферблате, то есть длины дуг, записывающие количество колебаний маятника, которые произошли с начала операции кипячения чайника. Когда это началось, стрелки часов были, скажем, на 4.30, а температура воды была тогда, скажем, 17° C; и когда это закончилось, стрелки часов были на 4.35, а температура воды была 100° C. Это только одновременности этих событий мы записали, а не интервал длительности, который они отмечают. Неважно, сколько раз мы могли бы посмотреть на стрелки часов и термометр, мы все равно наблюдали бы только одновременности.

Но нам пришлось ждать, пока чайник закипит, и температура 100° была достигнута после температуры 90° и так далее. Что это значит? Пока мы ждали, воде, казалось, требовалось невыносимо много времени, чтобы закипеть. Но горничная читала один из романов мистера Чарльза Гарвиса, и «прежде чем она поняла, где находится», чайник выкипел. Был определенный интервал длительности, пережитый ею, и другой, но иной, интервал длительности, пережитый нами. В каждом случае был поток сознания. Мы чувствовали усталость, жажду, недостаток удовлетворения, блуждающее внимание и раздражение — все это было нашей длительностью. Но горничная отождествляла себя с леди Мэри, которая подвернула лодыжку и которой помогал новый молодой егерь, и это была ее длительность.

В концептуальном представлении физического процесса не обязательно должна быть какая-либо последовательность событий. Нет, например, никакой последовательности в такой концепции, которая представлена следующей диаграммой — концепции, вполне заслуживающей анализа:

Fig. 7.

Рисунок представляет собой запись, сделанную нервно-мышечным препаратом. Живая мышца, взятая у животного, была прикреплена к легкому рычагу, конец которого делает царапину на куске закопченной бумаги. Бумага закреплена на вращающемся цилиндре, и пока мышца неподвижна, конец рычага чертит горизонтальную линию на бумаге. Но если мышца стимулируется так, что она сокращается, а затем снова расслабляется, рычаг поднимается, а затем опускается, и таким образом его острие чертит кривую на бумаге. Нерв, идущий к мышце, может быть стимулирован электрически, и момент стимуляции может быть записан другим рычагом, который делает отметку на бумаге под следом, сделанным рычагом, прикрепленным к мышце. Два таких удара были применены к нерву, и они вызвали два сокращения мышцы, и эти два сокращения слились вместе.

В реальном эксперименте операторы могли видеть, что мышца двигалась, и могли чувствовать, что определенный интервал их собственной длительности совпадал с интервалом между первым и вторым нажатиями ключа, который вызывал электрические удары. Но степень движения мышцы была слишком мала, а нажатия ключа следовали друг за другом слишком быстро, чтобы их можно было легко наблюдать, и поэтому все эти события были заставлены записывать себя на миограмме. Серия маленьких насечек в основании рисунка представляет движения рычага времени, то есть это царапины, сделанные на бумаге маленьким рычагом, который движется вверх и вниз с заранее установленной скоростью. Теперь, когда этот рычаг времени сделал десять насечек на бумаге, первый удар был применен к нерву, а на одиннадцатой мышца начала сокращаться. На семнадцатой насечке был применен второй удар, и мышца продолжала сокращаться. На двадцать пятой насечке мышца перестала сокращаться и начала расслабляться, а на сорок второй насечке мышца перестала сокращаться. Теперь все становится ясным и легким для мысленного представления; рычаг времени делает 100 насечек на бумаге в секунду, так что был интервал 0,07 секунды между двумя стимулами, и эти два стимула вызвали сложное сокращение мышцы, длящееся 0,1 секунды. Это то, что экспериментаторы могли бы воспринять, если бы человеческие чувства без посторонней помощи были достаточно острыми. Но они таковыми не являются, и поэтому грубое восприятие результатов эксперимента заменяется концепцией цепи событий, вовлеченных в операцию. Длительность и последовательность исчезают, и миограмма представляет только серию одновременных событий такого рода; первый стимул происходит одновременно с десятым движением рычага времени; второй стимул — с семнадцатым и так далее. Наблюдая эксперимент, операторы должны были ждать завершения одной фазы, прежде чем они могли наблюдать другую, но при рассуждении об этом все фазы развернуты и присутствуют в концепции одновременно. Длительность была в операторах, но не в эксперименте: она была пережита, но она исчезает, когда результаты эксперимента концептуализируются.

Последовательность событий находится в нас самих, а не в наблюдаемых событиях. Если говорят, что точка движется вдоль геометрического места OD через положения A, B, C, то это мы испытываем чувство последовательности, и вся траектория, или геометрическое место, или путь точки соответствует части нашей длительности. Операция кипячения чайника соответствует части нашей длительности, которая, в свою очередь, соответствует той части нашей длительности, которая была отмечена положениями стрелок часов. Таким образом, мы воспринимаем одновременность в этих двух цепях событий, и это позволяет нам приписать определенный период астрономического времени операции повышения температуры воды, в условиях эксперимента, от 17° C до 100° C. Но нет ничего абсолютного в этом интервале астрономического времени: абсолютно то, что определенные последовательности событий всегда соответствуют другим последовательностям событий. Определенное количество колебаний секундного маятника всегда соответствует определенному повышению температуры определенной массы воды, которая находится в тепловом контакте с бесконечно большим резервуаром тепла при определенной температуре, и, как бы часто мы ни повторяли этот опыт, всегда наблюдается одна и та же одновременность. Таким образом, то, что рассматривает физик, — это не интервалы его собственной длительности, а серии соответствий — то есть соответствий определенных стандартных событий с событиями, которые он изучает.

В действительности время, в смысле времени астронома, не входит в методы математической физики. Предположим, что он исследует изменение, которое происходит в материальной системе между двумя моментами времени t1 и t2, причем эти моменты отделены друг от друга периодом длительности, который мы можем чувствовать. Пусть система будет, скажем, Земля и Луна; первое тело предполагается неподвижным, а второе предполагается имеющим определенную тангенциальную скорость движения. Если интервал t1 — t2 действительно является интервалом астрономического времени, задача о том, какова разность положений Луны вследствие гравитации Земли, не поддается решению, и даже если мы уменьшим интервал времени бесконечно, все еще предполагая, что это конечный интервал, математическая трудность остается. Мы затем заменяем конечный интервал t1 — t2 дифференциалом dt, что означает, что две фазы системы, неподвижная Земля и движущаяся Луна в момент времени t1, и неподвижная Земля и движущаяся Луна в момент времени t2, разделены интервалом времени dt, который меньше любого конечного интервала, который мы можем себе представить. Мы должны затем проинтегрировать дифференциал разности положений, чтобы получить реальную разность в состоянии системы после того, как истек конечный интервал времени t1 — t2. Таким образом, математика, неспособная иметь дело с реальными интервалами времени, избегает этой трудности, рассматривая тенденции, а не реальные события.

Вещи, которые происходят в части неорганической природы, произвольно отделенной от остальной и исследуемой методами математической физики, не длятся. Предположим, мы берем немного серебра и добавляем к нему азотную кислоту: металл растворяется. Мы можем затем добавить соляную кислоту к раствору и осадить металл в форме хлорида; и мы можем затем сплавить этот хлорид с карбонатом соды или каким-либо другим веществом и таким образом снова получить металл. Если мы работаем достаточно осторожно, мы можем повторять эту серию операций снова и снова, и исходная порция серебра останется неизменной как по природе, так и по массе. Все химические реакции, в которые оно вступало, никак не повлияли на него; то есть эти реакции не длились.

Если мы вводим сыворотку, содержащую токсин, в кровоток восприимчивого животного, происходят определенные вещи. Животное заболеет, но при условии, что количество введенной сыворотки было не слишком велико, оно выздоровеет. Если токсин снова ввести, происходит реакция, но животное не заболевает так сильно, как в первый раз, и после ряда инъекций доза может быть настолько большой, что убила бы восприимчивое животное, но может не произвести никакого эффекта на животное, которое является объектом процесса иммунизации: иммунитет был ему придан. Теперь можем ли мы сравнить две операции: растворение и осаждение металла и иммунизацию животного? Мы можем до некоторой степени, но аналогия вскоре терпит неудачу, и действительно, мы не должны пытаться формулировать теорию иммунитета на физико-химической основе, если бы мы не начинали с предположения, что серия операций была такой, в которой участвовали только физико-химические реакции, то есть в явлениях иммунизации нет ничего, что предполагало бы, что то, что происходит в теле животного, подобно тому, что мы можем заставить происходить в неорганических материалах вне тканей живого организма. Мы начинаем с предположения, что введение токсина вызывает образование антитоксина очень похожим образом, как введение соляной кислоты в раствор нитрата серебра вызывает образование хлорида серебра. Этот антитоксин затем нейтрализует дозу токсина, которая может быть введена после того, как процесс иммунизации был осуществлен, очень похожим образом, как определенное количество некоторой кислоты может быть нейтрализовано эквивалентным количеством некоторого основания, с которым кислота может соединиться. Если читатель проанализирует любую из теорий иммунизации, распространенных в настоящее время, он обнаружит, что это физические идеи, которые в ней задействованы. Но физиологическая наука имеет гораздо более грозную задачу объяснения стойкости иммунитета. Животное, ставшее иммунным к токсинам, вырабатываемым определенными видами бактерий, может оставаться таковым в течение многих лет, то есть в течение очень долгого времени после того, как антитоксины, первоначально выработанные реакцией тканей на впервые введенные токсины, исчезли. Мы должны, следовательно, представить, что антивещества, первоначально выработанные реакцией на токсин, вырабатываются снова и снова тканями восприимчивого животного, ибо последнее может сопротивляться повторным инфекциям, то есть повторным дозам токсина, без болезни. Но тогда ткани тела животного являются преходящими веществами, и они не сохраняются неизменными. Мышцы, железы, соединительные ткани, даже нервные волокна и нервные клетки подвергаются метаболизму, и химические вещества, из которых они состоят, распадаются на экскреторные продукты, выходят в кровоток и выводятся из организма; в то же время эти ткани постоянно обновляются из питательных веществ в крови и лимфе. Именно организация тканей — их форма и способы реакции — длится, но материальные вещества, из которых они состоят, находятся в состоянии постоянного потока. И все же организация этих тканей не сохраняется неизменной, ибо она постоянно реагирует на новые условия, переживаемые ею. Реакции, которые происходят, когда токсин вводится восприимчивому животному, влияют на организацию его тканей таким образом, что последние приобретают способность вырабатывать антитоксины, которые могут — если мы хотим так сказать — нейтрализовать токсины, которые попадают в них, когда они заражаются. Реакция длится. Но это иное дело, чем сказать, что процесс является только физико-химическим.

Это то, что мы должны понимать под длительностью организма. Все, что он переживает в первый раз, сохраняется в его организации. Он приобретает способность реагировать на некоторый стимул определенной, целенаправленной реакцией, эффект которой состоит в том, чтобы помочь ему в его борьбе за существование; и эта реакция, однажды осуществленная, становится «двигательной привычкой» или основой рефлекса, или каким-либо иным образом, как в процессе иммунизации, остается частью способов функционирования животного. В нашем поведении закладываются определенные церебральные нервные пути, которые продолжают существовать на протяжении всей жизни, модифицируя весь наш будущий опыт. Наш прошлый опыт накапливается. Должна быть прямая непрерывность в нашем потоке сознания, ибо никакое восприятие, кажется, никогда не исчезает абсолютно из памяти. Это постоянное добавление восприятий к тем, что уже существуют, делает наше сознание все более сложным, так что восприятие, пережитое в первый раз, никогда не бывает совсем таким же, когда оно переживается снова. Первый раз, когда мы поднимаемся и опускаемся в лифте, или сидим на «веселом колесе», или поднимаемся на воздушном шаре или аэроплане, или становимся опьяненными, составляет уникальное событие в наших жизнях, и мы испытываем «новое ощущение». На что жалуется пресыщенный человек мира, так это на это накопление, или, скорее, стойкость его переживаний. Повторение того же стимула никогда больше не порождает то же самое восприятие. Первое прослушивание современной салонной песни может быть приятным, но в следующий раз, когда мы слышим ее, мы не заинтересованы, а вскоре она становится очень утомительной. Первое прослушивание великой симфонии обычно озадачивает нас, и мы, возможно, отталкиваемся необычными гармониями, или прогрессиями, или странными модуляциями, но последующие прослушивания доставляют возрастающее удовольствие. Мы говорим, что в ней было «так много», что мы не поняли ее, однако точно та же серия внешних стимулов воздействовала на наши слуховые мембраны в каждом случае, и те же молекулярные возмущения передавались вдоль наших афферентных нервов к центральной нервной системе, где должны были быть произведены те же физические эффекты. Разница во всех этих случаях между повторениями тех же стимулов заключалась в том, что более поздние добавлялись к более ранним, так что состояние сознания, произведенное этими внешними стимулами или сопутствующее им, было в каждом случае иным состоянием.

Это длительность разумно действующего животного: это не просто память, но память и накопление всех его прошлых способов реагирования на изменения в его среде, были ли эти способы ответа сознательными (как в случае разумно выполненного или «выученного» действия) или бессознательными (как, например, в случае приобретения иммунитета животным, которое стало способным сопротивляться болезни). Это не просто опыт индивидуального организма, но также весь опыт тех вещей, которые были сделаны или пережиты предками организма и которые были переданы по наследству потомству. Двигательные привычки формируются, так что почти та же серия мышечных действий осуществляется, когда стимул, ранее пережитый, снова переживается. Чистая память остается, так что образы прошлых вещей и действий каким-то образом сохраняются в нашем сознании. Физическая аналогия предполагает, что эти образы вписаны в вещество мозга или хранятся каким-то образом; но, помимо невероятной трудности воображения механизма, компетентного для этой цели, очевидно, что мы таким образом применяем к исследованию нашего сознания (которое является интенсивной множественностью) категорию протяженности, которая может применяться во всей своей строгости только к вещам вне нас, на которые мы способны воздействовать. Все эти двигательные привычки, функциональные реакции и образы памяти — это наша длительность или накопленный опыт. Двигательные привычки и те функциональные привычные реакции других частей тела, кроме сенсомоторной системы, являются основой наших действий, но образы памяти, так сказать, вытеснены в ту часть нашей организации, которая не выходит в сознание. Только столько из них, сколько относится к ситуации, в которой мы в данный момент находимся и которая может поэтому влиять на наши действия, вспыхивает в сознание. Как «мечтатели», мы позволяем себе роскошь осознания этих образов памяти, но как «люди действия» мы сурово подавляем их, или столько из них, сколько не помогает нам в действиях, которые мы выполняем. И все же в опыте каждого из нас есть то, что, несмотря на это постоянное торможение, части наших воспоминаний проскальзывают через барьеры полезности и скрытно напоминают нам обо всем, чем мы были и что думали.

Таким образом, мы упрощаем поток нашего сознания. То, что мы осознаем в любое время, никогда не является большим, чем часть нашего грубого ощущения: мы никогда не воспринимаем больше, чем малую часть всего того, что наши органы чувств передают в нашу центральную нервную систему. Но даже эти выбранные восприятия внешнего мира настолько богаты, настолько хаотичны и запутаны, что мы не в состоянии уделить внимание им всем сразу, и мы поэтому «скелетируем» содержание нашего сознания. Мы думаем о нем по частям. Это унитарная вещь, неспособная быть разбитой, но мы смотрим на нее с большого количества разных точек зрения, так сказать; и затем, фиксируя наше внимание на каком-то аспекте ее, мы соглашаемся игнорировать все остальное. Мы таким образом отделяем части ее от остального и, произвольно разложив ее таким образом, называем эти отдельные аспекты элементами наших восприятий и придаем им отдельное существование в пространстве и времени. Мы запоминаем и классифицируем вещи и группируем вместе все те, что кажутся похожими друг на друга. Мы формируем роды, соглашаясь игнорировать все, кроме самых общих характеристик вещей, которые мы пытаемся концептуализировать. Мы не думаем отдельно обо всех собаках, лошадях или рыбах, которых мы когда-либо видели, но мы группируем всех этих животных в виды, и обычно именно о виде мы думаем, когда идея собаки, лошади или сельди возникает в нашем сознании. Когда мы думаем о трамвае, мы не думаем обо всех отдельных транспортных средствах, которые мы видели, ни об их цветах, ни о рекламе на досках снаружи, ни о людях, висящих на ремнях внутри. Ровно столько опыта того, что имеет отношение к цели нашего мышления, входит в нашу идею трамвая: это концептуальное транспортное средство, о котором мы думаем. Такова природа концепций, которые формируют основу наших рассуждений: они являются обобщенными аспектами нашего опыта природы, обычно более бедными по содержанию, чем были фактически воспринятые вещи, за исключением случаев, когда необходимо, чтобы какая-то отдельная вещь, увиденная или иным образом пережитая, была исследована или обдумана. Все наши описания природы — это концептуальные схемы. Мир восприятия, говорит Уильям Джеймс, слишком богат, чтобы уделять внимание всему сразу, но, концептуализируя его, мы разворачиваем его и делаем более тонким, и мы отмечаем границы и разделительные линии в нем, которые на самом деле не существуют. Именно эта обобщенная природа является предметом наших рассуждений чистой науки; и именно эти концепции формируют материю всех наших описаний. Мы не описываем природу «как мы ее видим», это наши концепции, о которых мы пишем. Роды, виды и разновидности на самом деле не существуют в одушевленном мире: все это логические категории, порожденные нашим мышлением, концепции, которые облегчают наши описания. Когда анатом дает отчет о структуре животного, он не говорит, как оно выглядит, и, как правило, не довольствуется тем, что делает фотографию своих вскрытий. Для него животное — это комплекс мышц, скелета, нервов, желез и так далее, и в его рисунках всем этим вещам придается индивидуальность, которой они на самом деле не обладают. В живом существе не было таких резко разграниченных органов, как представляет хороший рисунок: все они связаны вместе и непрерывны. Но для практического удобства в описании — то есть, в конечном счете, чтобы мы могли действовать на эти вещи, мы изолируем друг от друга аспекты, которые в действительности являются одним унитарным целым.

Вселенная, то есть все, что дано нам, представляет себя как непосредственно воспринимаемые явления, которые затем концептуально трансформируются. Это совокупность вещей — грубая материя, частицы, молекулы, атомы и электроны. Эти вещи имеют отдельное существование и форму, так что каждая из них лежит вне всех других вещей — мы применяем к ним категорию протяженности. Они обладают свойствами — то есть они твердые, или тяжелые, или горячие, или холодные, или они окрашены, или они пахнут и так далее — мы таким образом применяем к ним категорию присущности. Они не являются вещами неизменными, ибо они меняются в месте или трансформируются иными способами, то есть на них воздействуют энергии. Но под свойствами вещей или трансформациями, которые они претерпевают, мы воображаем нечто, что имеет свойства и что трансформируется: неудобно, чтобы мы говорили исключительно об атрибутах или трансформациях как сущностях самих по себе, ибо мы думаем о вещах как имеющих свойства и подверженных трансформации. Таким образом, мы применяем категорию субстанции.

Имеет ли эта вселенная, которую мы конструируем из данных ощущения, объективную реальность? Мы приводимся вполне естественно нашим изучением физиологии к понятию идеализма. Мы видим, что наше восприятие вещей, то есть наше знание вселенной, зависит от целостности функционирования определенных телесных структур и от условия, что у людей в целом эта целостность функционирования нормальна, то есть обща для подавляющего большинства человечества.

Сказать, что вещь существует, — значит сказать, что она воспринимается каким-то образом; что непосредственно или отдаленно она влияет на наше состояние сознания. Сказать, что звезда Сириус существует, — значит сказать, что стимуляция сетчатки крошечным пятнышком света передает определенные молекулярные возмущения вдоль зрительного нерва и что другие молекулярные возмущения возникают в тканях центральной нервной системы. Даже если мы не видим тех темных звезд, о которых знаем, что они существуют, все еще есть свидетельства их бытия, которые каким-то образом влияют на инструменты астронома и приводят к тому, что они воспринимаются. Даже если мы не видим фактически эманации от радиоактивного вещества, мы можем заставить эти эманации произвести изменения в чем-то, что мы можем видеть. Мы говорим о звезде как о крошечном пятнышке цветного света. Но если мы близоруки, пятнышко становится маленьким бликом, и если мы дальтоники, оттенок звезды отличается от того, каким он является для нормальных людей. Если мы капнем каплю атропина в один глаз, а затем закроем другой, объекты, кажется, теряют свою четкость, но если мы закроем этот глаз, а затем откроем другой, первоначальная острота зрения возвращается. Когда мы желчные, полоски и пятна могут появиться на листе белой бумаги, который в другое время был пустым. Если мы примем передозировку хинина, шорохи и поющие звуки становятся заметными даже в условиях, которые должны исключать всякое ощущение звука. Если у нас сильная простуда, мы не чувствуем запаха веществ, которые в другое время сильно воздействуют на наши обонятельные мембраны. Когда мы становимся опьяненными, множество аберраций чувств вытесняют наши нормальные восприятия вещей.

Наше восприятие вселенной, следовательно, зависит от нормального функционирования наших органов чувств, то есть таких способов функционирования, которые мы можем описать и сообщить другим и которые, таким образом, общи для большинства других мужчин и женщин. Эти восприятия, являющиеся результатом нормального функционирования органов чувств, составляют данность, и мы расширяем или концептуализируем эту данность и называем ее предметом науки. Но что это за реальность, которую мы называем внешней по отношению к нам? Это, мы видим, наше внутреннее сознание. Если мы идем по дороге в темноте, мы можем чувствовать, какова природа пути, по которому мы ступаем, будь то камни, или гравий, или песок, или трава. Но это чувство, очевидно, не в подошвах наших ботинок, и также не в коже ног, ибо мы не чувствовали бы ничего, если бы афферентные нервы в ногах были перерезаны. Находится ли оно тогда в мозгу? Казалось бы, оно там, но оно исчезает, если определенные тракты в мозгу повреждены.

Все, что мы можем сказать, — это то, что видимость реальности вещей вне нас — это только постоянно меняющееся состояние нашего сознания. Это все, что мы непосредственно знаем, и если мы говорим, что существует вселенная вне нас, мы таким образом проецируем вне нашего собственного разума то, что находится в нем; и мы конструируем среду, которая может существовать, а может и не существовать, но о которой мы не имеем права говорить, что она существует. Философия, основанная на науке об организме, по-видимому, ограничена этим идеалистическим взглядом на вселенную. Когда мы сталкиваемся с ним в первый раз, когда мы молоды, он привлекает нас всей силой точного рассуждения, и все же он обладает всем очарованием парадокса. Нет части нашего интуитивного знания, которая казалась бы нам более определенной, чем это различие между нами и внешней средой: мы знаем, что наше сознательное Эго — это нечто отличное от нашего тела — и мы знаем, что вне нашего тела есть что-то еще. И все же идеалистический взгляд настолько привлекает интеллект, что мы не можем думать спекулятивно о нем, не убеждая себя временами почти в нереальности и призрачности всего, что в другое время кажется наиболее реальным и осязаемым; и мы предаемся этим спекуляциям тем более охотно, что знаем, что всякий раз, когда мы начинаем действовать, интуитивно ощущаемое тело и внешний мир вернутся к нам со всей своей первоначальной убежденностью в реальности.

Некоторая подобная система идеализма должна в целом характеризовать систему философии, основанную на чистом умозрении. Мы не можем не чувствовать, что вселенная, которую мы конструируем, зависит от наших восприятий: она и есть наши восприятия. Сущность вещи заключается в том, что она воспринимается. Если бы не было разума, чтобы воспринимать её, существовала бы она? Вселенная — это наша мысль, а мы, то есть наша мысль, существуем лишь в Мысли абсолютного Разума, который мы называем Богом. Такова метафизика, к которой изучение ощущений привело Беркли.

Метафизика науки приняла иной оборот. Верно, что мужчины и женщины видят нечто вне себя, что несколько различается у разных индивидов — эти различия обусловлены тем, что мы называем «личным уравнением». Образ вселенной, видимый одними индивидами, может глубоко отличаться от образа, видимого другими или большинством остальных; но четко выраженный разрыв отделяет эти незначительные индивидуальные отклонения в образах, видимых нормальными индивидами, от значительных отклонений, наблюдаемых у тех, чьи восприятия мы называем патологическими. Нормальная вселенная, общая для большинства мужчин и женщин, представляет собой совокупность движущихся молекул. Но это вывод, которым современная физика не смогла удовлетвориться, ибо молекулы должны быть способны воздействовать друг на друга через пустое пространство, а это немыслимо. Следовательно, вселенная состоит из однородной нематериальной среды, эфира пространства, и это есть истинная substantia physica. Молекулы и излучение — это состояния эфира, и для физика это единственная реальность. «Материализм» нашего времени — это, таким образом, вера в существование, не обусловленное временем или чем-либо иным, эфира, или физического континуума; однородной среды, состояниями или условиями которой являются материя, энергия и сознание организма.

Материализм двадцатого века, подобно идеализму Беркли, таким образом, обнаруживает, что существует нечто вне нашего собственного сознания, обладающее абсолютным существованием. Для материалиста это эфир пространства, а для Беркли — существование абсолютного Разума. Но если наше желание избежать метафизики является подлинным, мы должны отвергнуть понятие универсального эфира не меньше, чем понятие абсолютного Разума, и мы должны удовлетвориться чистым феноменализмом. Для каждого из нас не может быть иного существования, кроме того, которое воспринимается или концептуализируется. Нет ничего, кроме нашего собственного сознания; не может быть даже Эго, которое воспринимает; есть только восприятие. Мы никогда по-настоящему не верим в это, несмотря на наши заявления о разуме. При строгом самоанализе мы обнаруживаем, что верим в существование Эго, которое воспринимает, и в существование других Эго, которые воспринимают, и что вселенная, которую воспринимает наше Эго, — это та же самая вселенная, которую воспринимают другие Эго. Если бы мы не верили, что существуют другие мужчины и женщины, которые воспринимают — другие сознания, подобные нашему, — вся та часть нашего поведения, которую мы называем моралью, была бы бессмысленной. В философии чистого идеализма другие мужчины и женщины — лишь феномены; лишь тела, движущиеся в природе. Почему же тогда эти элементы нашего сознания должны влиять на остальную часть нашего сознания так, будто они — мужчины и женщины, подобные нам? Все это сводится к тому, что, хотя наше умозрительное мышление предполагает, что все существующее — это наш поток сознания, наши действия должны убеждать нас в том, что существуют другие мыслящие индивиды, подобные нам.

Даже если мы предадимся феноменализму и попытаемся поверить, что все существующее — это лишь наше собственное сознание, факт нашей длительности подскажет нам, что это нынешнее сознание — не всё. Наша реальность — это не только то, что присутствует в нашем уме сейчас, но и все, что когда-либо присутствовало в нем. Все, что мы когда-либо мыслили и делали, сохраняется и формирует наш сознательный и бессознательный опыт. Это наше прошлое — нечто такое, что постоянно дополняется или становится включенным в наше нынешнее состояние сознания; и если это нечто иное, чем то, что мы сейчас воспринимаем и концептуализируем, то это нечто, имеющее свое собственное существование.

Мы должны верить, что существует нечто, что мы воспринимаем, а не то, что мы просто воспринимаем. Ибо фазы нашей непосредственной данности, то есть те вещи, которые присутствовали в наших умах от момента к моменту в прошлом, были связаны друг с другом и имели направление, и это направление было чем-то, на что не могла повлиять наша воля, и оно даже могло быть противно нашей воле. Нечто очень горячее всегда остывает, колесо, вращающееся само по себе, всегда останавливается, маятник перестает качаться, камень, катящийся с холма, продолжает катиться. Давайте оглянемся на гаснущий огонь: он почти погас; давайте запустим маятник и уйдем: когда мы вернемся, маятник все еще качается, но амплитуда его колебаний теперь меньше, чем была; давайте отведем взгляд от падающего камня: когда мы снова посмотрим, он все еще падает, но он уже не там, где был. Во всей нашей данности, во всех феноменах, которые мы воспринимаем, есть нечто определенное и однозначное, нечто, что идет своим путем независимо от нашего сознания об этом.

Прежде всего, у нас есть убежденность в абсолютности нашего чувства личной идентичности. Мы, то есть наше Эго, — это нечто, что длится, и мы не можем проследить начало нашей идентичности, и у нас нет интуиции, что она перестанет существовать. Наше Эго сейчас — это то же самое Эго, что было в прошлом, и вокруг него что-то накопилось — воспоминания о наших прежних восприятиях и привычки, которые они породили. Создало ли наше Эго это из самого себя? Не было ли оно скорее центром действия, который, пребывая в существовании, отличном от него самого — абсолюте, который мы называем вселенной, — видоизменял это существование и постоянно приобретал новые отношения к нему?

ГЛАВА II ОРГАНИЗМ КАК МЕХАНИЗМ

Теперь мы предлагаем рассмотреть организм чисто как физико-химический механизм, но прежде чем сделать это, может быть полезно суммировать результаты дискуссий последней главы. Давайте на мгновение перестанем рассматривать организм как структуру — «созвездие частей» — и подумаем о нем так, как это делает физиолог: это машина; это, по сути, «нечто происходящее». Какова же тогда цель его деятельности? Что бы еще ни показывало нам изучение естественной истории, оно показывает нам следующее: непосредственная цель деятельности организма — адаптироваться к окружающим условиям. Он должен овладеть своей средой и подчинить или, по крайней мере, избегать всего, что в последней является враждебным. Он должен избегать несчастных случаев, болезней и смерти, он должен находить пищу и кров; он должен искать те условия среды, которые наиболее благоприятны для его продолжительного существования. Конечные цели — сохранение своего вида, этические идеалы — нас пока не касаются. Главная цель функционирования отдельного организма состоит в том, чтобы он мог доминировать над своей средой и получить господство над инертной материей. Сознательно или бессознательно он действует ради этой цели.

Все те действия, которые мы называем рефлекторными, автоматическими или инстинктивными, имеют общее: организм при их выполнении вступает в отношение лишь с очень ограниченной областью своей среды. Но, зная эту область интуитивно, его действия обладают завершенностью, которую разумное действие не проявляет до тех пор, пока оно не станет настолько привычным, что приблизится к автоматическому действию. Отношения между организмом и той частью его мира, на которую он воздействует интуитивно или инстинктивно, чем-то похожи на отношения между ключом и замком, к которому он подобран: он открывает этот замок, возможно, один или два других, которые похожи на него, но не более. Теперь, именно из-за этой совершенной, но ограниченной настройки инстинктивно или автоматически действующего организма на объекты, на которые он воздействует, знание обо всем остальном в среде становится маловажным.

Ясно, что разумное действие предполагает обдумывание. Почти неизбежный двигательный ответ на стимул, характерный для рефлекса или инстинкта, не происходит при разумном действии: вместо этого мы обнаруживаем, что выбираем между двумя или более ответами на один и тот же стимул. Мы отвечаем на последний, делая это сейчас, а то — в другой раз; и мы сразу видим, какие результаты вытекают из различного воздействия на одну и ту же часть нашей среды или одинакового воздействия на разные части. Восприятие, то есть знание мира, возникает из действия; и поскольку наши действия, когда они выполняются разумно, становятся почти бесконечно разнообразными, среда предстает перед нами во многих аспектах. В каждом действии мы видоизменяем ту часть нашего окружения, на которую воздействуем. Мы можем произвести много изменений, которые нам бесполезны: на них мы не обращаем внимания. Мы производим другие, которые полезны, а затем отмечаем последовательности событий, вовлеченных в наши действия. Таким образом, мы открываем или изобретаем естественный закон — среду, которая является упорядоченной. Мы можем рассчитывать и предсказывать, что произойдет: мы создаем, например, «Морской альманах», одновременно являющийся образцом полезного знания и знания последовательностей событий, жестко детерминированных — знания, короче говоря, механистического; и которое было порождено необходимостью действовать в нашей среде в наших собственных интересах.

Все это, как может заметить читатель, есть теория интеллектуального знания Бергсона, теория, которая, будучи поначалу новой и парадоксальной, становится тем более убедительной, чем дольше мы о ней размышляем, пока, наконец, она не кажется настолько очевидной, что мы удивляемся, как она вообще могла казаться новой. Наши способы мышления становятся ограниченными определенными руслами именно потому, что эти способы мышления были теми, что порождались нашими способами действия. До тех пор, пока наше мышление относится только к нашему действию, его упражнение законно. Но если его объект — чистое умозрение, его результаты могут быть иллюзорными, ибо метод был применен к объектам, отличным от тех, для которых он был развит. Давайте теперь распространим наши интеллектуальные методы на исследование организма. Мы неизбежно должны рассуждать о последнем как о механизме, если вообще рассуждаем о нем.

Если это механизм, он должен соответствовать законам энергетики, ибо наука, поскольку она количественна, выражаются ли ее результаты в форме уравнений или неравенств, основана на этих принципах.

Первый принцип энергетики, или первый закон термодинамики, — это закон сохранения энергии. Давайте подумаем об изолированной системе частей, такой как солнце с его совокупностью планет, спутников и других тел: в действительности они не образуют изолированную систему, но мы можем рассматривать их как таковую, предполагая, что они получают от остальной вселенной столько же энергии, сколько излучают обратно в остальную вселенную. В этой системе, таким образом, сумма некоторой сущности остается постоянной, и никакой мыслимый процесс не может уменьшить или увеличить ее количество. Мы называем эту сущность энергией, и мы обычно распространяем принцип ее абсолютного сохранения на материю, хотя это расширение излишне, ибо мы должны мыслить материю в терминах энергии. Сформулированный более общо, принцип гласит, что все, что существует, должно продолжать существовать, если мы хотим рассматривать это существование как реальное.

Для ума вовсе не самоочевидно, что энергия должна сохраняться, ибо мы видим, что, по всем признакам, она может исчезать. Мяч для гольфа, запущенный вверх по склону холма, обладает энергией во время полета, кинетической энергией или энергией движения; но она, по-видимому, теряется, когда мяч приземляется на вершине холма и останавливается. Мы говорим, однако, что теперь он обладает потенциальной энергией в силу своего положения; ибо если холм крутой, небольшой толчок заставит мяч катиться вниз с возрастающей скоростью, и когда он достигнет точки, из которой был первоначально пущен, он будет обладать кинетической энергией. Это описывается как половина массы мяча, умноженная на квадрат его скорости. Теперь кинетическая энергия мяча в тот момент, когда он покинул головку клюшки, должна быть равна его кинетической энергии, когда он достиг того же горизонтального уровня при скатывании вниз. Тем не менее, легко показать, что это не так, и мы объясняем потерянную кинетическую энергию тем, что она была рассеяна трением мяча о атмосферу в полете и о склон холма при скатывании назад. Мы не можем проверить это количественно, но мы вполне уверены, что это так. Если мы возьмем пружину часов и заведем ее, затраченная энергия станет потенциальной в пружине, и когда последняя будет освобождена, большая ее часть будет восстановлена. Но мы можем растворить пружину в слабой кислоте, не давая ей раскрутиться. Что тогда станет с энергией, переданной ей? Мы вынуждены сказать, что она изменила физическое состояние раствора, в который переходит, либо став потенциальной в этом растворе, либо рассеявшись каким-то образом. И снова мы не можем проследить эту трансформацию экспериментально, хотя мы можем быть вполне уверены, что вся энергия, потенциальная в заведенной пружине, мыслимо прослеживаема. Предположим, опять же, мы сжигаем несколько центнеров угля в топке парового котла. Выделяется тепло, которое поднимает пар в котле, и пар приводит в действие двигатель, а последний демонстрирует измеримую кинетическую энергию. Откуда она взялась? Она была потенциальной в угле, говорим мы, хотя ни один известный физике метод не позволяет нам доказать это простым осмотром угля. Мы должны заставить последний претерпеть некоторую трансформацию. Но жесткими методами мы можем очень точно оценить потенциальную энергию угля, и мы можем рассчитать кинетическую энергию, эквивалентную ей. И снова мы обнаруживаем, что кинетическая энергия паровой машины — это лишь часть той, которая, как показывают расчеты, является эквивалентом кинетической энергии угля. Что становится с остатком? Мы можем быть вполне уверены, что он был рассеян в трении, излучении, потере тепла путем теплопроводности, потере тепла в конденсаторе и так далее, хотя мы не можем доказать это жестко экспериментальными методами.

Подумайте о вселенной как об изолированной системе. Она содержит неизменное количество энергии. Эта энергия может быть энергией движущихся тел — солнц, планет, космической пыли, молекул и т. д. — когда это кинетическая энергия; или это может быть энергия электрических зарядов в покое или в движении; или любой из многих видов потенциальной энергии. Она может проходить через многочисленные трансформации — химическая потенциальная энергия угля может быть преобразована в кинетическую энергию молекул воды (пар при высокой температуре), а эта — в кинетическую энергию вращающегося якоря динамо-машины, а эта снова — в энергию движущихся электронов (ток электричества в цепи динамо-машины), а затем снова — в энергию эфирной вибрации (свет, тепло, рентгеновские лучи или другие электромагнитные волны), а эти снова — в механическую или кинетическую энергию и так далее. Когда мы говорим, что можем контролировать энергию, мы говорим, что можем производить эти трансформации; мы можем заставлять вещи происходить, мы приводим становление в бытие. В этом смысле энергия есть причинность. Но в то время как общая сумма энергии во вселенной остается постоянной, сумма причинности постоянно уменьшается. Энергия — это сила, или условие, производства разнообразия, но в то время как энергия не может претерпеть уменьшения количества, разнообразие стремится постоянно к уменьшению.

В последних двух предложениях мы формулируем, в некотором роде, второй закон термодинамики — в некоторых отношениях самый фундаментальный результат нашего опыта в физическом исследовании вселенной. В своей наиболее технической форме, как сформулировано Клаузиусом, этот закон гласит, что значение некоторой математической функции, называемой энтропией, стремится постоянно к максимуму, когда она применяется к вселенной в целом. Когда мы говорим «вселенная», мы имеем в виду все, что попадает в сферу нашей возможности физического исследования. Давайте теперь посмотрим, что означает это утверждение.

Энергия солнечной системы — это отчасти кинетическая энергия тех ее частей, которые находятся в движении — планет, планетезималей и спутников. Это количество энергии колоссально велико. В случае нашей земли это 1/2(mv^2), где m — масса земли, а v — ее скорость. Переведенное в числовые символы, мы находим это количество почти немыслимым. Большая часть этой энергии недоступна, то есть она не может претерпевать никаких трансформаций. Но поскольку земля вращается в то же время, как она обращается вокруг солнца, и поскольку луна обращается вокруг земли, существуют приливы в водных и атмосферных оболочках земли. Энергия приливов — это кинетическая энергия воды или воздуха в движении, и мы можем использовать эту энергию в производстве трансформаций, и поэтому она доступна. Но хорошо известные исследования показали, что приливы производят трение и что период вращения земли медленно увеличивается. В конечном счете земля будет вращаться вокруг своей оси за то же время, что она обращается вокруг солнца — тогда год и день будут одинаковой длины. Когда это произойдет, солнце, земля и луна будут находиться в равновесии, и приливные явления, обусловленные солнцем, прекратятся. Кинетическая энергия земли, вращающейся один раз в 24 часа, очевидно больше, чем ее кинетическая энергия при вращении в период, который тогда будет ее годом. Что стало с остатком? Он был преобразован в механическое трение приливов о поверхность земли, и это трение было преобразовано в низкотемпературное тепло, и это тепло было излучено в пространство.

Солнечная система также содержит энергию в форме нагретого солнца и планет, и в форме химической потенциальной энергии веществ, из которых состоят эти тела. Давайте подумаем о системе солнце и земля. Солнце содержит колоссальную тепловую энергию, его температура составляет около 6000° C абсолютной шкалы. Оно содержит колоссальную химическую энергию в виде соединений, существующих под его внешними оболочками, и оно содержит энергию в форме своей собственной гравитации — его сжатие производит тепло. Но это тепло постоянно излучается: должны происходить химические реакции, в которых потенциальная химическая энергия его веществ должна преобразовываться в тепло, и это тепло также излучается; сжатие его массы должно происходить до точки, когда материалы упакованы как можно плотнее; тепло развивается во время сжатия, и оно также уходит путем излучения. Предположим, что современные спекуляции обоснованы и что радиоактивные вещества присутствуют на солнце: при атомном распаде этих веществ производится тепло и снова излучается. Поэтому в какой бы форме энергия ни существовала на солнце, она преобразуется в тепло и это излучается. Конечная судьба солнца — остыть и затвердеть. Оно будет затем двигаться через пространство как тело, имеющее холодную твердую кору и интенсивно нагретые недра. Медленно, очень медленно, эти нагретые недра будут остывать путем проведения своего тепла от ядра к внешней оболочке и путем излучения этого тепла с оболочки в пространство. В течение невероятно долгих периодов радиоактивные вещества в недрах должны генерировать тепло, но даже этот процесс должен достичь конца.

Энергия, получаемая землей, — это энергия солнечного и звездного излучения. Звездное излучение ничтожно, абсолютная температура космического пространства (или эфира) составляет около -263° C. Абсолютная температура земли составляет около +17° C, так что она излучает больше тепла в пространство (помимо того, что представлено солнцем), чем получает. Все энергетические трансформации на земле (за исключением приливных эффектов, теплопроводности от нагретого ядра и, возможно, радиоактивных эффектов) являются трансформациями этой солнечной энергии, получаемой путем излучения. Мы видим их в океанических и атмосферных циркуляциях (течения, ветры, осадки и т. д.). Мы видим их также в трансформациях химической потенциальной энергии угля и других продуктов жизни — продуктов, в которых содержащаяся потенциальная энергия была поглощена из солнечного излучения.

Давайте проследим трансформации этой энергии. Океанические течения переносят тепло от экваториальных морских областей к более холодным умеренным и полярным областям, а компенсаторные полярные течения текут к экватору, поглощая тепло из вод умеренных и экваториальных областей. Ветры действуют аналогичным образом. Вода испаряется там, где солнечное излучение интенсивно, и тепло поглощается при трансформации воды в водяной пар. Затем этот водяной пар переносится ветрами в регионы, где он конденсируется и выпадает в виде дождя или снега, при этом при конденсации выделяется тепло. Во всех этих движениях есть трение, и это трение преобразуется в тепло. Во всем эффект заключается в общем распределении по земле тепла, которое экваториальные регионы получают в избытке по сравнению с тем, что получают полярные регионы. Другие механические эффекты также производятся океаническими и атмосферными циркуляциями — денудация побережий приливами и штормами, эрозия суши реками, дождями, снегом и льдом, перенос пыли ветрами и т. д. Во всем этом производится трение, и это трение переходит в тепло.

Потенциальная химическая энергия, которая является результатом поглощения солнечного излучения растениями, в основном накапливается в виде угля. Помимо вмешательства человека, этот уголь медленно накапливался бы, возможно, он медленнее исчезал бы в результате бактериального действия или физических трансформаций. В этих трансформациях энергия угля становилась бы тепловой энергией и потенциальной энергией газа, производимого бактериальной активностью. Посредством деятельности человека уголь претерпевает другие трансформации, и в нынешней фазе цивилизации он является его главным источником энергии. Он доступен для выполнения работы многих видов, и во всех этих формах работы он преобразуется путем химического действия (горения) в высокотемпературное тепло.

Мы можем заставить эту потенциальную энергию угля трансформироваться в механическую энергию машин, транспортных средств и движущихся судов, заставив ее перейти в тепло. В паровом двигателе или газовом двигателе сильно нагретый газ (пар или смесь, возникающая в результате взрыва угольного газа и воздуха в цилиндре двигателя) расширяется и толкает поршень или вращает турбину. (Очевидно, в бензиновом двигателе происходит тот же существенный процесс.) Мы используем эту кинетическую энергию непосредственно в транспорте или заставляем ее претерпевать другие трансформации. В динамо-машине кинетическая энергия движущихся механизмов преобразуется в электрическую энергию; и она может трансформироваться в лучистую энергию (свет, тепло в электрических радиаторах, излучения беспроводной телеграфии) или она может трансформироваться в химическую энергию (производство карборунда в электрической печи, например) или она может трансформироваться снова в кинетическую энергию движущихся тел (электрическая тяга). Бесчисленными способами человеческая сила направления вызывает трансформацию этой накопленной потенциальной энергии, и читатель заметит аналогию всего этого с существенной, бессознательно выраженной активностью животного организма в его собственном метаболизме — момент, к которому мы вернемся позже.

Заметьте теперь, что все энергетические трансформации, которые мы заметили, необратимы. Это вопрос глубокой философской важности, и мы должны уделить ему некоторое время. Рассмотрим прежде всего работу парового двигателя; происходит следующее — уголь сжигается в топке котла, то есть потенциальная химическая энергия переходит в тепло, и это испаряет воду в котле, производя газ при высокой температуре (пар). Этот газ расширяется в цилиндре высокого давления двигателя, толкая вперед поршень; он расширяется далее в цилиндре промежуточного давления, также толкая свой поршень, и снова в цилиндре низкого давления. Затем он охлаждается, проходя через конденсатор, и при сжатии получается дополнительная механическая энергия. Таким образом, цепочка событий начинается с газа при высокой температуре и заканчивается тем же газом при температуре воды в конденсаторе. Потерянное тепло преобразуется в механическую энергию двигателя. Но не все оно. Определенное количество теряется путем излучения со стенок котла, стенок паровых труб, цилиндров и других частей двигателя; также часть энергии преобразуется в трение, а это снова в тепло. Таким образом, очень значительная часть энергии, содержащейся в угле, растрачивается в неизбежной теплопроводности и излучении, а последний ее остаток уходит, так сказать, в канализацию с водой конденсатора. Эта потеря присуща самой природе механизма двигателя.

Предположим, что энергия двигателя используется для привода динамо-машины. Якорь последней вращается против сопротивления мощных электромагнитов, и при этом генерируется ток электричества. По закону сохранения этот ток должен содержать столько же энергии, сколько было вложено во вращение якоря; на самом деле это не так, и нехватка представлена трением частей машины друг о друга, несовершенной проводимостью электричества в проводах и несовершенной изоляцией тока. Трение, несовершенная проводимость и несовершенная изоляция — все это преобразуется в тепло, и оно излучается. Предположим теперь, что ток используется для целей освещения: чтобы сделать это, он должен нагреть металлические нити в лампах или точки углей в дуге. Это тепло затем преобразуется в свет, но вместе со светом, который был целью трансформации, производится тепло, и это тепло излучается.

Фактический процесс, в котором генерируется требуемая конкретная форма энергии, может быть или не быть обратимым в теории. Тот, что используется в паровом двигателе, не является таковым, ибо если мы начнем с холодного котла, а затем будем работать двигателем в обратном направлении, мы не сможем поднять пар. Процесс в динамо-машине теоретически обратим: если мы пошлем ток электричества в динамо-машину, машина начнет вращаться и станет двигателем, так что мы сможем получить от нее механическую работу. Теперь в теории все формы энергии взаимно конвертируемы, и все могут быть выражены в терминах общей единицы. Единица механической энергии называется эрг: пусть ток, энергия которого равна N эрг, будет послан в динамо-машину, тогда мы должны получить от последней механическую энергию, равную N эрг. Наоборот, если N эрг механической энергии будут использованы для вращения динамо-машины, мы должны получить электрическую энергию, равную этому количеству. Теперь на самом деле мы не получаем этих теоретических конверсий, ибо часть электрической энергии рассеивается, когда мы используем машину как двигатель, и часть механической энергии также рассеивается, когда мы используем ее как динамо-машину.

Сущность, которую мы называем энергией, есть произведение двух факторов: фактора емкости и фактора интенсивности. Таким образом:—

Mechanical energy of water power | = quantity of water × height at which it is situated above the water-motor.
Energy of an electric current | = quantity of electricity × electrical potential.
Chemical energy | = equivalent weight of the substance × chemical potential.

Что определяет, произойдет ли энергетическая трансформация или нет? Это условие, что существует разница факторов интенсивности энергии в разных частях системы. Вода будет течь с более высокого на более низкий уровень, совершая работу по мере течения, если она направлена через двигатель. Электричество будет течь, если есть разница электрического потенциала. Химическая реакция произойдет, если два вещества перед взаимодействием обладают большим химическим потенциалом, чем продукты, которые могут быть сформированы во время взаимодействия. Уголь и кислород обладают большим химическим потенциалом, чем диоксид углерода и вода, поэтому они будут соединяться, образуя диоксид углерода и воду. Энергетические трансформации будут поэтому происходить везде, где возможно, чтобы разницы интенсивности или потенциала могли быть устранены. Энергия, которая может таким образом течь из состояния высокого в состояние низкого потенциала, претерпевая трансформацию по мере течения, есть доступная энергия системы тел, в которой она содержится. Закрытый сосуд, окруженный оболочкой, непроницаемой для тепла, и содержащий смесь кислорода и водорода, есть изолированная система, содержащая доступную энергию. Пусть смесь будет подожжена электрической искрой, и тепло выделится. Общая энергия системы неизменна по количеству, но доступная энергия исчезла, поскольку нагретый водяной пар неспособен претерпевать дальнейшие трансформации, пока он формирует часть своей изолированной системы.

Все физические процессы поэтому необратимы, то есть протекают только в одном направлении. Либо процесс необратим в том смысле, что он не может протекать как в положительном, так и в отрицательном направлениях (паровой двигатель, например), либо он необратим в том смысле, что пока он протекает, энергия, вовлеченная в него, становится менее способной быть преобразованной в другие условия. (В теоретически обратимой динамо-машине энергия рассеивается в форме тепла.) Следующие утверждения могут рассматриваться как аксиомы:—

(1) «Если система может претерпеть необратимое изменение, она сделает это».

(2) «Совершенно обратимое изменение не может произойти само по себе».

В феноменах, изучаемых физикой, мы видим только необратимые изменения. Во всех этих процессах энергия спускается по склону, и некоторая (значительная) часть вовлеченного количества переходит в условия, в которых она неспособна к дальнейшей трансформации; во всех энергия становится все менее и менее доступной. Выраженный в своей наиболее технической форме, второй закон термодинамики гласит, что энтропия стремится постоянно к увеличению. Каждый такой процесс, который мы можем изучать в физике, «оставляет неизгладимый след где-нибудь в прогрессе событий во вселенной, рассматриваемой в целом».

Мы не можем наблюдать по-настоящему изолированную систему. Сама земля — часть солнечной системы, а последняя получает энергию от остальной вселенной и излучает ее в нее. Наша единственная изолированная система — вся вселенная. Мы должны думать о ней, поскольку мы рассматриваем ее как физическую, как о конечной системе: если она бесконечна, наши спекуляции становятся бессмысленными. Вселенная, следовательно, — это система, в которой энергия стремится постоянно к деградации. В каждом процессе, который происходит в ней — то есть в каждом чисто физическом процессе — выделяется тепло, и это тепло распределяется путем теплопроводности и излучения, и стремится стать повсеместно рассеянным по всем ее частям. Когда это конечное, равномерное распределение энергии будет достигнуто, все физические феномены прекратятся. Бесполезно спорить, что универсальные феномены цикличны. Мы тщетно взываем к спекуляциям (основанным на довольно преждевременно развитой космической физике) о звездных столкновениях, давлении светового излучения, распределении космической пыли и т. д., чтобы поддержать наши представления о чередующихся фазах рассеяния и концентрации энергии; близкий анализ покажет, что все эти процессы должны быть необратимыми. Картина, которую физика выставляет нам, — это картина вселенной как часов, которые заводятся вниз; конечного исчезновения всякого становления; универсальной физической смерти.

В этом выводе нет ничего спекулятивного. Это наименее метафизическое из великих обобщений науки. Оно представляет просто наш опыт направления, в котором протекают физические изменения. Основанное на самых точных методах науки, известных нам, ничто не кажется более определенным и более способным к строгому математическому исследованию.

И все же мы уверены, что это не универсально верно. Ибо всегда должна была быть вселенная — по крайней мере, наш интеллект неспособен постичь начало. Если мы предполагаем начало, необусловленное творение, мы сразу прыгаем из науки в самую грубую метафизику. Полагая, таким образом, что длительность нашей физической вселенной бесконечна, мы видим, что конечное достижение рассеяния энергии должно было произойти, если наша физика верна. Неважно, какие новые источники энергии показало нам современное исследование; неважны и невероятно большие промежутки длительности, необходимые для истощения этих источников. У нас есть вечность, из которой можно черпать. Везде во вселенной мы видим разнообразие и становление. Является ли тогда вся проблема трансцендентной, или второй закон неверен? Мы отказываемся рассматривать проблему как неразрешимую, и мы должны думать о втором законе как о верном только для нашего физического опыта. Но наша концепция вселенной показывает, что он не может быть верным, и поэтому мы должны искать влияние, компенсирующее его.

Если организм — это механизм физико-химического типа, он должен, следовательно, соответствовать двум великим принципам энергетики, установленным физиками. Теперь не может быть сомнений, что закон сохранения энергии применяется ко всем процессам, наблюдаемым у животных и растений. Давайте рассмотрим «калориметрические эксперименты». Животное вместе с пищей и кислородом, поставляемыми ему, и различными веществами, выделяемыми им, составляет физическую систему. Эта система может быть приблизительно изолирована так, что никакое тепло не входит в нее извне, в то время как тепло, которое покидает ее, может быть определено количественно. Животное заставляют выполнять механическую работу, и это измеряется. Энергетическая ценность пищи, поглощенной им, и ценность экскрементов могут быть оценены. Все физические условия могут быть таким образом проконтролированы, и результаты таких экспериментов показывают, что энергия сохраняется. Энергия, содержащаяся в пище, значительно превышает энергию, содержащуюся в экскрементах, но дефицит количественно представлен работой, выполненной животным, и теплом, потерянным при теплопроводности и излучении от его тела. Разница между наблюдаемыми результатами и теоретическими находится в пределах ошибки эксперимента. Метаболизм животного в целом, таким образом, соответствует закону сохранения, и общие результаты физиологии все идут к тому, чтобы показать, что это также верно для химико-физических изменений, рассматриваемых в деталях.

Нельзя показать, что второй закон, закон рассеяния энергии, применяется к организму со всей строгостью, с которой он применяется к чисто физическим системам. Если мы рассматриваем только теплокровное животное, мы действительно обнаруживаем, что его общий метаболизм протекает в одном направлении и что происходят необратимые изменения. У млекопитающих и птиц мы имеем организмы, которые представляют поверхностное сходство с тепловым двигателем в отношении их химико-физических процессов, сходство, однако, которое скорее является аналогией, чем идентичностью процессов. В тепловом двигателе мы имеем (1) механизм частей, которые не меняются в материале и отношениях друг к другу (котел, цилиндр, поршни, кривошипы, золотники и т. д.); и (2) рабочее вещество (пар).

Энергия в форме химического потенциала угля и кислорода поставляется механизму. Уголь окисляется, производя тепло. Тепло затем расширяет рабочее вещество (воду в котле), и это рабочее вещество — теперь газ при высокой температуре и давлении — толкает поршень и придает кинетическую энергию двигателю. Заметьте существенные шаги в этом процессе: вещества с высоким химическим потенциалом (уголь и кислород) претерпевают трансформацию в вещества с низким химическим потенциалом (диоксид углерода и вода), и разница энергии появляется как высокотемпературное тепло (увеличенная кинетическая энергия молекул воды, чтобы быть более точным). Это тепло затем преобразуется в механическую работу (кинетическая энергия молекул пара передается поршню двигателя). Но в этой трансформации только относительно небольшая пропорция (10% до 20%) доступной энергии преобразуется в механическую работу: остальное рассеивается как невосстановимое низкотемпературное тепло путем излучения от котла, паровых труб, двигателя и как тепло, которое переходит в воду конденсатора.

В организме в целом нет различия между фиксированными частями механизма и рабочим веществом. Сам организм (его мышцы, нервы, железы и т. д.) является рабочим веществом. Далее, не совсем уверенно, что существует необходимая трансформация химической энергии в тепло. Источник энергии в случае теплокровного животного — это химическая энергия пищевых веществ и кислорода, принимаемых в его тело. Эти химические вещества претерпевают трансформации в пищеварительном канале и в метаболических тканях. Протеиды пищи расщепляются на амино-вещества в пищеварительном канале, и эти амино-вещества синтезируются в специфические протеиды тела животного. Соответствующие изменения происходят с углеводами и жирами, принятыми внутрь. Эти перестройки молекулярной структуры пищевых продуктов являются объектом процессов пищеварения и ассимиляции; и когда они завершены, определенная пропорция пищи, принятой в тело, стала включенной в живые ткани (мышцы, нервы и т. д.) тела животного или фактически стала их частью. Это живое вещество, соединения с высоким химическим потенциалом (протеиды, углеводы и жиры), претерпевает трансформацию в соединения с низким химическим потенциалом (вода, диоксид углерода и мочевина). Существует разница энергии, и она появляется как механическая энергия, как химическая энергия, требуемая для железистой активности, и как тепло.

Мы не должны, однако, заключать, что это тепло теплокровного животного сравнимо с отработанным теплом парового двигателя. Гомойотермное животное поддерживает свое тело при постоянной температуре, которая обычно выше, чем температура среды, в которой оно живет, и эта постоянство температуры очевидно дает много преимуществ. Химические реакции протекают со скоростью, которая варьируется с температурой, так что у теплокровного животного процессы жизни идут почти не затронутыми изменениями в среде. Животное демонстрирует полную активность в течение всех сезонов года. Оно не впадает, или не должно впадать, в спячку, и оно может жить в климатах, которые широко различаются. Мы поэтому находим, что наиболее широко распространенные группы наземных животных — это теплокровные млекопитающие и птицы, в то время как самые крупные и самые космополитичные морские животные — это теплокровные киты. Производство тепла у млекопитающих и птиц является поэтому прямой целью метаболизма животного; это средство, посредством которого последнее приобретает более полное господство над своей средой. Что это не обязательно шаг в трансформации химической в механическую энергию, мы видим, рассматривая метаболизм холоднокровных животных. В этих пойкилотермных организмах тело сохраняет температуру среды. Температура у таких животных может быть на градус или долю градуса выше, чем у среды, но в отсутствие точных калориметрических экспериментов мы не можем сказать, какая пропорция энергии пищи этих животных переходит в недоступную энергию пищи. Вероятно, это очень малая часть целого, и мы, таким образом, оправданы в утверждении, что у холоднокровного животного химическая энергия не преобразуется в значительной степени в тепло. Результат, конечно, в том, что жизненные процессы в этих организмах идут в ногу, так сказать, с температурой среды, поскольку химические реакции их метаболизма затронуты внешней температурой. Мы находим поэтому, что спячка, формирование стадий покоя и общее замедление метаболических процессов более характерны для холоднокровного животного в течение более холодных сезонов, чем для теплокровного животного. Первое не имеет того господства над средой, которое достигнуто млекопитающим или птицей.

Метаболизм животного поэтому напоминает энергетический процесс теплового двигателя только в общем плане, что в обеих сериях трансформаций химическая энергия спускается из состояния высокого потенциала в состояние низкого потенциала, трансформируясь в механическую энергию при этом и, таким образом, выполняя работу. В тепловом двигателе химическая энергия трансформируется в тепло, а затем в механическую энергию, и из общего количества трансформированной энергии определенная большая пропорция страдает рассеянием путем конверсии в низкотемпературное тепло. В животном организме химическая энергия трансформируется непосредственно в механическую энергию, не проходя через фазу тепла. Если тепло производится, это потому, что оно, в некотором роде, доступная энергия, поскольку оно позволяет продолжение химических реакций при нормальной скорости. Аналогия животного с тепловым двигателем поэтому ложная. Она предполагает окисление пищевых продуктов и производство тепла, тогда как вовсе не уверенно, что какая-либо значительная пропорция энергии организма является результатом окисления: многие животные организмы действительно функционируют в полном отсутствии свободного кислорода. Далее, пропорция рассеянной энергии всегда мала по сравнению с тепловым двигателем и стремится к исчезновению. Второй закон термодинамики не ограничивает, таким образом, энергетические трансформации животного организма в той же степени, в какой он ограничивает энергетические трансформации физико-химического механизма.

Процессы, вовлеченные в растительный организм, отличаются еще больше в своем направлении от процессов «чисто физической» цепочки. Чтобы увидеть это ясно, мы должны рассмотреть воображаемый механизм, известный как тепловой двигатель Карно. Это система, в которой мы имеем (1) тепловой резервуар при постоянной высокой температуре, (2) холодильник при постоянной низкой температуре и (3) рабочее вещество, которое является газом. Энергия извлекается из резервуара в форме тепла, и это тепло расширяет газ, совершая работу. Газ сжимается, и его тепло затем отдается холодильнику. Совершенная работа равна разнице между количеством тепла, взятым из резервуара, и количеством, отданным холодильнику.

Эта серия операций называется прямым циклом Карно. Но механизм может работать в обратном направлении. В этом случае тепло переходит из холодильника в рабочее вещество, которое было при более низкой температуре. Рабочее вещество, или газ, затем сжимается, в результате чего операция нагревается до чуть выше температуры резервуара. Тепло, которое оно таким образом приобретает, затем отдается резервуару.

В прямом цикле Карно, следовательно, энергия переходит из состояния высокого потенциала в состояние низкого потенциала, и работа совершается механизмом. В обратном цикле Карно энергия переходит из состояния низкого потенциала в состояние высокого потенциала, и работа совершается над механизмом. Двигатель Карно, таким образом, совершенно обратим. Никакая энергия не рассеивается в его работе. Это, конечно, чисто воображаемый механизм.

В метаболизме зеленого растения диоксид углерода и вода принимаются в ткани листа и трансформируются в крахмал. Но энергия соединений, диоксида углерода и воды, намного меньше, чем энергия тех же соединений, когда они построены в крахмал. Энергия должна, следовательно, быть получена из некоторого источника, и этот источник, как говорят, — эфир. Солнечное излучение поглощается зеленым листом, и эта энергия используется для производства химической трансформации. Как именно это осуществляется, мы не знаем положительно, несмотря на много исследований. Возможно, что формальдегид формируется из диоксида углерода и воды, полимеризуется, а затем превращается в крахмал. Возможно, что поглощенные электромагнитные вибрации преобразуются в электричество в хлорофилловых тельцах листа, хотя когда излучение поглощается в физических экспериментах, оно преобразуется в тепло. Мы не знаем точно, каковы шаги в трансформации, хотя ясно, что солнечное излучение поглощается и что хлорофилл листа является инструментальным в конвертировании этой энергии излучения в химическую потенциальную энергию. Но важная вещь, которую нужно заметить, — это то, что мы имеем здесь процесс, тесно аналогичный процессу обратного двигателя Карно. Энергия (энергия диоксида углерода и воды) переходит из состояния низкого потенциала в состояние высокого потенциала (энергия крахмала), и работа совершается над растением при производстве этой трансформации.

Работа не совершается зеленым растением. Это утверждение, конечно, не совсем жестко верно, ибо определенное количество механической работы совершается растением. Цветы открываются и закрываются; усики могут двигаться и цепляться за другие объекты; существует циркуляция протоплазмы в клетках растений и циркуляция сока в сосудах стеблей и т. д. Также работа совершается против гравитации при поднятии тканей растения над почвой, в то время как работа также совершается корнями при проникновении в почву. Но когда сравнивается с работой, совершаемой излучением при производстве химических трансформаций, упомянутых выше, эти другие расходы энергии должны быть незначительными. Говоря в общем, тогда, мы можем описать зеленое растение как систему, в которой доступная энергия накапливается в форме химических соединений высокого потенциала. Это, далее, система, в которой энергия трансформируется без совершения механической работы, за исключением тривиальной степени, и в которой нет формирования тепла, или по крайней мере в которой количество рассеянного тепла заметно только в течение очень ограниченных фаз, относительно мало в течение других фаз и стремится к исчезновению.

Давайте теперь объединим процессы растения и животного; мы начнем с последнего. В нем мы имеем механизм, который совершает работу. Источник его энергии — потенциальная химическая энергия его пищевых продуктов, которые сводятся к тем веществам, известным как протеиды, жиры и углеводы. Энергетическая ценность этих соединений значительна, то есть если они сжигаются в потоке кислорода, большое количество тепла получается от их сгорания. Они принимаются животным, расщепляются химически и перестраиваются. Протеиды, съеденные животным (скажем, говядины, баранины или пшеницы), подвергаются воздействию ферментов пищеварительного канала и разлагаются на свои непосредственные составляющие, аминокислоты, а затем другие ферменты перестраивают эти аминокислоты так, чтобы сформировать протеид снова, но протеиды тех же видов, что характерны для тканей. Это разложение и ресинтез осуществляется также в отношении жиров и углеводов, принятых внутрь. Результат в том, что пища, принятая в пищеварительный канал, или по крайней мере часть ее, строится в живое вещество тела животного. Энергия, затраченная на эти процессы пищеварения и ассимиляции, вероятно, незначительна. В течение этих процессов животное поглощает доступную химическую энергию.

Энергия, таким образом принятая в животное, затем трансформируется. Большая часть ее появляется как механическая энергия — энергия телесного движения, движения сердца, легких, крови и т. д. — и тепло. Некоторая часть ее становится нервной энергией, под этим довольно расплывчатым термином мы имеем в виду энергию, вовлеченную в распространение нервных импульсов. Некоторая часть ее используется в железистых реакциях, в формировании пищеварительных соков, например. Большая часть ее, однако, трансформируется в механическую энергию и тепло. Как именно эти энергетические трансформации осуществляются, мы не знаем. Тепло, конечно, результат химических изменений, окислений, разложений или изменений того же рода, что и разбавление серной кислоты водой, но механическая энергия появляется как результат непосредственно химического изменения без посредничества тепла. Мы вернемся к этому моменту в более поздней главе и удовлетворимся тем, что скажем здесь, что химические соединения, содержащиеся в метаболических тканях тела животного, претерпевают трансформацию из состояния высокого в состояние низкого химического потенциала, и что эта разница потенциала представлена выполненной работой и сгенерированным теплом. Протеид, жир и углевод тканей представляют состояние высокого потенциала; а диоксид углерода, вода и мочевина, в которые эти вещества трансформируются, представляют состояние низкого потенциала.

Предположим, что у нас есть тепловой двигатель Карно, в котором температура резервуара с теплом составляет (скажем) 120°C, а температура холодильника — 50°C. Тепло холодильника все еще может быть использовано в качестве дополнительного источника энергии, если сделать его тепловым резервуаром другого двигателя Карно, у которого холодильник имеет температуру 0°C. Наш животный организм можно сравнить с циклом Карно; его резервуар энергии — это поглощенные белки, жиры и углеводы, а его холодильник (или сток энергии) — это выведенные углекислый газ и мочевина. Теперь мочевина высших млекопитающих заражается определенными бактериями, которые превращают ее в карбонат аммония. Другой вид бактерий превращает аммиак в нитрит, а еще один превращает нитрит в нитрат. Таким образом, основной процесс жизнедеятельности животного сочетается с несколькими вспомогательными.

| Carbohydrate, fat, proteid break down into | [picture] | Metabolism of the animal
| ↓
| Carbon dioxide Water Urea—————Urea | [picture] | Metabolism of urea bacteria

Chemical
Energy
at high
potential

↓

passes into
ammonium
carbonate————ammonium
        carbonate

metabolism
of nitrifying
bacteria

[picture] |  | ↓
| oxidises to nitrite—————Nitrite | [picture] | Metm. of nitrifying bacteria
|  |  |  ↓
| oxidises to nitrate
| chemical energy at low potential

Стрелки показывают, что энергия спускается по наклонной плоскости, обозначенной прямым циклом Карно. Из углекислого газа и воды, выделяемых млекопитающим, нельзя получить больше работы, но из мочевины можно получить дополнительную работу, когда она используется бактериями и «ферментируется» до аммиака. Работу снова можно получить из аммиака с помощью бактерий, которые превращают его в нитрит, и еще раз из нитрита с помощью других бактерий, которые превращают его в нитрат. Нитрат представляет собой энергетический ноль, насколько это касается рассматриваемых организмов.

Другие азотистые остатки содержатся в моче животных, и могут образовываться некоторые другие продукты выделения. Но во всех этих случаях мы легко можем обнаружить вспомогательные преобразования энергии, осуществляемые бактериями, как в приведенной выше схеме. Это, следовательно, положительная, или прямая, половина того обратимого цикла Карно, с которым мы сравниваем жизнь. В нем энергия падает в потенциале (или интенсивности, или уровне), и в этом падении потенциала производятся преобразования — возможно, лучше будет сказать, проявляются. Мы рассмотрим эти преобразования позже; тем временем следует отметить, что в этом падении потенциала происходит деградация химической энергии. Образуются соединения — углекислый газ, вода и нитраты, — которые химически инертны. Бесполезно говорить, что углекислый газ может реагировать (скажем) с раскаленным магнием, вода — с металлическим натрием, а нитрат — с (скажем) раскаленным углеродом. Состояние химического равновесия возникло бы из чисто неорганического становления на нашей Земле, в котором не было бы металлического натрия, магния или раскаленного углерода; в котором металлы стали бы инертными оксидами, а углерод стал бы диоксидом. Образование этих соединений представляет собой предел для преобразований энергии. Заметьте также, что все эти преобразования энергии являются консервативными; общее количество остается неизменным на протяжении всего процесса и одинаково как в конце, так и в начале. Но энтропия возросла: недоступная энергия увеличилась за счет доступной энергии.

Рассмотрим теперь косвенный, или обратный, цикл Карно. Мы начинаем с инертного вещества, являющегося результатом метаболизма животного: углекислого газа, воды, нитратов и нескольких других минеральных веществ. У нас есть энергия солнечного излучения. Благодаря живому хлорофилловому пластиду в клетках зеленого растения это солнечное излучение использует углекислый газ и воду в качестве сырья для выработки крахмала. В то же время оно поглощает нитраты вместе с некоторыми другими инертными минеральными веществами из почвы и включает их в свои ткани. Крахмал, образовавшийся в хлорофилле, превращается в растворимый сахар, который циркулирует по сосудам растения и соединяется с азотистой солью при выработке белка. Белки, масла, жиры и смолы, и в большей степени углеводы, таким образом, создаются растением и накапливаются, ибо механическая работа им не совершается, и тепло не рассеивается — или, по крайней мере, эти процессы происходят в незначительной степени.

|  |  |  | are synthesised to—
|  |  | [picture] | [picture] | proteid fat carbohydrate
Carbon dioxide Water Nitrate | [picture] | Metabolism of the green plant
|  |  | [picture] | Chemical energy at high potential.

Chemical energy at
low potential 

Таким образом, «рабочее вещество» нашего органического цикла вернулось в свое исходное состояние.

Мы рассмотрели процесс метаболизма у двух категорий организмов, типичного животного и зеленого растения, и объединили их, чтобы получить картину обратимого цикла физико-химических процессов. Когда мы говорим об «организме» в самом общем смысле, мы имеем в виду, что он проявляет эти два способа метаболизма. Это, конечно, не так ни для одного реального организма, который мы можем исследовать, или, по крайней мере, типичные способы поведения, характеризующие жизнь животных и растений, не наблюдаются у одной особи. Но мы обнаруживаем, что между двумя царствами нет абсолютного различия. Растение может проявлять способ питания, близко напоминающий таковой у животного (как у насекомоядных растений), и возможно, что фотосинтетический процесс в общем смысле может присутствовать в метаболизме некоторых животных. Некоторые низшие растения, зооспоры водорослей, проявляют движения, идентичные по характеру движениям низших животных. В основе обоих царств лежат организмы, например, перидинеи, которые имеют многое от структуры животного (хотя в их скелете присутствует целлюлоза), которые обладают подвижными органами, но которые также обладают фотосинтетическим аппаратом и проявляют типичный для растений способ питания. Далее, существуют симбиотические партнерства, то есть объединения растения и животного в одной «особи» (как, например, среди низших червей, иглокожих, мшанок, моллюсков и других групп животных). В этих случаях зеленые клетки водорослей, способные образовывать крахмал из углекислого газа и воды под влиянием света, оказываются внедренными в ткани животного. Мы также обнаруживаем, что в отношении некоторых фундаментальных признаков растение и животное проявляют близкое сходство: структура клетки, например, и в высшей степени особый способ конъюгации зародышевых ядер при половом размножении. Мы должны рассматривать все отличительные признаки растения как представленные у животного и наоборот. Почему они специализировались в разных направлениях — это вопрос, который мы обсудим позже.

Организм, следовательно, поскольку мы рассматриваем его как физико-химический механизм, как арену энергетических событий, проявляет следующие общие характеристики:

(1) Он медленно накапливает доступную энергию в форме химических соединений с высоким потенциалом, при этом над ним совершается работа.

(2) Он высвобождает эту энергию в относительно быстрых, контролируемых «взрывных реакциях», преобразуя ее в движения, осуществляемые сенсомоторной системой частей, при этом работа совершается им самим.

(3) Во всех этих преобразованиях количество энергии, которое рассеивается, относительно мало и стремится к исчезновению.

Таким образом, с точки зрения энергетических процессов, таковы характеристики жизни, если использовать этот термин в общем смысле, указанном выше.

Существует ли абсолютное различие между органическим механизмом и неорганическим? Заметим прежде всего, что сами фактические физико-химические преобразования, которые мы изучаем в неорганической материи, идентичны тем, которые мы изучаем в организме. Молекулы углекислого газа, воды, нитратов, хлорида натрия, хлорида калия, фосфатов и так далее — точно такие же в инертной материи, как и в организме. Химические преобразования, такие как гидролиз крахмала, инверсия тростникового сахара или расщепление нейтрального жира, безусловно, являются точно такими же процессами, проводим ли мы их в стеклянных сосудах лаборатории или наблюдаем, как они протекают в живых тканях тела животного. Те же молекулярные перегруппировки и те же переносы энергии происходят в обеих сериях событий. Однако это не является материалом для различия: нам нужно выяснить, является ли направление группы физико-химических реакций одинаковым в организме и в ряде неорганических процессов.

Вернемся к циклу Карно. Это ряд операций, которые происходят в воображаемом механизме таким образом, что вся серия может быть легко обращена. Тепло подводится к воображаемому двигателю, который затем совершает работу и отдает свое тепло холодильнику. Затем работа совершается над двигателем, который после этого забирает тепло из холодильника и возвращает его источнику. Работа, совершаемая двигателем в прямом цикле, равна работе, совершаемой над ним в обратном цикле. Тепло, забранное из источника и отданное холодильнику в прямом цикле, равно теплу, забранному из холодильника и отданному источнику в обратном цикле. Но это чисто воображаемый механизм, и весь опыт показывает не только то, что он не был реализован на практике, но и то, что он не может быть реализован таким образом. Если бы его можно было реализовать, мы бы показали, что второй закон термодинамики физически не верен.

Реализуют ли энергетические процессы жизни такой идеально обратимый цикл операций? Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны рассмотреть судьбу энергии, которая поглощается в метаболическом цикле растения, и той, которая выделяется в цикле животного. Вся ли энергия солнечного излучения, поглощаемая растением, переходит в форму потенциальной химической энергии углеводов и других производимых веществ? Переходит ли какая-либо часть энергии животного, возникающая в результате метаболизма его тела, в недоступную форму — то есть в форму, в которой она не может быть использована другими организмами? То есть, рассеивается ли энергия организмом?

Несомненно, в некоторой степени рассеивается, но в гораздо меньшей степени, чем в неорганической цепи процессов. Часть энергии солнечного излучения, поглощенной растением, должна превратиться из-за трения при любых происходящих движениях в низкотемпературное тепло, и некоторое количество тепла, как бы мало оно ни было, генерируется метаболизмом растения. Опять же, часть тепла теплокровного животного должна излучаться в пространство или отводиться от его тела; и эта энергия рассеивается — предположим, по крайней мере, что она рассеивается именно так в физическом смысле. Вероятно, некоторое количество тепла также генерируется метаболизмом хладнокровного животного, хотя это должна быть очень малая доля от общего количества преобразованной энергии. Мы видим, таким образом, что различие заключается в степени, хотя разница между неорганическими и органическими энергетическими процессами в этом отношении очень велика; настолько велика, что мы должны рассматривать ее как фундаментальное различие и как показатель ограниченности второго закона при его распространении на функционирование организма.

Но мы должны также рассмотреть эффект работы, совершаемой организмом. Мы рассмотрим природу и значение эволюционного процесса в следующей главе, а пока мы можем сформулировать этот тезис: процесс эволюции ведет к человеку и его деятельности. Он ведет, если мы рассматриваем процесс как направленный; но даже если мы рассматриваем его как случайный процесс, мы все равно обнаруживаем, что человек, гораздо больше, чем любой другой организм, является его результатом. Все факты биологии и истории показывают, что человек доминирует в органическом мире, растительном или животном; что вся тенденция его деятельности заключается в устранении тех организмов, которые являются враждебными, и в поощрении тех, которые полезны. Уже за короткий период его разумной деятельности волк исчез из цивилизованных земель, в то время как собака была выведена. Вид за видом враждебных или вредных организмов были или уничтожаются или изменяются, в то время как многочисленные другие виды были сохранены и изменены для его блага. В будущем мы видим органический мир, подчиненный ему либо полностью, либо в огромной степени.

Так же и в неорганическом мире. Реки, которые раньше стремительно неслись через пороги, рассеивая свою энергию движения в бесполезном невосполнимом тепле, теперь текут через турбины и водяные колеса, генерируя электричество и накапливая доступную энергию. Ветры, которые «естественным образом» рассеивали свою механическую энергию в бесполезном тепле, теперь приводят в движение корабли и ветряные мельницы. Приливы с их невероятно большой механической энергией теперь просто нагревают земную кору на бесконечно малую долю градуса ежедневно и производят тепло, которое сразу же излучается в пространство. Кто сомневается, что со временем и эта энергия будет накоплена для использования человеком? Множество химических реакций были потенциальными, так сказать, в молекулах нефти, в то время как энергия, которая могла бы их произвести, пропадала зря. Но под воздействием человеческой деятельности эта энергия стала направленной и заставила производить химические реакции, ранее существовавшие только в возможности, и все вещества современной органической химии возникли в результате.

Энергия человеческой деятельности, таким образом, была направлена на предотвращение или замедление прогресса в сторону рассеивания, или невосполнимой потери, космической энергии — энергии солнечного излучения и движений Земли и Луны. Человеческая деятельность накопила доступную энергию. Разница уровней воды между Ниагарой и порогами ниже представляет собой доступную механическую энергию. Несколько лет назад огромное количество этой энергии безвозвратно терялось в бесполезном тепле каждые двадцать четыре часа: теперь она остается доступной для работы; и это количество сохраненной работы значительно больше, чем человеческая энергия, которая была затрачена на возведение там гидроэнергетической установки.

Процессы, изучаемые физикой и химией, являются, следовательно, необратимыми. Мы можем представить себе идеально обратимый процесс, как в тепловом двигателе Карно, но это чисто интеллектуальная концепция, сформированная как предел ряда операций, которые все ближе и ближе приближаются к идеальной обратимости. Это концепция, которая не имеет физической реальности — лишь руководство для рассуждения. С другой стороны, мы видим, что все естественно происходящие физические процессы необратимы и в своей сумме ведут к полной деградации энергии. Механистическая биология изолирует физико-химические процессы в функционировании организма и видит, что они подчиняются закону рассеивания, так же как и закону сохранения энергии.

Тем не менее организм в целом, то есть жизнь в целом на Земле, не подчиняется закону рассеивания. То, что верно для изолированных процессов, на которые физиология разлагает жизнь, неверно для жизни. Во всех неорганических событиях энергия становится недоступной для совершения работы. Солнечное излучение, падающее на море и сушу, растрачивается в бесполезном невосполнимом тепле, но, падая на зеленое растение, накапливается в форме доступной химической энергии. Общим результатом жизни на Земле в прошлом было накопление огромных запасов энергии в виде угля и других веществ. Благодаря ее воздействию деградация была замедлена. Всякий раз, говорит Бергсон, когда энергия спускается по наклонной плоскости, указанной законом Карно, и где причина обратного направления может замедлить спуск, там мы имеем жизнь.

ГЛАВА III ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ОРГАНИЗМА

Довольно длительное обсуждение в последней главе было необходимо для того, чтобы показать, насколько принципы энергетики, установленные физиками, применимы к организму. Мы видели, что первый закон термодинамики применяется именно так, со всей своей исключительностью. Чем тщательнее проводится физиологический эксперимент, тем точнее его результаты соответствуют тем, которые требует теория. Правда, относительно немногие экспериментальные исследования могут быть проконтролированы таким образом, но в тех, которые могут быть проверены расчетом (как, например, в хорошо известных калориметрических экспериментах), все стремится показать, что в тело организма в форме пищи поступают точно такие же количества материи и энергии, которые покидают его в виде излучаемого и проводимого тепла, совершенной работы и потенциальной химической энергии экскреций. Даже когда мы не способны (как в большинстве исследований) применить тест на соответствие теории, у нас есть убеждение, что закон сохранения соблюдается со всей своей строгостью.

Затем, всякий раз, когда было возможно применить методы химии и физики к изучению организма, было видно, что происходящие процессы являются химическими и физическими. Было замечено, что вещество живого тела состоит из большого (хотя и ограниченного) числа химических соединений, отличающихся от тех, что существуют в неорганической природе, главным образом своей большей сложностью. Было также замечено, что физико-химические реакции происходили в живом веществе, аналогичные или весьма похожие на те, которые можно было изучать в неживом веществе. Вывод, таким образом, был неотразим: жизнь организма была лишь фазой в эволюции материи и энергии и не отличалась ни в каком существенном отношении от физико-химической деятельности, которую можно было наблюдать в неживом мире.

Эти выводы были изложены Гексли в его знаменитой лекции «Физическая основа жизни» более сорока лет назад настолько хорошо, что все последующие высказывания были лишь повторениями этого тезиса в менее совершенной форме. Существование материи жизни, говорил Гексли, зависело от предварительного существования определенных химических соединений — угольной кислоты, воды и аммиака. Уберите любое из них из мира, и жизненные явления прекратятся. Они являются предшественниками растительной протоплазмы, точно так же, как последняя является предшественником животной протоплазмы. Все они являются безжизненными веществами, но при соединении в определенных условиях они порождают сложное тело, называемое протоплазмой; и эта протоплазма проявляет явления жизни. Нет видимого разрыва в ряду все более сложных соединений между водой, углекислым газом и аммиаком, с одной стороны, и протоплазмой — с другой. Мы решаем называть различные виды материи углеродом, кислородом, водородом и азотом и говорить об их деятельности как об их физико-химических свойствах. Почему же тогда мы должны говорить иначе о деятельности вещества протоплазмы?

«Когда водород и кислород смешиваются в определенных пропорциях и через них пропускается электрическая искра, они исчезают, и на их месте появляется количество воды, равное по весу сумме их весов. Нет ни малейшего сходства между пассивными и активными силами воды и силами кислорода и водорода, которые породили ее... Мы называем эти и многие другие явления свойствами воды, и мы не колеблясь верим, что каким-то образом они проистекают из свойств составляющих элементов воды. Мы не предполагаем, что нечто, называемое «аквозностью», вошло и завладело оксидом водорода, как только он образовался, и направило водные частицы на их места в гранях кристалла или среди листочков инея».

«Изменяется ли дело хоть в чем-то, когда угольная кислота, вода и аммиак исчезают, и на их месте, под влиянием уже существующей протоплазмы, появляется эквивалентный вес материи жизни?»

«Правда, нет никакого сходства между свойствами компонентов и свойствами результата. Но его не было и в случае с водой. Также верно, что влияние уже существующей протоплазмы — это нечто совершенно непостижимое. Но понимает ли кто-нибудь вполне modus operandi электрической искры, которая проходит через смесь кислорода и водорода? Какое тогда есть оправдание для предположения о существовании в живой материи чего-то, что не имеет представителя или коррелята в неживой материи, которая породила ее?»

Все исследования за более чем сорок лет не оставляют ничего, что можно было бы добавить к этому утверждению того, что во времена Гексли называлось материалистической биологией. Это было очень непопулярное утверждение в то время, но сейчас оно стало довольно модным. Пусть читатель сравнит его со всем, что было сказано и написано с 1869 года, даже с высказываниями Британской ассоциации 1912 года, и он обнаружит, что оно выражает точку зрения механистической биологии гораздо лучше, чем все последующие переформулировки. Единственная разница, которую он обнаружит, заключается в том, что последние стали (как сказал Уильям Джеймс об академических философиях) довольно заезженными. Их так часто доставали и показывали любопытствующей публике, что каждый показ отнимал что-то от их свежести.

Теперь пример Гексли так хорошо подводит к рассмотрению различий между химической деятельностью организма и таковой неорганической материи, что мы можем рассмотреть его в некоторых деталях. В чем же тогда разница между взрывом смеси кислорода и водорода и фотосинтезом крахмала зеленым растением?

В случае синтеза воды мы имеем пример экзотермической химической реакции. Мы должны думать о смеси кислорода и водорода как о существующей в состоянии «ложного равновесия». Ее можно сравнить с грузом, покоящимся на наклонной плоскости.

Fig. 8.

Предположим, что плоскость — это лист гладко отполированного стекла, а груз — гладкий стеклянный блок. Наклоняя плоскость все больше и больше, можно найти угол, при котором малейший толчок заставит груз соскользнуть вниз. Теперь в случае взрывчатой смеси кислорода и водорода мы имеем химический аналог. Либо газы вообще не соединяются при обычной температуре, либо они соединяются «бесконечно медленно». Но малейший импульс, электрическая искра, требующая почти бесконечно малого количества энергии, запускает соединение газов, и это продолжается до тех пор, пока все не превратится в водяной пар. В этой реакции большое количество энергии высвобождается в форме тепла. Это тепло превращается в кинетическую энергию частиц воды, которые конденсируются из пара, образовавшегося при взрыве, и эти частицы принимают температуру окружающей среды. Энергия, которая была потенциальной во взрывчатой смеси и которая была способна совершать работу, все еще существует как кинетическая энергия образовавшейся воды, но она стала недоступной для любого естественного процесса совершения работы.

Мы видели, каков общий характер ряда реакций, в ходе которых углекислый газ и вода становятся крахмалом; а затем это, становясь сначала растворимым и соединяясь с аммиаком или нитратом, поглощенным растением, становится протоплазмой. Это реакция, которая отличается от только что описанной тем, что доступная энергия поглощается и накапливается и сохраняет способность совершать работу. Это не реакция, которая может быть инициирована бесконечно малым стимулом, а такая, в которой требуется столько же энергии для того, чтобы она произошла, сколько представлено в энергии, которая становится потенциальной в генерируемом живом веществе. Первая реакция — это та, которая может происходить сама по себе; другая — это та, которая требует компенсаторного преобразования энергии для того, чтобы она произошла. В первой реакции энергия рассеивается; во второй она накапливается.

Мы таким образом подходим к рассмотрению второго принципа энергетики и его ограничений, но прежде чем приступить к этому обсуждению, мы должны рассмотреть природу деятельности организма.

Под термином «метаболизм» мы понимаем совокупность физико-химических изменений, которые происходят в живом веществе организма. В физиологических трудах мы обычно находим, что описываются две категории метаболических изменений: (1) анаболические процессы, в ходе которых простые химические соединения, обладающие относительно малым количеством энергии, выстраиваются в гораздо более сложные вещества, содержащие относительно большое количество доступной энергии и, следовательно, способные совершать работу. Преобразования, составляющие анаболическое изменение, должны сопровождаться соответствующими компенсаторными преобразованиями энергии, чтобы учесть энергию, которая становится потенциальной в образовавшихся веществах. Образование крахмала из углекислого газа и воды зеленым растением является таким анаболическим изменением, а компенсаторным преобразованием энергии является поглощение излучения из эфира клетками растения. Дальнейшим анаболическим изменением в растительном организме является образование амидосоединений из аммиака или нитрата, поглощенных из почвы, и из растворимых углеводов, образованных из крахмала, изготовленного в зеленых клетках.

Типичная деятельность хлорофиллсодержащего организма имеет именно такой характер; она является анаболической. Организм может быть зеленым наземным растением; морской зеленой, красной или бурой водорослью; желто-зеленой диатомеей, желтым, зеленым, красным или бурым перидинеем или другим голофитным простейшим; асцидией, моллюском, иглокожим, мшанкой, червем или кораллом, содержащим «симбиотические водоросли» (то есть хлорофиллсодержащие клетки некоторого растительного организма, которые ассоциировались с животным и включились в его ткани). Во всех этих случаях присутствие этого хлорофиллового вещества наделяет организм способностью осуществлять компенсаторное преобразование энергии, с помощью которого углекислый газ и вода выстраиваются в крахмал. Что это за преобразование и каковы этапы, посредством которых углекислый газ и вода становятся углеводами, мы точно не знаем. Солнечное излучение, падающее на неорганическое вещество, частично отражается и частично поглощается. Поглощенная фракция может преобразоваться таким образом, чтобы сделать вещество фосфоресцирующим, или она может превратиться в химическую энергию, как когда свет падает на фотопластинку, но как общее правило она превращается в тепло. В зеленом растении, однако, преобразование излучения в тепло не происходит — по крайней мере, нагревание очень мало — и оно переходит прямо или косвенно в потенциальную химическую энергию крахмала, который синтезируется. Мы должны рассматривать эту способность поглощать излучение и использовать его в компенсаторных преобразованиях как общую характеристику протоплазмы. Правда, сейчас она специализирована в клетках, содержащих хлорофилловые тельца, но есть указания на то, что она может присутствовать в тканях животного, лишенного хлорофилла.

Другие анаболические преобразования происходят у животного. Пищевые вещества, которые поглощаются из кишечника, — это вещества, которые подверглись диссоциации, природа которой такова, что делает их способными к поглощению и реконструкции. Эти анаболические изменения у высшего животного являются исключительными, и их полезность заключается в том, что благодаря им вещества становятся способными к транспортировке тканевыми жидкостями тела.

(2) Катаболические изменения в теле животного соответствуют по частоте своего возникновения анаболическим изменениям растительного организма. В них сложные химические вещества подвергаются преобразованию в относительно простые вещества, и содержащаяся энергия в то же время подвергается параллельному преобразованию, переходя в форму тепла и механической энергии, в то время как часть рассеивается. Пищевые вещества, поступающие в пищеварительный канал, расщепляются таким образом, но в очень ограниченной степени. Белки подвергаются диссоциации или разложению на амидосоединения, в то время как жиры диссоциируют на жирные кислоты и глицерин. Несомненно, энергия рассеивается в этих процессах, не служа никакой другой цели, кроме нагревания содержимого пищеварительного канала, но это преобразование энергии не было изучено очень полно, и вопрос в том, будет ли при наличии здорового животного и совершенных пищевых веществ какая-либо энергия обязательно теряться во время пищеварительных процессов. Реакции, вовлеченные в последние, не принадлежат к категории химических изменений, протекающих от сложного к простому с высвобождением энергии; но, по-видимому, включают скорее перегруппировку составляющих сложной молекулы, процесс, в котором содержащаяся энергия не обязательно должна претерпевать изменение в количестве. Эти процессы включают действие ферментов.

Ферменты играют большую роль в современной физиологической теории, и мы должны рассмотреть их подробно. Придадим конкретный смысл общему понятию ферментативной активности, рассмотрев явления, известные как катализ. Металл платина может быть приведен в состояние очень тонкого измельчения, когда он известен как платиновая чернь. В этом состоянии он вызывает реакции в химических смесях или веществах, которые иначе не произошли бы: смесь кислорода и водорода взрывается при контакте с платиновой чернью, а смесь светильного газа и воздуха воспламеняется — реакция, которая используется в маленьком газоосветительном аппарате, который видели большинство людей. Если, опять же, мощный электрический ток пропустить между платиновыми проволоками, которые находятся на некотором расстоянии друг от друга и погружены в воду, металл отрывается от концов проволоки в виде тончайшего порошка — коллоидной платины. Жидкость, содержащая этот коллоид, затем обладает способностью вызывать химические изменения в других веществах, изменения, которые иначе не произошли бы или, по крайней мере, происходили бы очень медленно.

В общем, такие катализаторы, например платиновая чернь или коллоидная платина, имеют следующие характеристики: (1) небольшого количества достаточно, чтобы вызвать изменение в большом (теоретически бесконечном) количестве вещества, на которое оказывается воздействие; (2) природа и количество катализатора остаются в конце такими же, как и в начале реакции; (3) катализатор не запускает реакцию в каком-либо другом веществе или веществах, он может только влиять на скорость, с которой эта реакция может произойти: по-видимому, он в некоторых случаях запускает реакцию, но в таких случаях мы предполагаем, что последняя протекает настолько медленно, что остается незаметной; (4) конечное состояние реакции не затрагивается катализатором; оно зависит только от природы взаимодействующего вещества или веществ; (5) конечное состояние не затрагивается ни природой, ни количеством катализатора: оно одинаково, если мы используем разные катализаторы или большое или малое количество одного и того же катализатора. Наконец, представляется, что явления катализа универсальны: «Вероятно, нет такого вида химической реакции», — говорит Оствальд, — «на которую нельзя было бы повлиять каталитически, и нет такого вещества, элемента или соединения, которое не могло бы действовать как катализатор».

Ферменты, следовательно, являются агентами, которые производятся организмом и которые действуют, влияя (ускоряя или замедляя) на химические реакции. Фермент как таковой не обязательно должен существовать в ткани; он находится там как зимоген — вещество, которое может стать ферментом, когда это необходимо. Фермент не обязательно должен быть активным: может быть необходимо, чтобы он был «активирован» киназой — другим веществом, производимым в то же время. Со многими ферментами ассоциированы антиферменты — вещества, которые отменяют то, что сделали их соответствующие ферменты. Наконец, некоторые, возможно большинство, ферментов являются обратимыми, то есть если они производят изменение в определенном веществе, они могут также производить противоположный вид изменения: смысл этого станет яснее немного позже. Мы говорили о ферментах как об «агентах» или «веществах», но совсем не уверенно, что они являются определенными химическими соединениями. При подготовке фермента то, что биохимик получает, — это жидкость, глицериновый или другой экстракт, который обладает каталитическими свойствами. Фактическое каталитическое вещество, подобное платиновой черни, не может быть получено из этой жидкости. Может быть получен белый порошок, но это обычно оказывается белком по составу; это не сам фермент, а примесь, ассоциированная с последним. Теперь очень большое число ферментов, «изолированных» физиологами, скорее разрушило первоначальную простоту идеи ферментативной активности и предполагает параллельное утверждение тому, что сделал Оствальд о катализаторах: любое тканевое вещество может влиять на реакции, которые могут потенциально произойти в других тканевых веществах. Но в то время как чистая химия имеет дело с определенно известными химическими соединениями в явлениях катализа, этого нельзя сказать о физиологии при работе с ферментами. Рассуждая по аналогии, мы можем сказать, что вероятно, что ферменты являются определенными белками или химическими веществами, родственными им, но это не было четко продемонстрировано, и возможно, что явления ферментативной активности могут принадлежать к какой-то другой категории преобразований энергии.

Как бы то ни было, эта концепция полезна при описании реакций организма, и ее можно проиллюстрировать, рассмотрев пищеварение и поглощение жира в кишечнике млекопитающих, процесс, который, по-видимому, лучше известен, чем пищеварение белков. Нейтральный жир состоит из кислотного радикала, например олеиновой, пальмитиновой или стеариновой кислот, соединенного с глицерином. Действие панкреатических или кишечных ферментов заключается в диссоциации этой жирной соли. Давайте запишем формулу последней как G F, где G — глицериновая основа, а F — жирная кислота; тогда

G F G + F

что означает, что фермент может вызвать диссоциацию нейтрального жира на глицерин и жирную кислоту. Это действие будет продолжаться до тех пор, пока не будет достигнуто состояние равновесия, в котором имеется определенное количество каждого из радикалов и определенное количество неизмененного нейтрального жира, причем соотношение всех их друг к другу зависит от различных вещей. Когда это состояние равновесия достигнуто, фермент действительно продолжает расщеплять больше нейтрального жира, но это обратимый фермент, и он также заставляет уже расщепленные глицерин и жирную кислоту рекомбинировать, образуя нейтральный жир. Таким образом, достигается состояние, в котором состав смеси остается постоянным.

Теперь в кишечнике после еды есть диссоциированный жир, но в стенке кишечника есть только нейтральный жир. Сам жир не может пройти через клетки, образующие стенку кишечника, но глицерин и жирная кислота, на которые он диссоциирован, могут пройти, так как они растворимы в жидкостях кишечника. Мы предполагаем, что клетки стенки кишечника также содержат жирорасщепляющий фермент; этот фермент в клетках действует на глицерин и жирную кислоту, как только они входят, и снова рекомбинирует эти радикалы в нейтральный жир, причем приведенное выше уравнение теперь читается справа налево. Но через некоторое время эта реакция в клетках также начнет обращаться, ибо фермент начнет расщеплять синтезированный нейтральный жир, когда будет достигнуто состояние химического равновесия в новых условиях. Жирная кислота и глицерин затем будут диффундировать из клеток в прилегающий лимфатический поток или поток крови — возможно, нейтральный жир также будет переходить из клеток в эти жидкости, мы не уверены. Во всяком случае, лимфа и кровь после еды, содержащей много жира, переполнены крошечными жировыми глобулами. Но почему в крови нет жирных кислот или глицерина, ведь последняя также содержит липазу (жирорасщепляющий фермент)? Объяснение, по-видимому, заключается в том, что либо производится антифермент, либо фермент переходит в зимоидное состояние. Почему также жир накапливается в тканях? Здесь, опять же, деятельность фермента, который, исходя из других соображений, мы можем рассматривать как повсеместно присутствующий почти везде в теле, должна, как предполагается, быть остановлена какими-то средствами.

Концепция каталитического агента, такую как мы можем изучать в чистой химии, таким образом, продвигает нас далеко в нашем описании процессов пищеварения, поглощения и ассимиляции. Мы применили ее к случаю пищеварения жиров, но очень похожая общая схема могла бы также применяться ко многим другим процессам в теле. Очевидно, она позволяет нам описать эти процессы в терминах физико-химических реакций, но мы не можем не видеть, что в конечном итоге мы вынуждены предполагать существование реакций, которые не были включены в первоначальную концепцию — активация фермента в нужный момент киназой, действие антифермента и переход фермента в зимоид. Почему именно эти вещи происходят так, как они происходят, мы не знаем, однако вся проблема переносится на эти реакции.

Таким же образом мы применяем чисто физические процессы осмоса и диффузии жидкостей к циркуляции веществ в теле животного. Природа этих процессов, вероятно, будет знакома читателю, тем не менее может быть полезно напомнить ему, что под диффузией мы понимаем прохождение жидкости, содержащей некоторое вещество в растворе, через мембрану; а под осмосом — прохождение растворителя (но не вещества, растворенного в нем) через «полупроницаемую мембрану». Молекулы растворителя (воды, например) проходят через мембрану (стенку капилляра или лимфатического сосуда), но молекулы вещества (соли, например), растворенного в растворителе, не проходят. Предположим, что крепкий раствор поваренной соли в воде вводится в поток крови: происходит то, что осуществляется осмос, вода в окружающих лимфатических пространствах переходит в поток крови, потому что концентрация соли там выше, чем в лимфе. Пока это происходит, стенки капилляров действуют как полупроницаемые мембраны, позволяя молекулам воды проходить через них, но не молекулам соли. Очень скоро, однако, процесс осмоса сменяется процессом диффузии, и молекулы соли проходят через стенку капилляра в лимфу и выводятся.

Несомненно, чисто физические процессы диффузии и осмоса происходят по всему телу животного и являются средствами, с помощью которых пищевые материалы, секреторные и экскреторные вещества транспортируются из крови в лимфу или наоборот, из лимфы в клеточное вещество или в железистые полости и так далее. Но также верно и то, что во многих процессах деятельность самих клеток играет важную роль. Может быть даже так, что конкретный процесс, после того как все физические агентства приняты во внимание, сводится к этому действию клеток. Чтобы понять это, мы должны рассмотреть способ работы некоторого хорошо известного органа, и лучшим возможным примером такого органа, рассматриваемого как механизм, является подчелюстная слюнная железа млекопитающего.

Fig. 9.

Что же тогда представляет собой этот механизм и как он действует? Железа является сложной трубчатой, ее внутренняя полость продолжается в проток, который открывается в рот. Слюна, приготовленная в железе, выходит из этого протока. Кровь доставляется к железе веточками лицевой артерии и, после циркуляции через нее, уносится факторами яремной вены. Два нерва снабжают железу: один — барабанная струна, ветвь черепного нерва, а другой — симпатический нерв. Лимфа также покидает железу по маленькому сосуду.

Теперь предположим, что мы обнажили весь этот механизм у живого животного и проводим на нем эксперименты. Если мы стимулируем барабанную струну, происходит обильный поток жидкой водянистой слюны, но если мы стимулируем симпатический нерв, происходит менее обильный поток густой вязкой слюны. Почему это так? Мы обнаруживаем при более близком анализе, что барабанная струна содержит волокна, которые расширяют мелкие артерии, так что происходит увеличенный поток крови через железу; но что, с другой стороны, симпатический нерв содержит волокна, которые сужают артерии, что ведет к уменьшенному потоку крови. Это объясняет тот факт, что «слюна барабанной струны» обильна и жидкая, в то время как «симпатическая слюна» скудна и густа. Одно время думали, что барабанная струна содержит волокна, которые стимулируют железу производить водянистую слюну, в то время как симпатический нерв содержит волокна, которые стимулируют ее производить слизистую слюну. Это, однако, не так. Оба нерва содержат один и тот же вид секреторных волокон: их другие волокна отличаются главным образом тем, что они действуют по-разному на артерии.

Могло бы быть так — действительно, одно время думали, что так оно и есть, — что секреция слюны была просто вопросом кровотока: обильная артериальная циркуляция давала начало обильной слюне, скудный поток — скудной слюне. Несомненно, секреция зависит от кровоснабжения, но не исключительно. Если бы это было так, то весь процесс можно было бы представить как очень простой механический — фильтрация или диффузия слюны из потока крови через тонкие стенки кровеносных сосудов и стенки канальцев в полость железы. Если бы это было так, то жидкость в железе была бы такой же по составу и концентрации, как жидкая часть крови — плазма. Но она действительно отличается по составу и не так концентрирована. Теперь осмотическое давление — на действии которого так много основано — не может помочь нам, ибо жидкость в железе менее концентрирована, чем та, что в кровеносных сосудах, так что вода должна была бы переходить из железы в кровь вместо того, чтобы из крови в железу. Опять же, если мы перевяжем проток, чтобы слюна не могла выйти, секреция все равно продолжается, хотя гидростатическое давление слюны в полости железы может быть значительно выше, чем давление жидкости в кровеносных сосудах. Еще раз, если мы остановим кровоток, перевязав артерию, секреция слюны может все еще продолжаться некоторое время.

Поэтому единственные физические агентства, о которых мы можем думать, не объясняют секрецию. Последняя является фактически работой отдельных клеток, стимулируемых нервами. Если объем железы измерить как раз в то время, когда она стимулируется к секреции, будет обнаружено, что орган становится меньше, хотя в то время, когда он стимулируется, кровеносные сосуды расширяются, так что объем всей структуры должен был бы стать больше. Очевидно, часть вещества железы опорожняется через ее проток в качестве секрета.

Если мы исследуем клетки железы в различных состояниях, мы ясно видим, что гранулы некоторого материала, отличного по природе от вещества самой протоплазмы, образуются внутри них. Очевидно, эти гранулы набухают во время секреции и разряжают свое содержимое в протоки. Дальнейшие изменения в характеристиках клеточного вещества и в ядре могут быть наблюдаемы, и все они указывают на то, что протоплазма клеток в результате стимуляции вырабатывает определенные вещества; что эти вещества затем вымываются, так сказать, в проток путем извлечения воды из клетки; и что после этого клетка поглощает свежий питательный материал из лимфы, которая просачивается из кровеносных сосудов, вместе с водой. Отличительной частью всей цепи процессов является, таким образом, эта выработка материала самими клетками; в то время как сопутствующие изменения в калибре кровеносных сосудов и в потоке крови и лимфы являются вспомогательными. В процессе секреции слюны энергия поглощается из химических веществ крови, чтобы вызвать прохождение воды из области высокого в область низкого осмотического давления; кислород и азот, вместе с другими элементами, конечно, извлекаются из потока артериальной крови для целей секреции, а углекислый газ и другие вещества отдаются в венозную кровь и лимфу.

Проблема, таким образом, отодвигается от механических событий, происходящих в нервных и циркуляторных процессах, к физико-химическим, происходящим в клетках канальцев железы; и она, таким образом, становится гораздо более неясной. Правда, мы можем сформулировать гипотезу, которая описывает, в некотором роде, эти внутриклеточные метаболические изменения в терминах физико-химических реакций, и, без сомнения, реакции такого рода должны происходить внутри клетки. Но если бы мы могли проверить любую такую гипотезу так же легко, как предложенные механические, нашли бы мы ее более самодостаточной?

Раздражимость и сократимость являются общими свойствами организма. Эти свойства иллюстрируются раздражимостью амебы или парамеции к стимулам многих видов; движениями псевдоподий первого животного или ресничек второго; нервной раздражимостью высшего животного и сокращением его мышц, когда они стимулируются. Они являются одними из фундаментальных свойств или функций живой протоплазмы, и их изучение представляет первостепенный интерес и переносит нас в самый центр проблемы деятельности организма. Естественно, физиологи никогда не переставали пытаться описать раздражимость и сократимость в терминах физики, но хотя мы можем быть вполне уверены, что вещи, которые действительно происходят в этих явлениях, являются контролируемыми физико-химическими реакциями, следует помнить, что то, что мы положительно знаем об их точной природе, чрезвычайно мало.

Какова природа нервного импульса? Когда рецепторный орган стимулируется, как, например, когда свет падает на колбочковые клетки сетчатки, или когда нервные окончания в «тепловой точке» кожи нагреваются, или когда провода, передающие электрический ток, накладываются на обнаженный нерв, импульс возникает в нерве, исходя из места стимуляции, и мы должны предполагать, что приблизительно такое же количество энергии движется вдоль нерва, какое было передано рецептору или самому нерву стимулом минимальной силы. Как он движется? Несколько фактов первостепенной важности вытекают из экспериментальной работы. (1) Импульс движется со скоростью, варьирующейся в определенных пределах, скажем от 8 до 30 метров в секунду; (2) он движется быстрее, если температура повышается (до определенного предела); (3) трудно продемонстрировать, что прохождение этого импульса сопровождается определенными химическими изменениями в нервном веществе: утверждается, что производится углекислый газ, но это не доказано с уверенностью; (4) электрический ток производится в нерве в результате стимуляции; (5) тепло не производится, или, по крайней мере, повышение температуры, если оно происходит, составляет менее 0,0002° C.

Таким образом, совершенно очевидно, что физические изменения сопровождают распространение нервного импульса, поскольку последний имеет определенную скорость, зависящую от температуры, а в веществе нерва также происходит электрическое изменение. Является ли это электрическое изменение самим нервным импульсом? Вряд ли, поскольку скорость импульса намного меньше скорости распространения электрического изменения в проводнике; кроме того, прохождение импульса не сопровождается измеримым выделением тепла, хотя прохождение электричества по проводнику с высоким сопротивлением должно генерировать тепло и рассеивать энергию. Является ли это химическим изменением? Тогда мы должны были бы наблюдать метаболизм в веществе нерва — то есть, если изменение энергии является термодинамическим, — в то время как вовсе не очевидно, что метаболические изменения действительно происходят. Тем не менее представляется вероятным, что физико-химическое изменение действительно распространяется, если принять во внимание химическую специализацию вещества осевого цилиндра нерва. Скорость распространения нервного импульса того же порядка величины, что и скорость взрывного изменения в химических веществах (используя термин «взрыв» для обозначения химических распадов, а не процессов горения). Если мы представим длинный стержень из динамита или пикриновой кислоты, или длинную нить рыхло уложенного пироксилина, взорванную ударом с одного конца, то передача химического распада любого из этих веществ будет распространяться вдоль стержня и т. д. со скоростью, которая, безусловно, будет варьироваться в зависимости от физического состояния материала. Это была бы высокая скорость в стержне из динамита или плавленой пикриновой кислоты, но более низкая скорость в рыхло агрегированной нити пироксилина или дорожке из порошка пикриновой кислоты. Происходит ли это в нерве, когда по нему движется импульс? Очевидно, нет, поскольку вещество нерва не претерпевает заметных изменений, в то время как вещество взрывчатого вещества переходит в другие химические фазы. Мы могли бы тогда представить себе такое изменение в нервных фибриллах, как обратимое превращение некоторого химического компонента:

| (2) |  | (1) |
 : | a + b | : | a + b | : | a + b | : | a + b | : | a + b | : 
 : | [picture] | : | [picture] | : | [picture] | : | [picture] | : | [picture] | : 
 : | c + d | : | c + d | : | c + d | : | c + d | : | c + d | : 

Представим, что вещество фибриллы состоит из веществ a + b или, по крайней мере, содержит их, которые обратимо диссоциируют на вещества c + d. В любой момент времени и в любом конкретном физическом состоянии столько же a и b переходит в c и d, сколько c и d переходит в a и b. Наступит равновесие. Но пусть теперь раздражитель изменит физические условия: до раздражения фаза была a_m + b_n = c_p + d_r — где индексы m, n, p, r обозначают концентрации a, b, c и d, — но после раздражения фаза может стать a_m1 + b_n1 = c_p1 + d_r1. Теперь элемент нервного вещества (1) образует систему с элементом (2). Состояние в (2) есть a_m + b_n = c_p + d_r, а в (1) — a_m1 + b_n1 = c_p1 + d_r1, но эти два элемента вместе теперь переходят в новое состояние равновесия, и оно передается вдоль всей нервной фибриллы со скоростью, которая относится к тому же порядку величины, что и скорость химических изменений. Если раздражитель остается постоянным (например, постоянный электрический ток), новое состояние равновесия установится по всей длине фибриллы, и нервный импульс будет кратковременным (как это и происходит в данном случае). Но если раздражитель является прерывистым (прерывистый электрический ток, световая вибрация, звуковые вибрации), то в интервалах будет восстанавливаться прежнее состояние равновесия, и нервный импульс будет прерывистым (как это и есть). В целом при этих изменениях не совершается никакой работы, за исключением работы, совершаемой при передаче измененного состояния равновесия веществу эффекторного органа, в котором заканчивается нервная фибрилла — например, веществу мышечного волокна или клетке секреторной железы. Вероятно, будет происходить некоторое рассеивание энергии, как в случае распространения электрического импульса через проводник с высоким сопротивлением, но все наши знания о химии нервного волокна указывают на то, что эта величина рассеивания стремится к нулю.

Нечто аналогичное этому можно ожидать и в мышечном волокне при его сокращении; за исключением того, что, конечно, в данном случае преобразуется энергия. Что именно происходит, мы не знаем, и в настоящее время ни одна физико-химическая гипотеза о природе мышечного сокращения не описывает в точности все то, что можно наблюдать. Конечно, были получены определенные положительные результаты в ходе химического и физического исследования сокращающейся мышцы: углекислый газ выделяется в лимфу и кровоток, и его количество увеличивается при выполнении мышцей большей работы; вырабатывается тепло, и оно также увеличивается с ростом выполненной работы; гликоген расходуется, и образуется молочная кислота; наконец, требуется кислород, причем активно сокращающейся мышце требуется больше кислорода, чем покоящейся. Очевидная гипотеза, связывающая все эти факты, заключается в том, что мышечное вещество окисляется и что выработанное таким образом тепло преобразуется в механическую энергию. «Мы должны предположить, — говорится в недавней книге по физиологии, — что в мышце существует некий механизм, посредством которого энергия, высвобождаемая во время механического изменения, используется для вызова движения, несколько похожим образом на то, как тепловая энергия, развиваемая в газовом двигателе, преобразуется механизмом в механическое движение».

Должны ли мы предполагать что-либо подобное? Прежде всего, жизнь продолжается, и механическая энергия вырабатывается во многих организмах, живущих в среде, не содержащей кислорода. Анаэробные организмы довольно хорошо известны, и мы не можем предположить, что в них энергия генерируется путем сгорания вещества тканей в поглощенном кислороде. Мышца, извлеченная из холоднокровного животного, будет продолжать сокращаться в атмосфере, не содержащей кислорода, и будет продолжать вырабатывать углекислый газ. Правда, сокращения вскоре прекращаются, даже после длительного раздражения в условиях, исключающих утомление мышцы, но прекращаются ли сокращения потому, что подача кислорода перекрыта, или потому, что мышца умирает в этих условиях? Мы знаем, что во время сокращения распадается некое сложное химическое вещество, что вырабатываются механическая энергия и тепло, а также образуется углекислый газ. Мы знаем, что углерод, содержащийся в последнем газе, примерно соответствует углероду, содержащемуся в мышечном веществе, которое подвергается распаду, но оправдывает ли все это утверждение, что данное вещество окисляется для того, чтобы его потенциальная химическая энергия могла быть преобразована в механическую? Очевидно, нет, поскольку мы могли бы с таким же успехом предположить, что сложное метаболическое вещество мышцы расщепляется на более простые вещества и что при этом превращении генерируется энергия. Предположим, что эти более простые вещества ядовиты и что они должны удаляться так же быстро, как образуются. Роль кислорода может заключаться в их окислении, превращая их таким образом в углекислый газ — безвредное вещество, которое может быть быстро унесено кровотоком. Это направление мысли, согласно которому роль кислорода является антитоксической, поддерживается в настоящее время некоторыми физиологами, и многие соображения, по-видимому, подтверждают его; например, существование «оксидаз» — ферментов, которые вызывают окисление, не происходящее в их отсутствие. Такие ферменты существуют во многих тканях, и они, по-видимому, могут присутствовать в неактивной форме, требуя воздействия «киназы», прежде чем они смогут действовать.

Обычный взгляд среди физиологов заключается в том, что мышечное волокно — это термодинамический аппарат, преобразующий тепло, генерируемое во время метаболизма, в механическую энергию. Как осуществляется это преобразование? Нельзя сказать, что у нас есть какая-то одна гипотеза, более убедительная, чем другие. Было высказано предположение, что изменения поверхностного натяжения играют роль, или что тепло, вырабатываемое при окислении, заставляет волокно поглощать воду и укорачиваться. Энгельман сконструировал искусственную мышцу, состоящую из струны из кетгута и электрического тока, проходящего через катушку проволоки, и с помощью этого он воспроизвел явления простого сокращения и тетануса. Но проверка любой из этих гипотез остается делом будущих исследований.

Когда Гексли опубликовал свою работу «Физическая основа жизни», вероятно, немногие физиологи сомневались в том, что протоплазма является определенным химическим веществом, отличающимся от других органических веществ только своей гораздо большей сложностью. Но в 1880 году Рейнке и Родевальд опубликовали результаты анализа вещества растительной протоплазмы, и они, по-видимому, продемонстрировали, что это вещество на самом деле является смесью ряда истинных химических соединений, а не одним определенным веществом. Теперь, все эти вещества могли бы существовать отдельно от протоплазмы, в безжизненной форме, и простая их смесь вряд ли могла бы вызвать жизненные реакции. За этими результатами последовало морфологическое изучение клетки — открытие архитектуры ядра и так далее, и поэтому мнение начало склоняться к гипотезе, что жизненные проявления протоплазмы являются результатом ее структуры. Микроскопическое исследование клетки, по-видимому, обнаружило определенное расположение, например, «пену» или «пенистую структуру» Бючли. Но, опять же, было легко показано, что пенистая или альвеолярная структура протоплазмы — это лишь выражение физических различий в веществах, составляющих клеточный материал — они сводились к явлениям поверхностного натяжения и тому подобному. Были созданы искусственная протоплазма и искусственные амебы — по крайней мере, были созданы смеси оливкового масла и различных других веществ, которые имитировали многие явления протоплазмы примерно так же, как могут быть созданы кристаллические продукты, имитирующие рост стебля растения с его ветвями. Например, стоит только взболтать немного мыльной воды в колбе, чтобы увидеть то, что удивительно напоминает расположение определенных видов соединительных тканей в организме. Очевидно, что эти искусственные явления не имеют ничего общего с живым веществом.

И все же, если мы разотрем живую мышцу с песком в ступке, мы действительно что-то разрушим. Мышцу можно было заставить сокращаться, но после дезинтеграции эта способность утрачивается. Мы, безусловно, разрушили структуру или механизм какого-то рода. Но, опять же, паста из мышечного вещества и песка все еще обладает некоторым видом жизненной активности, поскольку при определенных мерах предосторожности ее можно заставить проявлять многие явления ферментативной активности, демонстрируемые интактными мышечными волокнами или даже целым организмом. Таким образом, механическая дезинтеграция уничтожает некоторые виды активности организма, но не все из них. Однако, если мы нагреем мышечную пасту выше определенной температуры, остаток жизненных явлений, проявляемых ею, необратимо исчезнет, так что нагревание разрушает механизм. Мы вряд ли можем представить, что это так (по крайней мере, в пределах обычных температур) с физическим механизмом, но, опять же, механизм, который является частично химическим, может быть разрушен таким образом. Мы видим, таким образом, что протоплазма обладает механической структурой, но что не все ее жизненные проявления обязательно зависят от этой структуры. Полное проявление этих видов активности зависит от того, что протоплазматическое вещество обладает определенным объемом или массой, а также определенной химической структурой.

Если живая протоплазма имеет структуру и не является просто смесью химических соединений, что же она тогда такое? Две или три физико-химические концепции в настоящее время очень заметны в этой связи. Когда вещества, известные как коллоиды, были полностью исследованы химиками, физиологи уделили им много внимания, так что жизнь стали называть «химией коллоидов», точно так же, как после исследования ферментов ее называли «химией ферментов», а когда было обнаружено относительное обилие фосфора в клеточных ядрах и в мозге, ее называли «химией фосфора». Коллоиды (например, клей) — это вещества, которые нелегко диффундируют через определенные мембраны, в отличие от кристаллоидов (например, раствора поваренной соли), которые легко диффундируют таким образом. Они образуют растворы, которые легко обратимо желатинизируются, то есть могут снова стать жидкими (клей); или необратимо коагулируют, то есть не могут снова стать жидкими (альбумин); которые не имеют определенной точки насыщения; которые имеют низкое осмотическое давление (и производные свойства) и т. д.; и молекулы которых являются сложными, состоящими из комбинаций молекул вещества с молекулами растворителя или друг с другом, то есть они являются молекулярными агрегатами.

Коллоиды незаметно переходят в кристаллоиды, с одной стороны, и в грубые суспензии (например, вода, взболтанная с мелким илом), с другой. Мы можем заменить понятие коллоида понятиями «суспензоиды» и «эмульсоиды». Суспензоид — это жидкость, содержащая частицы в состоянии тонкого измельчения — если измельчение доходит до отдельных молекул, мы имеем раствор, если до крупных агрегатов молекул — суспензию. Если само вещество в жидкости является жидким, все это называется эмульсоидом. С одной стороны, это приближается к смеси масла в мыле и воде — эмульсии, а с другой стороны — к такой смеси, как хлороформ, взболтанный с водой, когда капли хлороформа легко соединяются, так что образуются два слоя жидкости (хлороформ и вода). Что мы видим, таким образом, в протоплазме, так это вязкое вещество, обладающее структурой какого-то рода и содержащее в своей массе специализированные протоплазматические тельца (ядра, ядрышки, гранулы различных видов, хлорофилл и другие пластиды и т. д.). Она может содержать или проявлять суспензоидные или эмульсоидные части или вещества, или она может содержать истинно кристаллоидные растворы. Эти фазы ее компонентов не являются фиксированными, но переходят друг в друга во время ее активности. Ничто из того, что мы знаем о ней, не оправдывает нас в разговорах о «живом химическом веществе». При анализе мы обнаруживаем, что это скорее смесь истинных химических веществ, чем вещество. Нет смысла говорить, что для того, чтобы проанализировать ее, мы должны убить ее, ибо то, что мы можем наблюдать в ней, не разрушая ее структуру или активность, указывает на то, что она химически гетерогенна.

Это не учебник общей физиологии, и примеры физико-химических реакций в организме, которые мы выбрали, были приведены для того, чтобы показать, в какой степени химические и физические методы, применяемые физиологами, преуспели в разрешении активности организма. Вопрос для нашего рассмотрения таков: полностью ли описывают эти результаты физико-химического анализа функционирование организма? Догматический механицизм отвечает «да» без обиняков.

Теперь ясно, даже из тех немногих типичных примеров, которые мы привели, что физиологический анализ действительно показывает сведение активности организма к химическим и физическим реакциям. Как могло быть иначе? Как могли химические и физические методы исследования дать что-либо иное, кроме химических и физических результатов? Тот факт, что эти методы могут быть применены к изучению организма с последовательными результатами, показывает, что их применение обосновано; что мы оправданы в том, чтобы видеть физико-химическую активность в жизни. Но являются ли эти результаты всем, чего мы имеем право ожидать?

Мы переходим теперь к плодотворному сравнению Бергсона физиологического анализа организма с действием синематографа. Если мы сделаем серию фотографических снимков, например, рысистой лошади, а затем наложим эти изображения друг на друга, мы создадим полную видимость координированных движений конечностей животного. И все же все, что содержится в имитируемом движении, — это неподвижность. Из последовательности статических состояний мы, по-видимому, создаем поток. И все же, если бы мы могли сократить нашу длительность, например, недели, до той, что соответствует пяти минутам — если бы мы могли ускорить нашу перцептивную активность, — не увидели бы мы синематографические картины такими, какие они есть на самом деле: серией неподвижных поз и ничем более: поистине иллюзией? Если, опять же, мы изменим направление движения пленки, мы интегрируем наши снимки в нечто, что абсолютно отличается от реальности, которую они изначально представляли; и с помощью таких приемов становятся возможными иллюзии и парадоксальные эффекты фарсов в кинотеатрах. Что ж, разве в физиологическом анализе активности организма мы не делаем нечто очень похожее на это? Сложность даже самой простой функции животного такова, что мы можем уделять внимание только одному или двум ее аспектам одновременно, произвольно пренебрегая всеми остальными. Мы обнаруживаем, что гидростатическое давление крови, лимфы и секрета, осмотическое давление, диффузионная способность, вазомоторные действия и другие вещи должны быть исследованы при рассмотрении вопроса о том, как подчелюстная железа секретирует слюну. Одна или как можно больше из этих реакций исследуются одновременно, а затем результаты собираются воедино — интегрируются — для того, чтобы воспроизвести полную активность всего неделимого процесса. Но не вводим ли мы при этом нечто новое — направление или порядок происходящего — в элементы диссоциированной активности организма? Каждый элементарный процесс должен происходить в точно назначенное время.

Какое право мы имеем говорить, что активность организма состоит из физико-химических элементов? Такое же, какое мы имеем, говоря, что кривая состоит из бесконечно малых прямых линий. Давайте примем иллюстрацию Бергсона с несущественной модификацией.

Fig. 10.

Кривая 1–8 — это линия, которую мы рисуем от руки одним неделимым движением руки, предплечья и глаза. Это нечто уникальное и индивидуализированное, в том смысле, что никакая другая кривая, когда-либо нарисованная подобным образом, в точности не напоминает ее. Давайте исследуем ее математически. Мы можем выбрать очень малые ее части — элементы, как мы можем их назвать, — и каждый из этих элементов, если он достаточно мал, не отличается заметно от прямой линии. Давайте продолжим каждую из этих прямых линий в обоих направлениях, тогда она станет касательной к кривой, и она действительно совпадает с кривой в одной математической точке — точках 1–8 на рисунке. Касательная, таким образом, имеет нечто общее с кривой, но воспроизведет ли кривую серия бесконечно малых касательных? Очевидно, нет, ибо уравнения касательных имели бы вид ax + b, в то время как уравнение самой кривой было бы совершенно иным, содержащим x в степенях x или как трансцендентные функции от x. В этом исследовании нам удается получить производные кривой, и чтобы воспроизвести последнюю из ее элементов, мы должны интегрировать производные; то есть должна быть выполнена другая операция, отличная по роду от нашей аналитической. Теперь в этой иллюстрации у нас, несомненно, есть нечто большее, чем аналогия с нашим физико-химическим анализом жизни. Активность организма действительно сводится к биохимической (элементарные прямые линии на кривой), и каждая из этих реакций имеет нечто общее с жизнью (она касается жизни, соприкасаясь с ней в одной точке). Но если мы попытаемся восстановить жизнь из ее физико-химических производных, мы должны интегрировать последние, и при этом мы выходим за пределы физики, точно так же, как при интегрировании математической функции мы неизбежно вводим понятие «бесконечно малого».

Физико-химические реакции, на которые мы диссоциируем любую жизненную функцию организма, имеют, таким образом, каждая из них, нечто общее с жизненной функцией. Но их простая сумма не является функцией. Чтобы воспроизвести последнюю, мы должны осуществить координацию и придать направление этим реакциям. Во всех физиологических исследованиях мы продвигаемся на определенное расстояние с полным успехом; так, элементами, так сказать, функции секреции слюны являются (1) кровяное давление, (2) гидростатическое давление секрета в просветах канальцев железы, (3) диффузионная способность веществ, растворенных в крови и лимфе, через стенки этих сосудов, (4) осмотическое давление тех же веществ и (5) стимуляция клеток железы «секреторными нервными волокнами». Теперь исследования, проведенные — а ни одна часть физиологии млекопитающих не изучалась так терпеливо, как слюнная железа, — пока не могут полностью описать функцию в терминах этих элементов. В конце концов, мы должны отнести секрецию к внутриклеточным процессам, и тогда мы начинаем снова призывать процессы осмотического давления, диффузионной способности и так далее применительно к образованию капель секрета, которые мы можем видеть образующимися в клетках железы. Мы вынуждены сформулировать логическую гипотезу о природе этих внутриклеточных процессов, и поскольку многое из того, что происходит в веществе клетки, пока находится за пределами физико-химического исследования, нашу гипотезу будет так же трудно опровергнуть, как и подтвердить.

Вернемся теперь к сравнению Гексли активности зеленого растения с химической реакцией, которая происходит, когда электрическая искра проходит через смесь кислорода и водорода. Лекция о «Физической основе жизни» была опубликована в 1869 году; в 1852 году Уильям Томсон опубликовал свою статью «О всеобщей тенденции природы к рассеиванию энергии», а за год или два до этого Клаузиус применил закон Карно к кинетической теории тепла: второй принцип энергетики был, следовательно, уже тогда точно сформулирован, но его значение для биологических спекуляций не было признано Гексли, точно так же, как оно вообще не было признано большинством биологов с 1869 года. Что же тогда показывает сравнение Гексли? Ясно, что физические изменения, которые происходят при взрыве смеси кислорода и водорода, направлены в иную сторону, чем те, которые происходят при фотосинтезе крахмала зеленым растением. Вообще говоря, химическая активность, то есть возможность протекания химических реакций, является случаем второго закона энергетики. Энергия переходит из состояния высокого потенциала в состояние низкого. Химическая реакция произойдет, если это изменение потенциала возможно.

Во всех таких изменениях энергия рассеивается. Что именно это означает? Это означает, что, вообще говоря, потенциальная энергия химических соединений стремится превратиться в кинетическую энергию; в то время как различия в факторе интенсивности кинетической энергии тел, образующих систему, стремятся стать минимальными. В смеси кислорода и водорода существует энергия двух видов: (1) потенциальная энергия, обусловленная положением молекул (молекулы O и H разделены); и (2) кинетическая энергия молекул (которые движутся в массах газа). После взрыва потенциальная энергия, приобретенная при разделении молекул O и H, исчезла (молекулы соединились, образовав воду), но кинетическая энергия значительно возросла, поскольку взрыв приводит к образованию пара при высокой температуре. Но теперь этот пар излучает тепло на соседние тела или охлаждается при прямом контакте с оболочкой, которая его содержит. Энергия взрыва, следовательно, распределяется по соседним телам, и температура последних повышается. Но они, в свою очередь, излучают и проводят тепло к другим телам, и таким образом генерируемое тепло становится бесконечно рассеянным.

Общим эффектом всех физико-химических изменений является, следовательно, генерация тепла, и затем это тепло стремится распределиться по всей системе тел, в которых происходят физико-химические изменения. Энергия переходит в состояние кинетической энергии, то есть движения молекул тел, которым передается тепло. Это молекулярное движение наименьшее в твердых телах, больше в жидкостях и наибольшее в газах. Если твердые тела, жидкости и газы находятся в контакте, образуя сложные системы, кинетическая энергия их молекул распределяется определенными способами, зависящими от констант систем. После этого перераспределения кинетическая энергия этих молекул становится недоступной для дальнейших преобразований энергии, так что явления или изменения в системе прекращаются. Больше нет эффективного физического разнообразия между частями системы.

Мы обнаруживаем, что эта концепция рассеивания энергии не может быть применена к организму, по крайней мере, не с той общностью, с которой она применяется к физическим системам. Почему? Не потому, что концепция неверна или потому, что физико-химические реакции, происходящие в материале организма, относятся к иному порядку, чем те, что происходят в неорганических системах — они относятся к тому же порядку. Второй закон энергетики подвержен ограничениям, и именно потому, что он применяется к органическим явлениям без учета этих ограничений, он не описывает активность организма так же хорошо, как описывает активность неорганической природы.

Каковы же тогда эти ограничения? Мы отмечаем, во-первых, что законы термодинамики применимы к телам определенного диапазона размеров; или, по крайней мере, возможность математического исследования (от которого, конечно, все зависит) ограничена «дифференциальными элементами» массы, энергии и времени. Мы не можем применять математический анализ к телам или интервалам времени «конечного размера», поскольку методы дифференциального и интегрального исчисления не были бы строго применимы. Но молекулы настолько малы (1 кубический сантиметр газа может содержать около 5,4 × 10^19 из них), что даже такая крошечная часть тела, или жидкости, или газа, которая приближается к бесконечно малым размерам, требуемым исчислением, содержит огромное количество молекул.

Очевидно, мы не можем исследовать отдельные молекулы. Даже если бы экспериментальные методы могли быть применены таким образом, такие понятия, как плотность, давление, объем или температура, не имели бы смысла. Физика, следовательно, основана на совокупностях молекул, и свойства тела не являются свойствами молекулы того же тела. Такие понятия, как температура и давление, являются статистическими и применяются к средним свойствам большого числа молекул.

Fig. 11.

Мы можем лучше всего проиллюстрировать это, рассмотрев знаменитый вымысел Максвелла о «сортирующих демонах». Представим себе массу газа, содержащуюся в сосуде, стенки которого не проводят тепло. Пусть в этом сосуде будет перегородка, также из непроводящего материала, и пусть в этой перегородке будет отверстие, площадь которого больше молекулы, но меньше средней длины свободного пробега молекулы. Теперь эта масса газа имеет определенную температуру, которая пропорциональна средней скорости движения молекул. Второй закон гласит, что тепло не может переходить из холодной области системы в горячую без совершения работы над системой извне, равно как и неравенство температур не может быть создано в массе газа или жидкости, кроме как при аналогичном условии. Но «представьте себе существо», говорит Максвелл, «чьи способности настолько обострены, что он может следить за каждой молекулой на ее пути; такое существо, чьи атрибуты все еще столь же существенно конечны, как и наши собственные, было бы способно сделать то, что в настоящее время невозможно для нас». Ибо температура газа зависит от скоростей молекул, и в любой части газа эти скорости очень различны. Предположим, что демон увидел приближающуюся молекулу, которая двигалась с гораздо большей скоростью, чем средняя: он тогда открыл бы дверцу в отверстии и позволил бы ей пройти из − в +. С другой стороны, если бы приблизилась молекула, движущаяся со скоростью гораздо меньшей, чем средняя, он позволил бы ей пройти из + в −. Таким образом, он отсортировал бы молекулы с высокой скоростью от молекул с низкой скоростью. Но столкновения между молекулами в любом из отделений сосуда постоянно создавали бы разнообразие индивидуальных скоростей, и таким образом разность температур между + и − постоянно увеличивалась бы. Тепло, таким образом, текло бы из области низкой в область высокой температуры без затраты эквивалентного количества работы.

Теперь мы не должны вводить демонологию в науку, поэтому, чтобы этот вымысел Максвелла не отдавал мистицизмом или чем-то столь же отталкивающим, мы изложим заключенную в нем идею в совершенно безупречных терминах. Выводы физики основаны на предположении, что мы не можем контролировать движения отдельных молекул. В массе газа, или жидкости, или в твердом теле молекулы свободны двигаться и действительно движутся. Их индивидуальные скорости и свободные пробеги значительно отличаются друг от друга. Эти движения и пути не скоординированы — «как попало», если нам угодно так это назвать. Физика рассматривает только статистические средние скорости и свободные пробеги. Необратимость физических явлений, тот факт, что энергия стремится рассеиваться, второй закон термодинамики зависят от предположения, что демоны Максвелла существуют только в воображении. Мы должны обратиться к опыту сейчас. Нет априорной причины, по которой явления физики должны быть направлены в одну сторону, а не в другую, ибо можно представить состояние нашей Вселенной, в котором, например, твердое железо плавилось бы при воздействии атмосферы. В таких условиях организмы росли бы в обратном направлении от старости к рождению, с сознательным знанием будущего, но без воспоминаний о прошлом. Опыт показывает, однако, что явления действительно стремятся в одну сторону — но этот опыт есть опыт экспериментальной физики, так что для последней науки демоны Максвелла не существуют. Теперь физиология заимствовала у физики не только экспериментальные методы, но и фундаментальные концепции термодинамики. Организм, следовательно (так должна заключить физиология), не может контролировать движения отдельных молекул, и поэтому жизненные процессы необратимы. Но мы видели, что процессы земной жизни в целом обратимы или стремятся к обратимости. Мы должны поэтому искать доказательства того, что организм может контролировать в остальном не скоординированные движения отдельных молекул.

Броуновское движение очень мелких частиц материи настолько знакомо биологу, что нам не нужно его описывать. Оно, несомненно, обусловлено ударами молекул жидкости, в которой взвешены частицы. Группы молекул, движущиеся со скоростями выше средних, ударяют частицу то с одной стороны, то с другой, и таким образом создают своеобразное дрожание, которое Браун считал жизнью. Теперь частица должна быть ниже определенного размера, чтобы быть так затронутой. Существуют ли организмы такого размера? Несомненно, существуют, ибо многие бациллы показывают броуновские движения, в то время как у нас есть основания полагать, что существуют ультрамикроскопические организмы. Также, согласно механистической гипотезе, существуют «биофоры», размер которых того же порядка, что и у молекул более сложных органических соединений. Все они должны быть затронуты молекулярными ударами жидкости, в которой они взвешены. Могут ли они различать удары высокоскоростных молекул от ударов молекул со средней скоростью, и могут ли они использовать избыточную энергию первых? Это было предложено физиками. В броуновском движении, говорит Пуанкаре, «мы можем почти увидеть демонов Максвелла за работой».

Это предположение не является просто спекулятивным, ибо оно вполне находится в области эксперимента. Чтобы доказать это экспериментально, нам нужно было бы только показать, что температура теплоизолированной культуры прототрофных бактерий падает, пока организмы размножаются.

Разве не странно, что биологи, которым броуновское движение так знакомо, не смогли увидеть его, возможно, огромное значение? Разве не странно, что биологи, которым различие между статистическим и индивидуальным методами исследования так знакомо, не смогли оценить это различие, когда оно было сделано физиками? Разве не странно, что, хотя мы видим, что большая часть наших человеческих усилий заключается в направлении природных сил и энергий в русла, по которым они иначе не пошли бы, мы все же не смогли подумать о примитивных организмах или даже о тканевых элементах в телах высших организмов как обладающих также этой способностью направлять физико-химические процессы?

ГЛАВА IV ЖИЗНЕННЫЙ ПОРЫВ

Два основных вывода вытекают из дискуссий последних трех глав: (1) что физиология не поощряет никаких представлений о «жизненном принципе» или силе, или форме энергии, присущей организму; и (2) что, хотя физиологический анализ сводит метаболизм тела растения и животного к физико-химическим реакциям, все же направление, принимаемое ими, не является тем, которое принимают соответствующие реакции, происходящие в неорганических материалах. Из этих двух основных выводов мы, следовательно, должны построить концепцию организма, которая должна быть иной, нежели концепция физико-химического механизма.

Обычный человек, не знакомый с результатами физиологического анализа и знающий только общие способы функционирования человеческого организма, вероятно, нисколько не сомневается в том, что он «одушевлен» принципом или агентом, который не имеет аналога в неорганическом мире. Это «естественный» вывод, а другой, что жизнь — это лишь дело физики и химии, должен казаться совершенно фантастическим любому, кто знает не больше того, что сердце проталкивает кровь, что последняя «очищается» в легких, что желудок и печень секретируют вещества, которые переваривают пищу, и так далее. Современному студенту биологии, насыщенному представлениями о биохимической активности, гелях и золях, коллоидах, обратимых ферментах, киназах и тому подобном, трудно осознать, что вера в жизненный агент является интуитивной и что механистическая концепция жизни — это лишь результат распространения на биологию методов исследования, а не законный вывод из их результатов.

Для анатома, эмбриолога и натуралиста, так же как и для физика, не знакомого с деталями физиологии, не меньше, чем для обычного человека, это, возможно, самое общее отношение ума. Вероятно, было бы невозможно для кого-либо изучать только органическую форму и привычки и прийти к какому-либо иному выводу, кроме того, что в организме есть нечто имманентное, совершенно отличное от агентов, которые, например, формируют континенты, или дельты, или речные долины. И этот вывод, вероятно, пришел бы с еще большей силой к эмбриологу, даже если бы он все еще обладал общими знаниями физиологической науки.

Механистическая концепция жизни, без сомнения, была результатом успеха метода анализа. Ясно видно, что в той же мере, в какой физические и химические науки были наиболее плодовиты на открытия, физиология, опираясь на них и заимствуя их методы, была наиболее прогрессивной и механистичной.

Механистические гипотезы об организме могут быть прослежены до Декарта, который строил на работе Галилея и Гарвея. Анатомия Везалия и его преемников не привела бы к таким представлениям, если бы открытия Коперника, Тихо и Кеплера не показали людям вселенную, приводимую в действие механическим законом. Для мыслителя вроде Декарта, одновременно самого типа философа и человека науки, открытие Гарвеем кровообращения должно было неотразимо подсказать распространение механического закона на функционирование человеческого организма, и знаменательно, что он сделал это распространение, не включив ни одной химической идеи, и все же создал логическую гипотезу жизни, столь же удовлетворительную и полную в свое время, как, например, вейсмановская гипотеза наследственности была в нашей.

Его гипотеза об организме была чисто механической. Было сказано, что его организм был автоматом, подобно механической Диане из дворцовых садов, которая пряталась среди розовых кустов, когда нога любопытного незнакомца нажимала на пружины, скрытые в земле. Его функции были вопросами гидравлики: тепла, жидкостей и клапанов. Его физиология была галеновой, помимо открытия Гарвеем движения крови по кругу, ибо он не принял понятие сердца как пропульсивного аппарата. Пища из кишечника поглощалась как хилюс кровью и переносилась в печень, где она наделялась «естественными духами», а затем, переходя к сердцу, она заряжалась «жизненными духами» в силу пламени, или врожденного тепла, сердца и действия легких. Это пламя сердца, питаемое естественными духами, расширяло и разрежало кровь, и расширение жидкости производило движение, которое, направляемое клапанами сердца и крупных сосудов, становилось кровообращением. Более разреженные части крови поднимались к мозгу и там, в желудочках, становились «животными духами».

Тонкие и разреженные, какими они были, эти животные духи были жидкостью, подчиняющейся всем законам гидродинамики. Это содержалось в мозговых желудочках, и их поток регулировался точно так же, как вода в трубах и фонтанах садовых механизмов. Из мозга они текли через нервы, которые были тонкими трубками, сообщающимися с желудочками и снабженными клапанами; и этот исходящий поток соответствует нашему современному эфферентному нервному импульсу. Афферентный импульс был представлен действием осевых нитей, содержащихся в нервных трубочках. Когда сенсорная поверхность раздражалась, эти нити натягивались, и натяжение, воздействуя на стенку мозгового желудочка, заставляло клапан открыться и позволяло животным духам течь вдоль нерва ко всем частям тела, снабжаемым последним. В эффекторных органах, мышцах или железах, этот приток животных духов производил движение или другие эффекты. Такова, вкратце, была физиология Декарта.

Он испортил ее, говорит Гексли, своей концепцией «разумной души». Опасаясь участи Галилея, он ввел душу в свою философию организма как подачку Церкви. Это было недостойно: жертва истиной, которую он ясно видел. Вероятно ли, что Декарт намеренно сделал часть своей философии антагонистичной остальной с целью предотвращения осуждения Церкви? Он не был человеком, склонным бросаться навстречу катастрофе, но убеждение, что то, что он написал, содержит в себе нечто великое и долговечное, должно было сделать почти невозможным для него торговать тем, что он считал истиной.

Разумная душа была чем-то добавленным к телесному механизму. Она не была частью тела, хотя она была помещена в шишковидную железу; часть мозга, которая своим уединенным положением и богатым кровоснабжением предлагала себя как местонахождение какой-то важной и таинственной функции. Ее существование было связано с целостностью тела, и со смертью последнего душа уходила. Но тело не умирало потому, что душа покидала его, оно скорее становилось непригодным жилищем для души. Без последней функции здорового тела могли все еще протекать автоматически, и если душа влияла на действие, она приводила в действие существующий механизм, и без этого механизма она не могла действовать, хотя механизм мог действовать без души. Мысль, понимание, чувство, воля, воображение, память — это были прерогативы души, а не автоматического тела. Но движения последнего, даже произвольные движения, зависели от правильного расположения органов, и без этого они отсутствовали или были несовершенны.

Таким образом, к последовательному механицизму Декарт присоединил спиритуалистическую и бессмертную сущность; и это, для материализма середины девятнадцатого века, было пятном на его философии. Теперь из всех людей, когда-либо живших, он, вероятно, тот, кто наиболее глубоко повлиял на современную мысль и исследование: для нас то, что он написал, кажется странно современным, и эта, по-видимому, произвольная ассоциация спиритуалистических и материалистических элементов в жизни кажется почти самой современной вещью в его трудах. Бытие, сказал он, было действительно мыслью, но как он мог вывести мысль из своего часового тела с его клапанами, каналами и проводами? Не более можем мы вывести сознание из волны молекулярного возмущения, проходящей через афферентный нерв и мозговые тракты. Мы должны объяснить всю энергию этого возмущения, от его происхождения в рецепторном органе до его преобразования в волну химической реакции в мышце, и мы должны рассматривать его передачу как консервативный процесс. Но как возникает состояние сознания, сопровождающее прохождение через кору этого молекулярного возмущения? Никакая энергия нервного возмущения не была преобразована в сознание: последнее не является энергией или чем-либо физическим. Это нечто сопутствующее физико-химическим событиям, вовлеченным в нервный процесс, «эпифеномен». Мы должны представить себе «параллелизм» между механистическим телом и разумом. Но если мы признаем, что сознание может быть эффективным агентом в нашем поведении, в чем разница между современными теориями физико-психического параллелизма и картезианской теорией разумной души в ассоциации с автоматическим телом? Декарт отрицал существование у животных, отличных от человека, разумной души; последняя не была необходима. Но он, как и мы, должен был быть знаком с рефлекторными действиями и должен был видеть, что сознание не всегда было связано, даже в нем самом, с телесной активностью. И он должен был признать большое различие между разумным действием человека и инстинктивным поведением низших животных. Было что-то в человеке, чего не было в животном.

Таким образом, первая физиология, заимствуя свои идеи и методы из первой физики, была, подобно последней, механической наукой. После Галилея и Торричелли пришел Борелли с его чисто механическими концепциями движения животных и кровообращения, вводя даже тогда математику в биологию. В этих спекуляциях не было химии, хотя Базиль Валентин, Парацельс и Ван Гельмонт предшествовали Декарту и Борелли. Эта химия была мистической, и хотя химические реакции изучались в организме, предполагалось, что они контролируются духовными агентами, «археями» первых биохимиков. Но это понятие должно было исчезнуть, и с Сильвием возникла концепция животного тела как химического механизма. Все, что было ценного в химии Ван Гельмонта, было взято Сильвием, но в его уме ферментации старых химиков были достаточны сами по себе без мистической «чувствительной души» и «археев». С Сильвием и Мэйо физиология стала основываться на химических открытиях и снова стала механистической, и оставалась таковой до времени Шталя, когда химическое открытие достигло на время своего величайшего развития.

Семнадцатый век закончился работой Шталя. Студентам науки хорошо известно, как взгляды этого великого химика стерилизовали химическое исследование почти до времени Лавуазье. Понятие флогистона как активного компонента материальных тел, входящего и выходящего из них в их реакциях друг с другом, было ясным и простым, и оно служило рабочей гипотезой для химиков, которые непосредственно следовали за Шталем. Это была, конечно, ложная гипотеза, и она задерживала открытие до такой степени, что большая часть восемнадцатого века является пробелом для химии, если сравнивать с семнадцатым и девятнадцатым веками. Лишенная, следовательно, стимула, предоставляемого новыми физико-химическими методами исследования, физиология перестала поддерживать прогресс, который она сделала в течение предыдущего века, и единственным великим именем этого периода является имя фон Галлера. Сравнительная анатомия и зоологические исследования, с другой стороны, сделали огромные успехи, и для этих отраслей биологии восемнадцатый век был великим периодом. Это был период исторических виталистических взглядов — жизненных принципов, жизненных и формирующих сил. Учение Шталя доминировало в физиологии точно так же, как оно доминировало в химии. Химические и физические реакции происходили в живом теле точно так же, как они происходили в неживой материи, но они контролировались и модифицировались душой или жизненным принципом. Было сказано, что виталистическое учение Шталя задерживало прогресс физиологии, но не кажется ясным, что это было так. Что действительно задерживало физиологическое открытие, так это отсутствие прогресса, достигнутого химией и физикой, и это, возможно, было результатом шталевской флогистической гипотезы.

Как бы то ни было, кажется ясным, что именно открытия великих химиков конца восемнадцатого века снова ввели механистические взгляды в физиологию. С открытиями Лавуазье и его преемников последняя наука приобрела новые методы исследования, и старые рабочие гипотезы были вновь введены. В течение девятнадцатого века не было отступления от этой позиции. Механистическая биология достигла кульминации в трудах Гексли и Макса Ферворна и получила новый приток силы почти в наши дни в современных открытиях физической химии; и когда физиология стала поистине сравнительной наукой и охватила низших беспозвоночных, она стала, возможно, наиболее механистичной — свидетельствуют труды Жака Лёба.

Гораздо большее философское значение, чем физико-химическое исследование функционирования отдельных организмов, имело по существу современное экспериментальное изучение эмбриологических процессов. Первое по существу имеет дело со средствами роста, размножения и так далее. Мы больше не можем сомневаться в том, что изменения, которые мы можем наблюдать происходящими в организме, будь то развивающийся эмбрион или полностью сформированное животное, являются, в конечном счете, физико-химическими изменениями; и в конечном анализе мы не можем ожидать найти ничего иного, кроме процессов этой природы.

Но физиологическое исследование не смогло предоставить ничего большего, чем этот анализ. Если мы наблюдаем развитие яйца животного в личиночную форму и продолжаем прослеживать метаморфоз личинки в совершенное животное, мы не можем не прийти к выводу, что, помимо отдельных физико-химических реакций, которые происходят, существует также организация. Элементарные процессы должны быть интегрированы. В них должен быть должный порядок и последовательность. Изучая процессы развития, рассматривая развивающийся организм как целое, мы поражены прежде всего тем представлением, что не только происходят физико-химические реакции, но что они выстроены по порядку, так сказать. Когда мы пытаемся сделать описание этой интеграции тех конечных процессов, которые мы можем описать в терминах физической химии, физиология подводит нас. «В настоящее время, — говорит Морган, — мы не можем видеть, как какие-либо известные принципы химии или физики могут объяснить развитие определенной формы организмом или частью организма». Правда, мы можем попытаться представить себе физико-химический механизм, который является организацией развивающегося эмбриона; но это должен быть логически сконструированный механизм, не только неспособный к экспериментальной проверке, но который может быть также продемонстрирован, чисто физическими аргументами, как ложный. Этот вывод можно, без преувеличения, назвать выводом современной экспериментальной эмбриологии.

В новое время всегда существовало два взгляда на природу эмбриологического процесса: (1) что яйцо содержит полностью сформированный организм в своего рода свернутом состоянии и что процесс развития состоит лишь в развертывании (эволюции) этого эмбрионального организма и в увеличении объема его частей. Это была гипотеза преформизма, которой придерживались на заре эмбриологической науки. Она влекла за собой различные следствия: например, ограничение продолжительности существования вида, поскольку каждое поколение женских организмов содержало в своих яичниках все будущие поколения; были и другие следствия, которые преформисты без колебаний принимали. (2) Другим взглядом был более поздний взгляд эпигенеза: яйцо было поистине гомогенным, и эмбрион вырастал из него. Очевидно, что принятие этой гипотезы вело к витализму, и мы видим, что от нее отказались, как только эмбриологи признали, что физика предоставляет корпускулярную теорию материи, когда был совершен возврат к преформистским взглядам более ранних времен; взглядам, которые поддавались построению механистической гипотезы развития.

Мы можем очень кратко изложить основные факты развития типичного животного яйца, такого как яйцо морского ежа.

Fig. 12.

Оплодотворенное яйцо делится на две (2) части, а затем каждая из этих бластомеров делится снова в плоскости, перпендикулярной первой плоскости деления (3). Третья плоскость деления находится под прямым углом к первым двум и отсекает слой меньших бластомеров от вершин первых четырех. Теперь существует (4) два слоя бластомеров: нижний слой крупных бластомеров и верхний слой меньших. Это стадия 8 клеток. Затем каждый из этих бластомеров делится надвое одновременно, так что эмбрион теперь состоит из шестнадцати клеток. После этого деления протекают с меньшей регулярностью, но примерно после десяти делений эмбрион состоит из около 1000 клеток (2^10), и они располагаются так, что образуют полую сферу, состоящую из одного слоя клеток. Последние снабжены ресничками, и весь эмбрион, известный теперь как бластула, может плавать благодаря движениям этих ресничек. Дальнейшее развитие приводит к другой личиночной форме — гаструле, а затем к еще одной — личинке плутеус. После этого происходит превращение в полностью сформированного морского ежа.

С различными модификациями эта схема представляет раннее развитие очень большого числа животных, принадлежащих к большинству групп.

Если мы изучим процесс деления клеток, то обнаружим, что он очень сложен. Яйцо сразу после оплодотворения состоит из двух основных частей: ядра и цитоплазмы.

Fig. 13.

Внутри ядра находится вещество, отличимое от остального; оно распределено в виде гранул и называется хроматином (1). Когда клетка готова к делению, этот хроматин располагается в виде длинной свернутой нити (2), а затем (3) эта хроматиновая нить распадается на короткие палочки, называемые хромосомами. Теперь появляются две маленькие гранулы, по одной на каждом конце ядра, и очень тонкие нити, астеры, по-видимому, проходят от каждого из этих тел к хромосомам (4). Каждая из последних затем расщепляется вдоль на две части, и половина хромосомы, по-видимому, притягивается астерами к полюсам ядра. Затем последнее делится (5), а после этого делится вся клетка. Таким образом, по сути, при ядерных делениях происходит то, что хроматин ядра более или менее точно делится пополам. По-видимому, это вещество состоит из очень мелких гранул, и весь процесс направлен на расщепление каждой из этих гранул на две. Полугранула затем переходит в каждое из дочерних ядер. Каждый раз, когда эмбрион делится, этот процесс повторяется. Таким образом, каждая из (теоретически) 1028 клеток бластулы содержит 1/1028 часть вещества каждой хроматиновой гранулы оплодотворенного яйца.

Пфлюгер и Ру (в 1883 и 1888 годах соответственно) были пионерами в экспериментальном изучении развития яйца, и результаты их работы, а также работы их преемников, более чем что-либо другое в биологии, изменили и сформировали наши представления о деятельности организма. Ру обнаружил, или, по крайней мере, полагал так, что первое деление яйца лягушки намечает правую и левую половины тела, причем один бластомер дает начало правой половине, а другой — левой. Следующее деление, которое разделяет каждый из этих бластомеров, намечает переднюю и заднюю части эмбриона. Таким образом:—

Fig. 14.—The frog’s egg in the 4-blastomere stage seen from the top.

В эксперименте, который стал классическим, Ру удалось убить один из бластомеров на стадии 2 клеток, в то время как другой остался живым. Неповрежденный бластомер затем продолжил развиваться, но дал начало только половине эмбриона.

На основе этих экспериментов была разработана гипотеза развития Ру-Вейсмана — «Mosaik-Theorie» (теория мозаики). Неспециалист увидит, насколько очевидно факты ядерного деления и указанные выше экспериментальные результаты склоняются к механистической гипотезе. Заметьте, что если бы не физическое представление о материи как состоящей из молекул и атомов, теория мозаики вряд ли сформировалась бы в умах биологов. Но это представление о материи, состоящей из корпускул, должно было подсказать, что существенный «живой материал» организма также состоит из корпускул, как только микроскоп, достаточно мощный, чтобы увидеть хроматиновые гранулы, был направлен на делящуюся клетку, подготовленную так, чтобы сделать эти тела видимыми. Очевидно, что примордиальное яйцо содержало все элементы организмов, в которые оно должно было развиться. Но затем в процессе деления яйца все эти хроматиновые гранулы распределяются между клетками, и для этой цели распределения возникает действительно очень красивый механизм.

Вейсман построил свою гипотезу о зародышевой плазме на основе описанных нами наблюдений. Хроматиновое вещество ядра состоит из элементов, называемых детерминантами, причем сами детерминанты состоят из предельных тел, называемых биофорами. Каждый детерминант обладает всем механизмом, или факторами, необходимыми для развития части тела: существуют детерминанты для мышц, нервов, соединительных тканей, для сетчатки глаза, для волос каждого цвета, для ногтей и так далее. Все эти детерминанты содержатся в хроматине ядра яйца, и при делении последнего они постепенно разделяются, так что в конечном итоге каждая клетка личинки содержит детерминанты для одной отдельной части, или органа, или системы органов взрослого тела. Правый бластомер, например, содержит все детерминанты для правой стороны тела лягушки, а те, что для левой стороны, содержатся в левой половине. Процесс деления клеток, вовлеченный в сегментацию яйца, состоит, таким образом, в упорядоченном распаде этого комплекса детерминант и в приведении изолированных элементов на свои места. Клеточное тело — цитоплазма — выполняло очень подчиненную роль, главным образом роль питания существенного хроматинового вещества. Такова была мозаичная теория развития Ру-Вейсмана в ее первозданном виде.

Это явно гипотеза преформизма. Правда, сам организм не содержится в зародыше, но все части последнего, даже цвета глаз или волос, присутствуют в нем в форме детерминант. Очевидно, что она включает в себя механизм почти невероятной сложности. Но если мы рассматриваем ее как рабочую гипотезу развития, эта сложность деталей не имеет значения; ее истинность была бы подтверждена тем фактом, что любой анализ вовлеченных процессов стремился бы упростить ее и сгладить сложность. Но именно этого не произошло, ибо все последующие исследования требовали все новых и новых вспомогательных гипотез. Как теория развития она полностью провалилась.

Если после того, как один из бластомеров в яйце лягушки на стадии 2 клеток был убит, яйцо перевернуть вверх дном, результаты эксперимента становятся совершенно иными; неповрежденный бластомер развивается в целый эмбрион, отличающийся от нормального главным образом тем, что он меньше. Если неповрежденное яйцо на стадии 2 клеток перевернуть вверх дном, развиваются два целых эмбриона, соединенных друг с другом различными способами. В яйце лягушки два первых бластомера нельзя отделить друг от друга, не разорвав их, но в яйце саламандры их можно разделить. После этого разделения развиваются два совершенных, но маленьких эмбриона. В яйце тритона можно завязать тонкую нить вокруг борозды, образованной первым делением. Если эта лигатура завязана слабо, она не влияет на развитие, и тогда можно увидеть, что срединная продольная плоскость эмбриона не соответствует, за исключением случайности, первой плоскости деления. Если лигатура завязана туго, то каждый из бластомеров дает начало целому эмбриону. Если она завязана в разных местах, образуются монстры различных типов. Следовательно, в первых двух бластомерах нет сегрегации детерминант. Более того, эти результаты не являются исключительными, так как подобные были получены с другими эмбрионами животных: у рыб, ланцетника (Amphioxus), асцидий, медуз и гидроидных, а в некоторых случаях даже каждый из первых четырех бластомеров развивается в целый эмбрион, когда он отделен от остальных. В эмбрионе морского ежа бластомеры можно разделить встряхиванием; или путем удаления кальция, который содержится в морской воде, бластомеры можно легко отделить друг от друга. Затем Дриш обнаружил, что каждый из бластомеров на стадии 16 клеток может развиться в целый эмбрион. Очевидно, таким образом, что по крайней мере до этой стадии не было никакой сегрегации детерминант.

На результатах этих экспериментов Дриш основал свое первое доказательство витализма. Давайте предположим, что в развивающемся яйце есть механизм. Теперь эмбрион, который получается из последнего, рано или поздно приобретает трехмерное расположение частей: головной конец отличается от хвостового, спинная поверхность отличается от брюшной, и части различаются по обе стороны от срединной плоскости. Механизм, следовательно, должен быть таким, который действует в трех измерениях: передне-заднем, латеральном и дорсо-вентральном. Рис. 15. Мы можем представить его диаграммой трех координатных осей x, y, z; x и y находятся в плоскости бумаги, а z — под прямым углом к плоскости бумаги. Теперь на стадии 2 клеток должен присутствовать тот же механизм, ибо эта стадия нормально развивается в один целый эмбрион. Но поскольку любой из бластомеров может развиться в целый эмбрион, механизм должен также присутствовать в каждом из них, и поскольку на стадии 16 клеток каждый бластомер может развить целый эмбрион, он должен присутствовать в каждом из шестнадцати бластомеров. Трехмерный механизм, следовательно, способен к делению до определенных пределов.

Предположим теперь, что мы позволяем яйцу морского ежа нормально развиваться до стадии бластулы. На этой стадии оно представляет собой полую сферу, стенка которой состоит из одного слоя клеток. Она одинакова со всех сторон, то есть мы не можем различить верх и низ, право и лево, передние и задние области; но поскольку она развивается в личинку, в которой все эти различия становятся очевидными очень скоро, она должна обладать трехмерным механизмом, так как активность процесса развития собирается произвести различные структуры в каждом направлении. Рис. 16. Теперь бластулу путем очень осторожной манипуляции можно разделить, разрезать на части острым ножом. Поскольку она одинакова со всех сторон, направление разреза — чисто случайное дело. Ее можно разрезать, например, вдоль плоскостей 1 2, 3 4, 5 6, 7 8; на самом деле существует бесконечное число плоскостей, вдоль которых бластулу можно разрезать на две отдельные части, и направление плоскости — это не вопрос выбора, а чисто вопрос случая. Тем не менее, каждая из частей, на которые разрезана личинка, становится целым эмбрионом. Некоторое время частичная бластула — приблизительно по форме полая полусфера — продолжает развиваться так, как если бы она собиралась стать частичным эмбрионом, но вскоре отверстие закрывается, и развитие становится нормальным. Не имеет значения даже то, что две части, на которые она разделена, не одинаковы по размеру; при условии, что часть не слишком мала, она будет следовать обычному курсу развития.

Предположим, бластула развернута на плоскости, как проекция Меркатора земного шара на плоской карте. Предположим, что a — это ее малый элемент. Предположим, что прямоугольники b c d e, F G H e, I J c L, M N O e и столько еще, сколько мы захотим сделать, представляют собой части стенки бластулы, отделенные нашей операцией — все они содержат элемент a, но он находится в разном положении в каждом случае. На самом деле существует бесконечное число таких частей бластулы, и a занимает бесконечно вариативное положение в каждой из них.

Fig. 17.

Эта демонстрация очень важна, поэтому давайте сделаем ее как можно более ясной: логическое доказательство витализма Дриша можно сформулировать следующим образом:—

Различные части бластулы должны стать различными частями эмбриона.

Часть a, занимающая определенное положение в целой бластуле, должна стать определенной частью, имеющей определенное положение в эмбрионе;

Но каждая частичная бластула становится целым эмбрионом, и одна и та же часть a занимает разное положение в каждой из них.

Следовательно, любая часть бластулы может стать любой частью эмбриона.

Теперь, если вовлечен механизм, он должен, согласно нашим представлениям о механизме, быть таким, который различается в своих частях, ибо каждая его часть производит результат, отличный от других;

Но поскольку любая часть механизма может произвести любой из различных результатов, содержащихся в эмбрионе, каждая из его частей должна быть подобна любой другой.

То есть все части механизма одинаковы, хотя гипотеза требует, чтобы они были разными.

Мы заключаем, таким образом, что механизм, каким мы понимаем механизм в физических науках, не может присутствовать в развивающемся яйце.

Тем не менее, организация, используя этот термин пока как плохо определенный, должна существовать в яйце, или системе недифференцированных клеток, на которые делится яйцо, в течение первых стадий сегментации. У некоторых животных, например, гребневиков (Чун, Дриш и Морган) и моллюсков (Крэмптон), разделение бластомеров на первых стадиях сегментации дает результаты, отличные от упомянутых выше. В этих случаях изолированные бластомеры развиваются как частичные эмбрионы, то есть последние неполны в определенных отношениях, и эта неполнота соответствует, в общем смысле, неполноте той части яйца, которая подвергается развитию. Мы имеем, таким образом, кажущиеся противоречивыми результаты: (1) каждый из первых нескольких бластомеров, полученных в результате первых делений яйца, подобен целому яйцу и развивается подобно ему; и (2) каждый из первых нескольких бластомеров отличается от других и от целого яйца и развивается иначе, чем другие, и чем целое яйцо.

Давайте попробуем сконструировать представление о том, чем должна быть эта организация в развивающемся яйце. На стадии 16 бластомеров яйца морского ежа мы имеем «систему» частей. В случае нормального развития каждая из этих частей имеет определенную фактическую судьбу — она сформирует часть личинки, в которую собирается развиться эмбрион: она имеет, как говорит Дриш, проспективное значение. Но пусть нормальный процесс будет нарушен, и тогда каждая из этих частей делает что-то другое. В крайнем случае вмешательства, когда бластомеры отделены друг от друга, каждый бластомер, вместо того чтобы формировать только часть личинки, формирует целую личинку. Проспективная потенция части, то есть ее возможная судьба, больше, чем ее проспективное значение. Обычно она имеет ограниченную, определенную функцию в развитии, но при необходимости она может значительно превысить эту функцию.

Чем станет любой один бластомер в системе, зависит от его положения по отношению к другим бластомерам. Когда яйцо лягушки свободно плавает в воде, оно лежит в определенном положении, более легкой частью вверх, и тогда развитие идет нормально, причем каждый из двух первых бластомеров дает начало определенной части тела личинки; то есть каждый из них подвергается влиянию контакта с другим и развивается в ту часть нормального эмбриона, в которую не развивается другой. Но пусть яйцо на стадии 2 клеток будет перевернуто и удерживается так, что тяжелая часть находится сверху: протоплазма тогда начинает вращаться, чтобы привести более легкую часть вверх; но два бластомера, как правило, не приспосабливаются в той же степени и с той же скоростью, и соответствующие части могут не прийти в контакт друг с другом. Не имея, таким образом, нормального стимула другой части, каждый бластомер начинает развиваться сам по себе, и получается двойной эмбрион. Ясно, таким образом, как из этого случая, так и из последнего, что фактическая судьба любой одной части системы бластомеров является функцией ее положения. Чем она станет, зависит именно от того, где она расположена по отношению к другим частям.

Дриш, таким образом, называет систему частей в таких случаях, как эмбрион лягушки на стадии 2 клеток или яйцо морского ежа на стадии 16 клеток, эквипотенциальной системой, поскольку каждая часть потенциально способна сделать то, что может сделать любая другая часть, и что может сделать вся система. Но при нормальном развитии каждая часть имеет определенную судьбу, и ее активность координируется с активностью всех других частей. Это, следовательно, гармоничная эквипотенциальная система, где каждая часть действует в гармонии и по направлению к определенному результату со всеми остальными; хотя при необходимости она может занять место любой или всех остальных.

Такая гармоничная эквипотенциальная система существует только в начале развития яйца. Она представлена стадией 8 клеток Echinus, но не стадией 16 клеток, поскольку, хотя 1/16-бластомеры производят гаструлы (первая личиночная стадия), они не производят плутеусов (вторая стадия). Она представлена стадией 4 клеток Amphioxus, но не стадией 8 клеток. Она не проявляется даже на стадии 2 клеток яйца гребневика. Что это значит? Это значит, что чем дальше идет развитие, тем менее полной становится «организация», присущая любой одной части системы. «Онтогенез принимает все более и более характер мозаичной работы по мере своего протекания» (Уилсон).

Или, возможно, это означает, и это лучший способ выразить это, что «организация», чем бы она ни была, зависит от размера. Мы видим это очень ясно в эксперименте по разрезанию пополам бластулы морского ежа. Если куски приблизительно равного размера, каждый сформирует целую личинку плутеус, но если один из них ниже определенного предела размера, он не продолжит развиваться. «Организация», следовательно, имеет определенный объем, и этот объем намного больше, чем объем любой одной из клеток, из которых состоит фрагмент, проявляющий ее. Он несоизмеримо больше объема любой группы детерминант, которые мы можем вообразить представляющими различные виды клеток, составляющих тело личинки плутеус, и еще более несоизмеримо больше объема «молекулы» протоплазмы. Теперь эта ассоциация «организации» и размера имеет огромное философское значение, ибо она раз и навсегда устраняет идею о том, что «организация» — это исключительно серия химических реакций. Если бы это было так, одна клетка бластулы содержала бы ее, ибо согласно механистической гипотезе одна клетка, яйцеклетка, содержит ее, и эта клетка может быть разделена бесчисленное количество раз и все еще содержать ее. Яйцо — это сложная эквипотенциальная система (Дриш), которая делится снова и снова на протяжении бесчисленных поколений и все еще содержит «организацию».

Тщетны наши попытки использовать вводящую в заблуждение аналогию «массового действия» физической химии, чтобы показать, что объем может влиять на химическое действие. В таком массовом действии мы имеем следующее:—

A a + B b C c + D d

где буквы A, B и C обозначают присутствующие химические вещества, а буквы a и b и т. д. представляют активные массы этих веществ. Но вариации в этой активной массе влияют только на скорость реакции. То, что мы должны объяснить в наших экспериментах с бластулой, — это природа реакции, и как может скорость или даже природа реакции влиять на форму? Если бы мы могли показать, что форма кристаллов, осаждающихся из раствора в какой-то реакции, зависит от объема раствора, аналогия была бы ближе, хотя даже тогда трудности в ее обосновании были бы настолько огромны, что сделали бы тщетной попытку ее придерживаться.

Химический механизм, следовательно, нельзя вообразить, тем более описать, и единственный другой механизм, предложенный до сих пор, — это механизм Ру-Вейсмана, включающий распад детерминант, предположительно присутствующих в ядре яйца. Давайте предположим (несмотря на невероятную трудность в этом), что такой механизм существует. Он должен направлять ядра, содержащие детерминанты эмбриональной структуры, на их места: те, что для формирования нервного центра, идут вперед; те, что для рта, кишки и ануса, идут назад и вниз; те, что для конечностей, идут вперед, вентрально и назад, очень определенным образом; и те, что для сложного скелета, распределяются в различных направлениях, которые не поддаются описанию. Эти ядра, короче говоря, перемещаются вверх и вниз, вправо и влево, назад и вперед и выстраиваются в сложную архитектуру. Предположим, мы предотвратим это. Предположим, мы сжимаем сегментирующееся яйцо между стеклянными пластинами так, что ядра вынуждены распределяться только в одной плоскости: формировать сплющенный диск, в котором единственные направления — это право и лево, перед и зад. Это было сделано Дришем и другими. Согласно первоначальной гипотезе Ру-Вейсмана, должен был бы получиться чудовищный личиночный организм, ибо первые ядра, отделенные друг от друга, были вынуждены занять положения, совершенно отличные от тех, которые они должны были бы занять, если бы развивались нормально. Тем не менее, при снятии давления происходит перестройка. Происходят новые деления, чтобы восстановить нормальную форму личинки. Вспомогательная гипотеза Ру-Вейсмана заключается в том, что стимул давления заставил ядра сначала делиться таким образом, чтобы компенсировать нарушение.

Давайте удалим некоторые из бластомеров. Согласно первоначальной гипотезе, детерминанты для структур, которые содержали ядра этих бластомеров, были потеряны. Эти структуры, следовательно, должны отсутствовать в эмбрионе. Но ничего подобного не происходит. Другие ядра делятся и заменяют потерянные, и эмбрион развивается как при нормальном способе. Ответ заключается в том, что в дополнение к детерминантам, которые были необходимы для их собственной специфической функции, эти ядра содержали резерв всех остальных. При нарушении эти детерминанты, «латентные» при всех других условиях, становились активными и восстанавливали потерянные части.

Давайте удалим какой-нибудь орган у взрослого организма. Самый замечательный эксперимент такого рода — это удаление хрусталика из глаза саламандры. Хрусталик глаза развивается из примитивного покрова (эктодермы) головы, но радужная оболочка глаза развивается главным образом из части примитивного мозга. После операции новый хрусталик формируется из радужной оболочки, а не из роговицы. Следовательно, высокоспециализированная радужная оболочка содержит также детерминанты других видов. Содержит ли она только детерминанты для себя и хрусталика или другие? Если она содержит много видов, то мы заключаем, что даже определенные взрослые структуры содержат детерминанты многих других видов, кроме своих собственных, то есть резервные детерминанты передаются во всех клетках, способных к реституционным процессам, практически во всех клетках тела. Или она содержит только свои собственные и детерминанты хрусталика? Тогда эта высокоискусственная операция была предвосхищена, абсурдная гипотеза, которую не нужно рассматривать.

Этот конкретный механистический процесс (а никакой другой не является столь же правдоподобным) рассыпается перед попытками проверки, и он выживает только благодаря добавлению все новых вспомогательных гипотез. Само по себе это демонстрирует, что это объяснение некомпетентно для описания фактов.

Что же тогда такое «организация»? Это нечто элементарное, и мы с таким же успехом можем спросить, что такое гравитация, или химическая энергия, или электрическая энергия. Нельзя сказать, что это что-либо из этих вещей или любая их комбинация. «В настоящее время», — говорит искусный и выдающийся экспериментатор Т. Х. Морган, — «мы не можем видеть, как какой-либо известный принцип химии или физики может объяснить развитие определенной формы организмом или частью организма». «Вероятно, мы никогда не сможем», — заключает Морган, который является кем угодно, только не виталистом. Но не означает ли это просто то, что в биологии мы наблюдаем действие факторов, которые не являются физико-химическими?

Мы видели, что физиолог изучает нечто очень отличное от того, что изучает эмбриолог или натуралист. Первый исследует часть животного, произвольно отделенную от целого, потому что сложность функций простейшего организма такова, что все их нельзя изучить сразу. Он принимает методы физической химии в своем исследовании, и какие бы результаты он ни получил, они обязательно того же порядка. Неизбежно, из самой природы его метода, он может видеть в организме только физико-химические явления. Эмбриолог, с другой стороны, изучает организм как целое и стремится определить, как производятся определенные формы и как изменение внешних условий влияет на принятие этих форм. Мы видели, с каким малым успехом встретились попытки связать эмбриологические процессы только с физико-химическими. Во всех исследованиях органической формы механизм потерпел неудачу. Бесполезно пытаться навязывать аналогии кристаллической формы и форм, принимаемых в природе динамическими геологическими агентами. Если читатель критически рассмотрит эти аналогии, он увидит, что они лишь поверхностны.

Нам кажется, однако, что мы видим в тех действиях организма, которые называются «тропическими» или «тактическими», реакции чисто физико-химической природы, и, начав с них как с основы, можно было бы построить правдоподобную теорию органических движений на строго механистической основе. «Тропизм» — это движение неподвижного организма по отношению к определенно направленному внешнему стимулу. Это движение может быть тем, которое произведено ростом его частей, или дифференциальным сокращением или расширением его частей. «Таксис» мы можем назвать движением свободно передвигающегося организма в ответ на те же направленные стимулы. Движения, посредством которых зеленое растение поворачивается к свету, называются гелиотропическими, а движения его корней в перпендикулярном направлении называются геотропическими. Движение свободно передвигающейся личинки морской уточки, например, при плавании к источнику света называется «фототаксисом».

Во всех этих случаях мы должны думать о стимуле как о «поле энергии» в том смысле, в каком физики говорят об электрических, или магнитных, или электромагнитных, или тепловых, или гравитационных полях. Во всех этих случаях факторы, влияющие на движения организма, являются направленными.

Электрическое поле, например (1), создается путем размещения электродов гальванического элемента на противоположных концах желоба с водой: мы представляем электроны, движущиеся с одной стороны желоба на другую по параллельным линиям и в определенном направлении. Световое поле (2) было бы создано излучением света, распространяющимся по прямым линиям через воду.

Fig. 18.

Движения организма, проявляющего тропизм или таксис, не вызываются стимулами поля, а только направляются ими. В отсутствие этих стимулов он плавал бы наугад. В поле, однако, он будет ориентироваться в каком-то направлении по отношению к линиям силы. «Положительно фототактичное» животное плывет к фокусу, из которого исходит световое излучение, а «отрицательно фототактичное» плывет в другом направлении. Согласно теории тропических и тактических движений, эта ориентация производится дифференциальной стимуляцией противоположных сторон организма. Давайте возьмем в качестве конкретного примера случай гусеницы, которая ползет вверх по стеблю растения, чтобы питаться нежными побегами возле верхушки. Животное обладает удлиненным телом, с мышцами под покровом и сенсорными нервными окончаниями в последнем. Его мышцы находятся в состоянии «тонуса», то есть они нормально всегда слегка напряжены. Падающие лучи света воздействуют на кожные органы чувств, стимулируя ганглиозные центры и создавая эфферентные импульсы, которые спускаются к мышцам. Давайте предположим, что животное движется так, что продольная ось его тела находится под углом, скажем, 45°, к направлению падающего света: одна сторона тела, следовательно, стимулируется, а другая — нет. Стимуляция освещенной стороны создает эфферентные нервные импульсы, которые спускаются к мышцам этой стороны и увеличивают их тонус (или же отсутствие стимуляции другой стороны создает импульсы, которые подавляют мышечный тонус, или импульсы, которые в противном случае сохраняли бы тонус, прекращаются при отсутствии световой стимуляции). В любом случае мышцы освещенной стороны сокращаются, и тело гусеницы движется так, что оно устанавливается параллельно направлению излучения. Обе стороны тела тогда одинаково стимулируются, и животное движется к свету.

Животное питается, а затем ползет обратно вниз по растению. Почему оно делает это? Потому что, говорит Леб, акт питания изменил «знак» таксиса. Раньше, когда оно было голодным, оно было положительно фототактичным, но акт питания (все сразу, по-видимому, до переваривания и усвоения самой пищи) произвел химические вещества в мышцах, которые заставляют последние расслабляться в ответ на импульс, который ранее вызывал сокращение.

Нервная связь, конечно, не является необходимой. Стимуляция энергией поля может воздействовать на мышечное вещество напрямую, или она может, как в случае с простейшим животным, воздействовать на общую протоплазму тела таким же образом. В большинстве случаев, однако, ориентация осуществлялась бы через цепь: орган чувств, афферентный нерв, нервный центр, эфферентный нерв и эффекторный орган. Это цепь событий, которая согласно этой гипотезе заставляет мотылька лететь в пламя или морскую птицу бросаться на фонарь маяка.

Таксис — это, таким образом, неизбежный ответ движением в определенном направлении на направленный стимул. Включая также тропизмы, можно признать, что движение является целенаправленным или, по крайней мере, полезным в некоторых случаях, как, например, гелиотропизм и геотропизм зеленого растения. Если мы признаем, что описание Лебом питания гусеницы как тактического акта верно, мы можем также назвать это полезным актом. Но в большинстве случаев тропизмы и таксисы — это акты, которые кажутся бесполезными для организма. Вторжение лейкоцитов в часть тела, которая раздражена ядом (как при воспалении), полезно для самого тела, но мы должны рассматривать лейкоциты как организмы, и их тактическое движение ведет к их разрушению, и так же обстоит дело с другими аналогичными актами. Именно из-за этого мы находим трудность в объяснении их происхождения с точки зрения естественного отбора.

Это не имеет такого большого значения, поскольку вряд ли можно утверждать сейчас, что тропический или тактический акт имеет какую-либо реальность, за исключением очень немногих случаев — движения растений, гальванотаксис, химико-таксические движения бактерий и лейкоцитов и, возможно, некоторые другие аналогичные случаи являются этими исключениями. Вряд ли можно сомневаться, что распространение концепции на движения многих беспозвоночных и даже некоторые действия позвоночных Лебом и его школой — это натяжка ради общности, которая не была оправдана. Гипотеза, как ее изложил Леб, очевидно, почти наверняка является логической и была явно разработана как протест против антропоморфизма, который видел в полете мотылька в пламя выражение эмоции; или в движениях гусеницы на зеленом кустарнике — выражение голода и сытости и унаследованного опыта животного; или в избегании инфузорией-туфелькой (Paramœcium) капли кислоты — эмоцию неприязни к ощущению боли. Ну, допустим, что это так, и что протест был полезным, ибо очевидно невозможно, чтобы эти представления о причинах движений могли быть проверены: улучшает ли дело укрытие в гипотезе, которая является таким же чисто физико-химическим догматизмом, как другая — антропоморфизмом? Но первая гипотеза, во всяком случае, является той, которая поддается экспериментальной проверке, и в этом заключается ее полезность, поскольку она стимулировала исследования. Очевидно, однако, что эта проверка еще не была проведена. Дифференциальные афферентные импульсы, создаваемые энергетическим полем; увеличение или подавление мышечного тонуса; присутствие фоточувствительных веществ в тканях тактически действующих низших животных; изменение скорости химической реакции в этих случаях, которое должно следовать за стимуляцией — все эти вещи могли бы быть проверены, если бы они обладали реальностью. Тем не менее, только косвенные доказательства, возможно, допускающие другие интерпретации, а не прямые экспериментальные, были до сих пор приведены в пользу общей теории тропизмов.

Более того, тщательный анализ действий некоторых низших организмов Дженнингсом показал, что тактическая гипотеза, вероятно, ложна в большинстве случаев. Этот наблюдатель изучал действия самих организмов, а не начало и конец серии, и он показывает, что поведение организмов гораздо более очевидно описывается, если сказать, что оно принимает метод «проб и ошибок». Давайте предположим некоторое количество инфузорий (Paramœcium) в пленке воды, в одной части которой находится капля уксусной кислоты, медленно диффундирующая в окружающую среду. Вокруг капли есть зона изменяющихся концентраций: если мы проведем воображаемые контуры через точки, где концентрация приблизительно одинакова (концентрические кольца на диаграмме), а затем проведем прямые линии, нормальные к этим кольцам (радиальные линии), мы можем построить «поле», аналогичное электрическому или магнитному полю. Рис. 19. Животное при приближении к полю должно было бы ориентироваться и принять направление «линий силы». Оно, однако, не ведет себя таким образом, а только входит в поле наугад. Войдя, оно остается внутри части, где концентрация находится в определенных пределах. Если оно приближается к границе этого ограниченного поля, оно останавливается, плывет назад, вращается вокруг своей оси, а затем поворачивается на аборальную сторону; и оно повторяет эту серию движений всякий раз, когда приближается (случайно) к области, где концентрация слишком высока, или к той, где она слишком низка. В этом и других организмах мы видим тогда то, что Дженнингс назвал типичной «реакцией избегания», точная природа которой зависит от «моторной системы» животного. Его общие движения — случайные, но, найдя область «оптимальных условий» (условий, которые наиболее подходят в его конкретном физиологическом состоянии), оно остается там.

Предположим (что действительно неоднократно случается), что обширная «гряда» молодых мидий образуется на части морского дна. Через короткое время гряда заселяется косяком мелкой камбалы, жадно питающейся маленькими моллюсками. В своих странствиях рыбы должны неоднократно выходить за пределы этого кормового участка. Обычно, однако, они возвращаются, ибо, не находя пищи, которую они любят, они плавают в разных направлениях и так снова входят в гряду моллюсков.

Предположим (это был действительно прекрасный эксперимент, проведенный Йерксом), краб заключен в ящик, из которого ведут два пути, но только один из которых ведет к воде. Животное бегает наугад, находит неверный путь, возвращается, пробует снова и снова, а затем находит верный путь и возвращается к воде. Если эксперимент повторяется, животное находит верный путь снова с меньшим трудом, и после многих попыток оно заканчивает тем, что находит его сразу при каждом повторении эксперимента.

Все это обсуждение конкретных случаев ведет к нашему рассмотрению способов действия у высших организмов. При строго механистическом образе мышления действия организма в целом основаны на реакциях тактического типа — неизбежных реакциях, природа которых определена и которые следуют за стимулом с уверенностью, часто фатальной для организма, проявляющего их. Принимая эти тактические реакции как в целом верно описывающие поведение организма, мы можем построить теорию инстинктов. В своей простейшей форме инстинкты — это рефлексы — тактические движения. В своих более сложных формах они представляют собой конкатенированные рефлексы, или таксисы. Сложное инстинктивное действие — это действие, состоящее из многих индивидуальных действий, каждое из которых является стимулом для следующего; или, конечно, оно может быть также сложным в том смысле, что несколько простых реакций протекают одновременно, при одновременной стимуляции различных рецепторов. Теперь распространение всего этого на движения «более высокого» порядка очевидно.

Отметим, во-первых, что стимулы, до сих пор рассматривавшиеся во всех приведенных примерах, являются простыми элементарными стимулами. Существует, конечно, относительно немного таких стимулов: гравитация, проводимое тепло (кинетическая энергия материальных тел), излучаемое тепло (энергия эфира), электрическая энергия, химическая энергия и механический контакт или давление (включая атмосферные вибрации). Во всех этих случаях мы имеем определенную, измеримую физическую величину, с которой мы должны связать определенный ответ в форме определенной измеримой физико-химической реакции. Должна существовать функциональность между стимулом и ответом, определенное количественное преобразование энергии. Чтобы взять конкретный пример, определенное количество световой энергии, падающей на рецепторные органы гусеницы Леба, должно трансформироваться в другое количество «нервной энергии», и это, перемещаясь аналогичным образом к «волне взрыва», должно трансформироваться в энергетическую величину какого-то рода, которая инициирует другую «волну взрыва» в мышечном веществе. Все эти трансформации должны быть количественными, и энергия индивидуального света должна быть прослежена от рецепторного органа до точек в мышце, где она нарушает состояние ложного равновесия в веществе последней. Ничего меньшего, чем это, не требуется для демонстрации чисто физической природы реакции со стороны организма на внешний стимул. Можно с уверенностью сказать, что физиологическое исследование не дало ничего, даже приближающегося к такой экспериментальной демонстрации.

Каковы стимулы к действиям высшего организма? Это правда, что их элементы — это энергии, подобные тем, что мы указали, но эти энергии интегрированы, чтобы сформировать индивидуализированные стимулы (Дриш). Стимул в экспериментально изучаемом таксисе — это, возможно, поле параллельных пучков световых лучей определенной длины волны; но в действии человека или, скажем, собаки стимул — это невероятно сложное возмущение эфира, создающее изображение на сетчатке животного. Звуковой стимул, используемый в исследовании, может быть относительно простым атмосферным возмущением, создаваемым устойчивой нотой сирены или струны скрипки; но стимул при прослушивании оркестра может состоять из десятков нот со всеми их гармониями, звучащими одновременно со скоростью, возможно, в несколько сотен в минуту. Все они интегрируются обученным слушателем, и одна или две фальшивые среди множества могут полностью испортить эффект исполнения. Безусловно, здесь есть нечто большее, чем просто разница в степени.

Еще важнее строгая функциональность между стимулом и действием, которую теория тактических ответов навязывает сама себе. Формулируя это очень точно (но не более точно, чем требует теория), мы говорим, что Σ A = f (x, y, z), то есть серия действий Σ A (зависимая переменная) является математической функцией независимых переменных x, y, z. Теперь существует ли что-то подобное этой функциональности между действием высшего животного и стимулом? Очевидно, что нет. Мы узнаем кого-то, кого мы очень хорошо знаем, по любому из сотни различных признаков: манерам ходьбы, речи, одежде и т. д. Он или она — тот же самый человек, независимо от того, видим ли мы его вблизи, или издалека, или сбоку, или в любой из почти бесконечно различных поз, и мы отвечаем на каждый из этих очень разных физических стимулов одной и той же реакцией узнавания: удовольствием, неприязнью, избеганием, приветствием или чем бы то ни было еще. Для спортсмена, стреляющего в дичь, стимулом может быть какой-то почти незаметный оттенок или затенение в укрытии какого-то рода, отличающееся так мало от окружающей среды, что его почти не видно, однако, по его опыту, от этого почти бесконечно малого изменения стимула зависит его действие со всеми его последствиями. В примере Дриша встретились два друга-полиглота, и один говорит другому: «Мой брат серьезно болен», или «Mon frère est sévèrement malade», или «mein Bruder ist ernstlich erkrankt». Здесь физический стимул фундаментально различен в каждом случае, но реакция — выражения сочувствия и беспокойства, обсуждения взаимных договоренностей и т. д. — абсолютно одинаковы. Или пусть один друг скажет другому: «Моя мать серьезно больна», и, несмотря на очень незначительную разницу между согласным звуком br в этом предложении и соответствующим звуком m в другом английском предложении, реакция, то есть последующий разговор и договоренности между двумя друзьями, могут быть совершенно иными.

Формулируя этот аргумент в абстрактной форме, мы можем сказать, в общем, что два стимула, которые в физическом смысле совершенно отличны друг от друга, могут произвести абсолютно одну и ту же серию реакций; и наоборот, два стимула, отличающиеся друг от друга в совершенно незначительной степени, могут произвести совершенно разные реакции. Также легко увидеть, путем анализа предшественников действий интеллектуального животного, что эти стимулы в большинстве случаев являются не элементарными физическими агентами, а индивидуализированными и интегрированными группировками этих агентов; и что животное реагирует не на их математическую сумму, как оно должно было бы делать согласно чисто механистической гипотезе действия, а на типичные целые, которые выражены в этих группировках.

Не является ответом на этот аргумент утверждение, что не фактические атмосферные вибрации (в случае разговора) и не оптическое изображение (в случае узнавания друга) являются истинными стимулами, а скорее ментальные условия или состояния сознания, вызванные этими физическими агентами. Если мы собираемся принять строго механистический метод объяснения действий, такой метод, как тот, что указан гипотезой Леба о чисто тактическом поведении его гусениц, тогда эти атмосферные вибрации и оптические изображения, несомненно, являются истинными стимулами, и реакции должны быть функциями их в математическом смысле. Но поскольку эта строгая функциональность не существует ни в одной тщательно проанализированной поведенческой реакции, мы должны сразу признать, что действительно не физическая серия событий определяет фактический ответ, а поистине сознательное состояние, непосредственно следующее за этими физическими чувственными впечатлениями. Теперь давайте посмотрим, к каким выводам приводит нас это признание.

Между внешним стимулом (атмосферными волнами, воздействующими на слуховые мембраны, или световыми излучениями, воздействующими на сетчатки) и поведенческой реакцией что-то вмешивается. Это индивидуальная история организма, «ассоциативная память» Жака Леба, «физиологическое состояние» Дженнингса, «историческая основа реагирования» (historische Reaktionsbasis) Дриша или «длительность» Бергсона. Последняя концепция — самая тонкая и адекватная, и мы примем ее. Физический стимул, таким образом, ведет к состоянию сознания, восприятию, и за этим следует действие. Что такое восприятие? В рефлекторном действии может не быть восприятия; его нет в таксисе. Эти виды реакций следуют неизбежно из природы стимула — зависят от последнего, на самом деле; но мы не можем не заметить, что интеллектуальное поведение высшего животного включает выбор между альтернативными видами действий. Восприятие, таким образом, — это этот выбор, или оно тесно связано с ним. Но это нечто большее, чем выбор одного из многих видов ответа. Весь прошлый опыт животного входит в восприятие, или, по крайней мере, вся та часть прошлого опыта, которая освещает, каким-либо образом, настоящую ситуацию. То, что делает интеллектуальное животное в ответ на стимул, зависит не только от стимула, но и от всех стимулов, которые оно получило в прошлом, и от всех эффектов всех тех стимулов. В восприятие, которое вмешивается между внешним стимулом, таким образом, и действием, которым животное отвечает, входит то, что мы обычно называем его памятью. Его длительность — это действительно то, что изменяется стимулом и что затем ведет к поведенческой реакции.

Длительность, таким образом, есть память, но это нечто большее, чем память в том смысле, как мы обычно понимаем это свойство. Прошлое сохраняется в нас в форме «двигательных привычек», и, вспоминая его, мы можем заново воспроизводить эти двигательные акты. Тщательная интроспекция легко убедит читателя в том, что, вспоминая разговор, он на самом деле беззвучно произносит его, приводя в движение нервы и мышцы своего речевого аппарата. Усвоенные действия сохраняются; каким-то образом мозговые и спинномозговые пути и связи устанавливаются и остаются: несомненно, когда поражение мозга разрушает или ослабляет память, страдают именно эти физические нервные пути и клетки. Но помимо этого у нас есть чистая память (souvenir pur Бергсона). Что, например, представляет собой зрительный образ чего-то увиденного в прошлом, который может создать большинство людей, если не чистое воспоминание?

Весь прошлый опыт организма — все его восприятия и все совершенные им действия — сохраняется либо в виде двигательных привычек или механизмов, либо в виде чистых воспоминаний. Все это не обязательно должно присутствовать в его сознании; двигательные привычки, конечно, не присутствуют, и из прошлого вспоминается лишь то, что имеет отношение к выбору, который организм собирается сделать из множества видов реакций, возможных для его двигательных организаций. Из этого прошлого он выбирает все, что хоть как-то связано с действиями, возможными для него в настоящем. Он вспоминает все ранее совершенные действия, которые напоминали то, на котором он предварительно остановился; но, вспоминая также другие обстоятельства, связанные с этими прошлыми действиями, он обнаруживает нечто, что побуждает его изменить это предварительное действие. Описывая таким образом все поведение действующего организма, делаем ли мы что-то большее, чем просто выражаем более точными терминами «здравомыслящие» представления обычного человека? Последний подытожил бы все это обсуждение, сказав, что то, как он поступит в любых обстоятельствах, зависит не только от самих обстоятельств, но и от его опыта. Физиология показывает нам максимально ясно, что при стимуляции рецепторного органа, распространении нервного импульса по афферентному нерву, передаче этого импульса через спинной или головной мозг (или оба) — и снова при распространении импульса по эфферентному нерву и преобразовании этого импульса в пусковой механизм, высвобождающий потенциальную энергию в мышечном веществе, — во всем этом не может быть ничего, кроме физико-химических преобразований энергии. Все это ясно и несомненно. Но почему одни и те же афферентные стимулы, входящие в центральную нервную систему в разное время одними и теми же путями и одним и тем же образом, проходят по разным трактам и выходят по разным эфферентным нервам, производя разные результаты? Или почему разные стимулы, входящие в центральную нервную систему, проходят по одним и тем же внутримозговым путям, а затем воздействуют на одни и те же эфферентные нервы и эффекторные органы? Это происходит потому, что эти стимулы ведут к восприятиям, которые сливаются с длительностью организма и становятся ее частью. И тогда реакция становится ответом не на физический стимул, а на длительность, измененную таким образом.

Можем ли мы представить себе какой-либо физический механизм, в котором накапливается длительность организма? Можем ли мы придумать способ, которым воспоминания хранятся в центральной нервной системе? Когда мы говорим «хранятся», именно наша укоренившаяся привычка мыслить категориями пространства и числа заставляет нас рассматривать воспоминания как нечто, отложенное где-то, подобно тому как мы раскладываем бумаги в шкафу или храним образцы в музее. Предполагая, что восприятия хранятся таким образом, мы думаем о них как о записанных и сохраненных так же, как разговор записывается и хранится в фонографе. Фонограф может воспроизвести разговор точно так же, как он был получен, но то, что мы используем, когда применяем наш опыт, — это, очевидно, элементы этого опыта, отобранные и перекомбинированные по мере необходимости. Должно, следовательно, существовать нечто вроде анализа наших восприятий, их диссоциация на простые составляющие и средство восстановления и записи этих составляющих таким образом, чтобы их можно было перекомбинировать в любом порядке и снова заставить войти в наше сознание.

Вполне возможно представить себе такой механизм. Давайте предположим, что эфферентный импульс входит в кору головного мозга через любой аксон: существует целый лабиринт путей, по которым может следовать импульс. Повсюду в центральной нервной системе мы сталкиваемся с прерываниями нервных путей, образованными переплетающимися древовидными структурами. Веточки этих арборизаций, по-видимому, не вступают в фактический контакт друг с другом, и импульс перескакивает через промежуток между ними. Этот промежуток, конечно, чрезвычайно узок, и о нем почти можно говорить как о мембране, поскольку он должен быть занят каким-то организованным веществом. Его назвали синаптической мембраной. Давайте предположим, что стимул определенной природы проходит через синапс, изменяя его физико-химически по мере прохождения. В дальнейшем стимул аналогичной природы будет стремиться пройти через этот конкретный синапс, сопротивление которого уменьшилось. Таким образом, он будет стремиться двигаться по определенному тракту через центральную нервную систему. Теперь последнюю мы можем в некотором роде рассматривать как очень сложный коммутатор, функция которого состоит в том, чтобы соединить любой один стимул (или серию стимулов) из множества с любым одним двигательным механизмом (или серией механизмов) из множества. Двигательная привычка, или путь, таким образом устанавливается и будет сохраняться.

Такая концепция ясна и разумна в принципе, и все работы по физиологии нервной системы свидетельствуют о том, что это хорошая рабочая гипотеза. Мы не можем читать современные книги, не чувствуя, что с ее помощью будут сделаны огромные успехи. Но сложность мозга высших позвоночных настолько невероятно велика, а трудности представления природы необходимых физико-химических реакций в синапсах и других местах настолько огромны, что экспериментальная проверка может оказаться невозможной. И все, что мы сказали, относится к единичному элементарному стимулу, однако в любом обычном действии стимул представляет собой синтез почти бесчисленного множества простых стимулов, в то время как реакция также является синтезом. Оптическое изображение почти любого объекта содержит огромное количество оттенков и цветов, различающихся почти незаметно: должно быть по крайней мере столько же простых стимулов, сколько палочек или колбочек в той части сетчатки, которую покрывает изображение. Двигательные реакции состоят из множества тонко настроенных и скоординированных мышечных сокращений и расслаблений. Если мы собираемся принять механистическую гипотезу действия такого рода, которая включает только те процессы, что были предложены выше, недостаточно сформулировать логическое описание, последовательное само по себе и согласующееся с физико-химическими знаниями. Одно лишь изложение такой гипотезы не продвигает нас далеко. Если она по своей сути механистична, она должна быть способна к экспериментальной проверке в деталях.

Даже если бы она была подтверждена экспериментально, она все равно оставила бы нетронутой проблему сознания. Все, что мы рассматривали, — это серии физико-химических преобразований энергии. Как же тогда возникает сознание? Мы не можем даже вообразить его ассоциацию в функциональном смысле с цепью событий, образующих афферентный импульс. В той или иной форме механизм должен предполагать дуализм — параллелизм физических и психических процессов. Физические события в центральной нервной системе связаны с психическими — когда происходят первые, происходят и вторые, — однако первые не являются «причинами» в каком-либо физическом смысле для вторых. Сознание следует за мозговыми преобразованиями энергии как параллельный «эпифеномен». Мы сразу же покидаем область механизма, и как мы можем оставаться довольными таким ограничением наших описаний? И если мы приходим к выводу, как мы, по-видимому, обязаны сделать, что сознание является аффективным агентом, модифицирующим наши реакции на внешние стимулы, не показывает ли это само по себе, что наша концепция поведения как чисто физико-химического процесса недостаточна в своей исключительности?

Мы вернемся к рассмотрению основных результатов экспериментальной эмбриологии в следующей главе, но давайте заметим здесь, в каком направлении ведут нас эти результаты, а также результаты анализа инстинктивных и разумных действий. Они ведут к выводу, что физико-химические процессы в организме являются лишь средством, с помощью которого последний развивается, растет, функционирует и действует. В анализе этих процессов мы не видим ничего, кроме реакций, изучаемых в физической химии; но всякий раз, когда мы рассматриваем организм как целое, мы, кажется, видим координацию, или контроль, или направление этих физико-химических процессов. Негели сказал, что в развитии эмбриона каждая клетка действует так, как если бы она знала, что делает каждая другая клетка. В развивающемся эмбрионе или регенерирующем организме существует своего рода автономия, благодаря которой нормальная, типичная форма и структура возникают даже тогда, когда была предпринята непредвиденная попытка вмешательства в обычный ход развития: в этом случае физико-химические реакции, которые протекают в нормальной цепи событий, протекают каким-то иным образом, и новое направление навязывается развивающемуся эмбриону организацией, которую мы должны рассматривать как присущую ему. Это же направление и автономия должны быть признаны в поведении взрослого организма как целого. Что это такое? Мы пытаемся думать об этом как о жизненном порыве, который придается физико-химическим реакциям, являющимся проявлениями жизни организма. Это élan vital Бергсона, или энтелехия Дриша. Что включено в эти концепции, мы рассмотрим в последней главе этой книги; а прежде чем сделать это, необходимо будет рассмотреть организм с другой точки зрения — с точки зрения его изменчивости, когда он рассматривается как один из членов ряда поколений.

ГЛАВА V. ИНДИВИД И ВИД

Что такое индивидуальный организм? Простейшее, такое как амеба или парамеция, представляет собой одну клетку: это совокупность физических и химических частей, ядра, цитоплазмы и т. д., и ни одна из этих частей не может быть удалена, если организм должен продолжать жить. Клетка может быть в некоторой степени повреждена, но, в общем, ее жизнь зависит от целостности ее существенных структур, и она не может быть разделена, не перестав быть тем, чем она была. Она содержит минимальное количество частей, необходимых для продолжения органического существования.

Такой организм, как гидра, состоит из совокупности клеток, которые не все одного типа. Внешний слой, или эктодерма, является сенсорным и защитным и содержит органы нападения; в то время как внутренний слой состоит из клеток, которые выполняют функции пищеварения и ассимиляции. Все эти части, в общем, необходимы для жизни гидры. Их можно повредить; животное можно разрезать на две части, и каждая из этих частей может регенерировать путем роста ту часть, которая была удалена. Тем не менее, существование эктодермы и энтодермы в определенном минимуме массы необходимо для этой регенерации. Высшее животное, или метазоон, является, следовательно, совокупностью клеток, каждая из которых эквивалентна индивидуальному простейшему; но эти клетки не все одинаковы — то есть в многоклеточном организме существует дифференциация тканей.

Опять же, кишечнополостные предоставляют примеры животных, которые являются совокупностями частей, каждая из которых является морфологическим эквивалентом одной гидры. Такое животное, как сифонофора, например, состоит из зооидов, и каждая из этих единиц имеет существенную структуру гидры. Но зооиды не все одинаковы: некоторые из них выполняют функцию передвижения, другие — нападения, третьи — пищеварения и ассимиляции и так далее. Здесь, опять же, весь организм может быть поврежден; части могут быть удалены, и может произойти регенерация; но как сифонофора, все различные зооиды должны присутствовать, если характерное функционирование животного должно продолжаться.

Простейшее, следовательно, является индивидом первого порядка, гидра — индивидом второго порядка, а сифонофора — индивидом третьего порядка. Некоторая подобная концепция степеней индивидуальности, вероятно, будет сочтена удовлетворительной большинством зоологов, однако рассмотрение покажет, что она очень неадекватна. Многие одноклеточные растения и животные могут состоять из ряда клеток, которые все одинаковы. Диатомовые водоросли и перидинеи размножаются делением своих клеточных тел и ядер, и части, таким образом образованные, могут оставаться в связи друг с другом. Диатомея может состоять из одной клетки, или она может состоять из переменного числа таких клеток, соединенных вместе нитями или другими способами; и диссоциация такой серии может произойти, не мешая никоим образом функционированию разделенных частей. Ленточный червь состоит из «головки», или сколекса, содержащего центральную нервную массу и органы фиксации; и органически непрерывной с этим является серия сегментов, или проглоттид. Эти проглоттиды образуются непрерывно из задней части сколекса, и они могут оставаться в связи друг с другом, а также с центральной нервной системой и некоторыми другими органами, которые сконцентрированы в сколексе. Тем не менее, каждая проглоттида содержит полный набор репродуктивных органов; она имеет локомоторные органы, так что может передвигаться и прикрепляться к любой поверхности, с которой вступает в контакт. Она может вести, по крайней мере в течение значительного времени, независимое существование отдельно от сколекса и других проглоттид, с которыми она была первоначально в непрерывности. У большинства мшанок, например, обычного морского мха, организм состоит из очень большого числа полипов или зооидов, каждый из которых секретирует вокруг себя своего рода оболочку, но все они могут быть соединены вместе общей тканью. У многих зоофитов по существу та же структура. У кораллов есть очень многочисленные зооиды, каждый из которых живет в известковой чашечке, секретируемой им самим. Мшанки, зоофиты и кораллы являются индивидами третьего порядка, и мы могли бы рассматривать стробилу ленточного червя — сколекс с его цепью проглоттид — как также принадлежащую к той же категории. Тем не менее, часть колонии мшанок или гидрозоев, или проглоттида ленточного червя может отделиться, после чего она будет продолжать жить, размножаться и проявлять все характерное функционирование вида, к которому она принадлежала.

Такое животное, как гидра, или планария, или щетинконогий червь, или морская звезда, может быть разрезано на несколько кусков, и при условии, что каждый из этих кусков превышает определенный минимум массы, он регенерирует всю структуру организма, частью которого он являлся. В развивающемся эмбрионе морского ежа стадия восьми клеток может быть обработана так, что бластомеры могут отделиться друг от друга: каждый из них затем начнет сегментироваться снова и воспроизведет типичную личинку морского ежа. Паразитический плоский червь, известный как печеночная двуустка, производит личинки, которые развиваются, образуя другие личинки, называемые редиями. Каждая редия обычно развивается в другую личиночную форму, называемую церкарией, которая в конечном итоге развивается во взрослого червя. Но при определенных обстоятельствах каждая редия может делиться и воспроизводить ряд дочерних редий, и может существовать даже несколько поколений этих личинок. У многих низших животных почки могут образовываться почти из любой части тела, и каждая из этих почек может воспроизвести весь организм. У растений весь организм может быть выращен из очень ограниченной части или черенка. Таким образом, индивид, будь то первого, второго или третьего порядка, может быть разделен, не переставая обязательно быть тем, чем он был.

Регенерация фрагментов, отделенных от полностью развитого взрослого тела с целью формирования полных организмов, в общем, не происходит среди высших животных, как, впрочем, и размножение путем почкования, как общее правило. Когда такие животные размножаются, яйцеклетка развивается, образуя большую массу клеток, которые позже дифференцируются, образуя ткани и органы взрослого тела. Но относительно небольшое число недифференцированных клеток сохраняется в яичниках самок или в семенниках самцов, и каждая из этих клеток может снова развиваться и воспроизводить организм. Ограничений для этого процесса, по-видимому, нет: любая яйцеклетка животного может последовательно делиться, так что образуется бесконечная геометрическая прогрессия, и в каждом члене этой серии содержатся все потенциальные возможности первой.

Физическая концепция индивидуальности — того, что не может быть разделено или что не может быть разделено, не переставая быть тем, чем оно было, — такая индивидуальность, какой обладает химическая молекула, не может быть применена к организму. Любое определение, которое включает идею материальности, терпит неудачу. Очевидно, что понятие индивида, наиболее часто встречающееся в зоологических трудах — что это продукт развития одной яйцеклетки, — не выдерживает критики, ибо, будучи логически примененным, оно рассматривало бы все потомство яйцеклетки, то есть все организмы, принадлежащие к виду, как индивида. Ясно, что трудности концепции возникают из нашей попытки отождествить жизнь организма с материальным созвездием, в котором эта жизнь проявляется. В ходе поколения за поколением яйцеклетка делится, растет и снова делится, и так далее без видимого предела. Но если мы предположим, что «организация» или «энтелехия» материальна и способна к этой бесконечной делимости без ущерба для своих атрибутов, не распространяем ли мы на материю свойство, которое принадлежит только концепциям, рассматриваемым математикой?

Обсуждение индивидуальности в отношении организма, рассматриваемого как морфологическая сущность, является, по сути, довольно формальным, и оно ценно лишь постольку, поскольку его целью является установление наиболее удобной терминологии. Тем не менее, понятие органической индивидуальности ясно нам, хотя это понятие ощущается интуитивно и не поддается анализу. Мы видим в природе животных, подобных нам самим, и мы не сомневаемся, что каждый из них является сущностью, изолированной от остальной вселенной, и по отношению к которой остальная вселенная относительна. Мы сами являемся прежде всего центрами действия. Движение, или изменение положения по отношению к какому-либо объекту, находящемуся вне нас в природе, является лишь относительным, и нет стандарта или точки во вселенной, которая была бы неподвижной и к которой мы могли бы отнести движение тела, отличного от нашего собственного. Но движение нашего собственного тела — это нечто ощущаемое или переживаемое интуитивно, нечто абсолютное. По мере того как мы движемся, вселенная, вернее, наша вселенная — то есть все, на что мы воздействуем, фактически или в нашем созерцании, — сжимается в одном направлении и расширяется в другом. Мы чувствуем себя отделенными от нее, хотя мы можем, в некоторой степени, контролировать ее. Мы не сомневаемся, что высшие животные имеют это чувство изоляции от вселенной и отношения к ней как к чему-то отдельному от них самих; хотя, конечно, попытка продемонстрировать это ведет ко всем видам трудностей, предложенных в нашей попытке обсудить индивидуальность. Это убеждение, которое чувствуется настолько сильно, что у нас нет сомнений по его поводу. Органического индивида мы можем тогда описать как изолированное, автономное созвездие физико-химических частей, способное к неограниченному росту или размножению.

Что такое размножение? Это органический рост путем диссоциации, сопровождаемый у высших организмов дифференциацией и реинтеграцией. Чтобы сделать это утверждение ясным, мы должны теперь рассмотреть явления размножения у низших и высших организмов.

Мы знаем чисто физический рост. Если маленький кристалл какого-либо подходящего вещества подвесить в бесконечно большом количестве раствора того же химического вещества, он начнет расти, и нет видимого предела массе, которой он может достичь. Такие гигантские кристаллы могут быть выращены в лаборатории, или они могут быть найдены в горных породах. Рост здесь — это процесс аккреции, при котором поддерживается определенная форма. Форма в неорганической природе может быть существенной или случайной. Случайные формы — это те, которые частично являются результатом очень большого числа малых и нескоординированных причин: форма острова или горы, подвергающейся эрозии, или очертания речной долины или дельты, или расположение камней, образующих морену на стороне ледника. Существенные формы — это те, которые принимаются в результате действия одной или нескольких скоординированных причин, и таковы формы кристаллов. Они неизменны или варьируются в очень малых пределах около неизменной средней формы.

Форма кристалла зависит от структуры молекул химического вещества, из которого он производится. Мы не можем, конечно, говорить о форме молекулы, но мы знаем, что атомы, из которых она состоит, имеют определенные положения в пространстве относительно друг друга — положения, которые концептуализированы в структурных формулах химиков. В растворе, или маточном растворе, эти молекулы свободно движутся друг среди друга, но в кристалле они оказываются запертыми вместе, и их движения ограничены. Форма кристалла зависит от того, как молекулы заперты вместе, или от того, как они расположены. Куб может быть построен путем расположения ряда очень маленьких кубиков: очевидно, мы не могли бы сделать куб из ряда очень маленьких шестиугольных призм, если бы последние были упакованы вместе таким образом, чтобы занимать минимум пространства. Бесконечно большое число кубов могло бы также быть сформировано путем добавления отдельных слоев очень маленьких кубиков к граням уже существующего — то есть путем аккреции элементов по существу схожей формы. В каждом кубе (или кристалле) этого бесконечного числа геометрическая форма была бы той же самой, и если бы мы измерили любую одну сторону любого куба этой серии, мы обнаружили бы, что общая поверхность всегда была бы определенной функцией длины этой стороны. Масса куба была бы также функцией такого измерения: она была бы al³, где a — константа, зависящая от единицы массы и от удельного веса вещества, из которого состоял кристалл. Если мы возьмем серию кристаллов возрастающего размера, это отношение верно для каждого из них: M = al³, где M — масса, a — константа, упомянутая выше, и l, независимая переменная, — любая одна длина стороны кристалла.

Если организм растет путем аккреции таким же образом, как кристалл, это отношение должно также сохраняться во всей исключительности, с которой мы ожидаем, что оно будет сохраняться при росте кристалла. Но он растет не так. Его рост — это нечто существенно иное, и никакие поверхностные аналогии, столь распространенные в наши дни, не должны затушевывать это различие. Организм может расти путем аккреции, таким образом, слои известкового вещества могут быть добавлены к внешней стороне мембранной кости из окружающего надкостницы, или он может расти путем отложения вещества внутри самих клеточных тел (процесс роста путем интуссусцепции у физиологов растений). Но степень роста путем аккреции строго ограничена во всех организмах: для каждого существует максимальная масса, определяемая природой животного или растения, и эта масса есть масса самого одноклеточного организма или масса клеток, из которых состоит многоклеточный организм. Может также существовать рост путем аккреции в случае формирования скелетных структур, которые закладываются действием клеток организма, но если мы ограничим наше внимание ростом самого живого вещества, мы увидим, что аккреция прекращается, когда достигнута масса, характерная для клеток, когда начинается рост путем диссоциации. Клетка затем делится, и каждая из частей, на которые она разделилась, растет до предельного размера, и снова происходит деление. Это то, что происходит в случае роста яйца морского ежа для формирования личинки, или бластулы. Яйцеклетка сегментируется на два бластомера, каждый из которых затем растет до определенной степени и снова сегментируется на два бластомера. После завершения десяти делений имеется около 1000 клеток, которые расположены так, чтобы сформировать полый шар — бластулу.

Теперь начинается дифференциация. На стадии бластулы все клетки одинаковы, фактически и потенциально. Но вскоре одна часть полого шара клеток впячивается внутрь, и клетки этого ввернутого слоя становятся отличными от клеток внешнего слоя, в то время как клетки третьего типа появляются в пространстве между внешним и внутренним слоями. Рис. 20. — Личинка гаструлы морского ежа в разрезе. Это процесс дифференциации, ведущий к развитию различных тканей — защитных, сенсорных, пищеварительных, скелетных и т. д. Клетки все еще продолжают делиться и расти до своего максимального размера, но когда начинается процесс дифференциации, образующиеся клетки не совсем такие, как те, из которых они произошли. Однако, наконец, когда заложены зачатки всех тканей взрослого тела, клетки начинают производить дочерние клетки только одного типа. Рост эмбриона состоит, следовательно, из диссоциации или деления вещества яйцеклетки и бластомеров, за которым следует постепенно возрастающая дифференциация клеток, таким образом произведенных.

Реинтеграция происходит все время. Бластула и личинки гаструлы — это действительно организмы, способные вести независимое существование, то есть они являются автономными сущностями или индивидами. Деятельность частей, из которых они состоят — эктодермальных локомоторных клеток, эктодермальных сенсорных клеток, энтодермальных ассимиляционных клеток и так далее, — должна быть скоординирована. Клетки находятся в органической материальной непрерывности друг с другом, и события, которые происходят в любой из них, влияют на все остальные. Впечатления, произведенные на сенсорные клетки, передаются локомоторным клеткам, а пищевой материал, ассимилированный ассимиляционными клетками, распределяется по всем остальным. На всех стадиях растущий эмбрион является органическим единством. Чем более полно он развит, чем больше морфологическая сложность организма и чем многочисленнее его виды деятельности, тем больше дифференциация; но тем больше также координация органов и тканей. У высших животных эта координация и интеграция деятельности осуществляется (главным образом) центральной и периферической нервными системами, но специально дифференцированные нервные клетки не являются необходимыми для этой цели. Дифференциация во время роста, следовательно, обязательно сопровождается реинтеграцией диссоциированных и дифференцированных частей.

В процессе органического роста отношение между массой и формой больше не сохраняется со всей точностью, с которой оно применяется к росту кристалла. Мы могли бы потратить жизнь, выращивая таблетки тростникового сахара, но во всех случаях мы обнаружили бы, что масса любого кристалла пропорциональна кубу длины диаметра: существовало бы строгое отношение между массой и геометрической формой. Но это строгое отношение не сохраняется в случае серии организмов, принадлежащих к одному виду, но различающихся по размеру. Если мы измерим, например, длины большого числа рыб одного вида, мы обнаружили бы, что мы должны описать закон роста не простым уравнением M = al³, а эмпирически оцененным выражением вида M = a + bl + cl² + dl³ + . . . и что константы в этом уравнении варьировались бы в зависимости от изучаемого вида и от условий, в которых он живет, — то есть организм меняет форму по мере увеличения размера. Это немыслимо в случае чисто физического роста путем аккреции молекул, и мы находим снова, что характеристики организма зависят не только от того, что он есть, но также от того, чем он был, — то есть от его длительности. Рост, следовательно, у растений и животных подразумевает изменчивость формы, в общем кумулятивную изменчивость, ведущую к неопределенному отклонению от типичной формы.

Организм, следовательно, не растет просто путем аккреции материала, но, достигнув определенного предела размера, он делится или размножается. У низших растений и животных этот процесс деления прост: либо организм (одноклеточный или многоклеточный) делит себя на две приблизительно равные части, либо он делится на ряд таких частей. Первый процесс представлен размножением бактерии или амебы, или делением планарии; второй представлен делением (у многих простейших, например) всего организма на ряд спор. Фундаментально оба процесса схожи: простое бинарное деление бактерии сопровождается сразу же ростом путем аккреции, в то время как при образовании выводка (случаи множественного деления) родительская клетка делится, а затем каждая из дочерних клеток делится, и так далее в течение нескольких поколений. После завершения этих делений клетки выводка растут путем аккреции до своего нормального размера. Бессмысленно, в свете нашего предыдущего обсуждения, говорить, что индивидуальность материнской клетки «сливается с индивидуальностью дочерних клеток». Но мы можем полагать, что парамеция обладает некоторой степенью сознания. Обладает ли она личностью — то есть чувством изоляции от остальной вселенной и чувством единства со своим собственным прошлым — памятью или сознательной длительностью? Если так, ее личность, когда она делится, становится единой с личностью ее дочерних клеток. Или ее личность и сознательное прошлое — это также личность ее сестринских клеток, а также личность уже не существующей материнской клетки и клетки, частью которой эта в свою очередь была? Мы должны помнить, что такой организм, как парамеция, показывает в своем поведении большинство признаков интеллекта; что части, на которые она делится, когда размножается, одинаково развиты; и что процесс деления может не прерывать сознательную длительность ни одной из частей. Существует ли общая личность, или единство сознания, всех организмов этого типа, которые происходят от одного и того же индивида?

Размножение путем деления, простого или множественного, не продолжается бесконечно в случае одноклеточных организмов. Рано или поздно наступает предел, и клетка тогда уже не способна продолжать делиться. Конъюгация затем происходит одним из многих способов. По существу, два организма вступают в контакт, и их ядра сливаются, или, скорее, часть материала одного ядра переносится в другое. Клетки затем разделяются, и размножение путем деления начинается снова.

Это не обязательно половое размножение: это конъюгация по существу схожих морфологических сущностей. Если две конъюгирующие парамеции обладали отчетливыми личностями, мы могли бы вообразить слияние или сложение двух сознательных длительностей или воспоминаний. Сексуальность, однако, включает меньше, чем это. В этом способе размножения конъюгирующие тела — это не организмы в обычном смысле, а скорее модифицированные организмы или высоко модифицированные части организмов. У некоторых низших растений конъюгирующие клетки могут быть модифицированы по отношению к клеткам, характерным для организма, но они могут быть приблизительно равны по размеру. Но у многоклеточного растения и животного, в общем, конъюгаты — это клетки, отделенные от родительского тела, и отличающиеся главным образом от клеток последнего тем, что они показывают отсутствие дифференциации. Одна из этих клеток, отделенная от отцовского тела, — это сперматозоид (в случае животного) или пыльцевое зерно (в случае растения). Она намного меньше половой клетки, отделенной от материнского тела: это яйцеклетка в случае животного или оосфера в случае растения. В общем, яйцеклетка — это относительно большая клетка, так как она содержит обильную цитоплазму, которая может быть также нагружена желтком или другим резервным пищевым материалом. Сперматозоид намного меньше и состоит из ядра с минимальной массой цитоплазмы. Яйцеклетка, в общем, неподвижна; сперматозоид обычно высоко подвижен.

Существенным процессом в половом размножении одноклеточных организмов является, следовательно, конъюгация самих организмов. У многоклеточных организмов модифицированные клетки — половые клетки — отделяются от тел родителей, и эти клетки конъюгируют. У многих низших растений и животных фазы полового и бесполого размножения чередуются, таким образом, парамеция размножается простым делением, но с интервалами происходит конъюгация. У растений чередуются спорофитное и гаметофитное поколения, спорофит размножается множественным делением — то есть путем образования спор, а гаметофит размножается путем образования половых клеток. Существует мало организмов — возможно, ни одного, — у которых продолжающееся бесполое размножение путем простого или множественного деления, образования спор, почкования и т. д. может продолжаться без предела. В подавляющем большинстве исследованных случаев бесполое размножение становится слабым через некоторое время, а затем прекращается, и считается, что стимул конъюгации клеток или стимул полового размножения необходим для его возобновления. В таких случаях говорят, что организм стал «сенесцентным», и «омоложение» каким-либо средством становится необходимым. Как общее правило, омоложение осуществляется обменом ядерным веществом между двумя конъюгирующими организмами, но оно может быть осуществлено отдыхом, или изменением среды, или снабжением каким-либо необычным пищевым материалом жидкости, в которой содержится делящийся организм. Таким образом, если различные материалы добавить в воду, населенную делящейся парамецией, простейшее может продолжать размножаться простым делением по крайней мере в течение двух тысяч поколений. Мы должны помнить, однако, что «сенесценция» и «омоложение» — это только слова; какова существенная природа изменений, обозначаемых ими, мы не знаем.

В половом размножении, как оно происходит у подавляющего большинства растений и животных, яйцеклетка, или женская половая клетка, оплодотворяется или «активируется» мужской половой клеткой. Но эта активация сперматозоидом не является необходимой, так как сама яйцеклетка способна к делению и развитию для формирования полного организма. Это происходит в случаях естественного партеногенеза среди насекомых и некоторых других животных, где яйцеклетка приступает, без оплодотворения, к сегментации и развитию. У некоторых низших растений, где размер мужских и женских половых клеток почти равен, любая из них может подвергнуться партеногенетическому развитию: в таких случаях мы не можем, конечно, правильно говорить о половой дифференциации. В случаях организмов, нормально размножающихся половым путем, стимул к развитию дается входом в яйцеклетку сперматозоида — то есть смесью мужской и женской зародышевых плазм; но у некоторых животных этот стимул может быть заменен добавлением в воду, в которой они живут, определенных химических веществ. Это процесс искусственного партеногенеза, впервые изученный Лебом в случае яиц морского ежа; и его анализ предполагает, что сперматозоид переносит какое-то вещество в яйцо, и что это вещество инициирует сегментацию, запуская цепь химических реакций. Что это за реакции точно и каков процесс «формативной стимуляции» сперматозоидом, мы не знаем. Вполне определенно, однако, что гораздо больше, чем этот процесс формативной стимуляции, вовлечено в оплодотворение яйца сперматозоидом. Смесь мужской и женской зародышевых плазм, возникающая в результате конъюгации, придает эмбриону характеристики обоих родителей и их предков.

В одноклеточном организме «тело» состоит из одной клетки, содержащей ядро. Внеядерная часть клетки — цитоплазма — модифицирована различными способами: так, она может обладать жгутиками или ресничками, так что она может быть активно локомоторной. Это одновременно рецепторный аппарат, восприимчивый к изменениям в среде, в которой он живет, и это также эффекторный аппарат, способный преобразовывать полученные стимулы в двигательные импульсы. Он может быть способен накапливать доступную энергию, используя энергию излучения в синтезе углеводов и белков из неорганических веществ в растворе в воде, в которой он живет; и он также способен расходовать эту энергию в контролируемых движениях. Все характеристики жизни, фактически, проявляются одноклеточным организмом, дифференциация цитоплазмы соответствует функционально дифференциации тканей многоклеточного животного или растения.

В последнем органы, системы органов и ткани состоят из дифференцированных клеток. Развитие состоит по существу из процесса образования клеток путем простого деления, и в конце этого процесса сегментации устанавливаются различные зачатки (Anlagen). Старые эмбриологи стремились распознать формирование трех «зародышевых листков» в большинстве групп животных: это были внешний слой, или эктодерма, средний слой, или мезодерма, и внутренний слой, или энтодерма. Эктодерма, как считалось, давала начало покрову, центральной и периферической нервным системам и сенсорным органам. Мезодерма давала начало мускулатуре и скелету, выделительным органам и некоторым другим тканям. Энтодерма давала начало главным образом пищеварительному каналу и его железам. «Гастреа-теория» Геккеля стремилась распознать схожую личиночную форму, или «Гастрею», в развитии большинства многоклеточных животных, и много изобретательности аргументации требовалось для установления этой гомологии. Новая эмбриология признает трудности, подразумеваемые в применении во всей его исключительности теории Гастреи к высшим типам многоклеточных животных; так что в наши дни стало необходимым отказаться от понятия метазойного животного как построенного из этих трех первичных зародышевых листков. В конце сегментации, следовательно, эмбрион состоит из массы клеток, схожих друг с другом по структуре, но различающихся по судьбе и по потенции. Некоторые из этих клеток предназначены дать начало покрову, нервной системе и органам чувств; другие становятся скелетом и мускулатурой; а третьи — органами пищеварения, ассимиляции и выделения. Первичное расположение этих групп клеток в три слоя действительно устанавливается во многих случаях развития, но ясно, что это расположение далеко не универсальное. Современная эмбриология показывает самым ясным образом, что в конце сегментации эмбрион состоит из группы клеток, каждая из которых имеет нормально различную судьбу в последующем развитии. Что именно станет каждая клетка, зависит от ее положения по отношению к другим. Но каждая клетка способна стать большим, чем она нормально становится: ее потенция больше, чем ее фактическая судьба. Если нормальный ход развития прерван, клетка, которая обычно дала бы начало части скелета, может дать начало части пищеварительного канала. Клетки развивающегося эмбриона автономны.

В нормальном ходе развития большинство клеток, существующих в конце сегментации, дают начало «телу» организма, подвергаясь дифференциации по мере того, как они развиваются. Но несколько эмбриональных клеток сохраняются без структурной модификации на протяжении всего развития животного. Они делятся и растут и становятся больше по количеству, но остаются неизменными в других отношениях. Эти клетки становятся существенными репродуктивными органами, или гонадами, взрослого животного — то есть яичниками самки и семенниками самца. У самок высших животных (млекопитающих и, возможно, некоторых членистоногих) эти клетки только делятся и растут во время ранних стадий развития, и задолго до начала взрослой жизни количество яйцеклеток в гонадах становится фиксированным. У всех самцов и у самок большинства животных, однако, репродуктивные клетки, по-видимому, способны к неограниченному размножению.

Существенные клетки гонад, овариальные материнские клетки или спермальные материнские клетки, составляют зародышевую плазму. В современной спекулятивной биологической литературе термин зародышевая плазма, однако, ограничен хроматическим материалом в ядрах репродуктивных клеток, цитоплазма рассматривается как несущественная для передачи наследственных качеств организма. Кажется ясным, однако, что это различие между цитоплазмой и хроматическим веществом ядра не всегда является обоснованным, так что лучше говорить о всей клетке как составляющей зародышевую плазму. Эмбриональные клетки, следовательно, имеют разные судьбы: некоторые из них трансформируются во время развития в тело, или сому, а другие остаются немодифицированными на протяжении всей жизни как зародыш. Сома вступает в интимные отношения со средой; она подвержена превратностям последней; и она может активно реагировать на них. Зародышевые клетки могут, возможно, мигрировать через тело, возможно, было предложено, развиваясь фатально и безответственно в таинственные, злокачественные опухоли взрослой жизни. Обычно, однако, они остаются изолированными в репродуктивных железах, скрытыми от внешней среды. Их деятельность присуща им самим, ритмична и становится функциональной только при вступлении сомы в фазу половой зрелости. С точки зрения вида сома — это только оболочка зародышевых клеток. Она подвержена каждому изменению среды, и, будучи обычно кумулятивно подверженной последней, она становится в конце концов непригодной оболочкой. Соматическая смерть затем следует как естественное завершение, но зародышевые клетки, в некотором смысле, бессмертны в том, что они остаются способными к неограниченному росту путем деления.

В половом размножении высшего организма часть зародышевой плазмы отделяется, подвергается росту и развивается в организм, проявляющий родительскую организацию. Но в развитии потомства часть зародышевой плазмы, полученная от родителя, сохраняется неизменной, передается другому поколению и так далее без видимого предела. Нечто передается от родителя к потомству. Это нечто мы рассматриваем как клетку, проявляющую определенную химическую и физическую структуру; но в то время как половая клетка отличается в определенных отношениях от обычной соматической клетки, эти структурные и химические различия незначительны, когда они сравниваются с различиями в потенциальных возможностях клеток. Соматические клетки, в общем, способны воспроизводить только общую характеристику тканей, частью которых они являются. Некоторые из них, клетки серого вещества центральной нервной системы, например, по-видимому, неспособны к делению и росту. Но опять же факты регенерации, по-видимому, указывают на обладание соматическими клетками большей, чем эта ограниченная, силой воспроизведения тканей, частью которых они являются: в этой степени эксперименты по регенерации стремятся устранить существенное различие между соматическими и зародышевыми клетками. Пренебрегая этими результатами в то же время, мы видим, что половые клетки содержат внутри себя потенциальную возможность воспроизведения всего организма во всей его специфичности. То, что передается от родителя к потомству, — это родительская организация во всей ее специфичности; и сказать, что эта организация — материальная вещь, — это, конечно, сформулировать гипотезу, а не факт наблюдения.

Эта передача специфической формы и способа поведения из поколения в поколение — это то, что гипотеза наследственности пытается объяснить — то есть описать в самых простых возможных терминах, используя концепции физической науки. «Двенадцать лет назад», — говорит Жак Леб, — «область наследственности была местом для ритора и метафизика; сегодня это, возможно, самая точная и рационалистическая часть биологии, где факты могут быть предсказаны не только качественно, но и количественно». Пусть читатель сам изучит скудный набор фактов, на которых основан этот апофеоз механистической биологии.

Две современные гипотезы наследственности требуют внимания — гипотеза Вейсмана о непрерывности зародышевой плазмы и «мнемическая» гипотеза Семона. В последней предполагается, что основой наследственности является бессознательная память организма: способы функционирования «запоминаются» зародышевой плазмой и передаются. Это понятие представляет много точек сходства с тем, которое мы рассматриваем позже, так что его нужно только упомянуть здесь. Гипотеза Вейсмана — подобно гипотезе пангенезиса Дарвина — является корпускулярной и была, очевидно, предложена современным развитием концепций молекул и атомов в физических науках. Она предполагает, что то, что передается, — это материальное вещество определенной химической и физической структуры. Это не половая клетка и даже не ядро последней, а определенный материал, содержащийся в ядре. Последнее содержит белковые вещества, содержащие большую пропорцию фосфорной кислоты, чем цитоплазма клеток в общем; эти белки известны как нуклеопротеины, хотя наше знание их химической структуры, до сих пор, не очень точное. Это не они, однако, являются зародышевой плазмой, а вещество в ядре, которое становится видимым, когда клетка убивается определенными способами, и которое окрашивается определенными основными красителями. Оно отличается этим характером только, и по этой причине его свободно называют «хроматином». Это вещество Вейсман идентифицирует как «материальную основу наследственности».

Когда клетка делится, обычно происходит очень сложная цепь событий. Этот процесс «митоза» показывает много вариаций в деталях, и без фактической демонстрации довольно трудно объяснить его ясно. Но его существенной чертой является, очевидно, точное деление пополам всех структур в клетке, которая собирается делиться. В обычной клетке, которая не собирается делиться немедленно, хроматин диффундирован по всему ядру в виде очень многочисленных мелких гранул, распознаваемых только по их реакциям окрашивания. Они могут быть сконцентрированы в какой-то части ядра, так что деление через плоскость геометрической симметрии клетки не разделило бы, в общем, точно пополам хроматин. До деления, следовательно, это вещество агрегируется в виде гранул, лежащих вдоль извитой нити вещества, называемого «линином», который характеризуется главным образом тем фактом, что он не окрашивается красителями, которые окрашивают хроматин. Нить распадается на короткие палочки, называемые хромосомами, и эти палочки располагаются в экваторе ядра. Палочки затем расщепляются продольно, и одна половина каждой движется к одному полюсу ядра, другая половина движется к другому полюсу. Различные другие модификации клетки и ядра происходят сопутствующе с этими изменениями, но существенная вещь, которая происходит, кажется, делением пополам всех структур клетки, и это самое простое объяснение явлений митотического деления клеток. Две дочерние клетки затем формируются делением материнской клетки, и каждая из этих дочерних клеток получает одну половину каждой из гранул хроматина, которые содержались в материнской клетке.

Хромосомы, или «иданты», по-видимому, состоят из дискретных гранул, и это (как правило) те самые тельца, которые известны как «иды». Ид невозможно разрешить в микроскоп на какие-либо более мелкие структуры: он находится на пределе возможностей вспомогательного зрения; однако гипотеза предполагает, что он состоит из частей, называемых «детерминантами», а детерминанты, в свою очередь, предположительно состоят из «биофор». Биофоры являются конечными органическими единицами или элементами, и они того же порядка величины, что и химические молекулы. Мы должны предполагать, что они более сложны, чем молекула белка, а последняя содержит многие сотни (по крайней мере) химических атомов. Теперь возможно рассчитать число атомов, содержащихся в частице того же размера, что и ид: такой расчет может быть выполнен разными методами, и все они дают согласующиеся результаты. Это расчетное число атомов может быть меньше того, которое, как мы должны предполагать, присутствует в биофорах, из которых состоит гипотетический ид.

Предполагается, что ид содержит все потенции полностью развитого организма. Он состоит из определенного числа детерминант, каждая из которых является «фактором» для какого-то определенного материального компонента тела взрослой особи. Существовал бы детерминант для каждого вида клеток в сетчатке глаза, один для хрусталика, один для роговицы (вернее, для каждого вида ткани в последней), один для каждого вида пигмента в сосудистой оболочке и радужке и так далее; каждый конкретный вид ткани в организме был бы представлен детерминантом. Таким образом, упакованными в частицу, которая находится как раз на пределе микроскопического зрения, являются представители всех тех частей тела, которые химически и физически индивидуализированы, причем каждый из этих гипотетических «факторов» представляет собой очень сложное скопление химических атомов. В процессе развития детерминанты отделяются друг от друга, так что любые части тела, сформированные первыми двумя бластомерами, представлены детерминантами, которые содержатся в этих клетках и которые отсеиваются друг от друга и обособляются. По мере развития этот процесс отсеивания становится все более тонким, пока, когда зачатки каждого вида ткани уже заложены, клетка не начинает содержать только один вид детерминанта. Он состоит из биофор особого рода, и последние затем мигрируют из хроматина в цитоплазму клеток, в которых они содержатся, и приступают к построению требуемого конкретного вида ткани.

Ядро половой клетки, таким образом, представляет собой смесь невероятной сложности, но в дополнение к этой материальной смеси в нем должны существовать средства для расположения детерминант в позициях относительно друг друга, занимаемых органами и тканями взрослой особи. Для этой цели потребовался бы механизм невообразимой сложности, и это должен быть механизм, включающий только известные химические и физические факторы. Можно с уверенностью сказать, что в гипотезе абсолютно не содержится никакого намека на природу этого механизма.

Детерминанты должны быть способны расти путем размножения или путем аккреции новых биофор, поскольку в каждом поколении образуются новые половые клетки. Если мы скажем, что они растут путем размножения в том смысле, в каком организм растет путем размножения, мы предрешаем вопрос об их способе формирования. Растут ли они путем добавления подобных веществ так, как растет кристалл? Если так, то молекулы, из которых они состоят, должны существовать в лимфе, омывающей половые клетки, — то есть сами биофоры должны уже существовать в этой жидкости, ибо если мы предположим, что биофоры способны делиться и расти, используя белковые вещества, которые, как мы знаем, присутствуют в лимфе, то мы наделяем эти тельца всеми свойствами полностью развитого организма. Если они присутствуют в крови, то состав последней должен быть невообразимо сложным, поскольку она должна содержать столько веществ, сколько существует различных тканей в теле животного. Мы знаем, конечно, что это не так. Как же тогда воспроизводятся биофоры?

Мы должны оставить эту область необузданных спекуляций (которая, конечно, не может быть «самой точной и рационалистической частью биологии»). Что действительно показывает изучение размножения организма, так это то, что нечто — что мы называем специфической организацией — передается от родителя к потомству, и что это нечто может обладать высокой степенью стабильности. Никаких заметных значимых изменений нельзя наблюдать в очень многочисленных поколениях организмов (например, 2000 поколений Paramoecium, которые были выведены Вудраффом), которые могут быть получены путем экспериментального разведения. Некоторые виды животных — например, брахиопода Lingula — остаются неизменными с палеозойских времен. На протяжении невероятно многочисленных поколений, представленных этим рядом животных, специфическая организация должна была передаваться в почти абсолютно неизменном состоянии. Зародышевая плазма, следовательно, непрерывна из поколения в поколение, и она обладает чрезвычайно высокой степенью постоянства характера. Эта концепция непрерывности и стабильности специфической организации является ценной чертой вейсманизма, и все, что мы знаем о явлениях наследственности, подтверждает ее. Но рассматривать организацию как совокупность химически различных веществ — это чистая спекуляция, или, если мы скажем, что эта спекуляция скорее является рабочей гипотезой, то она должна оправдать себя, возвращая нас снова к результатам опыта.

Однако не совсем точно говорить, что организация сохраняется неизменной из поколения в поколение. Потомство похоже на родителя — то есть организация была передана без изменений. Но потомство также немного отличается от родителя — иными словами, организация модифицируется при каждой передаче. В этих двух утверждениях мы формулируем простейшим образом закон органической изменчивости. Организмы, очевидно, могут быть распределены по категориям таким образом, что особи в любой одной категории более сходны друг с другом, чем с особями, принадлежащими к другой категории. Мы можем путем экспериментального разведения получить совокупность организмов, все из которых имели общего предка или пару предков. Теперь особи, составляющие такую совокупность, демонстрировали бы близкое сходство друг с другом, такое сходство, какое, как мы видим, демонстрируют наши категории естественно встречающихся организмов. Мы также обнаружили бы, что особи нашей естественно встречающейся совокупности были бы способны скрещиваться между собой, точно так же, как в случае с экспериментально полученной популяцией. Можно, следовательно, заключить, что естественно встречающаяся популяция также является продуктом пары предков. Эта межвидовая фертильность, а также близкое морфологическое сходство особей — это факты, на которых формируется гипотеза об общем происхождении и единстве совокупности, или вида.

Морфологическое сходство между особями, как в естественных, так и в искусственных популяциях, не является абсолютным. Если мы возьмем любой отдельный признак, поддающийся измерению, мы обнаружим, что он варьирует от организма к организму. Эта важная концепция органической изменчивости может быть прояснена на конкретном примере. Исследование большого числа раковин сердцевидок, взятых с одного и того же ограниченного участка морского берега и, следовательно, предположительно принадлежащих к одной расе, покажет, что число радиальных ребер на раковине варьирует от 19 до 27, а отношение длины к глубине раковины также варьирует от 1:0,59 до 1:0,85. В первом случае наиболее часто встречающееся число ребер равно 23, а во втором случае наиболее часто встречающееся отношение длины к глубине равно 1:0,71. Это характерные или модальные значения рассматриваемых морфологических признаков, а другие или менее часто встречающиеся значения распределены симметрично по обе стороны от среднего или модального значения, образуя «частотные распределения». Значение первого признака изменяется на единицу в любом распределении: очевидно, не может быть доли ребра; и этот вид изменчивости называется «прерывистым». Значение второго признака может изменяться незаметно, и поэтому оно называется «непрерывным» — термин, который не совсем точен, поскольку, применяя его, мы предполагаем, что числовая разница между двумя вариантами может быть меньше любого конечного числа, как бы мало оно ни было. В этом допущении мы постулируем для биологии отличительную математическую концепцию бесконечной делимости.

Отклонение от моды или среднего значения в отношении определенного признака у полностью развитого организма может быть обусловлено прямым действием среды в том смысле, в каком мы рассматривали среду как влияющую на организм; или оно может быть обусловлено изменениями в организме, возникающими в результате усиленного или уменьшенного использования некоторых его частей. Условия в отношении питания, например, не будут одинаковыми для всех особей, составляющих скопление мидий, растущих на морском дне. Те, что находятся внутри скопления, не получают такого обильного притока морской воды, как те, что находятся снаружи скопления; и поскольку количество пищи, получаемой любой особью, зависит от количества воды, протекающей над ней в единицу времени, мы обнаружим, что внутренне расположенные особи будут хилыми или карликовыми, в то время как те, что снаружи, будут хорошо развитыми. Такие вариации являются приобретенными, но даже когда мы учитываем их, даже если мы позаботимся о том, чтобы все изучаемые организмы жили в условиях, которые максимально приближены к единообразным, все равно будет существовать некоторая степень изменчивости. Мы не можем быть уверены, что это абсолютное единообразие когда-либо существует; и понятие среды организма может быть расширено так, чтобы включить среду, в которой происходило эмбриональное развитие, и даже родительское тело, которое создавало среду для половых клеток, из которых началось эмбриональное развитие. Но, вероятно, дело в том, что даже при единообразной среде или при такой, в которой различия были незначительными, изменчивость все равно существовала бы. Вариации, которые могли бы наблюдаться в таком случае, относились бы к двум видам — «флуктуирующие вариации» и «мутации».

Fig. 21.

Являются ли вариации, наблюдаемые в популяции организмов, флуктуациями или мутациями, можно определить только экспериментально. Предположим, что мы имеем дело с человеческой популяцией и что изучаемая вариация — это рост. Пусть мужчины с ростом значительно выше среднего значения вступят в брак с женщинами, которые соответственно высоки, тогда будет обнаружено, что дети от этих союзов, когда вырастут, будут демонстрировать рост, который больше, чем у всей популяции, но не такой большой, как у их родителей — то есть происходит регрессия к среднему значению всей популяции.

Это показано на приведенной выше диаграмме, где линии выше и ниже средней указывают пропорцию (относительно значения или частоты среднего) людей каждой градации роста. Последняя пропорциональна расстоянию от среднего, измеренному вдоль вертикальной линии, причем расстояния ниже этой линии указывают на рост ниже среднего, и наоборот.

Если, с другой стороны, вступают в брак мужчины и женщины с ростом значительно ниже среднего, их дети в конечном итоге будут демонстрировать рост, который больше, чем у их родителей, но меньше, чем у всей популяции. Регрессия снова происходит, но в противоположном направлении, и такой случай был бы представлен вышеприведенной диаграммой в перевернутом виде. Продолжительный отбор такого рода привел бы к немедленному увеличению среднего роста (или наоборот, если бы «знак» отбора был изменен) в течение одного или двух поколений, но после этого величина изменения была бы очень мала, в то время как если бы отбор прекратился, полученная раса медленно вернулась бы к среднему значению, которое характерно для всей популяции, из которой она возникла. Очень важно уяснить этот результат практического и теоретического изучения наследственности — отбор обычных вариаций, проявляемых общей популяцией, ведет сразу к небольшому изменению среднего значения признака, который подвергается отбору, но продолжительный отбор после этого дает очень мало различий в этом результате, в то время как раса медленно возвращается к значению той, из которой она возникла, при прекращении отбора.

Расы, которые «размножаются чисто», конечно, существуют; так, средний рост галловейского крестьянина больше, чем валлийского. В случаях «чистых рас» — то есть рас, которые размножаются чисто в отношении одного или нескольких признаков, мы имеем дело с другим видом изменчивости, который не проявляет тенденции к возврату к значению, из которого он возник. Пусть наблюдаемая изменчивость роста в человеческой популяции представлена частотным распределением A, и пусть особи в N — то есть те, у которых рост был больше среднего на отклонение ON — вступают в брак между собой. Тогда могло бы случиться так, что изменчивость потомства этих союзов была бы представлена частотным распределением B, в котором значение среднего также является таковым для исходной группы, в N, из которой возникла раса. Теперь не имеет значения, от каких вариантов в B возникает потомство третьего поколения: средний рост последнего будет таковым для чистой расы. В этом случае особи, из которых возникла чистая раса (те, что в N в A), продемонстрировали мутацию. Рост особей этой новой расы будет продолжать демонстрировать флуктуирующие вариации, и диапазон этой изменчивости может быть таким же, как у исходной группы, из которой она возникла, но средний рост новой расы будет продолжать оставаться таковым для исходных мутантов.

Fig. 22.

Хорошо известно, что сам де Фриз считал флуктуирующие вариации и мутации чем-то совершенно разным. Первые он считал ничем новым, лишь увеличениями или уменьшениями чего-то ранее существующего; и он рассматривал флуктуации как результат действия среды, следующими в своем распределении законам случая. Мутации, с другой стороны, были чем-то совершенно новым. Теперь будущий анализ изменчивости, мы полагаем, не подтвердит обоснованность этого различия. Гораздо более вероятно, что флуктуация — это вариация, которая является результатом некоторых причин, действие которых изменчиво. (Мы рассматриваем изменчивость теперь как подчиненную «причинности» в физическом смысле, ибо только рассматривая ее так, мы можем попытаться ее проанализировать). Как правило, этот процесс приводит к флуктуации, но если его масштаб или степень действия превышают определенное «критическое значение», возникает мутация. Мы можем, следуя примеру физиков, проиллюстрировать это «моделью».

Fig. 23.

Эта модель является модификацией иллюстрации Гальтона степеней стабильности вида. Это деревянный диск, катящийся на своей периферии. Мы делим его на секторы, и дуги ab, cd, ef и gh имеют все один и тот же радиус: 10, 20, 30 и 40. Затем мы сплющиваем секторы bc, de, fg и ha так, чтобы их радиусы были больше, чем радиусы других дуг. Теперь заставим диск катиться вокруг точки 8 как центра. Он будет колебаться вперед и назад вокруг среднего положения 8. Давайте думать об этих колебаниях как о флуктуациях.

Предположим, однако, что мы заставляем диск катиться немного более яростно, так что он колеблется до тех пор, пока любая из точек 3 или 4 не окажется перпендикулярно под центром O. В любом из этих положений диск находится в состоянии «неустойчивого равновесия», и бесконечно малое увеличение амплитуды колебания заставит его перекатиться за точки 3 или 4. Но если он действительно пройдет любую из этих критических точек, он начнет колебаться вокруг любого из новых центров 5 или 7, таким образом катясь по одной из дуг, ha или de. Это принятие нового состояния стабильности мы можем сравнить с формированием мутации.

Все это лишь концептуальная физическая модель процесса, о котором мы не знаем ровным счетом ничего. Она призвана проиллюстрировать взгляд на то, что организация растения или животного не является чем-то абсолютно фиксированным и неизменным. Организм в отношении каждого распознаваемого и измеряемого признака колеблется вокруг точки стабильности, то есть демонстрирует флуктуирующие вариации вокруг среднего значения этого признака. Если стабильность организации нарушена, так что она колеблется или флуктуирует вокруг нового центра, то есть если вариации отклоняются в любом направлении от нового «типа» или среднего, мутация была установлена. Мутация, следовательно, не обязательно является большим отходом от «нормальности». Это не обязательно «прерывистая вариация», не «спорт» и не «уродство». Это, по сути, смещение среднего положения, вокруг которого флуктуируют вариации, проявляемые организмом.

Такая мутация будет, в общем, включать создание «элементарного вида». Мы рассматривали только один признак, скажем, рост, в вышеприведенном обсуждении, но обычно случается так, что принятие нового центра стабильности затрагивает все признаки мутирующего организма. Элементарный вид, следовательно, немного отличается в отношении всех своих признаков от вида, из которого он возник, или от других элементарных видов, рядом с которыми он расположен. Это то, что мы обычно находим в случаях «рас» или «местных разновидностей» любого одного обычного вида растения или животного. То, что мы не признаем, что большинство, или, возможно, все виды, известные систематической биологии, действительно состоят из таких местных рас, объясняется лишь тем, что такие результаты требуют объема тщательного исследования, который обычно не был возможен, за исключением немногих случаев, изученных с целью доказательства такой изменчивости; или в случае тех видов, которые изучаются с большим вниманием к деталям из-за их экономической важности. Так, сельди североевропейских морей могут быть разделены на такие расы, и человек, обладающий большим знакомством с этими рыбами, может идентифицировать различные расы или элементарные виды — то есть назвать местность, из которой была взята рыба, — рассматривая характеристики, в отношении которых сельди одной части моря отличаются от таковых из других частей.

Термин «разновидность» имеет несколько иную коннотацию в систематической биологии, чем та, которая включена термином «элементарный вид». Значение последнего просто и ясно. Два или более элементарных вида — это совокупности организмов, в каждой из которых средние положения, вокруг которых флуктуируют различные признаки, различны. Термин «разновидность» не может быть так легко определен. Потомство двух разных видов (в смысле термина, как он обычно применяется систематиками) может быть названо гибридной разновидностью того или иного родительского вида. В случае обычных видов зоологии такой гибрид был бы, в общем, бесплодным, или если бы он давал потомство, то оно было бы бесплодным. В случае обычно выведенного потомства от родителей одного и того же вида большое отклонение от родительских признаков могло бы быть мальформацией или результатом некоторой нерегулярности развития. «Атавистическую» вариацию мы можем рассматривать как повторное появление некоторого признака, присутствовавшего у более или менее отдаленного предка. Так, кошачьи акулы и скаты, несомненно, происходят от некоторой пластиножаберной рыбы, которая обладала передним спинным плавником. Этот плавник сохраняется у кошачьих акул, но был утрачен у скатов и морских лисиц. Тем не менее, он может появиться у последних рыб как атавистическая вариация.

У разновидности (следуя анализу де Фриза) признак, который исчезает, на самом деле не утрачен: он лишь подавлен, и он все еще существует в латентной форме. Некоторые цветы, например, окрашены, но могут существовать разновидности в виде, к которому они принадлежат, у которых цветы бесцветны. Может быть не совсем правильно, в физическом смысле, говорить, что цвет был утрачен, но мы можем выразить это так. Эти цветы тогда являются окрашенными и бесцветными разновидностями одного и того же вида. Цвет или отсутствие цвета, однако, не фиксированы в разновидности, ибо отдельное растение, несущее бесцветные цветы, также несет в своей организации потенцию производства окрашенных цветов. Лепестки цветка могут быть гладкими или покрытыми волосками, и в одной и той же группе могут встречаться обе эти разновидности. Но мы не должны говорить о присутствии или отсутствии волосков как о составляющих разницу в роде: гладколепестковые цветы можно рассматривать как содержащие эпидермальные зачатки волосков. Так же и окрашенные и бесцветные цветы можно рассматривать как содержащие одни и те же виды пигмента, но эти пигменты смешаны в разных пропорциях. Такой взгляд позволяет нам смотреть на эти контрастирующие признаки так же, как мы смотрим на флуктуирующие вариации, то есть как на количественные различия в значении одного и того же признака.

Такое подавление признака на самом деле не является утратой. Организм, принадлежащий к элементарному виду, у которого, скажем, обычно производятся монохроматические цветы, может производить цветы, которые являются полосатыми. Потомство растения может все еще производить монохроматические цветы, но мы должны думать о нем как также обладающем потенцией производства полосатых цветов. В терминологии менделизма признаки являются доминантными и рецессивными.

Обсуждая менделевские разновидности, мы рассматриваем способ, которым два контрастирующих признака — один, присутствующий у мужского родителя, и один у женского — передаются потомству. Рассматриваемыми признаками могут быть высокорослость мужского родителя и контрастирующая низкорослость женского; или карие глаза мужского и голубые глаза женского; или коричневая кожа женского родителя и белая кожа мужского. Эти признаки могут наследоваться двумя способами: либо они могут смешиваться, либо они могут оставаться отчетливыми в потомстве. Дети коричневой матери и белого отца обычно окрашены в какой-то оттенок, промежуточный между таковыми родителей. Мулатный гибрид фертилен с любой из родительских рас, и снова потомство может принимать оттенок, промежуточный между таковыми родителей, и так далее через ряд поколений. Но где-то в этом ряду скрытый или рецессивный коричневый цвет может появиться во всей своей полноте, показывая, что он присутствовал в организациях всех промежуточных поколений. Потомство высокого мужского родителя и низкого женского родителя не является, в общем, промежуточным по росту между родителями; некоторые из них могут быть высокими, а другие низкими. Дети кареглазой матери и голубоглазого отца обычно не имеют глаз, в которых цвета глаз родителей смешаны: они голубоглазые или кареглазые. Контрастирующие признаки называются доминантными и рецессивными: если высокорослость передается потомству, которое может тем не менее производить карликовое потомство, последний признак называется рецессивным по отношению к высокорослости. Контрастирующие признаки родителей, следовательно, остаются отчетливыми в потомстве, причем некоторые из последних демонстрируют один признак, а некоторые — другой; в то время как может случиться, что один признак или другой может быть обособлен, так что он появляется только в потомстве и передается им. Существуют численные отношения между числами потомства, у которого появляются контрастирующие признаки.

Очевидно, высокорослость и карликовость не являются признаками, которые различаются по качеству: это разные степени одного и того же. Карие глаза и голубые глаза не обязательно различаются по качеству, ибо мы можем думать об одних и тех же видах пигмента как присутствующих в радужке, но смешанных в разных пропорциях. Но терминология этой отрасли биологии, по-видимому, предполагает, что контрастирующие признаки являются, каждый из них, чем-то совершенно отличным от другого: существуют «факторы» для «высокорослости», «карликовости», для голубых глаз и карих глаз и так далее. Эти качества называются «единичными признаками», и предполагается, что они обладают почти такой же индивидуальностью в зародышевой плазме, как «радикалы» химика обладают в соединении. Хлорид натрия, например, не является смесью натрия и хлора: два вида атомов не сливаются вместе, а лишь удерживаются вместе. Аналогия, однако, очень несовершенна, ибо в химической молекуле признаки не являются таковыми ни одного из компонентов, а чем-то совершенно иным, тогда как в менделевском скрещивании признаки остаются отчетливыми, но один из них является явным, в то время как другой — латентным. В молекуле, однако, атомы рассматриваются химиком как лежащие рядом друг с другом в определенных позициях, и о менделевских факторах также говорят так, как если бы они лежали бок о бок в зародышевой плазме. Эта терминология полезна, возможно, необходима в работе исследования, но мы не должны забывать, что она символизирует, а не описывает результаты эксперимента. Если факторы идентифицируются с определенными морфологическими структурами в ядрах половых клеток, очевидно, все возражения, которые могут быть выдвинуты против вейсмановской гипотезы как гипотезы развития, применимы также к менделевским гипотезам как описаниям физического процесса передачи морфологических признаков.

Следует ясно понимать, что подразумевается в построении такой гипотезы. Наблюдается, что определенные процессы происходят, когда соматическая клетка делится: эти процессы мы рассматривали как имеющие своей целью точное деление всех частей клетки на две половины. Этот процесс деления соматической клетки модифицируется, когда половая клетка делится перед созреванием (процесс, подготавливающий ее к оплодотворению). Тогда ядро клетки делится на четыре дочерних ядра. Одно из них остается в клеточном веществе, которое должно стать яйцеклеткой, а остальные три, каждое из них облеченное в минимальное количество цитоплазмы, элиминируются как «полярные тельца». Также число хромосом в материнской клетке уменьшается вдвое, так что зрелая яйцеклетка или сперматозоид обладает только половиной числа хромосом, которые присутствуют в обычной соматической клетке. Теперь пусть читатель сам поломает голову над тем, что может означать такое поведение половых клеток, и он, безусловно, увидит, что возможны несколько интерпретаций. Но предположим, что хроматин состоит из невероятно большого числа телец, различающихся по химической структуре друг от друга и занимающих определенные позиции относительно друг друга; и предположим, что в клетке существует механизм невообразимой сложности, способный отвергать некоторые из этих химически индивидуализированных частей и «собирать» или располагать остальные почти так же, как инженер собирает части динамо-машины, когда он завершает машину. Тогда мы можем рассматривать гипотетические дискретные тельца, которые формируют гипотетическую ядерную архитектуру, как материальные носители менделевских признаков. Странно, что соответствие такого логически сконструированного механизма эффектам, которые он произвел бы, если бы существовал, должно рассматриваться как доказательство того, что он существует, однако биологическая спекуляция действительно использовала такой аргумент. «Кажется чрезвычайно маловероятным, что механизм, столь точно приспособленный для того, чтобы вызвать его» (отделение друг от друга менделевских материальных «факторов» наследственности) «был бы найден в каждой развивающейся половой клетке, если бы он не имел никакой связи с сегрегацией признаков, которая наблюдается в экспериментальном разведении». Выражаясь совсем просто, этот аргумент таков: существует определенная сегрегация, которую можно увидеть в экспериментальном разведении, и определенные процессы могут наблюдаться происходящими в развивающейся половой клетке. Добавьте к этим процессам многие другие логически мыслимые, и добавьте к наблюдаемой материальной структуре клетки другую структуру, также логически мыслимую. Тогда предполагаемый механизм и структура «точно приспособлены» для производства эффектов, которые должны быть объяснены. Следовательно, механизм и структура действительно существуют!

То, что делает сына похожим на отца — специфическая организация — несомненно, очень стабильно, и оно может сохраняться перед лицом изменчивой среды. Но время от времени сын отличается от отца. Различия могут быть «случайными» и могут не передаваться дальше — тогда мы имеем дело с нестабильной флуктуацией; или различия могут быть постоянными — тогда мы имеем дело со стабильной мутацией. Что «производит» мутацию? Изменение среды, можно сказать: если так, мутация — это активное изменение или адаптация организма к изменению в его окружении, и эта адаптация является постоянной и передается. Или мутация может быть спонтанным изменением функционирования. Если это нарушение стабильности организации является общим, если оно затрагивает все признаки организма, мы имеем дело с установлением нового элементарного вида. Но если нарушение затрагивает только один или несколько признаков, тогда нам не нужно признавать, что возник новый элементарный вид. Мужчины и женщины остаются мужчинами и женщинами (в своей морфологии), хотя когда-то среди карих глаз, характерных для расы, могли появиться голубые глаза. Результатом нарушения в этом случае стало то, что один или несколько признаков, которые флуктуируют, превзошли свои пределы стабильности.

Идея элементарного вида — ясная и простая. Это группа организмов, связанных узами кровного родства: все они произошли от одной пары предков. Особи демонстрируют определенные признаки, все из которых изменчивы. Эта изменчивость не является кумулятивной; из поколения в поколение особи вида демонстрируют вариации, которые флуктуируют вокруг одних и тех же средних значений. Два или более элементарных вида могли иметь одно и то же происхождение — общего предка или предков — но организмы в одном виде демонстрируют признаки, которые, хотя и сходны по природе с таковыми другого вида, все же флуктуируют вокруг разных средних значений.

Это не «вид» систематического биолога. Линнеевский или систематический вид — это концепция, которую гораздо труднее определить: это концепция, действительно, которая не имеет ясного и определенного значения на практике.

Мы часто забываем, насколько молода наука систематической биологии и насколько тесно ее прогресс зависел от прогресса человеческого изобретения и промышленного предприятия. Физику и математику можно было изучать в монастырской келье, но изучение систематической биологии может осуществляться только тогда, когда у нас есть корабли и другие средства передвижения — средства, короче говоря, сбора животных и растений, населяющих все части земной поверхности. До сравнительно недавнего времени фауна и флора огромных участков суши и моря были почти неизвестны: даже сейчас наши знания о жизни многих частей земли скудны и неточны. Систематической биологии, следовательно, пришлось собирать и описывать организмы земли, и, делая это, она установила линнеевские виды растений и животных. Их мы можем описать как, в основном, категории морфологических структур. Более старые и более знакомые виды ясно определены в этом отношении: таковы кошки и собаки, кролики, тигры, сельди, омары, устрицы и так далее: особи в каждой из этих категорий ясно обозначены в отношении своей морфологии, и пределы категорий ясно определены. Во всех них специфическая организация достигла высокой степени стабильности, так что особи «размножаются чисто по типу»; и она также достигла высокой степени специализации, так что она не сливается с другими организациями.

Тем не менее, в большинстве систематических видов биологии этот критерий специфической индивидуальности — это признание изоляции вида от других видов — не может быть применен. Очень многие виды были описаны всего по нескольким экземплярам, многие — только по одному. Как систематик распознает, что организм, с которым он имеет дело, еще не был классифицирован? Он отличается от всех других организмов, наиболее похожих на него, то есть он не может идентифицировать его с каким-либо известным специфическим описанием. Но различия могут быть очень малы, и если бы у него было несколько экземпляров вида, наиболее близко напоминающего его, он мог бы обнаружить, что эти различия были меньше пределов вариации в этом наиболее близко родственном виде, и он тогда отнес бы его к этой категории. Но если он должен сравнивать свой экземпляр с «типовым», то есть единственным существующим экземпляром, на котором был основан вид сравнения, тест был бы недоступен. Вопрос, на который нужно ответить, таков: следует ли рассматривать различие или различия как флуктуации, или они имеют «специфический ранг»? Теперь, безусловно, многие систематики с большим опытом обладают этой способностью суждения, хотя они могли бы быть смущены необходимостью ясно заявить, каковы были основания, на которых базировалось их суждение. Но, с другой стороны, множество видов было создано работниками, которые не обладали этим качеством суждения; и даже у великих систематиков биологии возникала путаница. Медленно, очень медленно органический мир становится лучше известным, и эта путаница исчезает.

Вид, следовательно, является ли он систематической группой биологических систем или элементарным видом, основанным на изучении изменчивости и наследственности, — это интеллектуальная конструкция: искусственный прием, предназначенный для облегчения нашего описания природы. Это ясно видно в случае с высшими порядками групп в классификациях: роды, семейства, отряды, классы и типы выражают логические отношения или описывают в гипотетической форме наши представления об эволюционном процессе. Но виды, можно сказать, имеют актуальную реальность: в природе нет родов, только виды. Эти категории организмов действительно существуют; они обладают индивидуальностью, своего рода органическим единством, поскольку особи, составляющие их, произошли от общего предка. Тем не менее, то же самое можно сказать о родах, семействах и других группировках. Один вид происходит от другого путем процесса трансмутации: род — это группа видов, которые все имели общее происхождение; семейство — это сходно родственная группа родов и так далее. Высшие категории биологической науки предназначены для внесения порядка и упрощения в путаницу и богатство природы, как мы ее наблюдаем, но, очевидно, концепция вида имеет ту же практическую цель. Должны ли мы тогда сказать, что в природе нет видов, только индивиды? Если так, мы сразу оказываемся смущены трудностью формирования ясного представления о том, что подразумевается под органической индивидуальностью. Не указывает ли это на то, что жизнь на земле действительно интегральна и что наш анализ ее форм — видов, родов, семейств и так далее — это лишь удобные способы активного обращения со всем ее богатством?

Систематическая биология — это очень прозаическое занятие, и удивляешься, обнаружив при размышлении, как он, в своем обращении с концепциями науки, следует методам древней философии. В классических метафизических системах изменчивость была иллюзией. За путаницей и изменением, данными ощущению, есть нечто, что неизменно и вечно. Если есть изменение, есть нечто, что меняется; или, по крайней мере, должно быть нечто, что меняется, когда оно воспринимается сквозь туманы ощущения, точно так же, как изображение хорошо известного объекта на горизонте колеблется и искажается рефракцией. Эта неизменная реальность — это Форма или Сущность платоновской Идеи: то, что каким-то образом деградирует из-за своей проекции в материальность, так что мы осознаем его только через наши несовершенные органы чувств. Мы не видим саму Форму, но скорее ее качество, Форму с чем-то добавленным или чем-то отнятым от нее.

Сама Форма — это лишь фаза в процессе трансмутации. Все, что существует во времени, течет или переходит во что-то другое. Но это не мгновенный или сиюминутный взгляд на поток, который мы видим, а скорее определенный аспект реальности, которая течет, которая каким-то образом выражает природу трансмутации из одной Формы в другую. Скульптор представляет движение бегущего человека, символизируя в одной позе все действия тела и конечностей; так что из нашего актуального, чувственного опыта или интуиции движения бегуна мы видим в жестком мраморе всю пластичность жизни. Мгновенная фотография показывает нам мгновенную фиксированную позу бегуна — позу, которая странна и непривычна. Идея не представляет, таким образом, момент становления, как фотография, а скорее типичную или существенную фазу процесса трансмутации, точно так же, как скульптор представляет в неподвижной форме характерный прыжок бегуна вперед. Точно так же, как наше интуитивное знание действий наших собственных тел позволяет нам прочитать в характерной позе, представленной в мраморе, все другие позы ряда движений, так наш опыт позволяет нам расширить формальный момент становления в действие, которое он символизирует.

Это действие имеет цель, намерение или замысел, который был обдуман до того, как оно началось. Существует, следовательно, тройственное значение в платоновской Идее: (1) неизменная и существенная Форма, от которой мы воспринимаем только качество; (2) характерная фаза в трансмутации этой Формы в какую-то другую; и (3) замысел или намерение трансмутации.

Это была, как говорит Бергсон, естественная метафизика интеллекта. Это был, в действительности, «практический» способ внесения порядка и упрощения в путаницу чувственного мира — всего того, что представлено нам нашими интуициями. И в попытке свести к порядку хаос органического мира биология следовала тому же методу, так что она представляет вид с тройственным значением платоновской Идеи. То, что выражено в термине «вид», — это совокупность организмов, каждый из которых определен существенной формой и существенным способом поведения — признаки, указанные в специфическом диагнозе. Но организмы изменчивы, их специфические признаки флуктуируют вокруг среднего, и, говоря это, мы предполагаем, что есть нечто, что варьирует — должна быть существенная форма, от которой наблюдаемые формы особей отклоняются, нечто неизменное, которое тем не менее варьирует случайно. Это (1) качество специфической идеи. Так же мы никогда не наблюдаем актуально существенную особь; что мы видим, так это эмбрион, или молодой и половозрело незрелый организм, или половозрелый, или стареющий: происходит постоянное изменение со времени рождения до времени старческого распада. Эта путаница неуправляема, и вместо нее мы подставляем характерную форму и функционирование, и ту фазу в жизненной истории организма, которая предполагает все, к чему привели предыдущие фазы, и все, что последующие фазы отнимают. Таким образом, в нашей идее вида содержится (2) понятие типичного момента в индивидуальной трансформации. Это не «снимок» какого-то момента в жизненной истории, который мы делаем: идентифицируя личиночную форму как какой-то вид животного, мы идентифицируем ее со всеми другими фазами жизненной истории.

Поскольку мы принимаем доктрину трансформизма, специфическая идея также включает идею эволюционного процесса. Ибо органический мир — это поток становления, и виды — это лишь моменты в этом становлении. Не помогает нам размышление о том, что если гипотеза эволюции путем мутаций верна, процесс является прерывистым: изменчивость — это результат периодов неизменности, во время которых изменение, так сказать, прорастало. В этом потоке становления мы схватываем моменты, в которые специфическая форма вспыхивает — не как мгновенные взгляды на поток, а как аспекты его, которые предполагают шаги, морфологические процессы, посредством которых была осуществлена трансмутация вида. Таким образом, наша специфическая идея представляет не только фазу становления в индивидуальной жизненной истории, но также фазу становления в эволюционной истории.

Рассматриваем ли мы это эволюционное движение как осуществление Творческой Мысли, или как развитие элементов, собранных вместе по замыслу, или как результаты действия механизма, работающего сам по себе, мы должны предполагать, что в его основе лежит замысел, или цель, или детерминизм. Все дано, следовательно, и наше сравнение между метафизической платоновской Идеей и современной концепцией вида становится полным.

ГЛАВА VI ТРАНСФОРМИЗМ

Вид, следовательно, — это группа организмов, все из которых демонстрируют одни и те же морфологические признаки. Эта одинаковость не является абсолютной, ибо особи, составляющие вид, могут варьировать друг от друга в отношении любого одного признака. Но диапазон этих вариаций ограничен. Они флуктуируют вокруг воображаемого среднего значения, которое остается постоянным в случае вида, не подвергающегося отбору, и поэтому почти одинаково на протяжении ряда поколений. Формальные признаки, которые мы рассматриваем как диагностические для вида, — это эти воображаемые средние значения.

Возможно вывести из группы очень большое число животных, все из которых связаны узами кровного родства, то есть все произошли от одного и того же предка или предков. Такая совокупность животных напоминала бы те совокупности, живущие в дикой природе, которые мы называем видами, в том, что определенное морфологическое сходство демонстрировалось бы всеми особями. Если бы разведение проводилось так, чтобы избежать отбора, диапазон изменчивости был бы очень похож на тот, который наблюдается у дикой расы. Две группы животных — та, что выведена искусственно, и та, что наблюдается в естественных условиях, — были бы очень похожи, и невозможно сопротивляться выводу, что естественная раса, как и искусственная, является семьей в человеческом смысле, то есть все особи, составляющие ее, связаны вместе узами общего происхождения.

Давайте распространим это рассуждение на категории организмов более высоких порядков, чем виды. Мы можем объединять группы видов таким же образом, как мы объединяем особей одного и того же вида. Существуют определенные морфологические признаки, которые общи для всех видов в категории, но существуют также различия между специфической группой и специфической группой, и эти различия могут рассматриваться как вариации от родового морфологического типа. Все Кошки, например, имеют определенные признаки в общем: полностью втяжные когти, определенный вид зубной системы, определенные черепные признаки и так далее. Мы постулируем кошачий тип структуры, и мы затем рассматриваем признаки, демонстрируемые кошкой, львом, тигром, леопардом и т. д., как отклонения от этого кошачьего морфологического типа. Таким образом, мы устанавливаем Семейство Felidae. Но снова мы обнаруживаем, что Felidae вместе с Canidae и многими другими видами животных также демонстрируют общие признаки, главным образом зубные и остеологические, и мы выражаем это сходство, собирая все эти семейства в один Отряд, Carnivora. Хищники, однако, — это только одна большая группа Четвероногих: есть много других, таких как Грызуны, Копытные, Китообразные и т. д., и все они обладают общими признаками. Во всех них кожный покров снабжен волосками или другими сходно развитыми структурами; все дышат посредством диафрагмы; во всех молодые особи питаются, сося молочные железы матери; и все развиваются на плаценте. Мы, следовательно, группируем их всех в Класс Mammalia. Теперь Млекопитающие обладают внутренним скелетом, наиболее фундаментальной частью которого является осевой стержень — хорда, — развивающийся, чтобы сформировать позвоночный столб; и этим хордовым скелетом также обладают Птицы, Рептилии, Амфибии и Рыбы. Есть также некоторые меньшие группы, в которых хорда присутствует, но не развивается, чтобы сформировать сегментированные позвонки. Включая их, мы способны сформировать большую категорию животных — Chordata — и этот тип резко отличается от всех других родственных групп.

Все животные и растения могут быть классифицированы сходным образом. Насекомые, Пауки и Ракообразные, например, — это все животные, у которых тело членистое, причем каждый членик или сегмент типично снабжен парой членистых придатков или конечностей. Из-за этого сходства фундаментальной структуры мы включаем всех этих животных, вместе с некоторыми другими, в один тип, Arthropoda. Так же и с остальным животным царством, и сходные методы могут быть распространены на классификацию растений. Несколько малых групп в каждом из царств трудно классифицировать, но оказалось возможным расположить большинство живых организмов в небольшое число подцарств или типов и даже попытаться проследить отношения между этими различными категориями.

Простое систематическое описание органического мира привело бы к такой обоснованной классификации совершенно независимо от каких-либо представлений об эволюционном процессе. Но классификация, первоначально условный способ составления списка организмов, сразу бы предположила морфологические сходства. Она предположила бы, что все Кошки были Хищниками, что все Хищники были Млекопитающими и что все Млекопитающие были Хордовыми. Она предположила бы, что все Осы были Перепончатокрылыми, что все Перепончатокрылые были Насекомыми и что все Насекомые были Членистоногими. Она установила бы множество логических отношений между животными всех видов.

Она показала бы нам ряд групп животных, отделенных друг от друга морфологическими различиями. Но давайте также рассмотрим всех тех животных, которые жили в прошлом земли и остатки которых найдены в скалах как окаменелости. Включая все формы жизни, известные Палеонтологии, мы обнаружили бы, что различия между различными группами имели бы тенденцию исчезать. Пропасти между существующими Птицами и Рептилиями, например, стали бы частично преодолены. Палеонтология также дополнила бы морфологию другим способом. Изучение структуры животных ведет нас к описанию их как «высших» и «низших» — высших в смысле большей сложности структуры. Так, тело Хищника более сложно, чем таковое Рыбы, поскольку оно обладает гомологами истинно рыбьих жабр, но оно также обладает четырехкамерным сердцем вместо двухкамерного; и оно обладает млекопитающими легкими, диафрагмой и плацентой, структурами, которые не присутствуют у Рыбы. Теперь, насколько позволяют ее несовершенные материалы, палеонтология показывает нам, что высшие формы жизни появились на земле в более позднее время, чем это сделали низшие формы. Остатки Млекопитающих, например, впервые найдены в скалах, которые моложе (то есть они наложены на них), чем те скалы, в которых впервые появляются Рептилии; и так же Рептилии появляются позже в ряду скал, чем это делают Рыбы. Палеонтология, таким образом, добавляет к логическому порядку, предложенному морфологией, хронологический порядок такого рода: высшие или более сложные формы жизни появились в более позднее время в истории земли, чем это сделали низшие или менее сложные.

Параллельная хронологическая последовательность также может быть предложена результатами эмбриологии. Эта отрасль биологии показывает нам, что все животные проходят через ряд стадий в своем индивидуальном развитии, или онтогенезе. Ранние стадии представляют собой простой тип структуры, обычно полый шар из клеток, но по мере развития структура эмбриона становится все более сложной. Процесс развития у многих животных непрерывен, но у других (возможно, у большинства) появляются личиночные стадии, то есть развитие прерывается, и животное может некоторое время вести независимое существование, подобное существованию полностью развитой формы. Часто эти личиночные стадии указывают на типы структуры, более низкие, чем у полностью развитого животного, в которое они превращаются. Даже если личиночные стадии не появляются в онтогенезе, очень часто развивающийся эмбрион демонстрирует следы, или, по крайней мере, напоминания о типах морфологии, характерных для животных, которые являются более низкими или менее сложными, чем он сам; так, жабры рыб появляются во время развития хвостатых земноводных и даже млекопитающих, а затем исчезают или превращаются в органы другого рода. Таким образом, особь проходит через ряд стадий развития возрастающей сложности: она повторяет в своем онтогенезе палеонтологическую последовательность в искаженной и сокращенной форме.

Правда, свидетельства, предоставляемые палеонтологией, весьма скудны. Сохранение остатков организмов в осадочных породах — процесс весьма случайный, и его успех зависит от ряда условий, которые не всегда присутствуют. По мере того как поверхность Земли становится лучше изученной, наши знания о жизни прошлого будут становиться полнее, но не может быть сомнений в том, что в прошлом существовали целые ряды организмов, и что нам не известны никакие распознаваемые следы их существования. Также нет сомнений в том, что последовательности, указанные палеонтологией, весьма неполны: они затемнены и сокращены многими условиями. Ранние эмбриологи питали надежды, что изучение эмбриологии раскроет направление эволюционного процесса у многих групп животных: если организм повторяет в своем онтогенезе ряд стадий, через которые он прошел в своем филогенетическом развитии, то тщательное изучение эмбриологического процесса должно раскрыть эти стадии. Хотя эти надежды не оправдались, в учении о рекапитуляции все же достаточно истины, чтобы позволить нам утверждать, что существует грубый параллелизм между палеонтологическими и эмбриологическими последовательностями.

Поэтому мы формулируем правдоподобную гипотезу, когда утверждаем, что различные виды могут быть связаны друг с другом так же, как связаны особи одного вида, то есть узами кровного родства; и что различные роды, семейства, отряды и так далее также связаны таким образом. Морфологические исследования позволяют нам расположить множество видов таким образом, что формируются ряды, в каждом из которых наблюдается возрастающая специализация структуры. Как палеонтология, так и эмбриология показывают, по крайней мере до некоторой степени, что эти стадии постоянно возрастающей специализации структуры происходили одна за другой. Теперь, изложенный кратко и прямо, как мы это сделали, этот аргумент может не показаться обычному читателю обладающим большой силой, но почти невозможно переоценить силу призыва, который он обращает к биологу. Для такого человека вера в процесс трансформизма будет казаться неотделимой от обоснованного описания фактов науки.

Но это было бы не более чем верой, даже не гипотезой, если бы мы не попытались проверить ее экспериментально. Мы устанавливаем лишь логические отношения, и хронологическая последовательность форм жизни, где высшие формы сменяют низшие, сама по себе лишь указывает на эволюционный процесс. Все, что мы сказали, совместимо с верой в процесс особого творения. Но если мы придерживаемся такой веры, если мы предполагаем, что организмы, населяющие Землю сейчас и в прошлом, являются проявлениями Творческой Мысли, мы все равно должны принять понятие логических и хронологических отношений между всеми этими формами жизни. Если мы позволим себе размышлять о работе Творческой Мысли, мы, по-видимому, признаем, что идеи различных видов должны были порождать друг друга, и что генезис живых существ должен был происходить в некотором таком порядке, как это указано научной гипотезой трансформизма. Эволюционный процесс должен был произойти где-то, но родство, установленное таким образом между организмами, было бы логическим, а не материальным.

Наука, конечно, не должна описывать способ происхождения видов таким образом. До тех пор, пока она исследует живые существа теми же методами, которые использует при исследовании неорганических вещей, она должна придерживаться того, что концепции физической науки адекватны и для описания органической природы. Она должна исходить из того, что материя, энергия и естественный закон даны; и что даже в условиях нашего мира жизнь должна была возникнуть из безжизненной материи; должна была сформироваться сама и претерпеть трансформации, которые предполагаются результатами биологии. Она должна предполагать, несмотря на огромные трудности, с которыми сталкивается это допущение, что космические физические процессы обратимы и цикличны; и что миры и солнечные системы рождаются, эволюционируют и снова распадаются. Каждая стадия в таком космическом процессе, как и каждая стадия в эволюции живых существ, должна была быть неизбежно определена предшествующими ей стадиями. Такое механистическое объяснение должно предполагать, что сверхчеловеческий интеллект, но все же конечный интеллект, подобный нашему, такой вычислитель, как тот, что воображали Лаплас или Дюбуа-Реймон, был бы способен вывести любое состояние мира или универсальной системы из любого другого состояния с помощью огромной системы дифференциальных уравнений. Он был бы способен, как говорит Гексли, вычислить фауну Великобритании, исходя из знания свойств первобытной туманности, с такой же уверенностью, с какой мы можем сказать, какова будет судьба дыхания человека в морозный день. Такая прекрасная идея, как идея универсальной математики, должна всегда оставаться идеалом, к которому стремится приблизиться наука.

Или мы можем предположить, что план или замысел был наложен на природу, имманентен материи и энергии и, так сказать, реализует себя. Такое телеологическое объяснение неорганической и органической эволюции неизбежно навязывается нам, если мы отвергаем понятие радикального механизма. Мы мыслим универсальную систему материи и энергий как состоящую из элементов, которые при соединении взаимодействуют определенным образом, с результатами, которые являются определенными и поддающимися вычислению. Соединение элементов системы было бы результатом предыдущих фаз системы. Это и есть радикальный механизм. Но давайте представим элементы системы собранными иначе — что подразумевает идею внешнего по отношению к системе агента, который переставляет их, — тогда те же энергии, присущие этой системе, как и в ранее воображаемой, также будут работать сами по себе. Но результат будет иным и будет зависеть от того, как элементы были изначально расположены. Это был бы радикальный финализм.

Наука должна отвергнуть это понятие, как она отвергает понятие особого творения, поскольку оно вносит индетерминизм в эволюционный процесс. Она должна рассматривать организм и его среду как физико-химическую систему, изучаемую извне. Она должна избегать всех попыток получить интуитивное знание о действиях организма, ибо последний и вещи, которые его окружают, — это лишь тела, движущиеся в природе. В изучаемых ею системах время должно быть независимой переменной, и должна существовать строгая функциональность между частями организма и частями реагирующей среды, так что любое изменение в одном должно неизбежно зависеть от изменения в другом. Такая система и ряд взаимодействий — это то, что описано в механистической гипотезе трансформизма.

Все это действительно подсказывается обычными и вспомогательными методами наблюдения. Растение или животное воздействует на среду и испытывает воздействие со стороны среды, хотя обычно мы обращаем внимание именно на модификацию организма. Лицо человека краснеет от ветра, солнца и дождя; физический труд огрубляет его руки и развивает мозоли; летом он потеет и теряет тепло; зимой кровеносные сосуды его кожи сужаются, и тепло экономится. В зимние месяцы мех многих животных становится более густым и может изменить цвет. Рыбы, обитающие на светлом песке, имеют светлую пигментацию, но их кожа темнеет, когда они перемещаются на темное морское дно; креветки, которые коричневые, когда живут на коричневых водорослях, становятся зелеными, когда их помещают на зеленые водоросли. Птицы мигрируют в более теплые страны и наоборот, когда меняются времена года. Таковы примеры адаптаций морфологии и функционирования организмов, являющихся следствием изменений среды.

Что такое адаптация? Этот термин играет большую роль в биологических спекуляциях, но он часто используется в свободной и неточной манере и не всегда в одном и том же смысле. Он предполагает, что организм содержится средой и что его форма становится адаптированной к форме последней, точно так же, как металл, который литейщик заливает в форму, принимает форму полости в песке. «Мы видим еще раз, насколько пластичен организм в тисках своей среды» — такая цитата из морфологической литературы, пожалуй, типична. Снова и снова это пассивное изменение в организме как результат действия чего-то жесткого, что давит на него, понимается как адаптация. Несомненно, организм может быть так затронут, и часто изменение, которое он испытывает, того же порядка, что и изменение среды. Зимой многие животные становятся вялыми и могут впадать в спячку; их сердцебиение замедляется; их дыхательные движения становятся менее частыми, и в целом скорость метаболизма, то есть быстрота, с которой протекают химические реакции в их тканях, уменьшается. Все эти изменения меняют знак на обратный, когда температура снова повышается. Время года, в которое рыба мечет икру, зависит от характера предыдущего сезона. Скорость развития яйца холоднокровного животного варьируется в зависимости от температуры. Количество крахмала, образующегося в зеленом листе, зависит от определенных переменных — интенсивности света, температуры и количества углекислого газа, содержащегося в среде, в которую он помещен. Во всех этих случаях скорость, с которой протекают определенные метаболические процессы в теле организма, варьируется в зависимости от условий среды. В целом это случаи закона Вант-Гоффа, то есть быстрота, с которой протекает химическая реакция, варьируется в зависимости от температуры.

Это изменения функционирования, пассивно испытываемые организмом как результат изменений среды, и мы должны четко различать их и такие изменения, которые являются результатом некоторой активности или усилия со стороны организма. Камбала, живущая в реке, мигрирует в море, когда первые зимние снега тают и заливают эстуарий ледяной водой. Коричневые или полосатые креветки, живущие на коричневых или полосатых водорослях, становятся зелеными, когда их помещают на зеленые водоросли, меняя свою пигментацию, чтобы соответствовать водорослям. Котенок, выросший в холодильном складе, развивает более гладкую и густую шерсть, чем его сестра, выращенная в хорошо отапливаемом доме. Животное, которое выздоравливает от дифтерии, образует антитоксин, который позволяет ему сопротивляться, по крайней мере некоторое время, повторной инфекции. Человек, который отправляется исследовать полярные моря, надевает более теплую одежду, чем та, которую он носит в тропиках.

Не обязательно, чтобы произошло изменение среды для того, чтобы была вызвана адаптация, ибо организм может активно и целенаправленно реагировать на изменение в самом себе. Спортсмен приобретает бегом или греблей более мощное сердце; кузнец развивает более мускулистые плечи и руки; а профессиональный пианист — более гибкие запястья и пальцы. Если одна почка удаляется операцией или если одно легкое становится больным, орган на другой стороне тела гипертрофируется. Афазия, которая вызвана поражением в одностороннем речевом центре, может пройти, если ранее неиспользованный центр на другой стороне мозга станет функционально активным. В целом, постоянное использование органа ведет к увеличению его размера и эффективности, и наоборот, бездействие ведет к уменьшению размера и даже к атрофии.

Суть адаптации заключается в том, что это активное, целенаправленное изменение поведения, или функционирования, или морфологии, посредством которого организм реагирует на некоторое изменение в своей физической среде или на некоторое другое изменение в своем собственном поведении, или функционировании, или морфологии. Это также изменение, которое остается как постоянный признак в организации животного, демонстрирующего его. Не имеет значения даже то, является ли изменение поведения волевым в ответ на некоторое изменение среды, действительно испытанное, или оно предвосхищает некоторое изменение, которое предвидится. Измененный способ поведения, адаптированный разумно, оставляет, по крайней мере, память, которая становится постоянной частью сознания животного и может влиять на его будущие действия; или если оно вызвано процессом обучения, оно должно включать установление «двигательной привычки». Обучение певца создает в коре и низших центрах мозга нервный механизм, который контролирует и координирует мышцы груди и гортани и который не существовал до процесса обучения. Адаптации, следовательно, являются приобретенными изменениями того или иного рода, посредством которых организм способен оказывать большую степень мастерства над своей средой, включая в последнюю как инертную материю неорганической природы, так и другие организмы, с которыми животное конкурирует.

Они являются приобретениями, из-за которых организм отклоняется от морфологической структуры, характерной для вида, к которому он принадлежит. Влияют ли они на всю организацию животного, демонстрирующего их, то есть может ли приобретенное изменение структуры быть настолько фундаментальным, что оно влияет не только на тело животного, в котором оно происходит, но и на потомство этого животного? Давайте предположим, что это так; давайте предположим, что довольно большая доля всех особей вида, населяющих ограниченную часть земной поверхности, приобретает одно и то же изменение признака одновременно и что они передают это отклонение структуры своему потомству. Тогда у нас было бы адекватное средство, посредством которого специфический тип модифицируется — средство трансформизма.

Это гипотеза, которая ассоциируется с именем Ламарка, и ее существенный постулат заключается в том, что признаки, которые приобретаются организмом в течение его собственной жизни, передаются его потомству. Кажется разумным предположить, что эта передача приобретенных признаков должна происходить — насколько это разумно, мы должны заметить, когда видим, что де Фриз молчаливо предполагает, что флуктуирующие вариации, обусловленные действием среды, могут наследоваться потомством организмов, которые демонстрируют их. Что трансмутация видов может происходить таким образом, было популярным и широко распространенным убеждением в Англии и Германии на протяжении большей части девятнадцатого века; и это было убеждение, разделяемое самим Дарвином, и уверенно, и даже догматично утверждаемое в одно время большинством биологов в обеих странах.

Как же тогда случилось, что очень общее изменение мнения по поводу этого вопроса произошло как в Англии, так и в Германии в течение последних двух десятилетий прошлого века? Конечно, многие ботаники и зоологи продолжали придерживаться старой гипотезы, и большинство физиологов до сих пор, по-видимому, не делают четкого различия между морфологическими признаками, которые наследуются, и теми, которые приобретаются; но большинство биологов не колебались сделать вывод, что передача приобретенных признаков была не только недоказанным предположением, но даже теоретически немыслимой. В начале девятнадцатого века это убеждение почти стало догматически утверждаемым учением, и нельзя не заметить тон раздражения и нетерпения со стороны представителей зоологии, когда высказываются противоположные мнения. «Природа», — говорит сэр Э. Рэй Ланкестер, — «(и на этом конец) не использует приобретенные признаки в создании и поддержании видов по той простой причине, что она не может этого делать».

Не может быть сомнений в том, что вопрошание природы по поводу этого вопроса не было очень тщательным процессом. Догматическое отрицание передачи приобретенных признаков не было результатом исчерпывающего эксперимента и наблюдения, а было обусловлено скорее очень общим принятием в Англии и Германии гипотезы Дарвина о трансмутации видов посредством естественного отбора и гипотезы Вейсмана о непрерывности зародышевой плазмы.

Более новая гипотеза трансмутации была той, которая казалась адекватной для объяснения разнообразия форм жизни, так что было излишним призывать старую; хотя сам Дарвин признавал, что индивидуальное приобретение структурных модификаций может быть фактором в эволюционном процессе; и более двадцати лет после публикации «Происхождения видов» гипотеза Ламарка не отрицалась решительно натуралистами. В начале восьмидесятых годов, однако, Вейсман опубликовал свою книгу о зародышевой плазме, и блеск и конструктивная способность спекуляций, содержащихся в этой замечательной работе, а также аналогии, которые они предполагали между органическими и неорганическими явлениями, привлекли внимание биологов. Существенные части гипотезы Вейсмана, как она была впервые представлена миру, заключаются в следующем: очень рано в эволюции живого из неживого возникло много видов жизненной субстанции. Это были химические соединения большой сложности, способные накапливать и расходовать энергию и способные к неопределенному росту и размножению. Они были способны существовать в среде, которая была враждебна им и которая всегда стремилась к их растворению, и которая была способна модифицировать их природу и их способ реагирования, хотя она не могла уничтожить их. Эти элементарные жизненные субстанции сильно отличались от тех, которые мы знаем в мире сегодня. Они были голыми протоплазматическими агрегатами, недифференцированными на клеточные или ядерные плазмы, тем более на соматические и зародышевые ткани. Все их части были подобны, или, скорее, их субстанция была гомогенной. Но даже с эволюцией одноклеточного организма было инициировано глубокое изменение, ибо отныне одна часть живой сущности, ядро, стала заряженной функцией размножения, хотя она все еще продолжала осуществлять общий контроль над функциями внеядерной части клетки. Когда многоклеточное растение и животное стали эволюционировать, гетерогенность частей организма стала еще больше. Все клетки метазойного животного действительно содержат ядра, но эти структуры являются лишь функциональными центрами клеток: некоторые из последних являются сенсорными, другие моторными, другие ассимиляторными, другие экскреторными и так далее. Только в ядрах, которые формируют существенные части репродуктивных органов, репродуктивная функция сохраняется во всей своей полноте: только там протоплазма сохраняет все свойства, которыми обладала первобытная жизненная субстанция до того, как она стала гетерогенной, то есть до того, как развились ядро и цитоплазма. Когда часть первобытной жизненной субстанции стала уединенной в ядерной оболочке, она стала, в той мере, защищенной от действия физической среды, и когда организм стал состоять из многоклеточных тканей, эта уединенность стала более полной. Облаченная в одежды плоти, она была отныне защищена от потрясений среды, и она стала неизменной зародышевой плазмой. Но в течение очень долгого времени до этой эволюции тканей голая жизненная субстанция подвергалась действию внешних физических агентов, и она была модифицирована ими в очень многочисленные формы протоплазматической материи. Когда многоклеточные растения и животные были эволюционированы, существовало, следовательно, не одно, а много видов жизненной субстанции, и они сохранялись до сегодняшнего дня как неизменные зародышевые плазмы существующих организмов.

Вейсмановская гипотеза сегодняшнего дня, поддерживаемая и дополняемая, как она есть, вспомогательными гипотезами, не имеет такой же привлекательности для студента, как первоначальная и совершенно привлекательная спекуляция тридцатилетней давности. Аналогия, которую она тогда представляла со зрелой химической теорией материи, должна была быть почти неотразимой. Точно так же, как неопределенно многочисленные соединения химии являются лишь перестановками и комбинациями некоторых из восьмидесяти с лишним различных видов материи, так и все формы жизни являются комбинациями и перестановками некоторых из многих различных видов жизненной субстанции, которые возникли до эволюции многоклеточного организма. И точно так же, как химические элементы рассматривались (в 1883 году) как неизменные вещи, сохраняющие свою индивидуальность, даже когда они были ассоциированы вместе как соединения, так Вейсман и его последователи смотрели на различные виды жизненной субстанции, содержащиеся в хроматической материи ядра, как на неизменные и бессмертные живые сущности. Ассоциированные вместе неопределенно многочисленными способами посредством половой конъюгации, они могут выстраивать неопределенно изменчивые живые структуры, но они остаются индивидуализированными и лежащими бок о бок в зародышевых плазмах организмов, точно так же, как атомы, как предполагалось, лежали бок о бок в химической молекуле неорганического соединения.

Если бы эти спекуляции были истинными, изменение морфологии или функционирования, приобретенное телом, или соматоплазмой, никак не могло бы быть передано потомству организма, ибо по гипотезе зародышевая плазма не может быть затронута внешними изменениями, и только зародышевая плазма, содержащаяся в сперматозоиде мужского родителя или в яйцеклетке женского, формирует и строит тело потомства. Как будто этого было недостаточно, Вейсман и его последователи утверждали, что передаваемость соматического изменения зародышу немыслима. Почему? Потому что зародышевые клетки, по-видимому, просты: они являются лишь полужидкими протоплазматическими клеточными телами и ядрами, не отличающимися заметно от клеточных тел и ядер соматоплазмы (по гипотезе, следует отметить, разница глубока). Нет никаких структурных связей — никаких нервов, например, — которые соединяют вместе клетки телесных тканей с частями зародыша и передают изменения в первых последним. Как же тогда соматическое изменение могло повлиять на зародыш так, чтобы, когда последний развивался в организм, это конкретное изменение воспроизводилось? Теперь это могло показаться убедительным аргументом в 1883 году, но является ли он таким убедительным сегодня? Мы знаем, что клетки и ткани не являются изолированными частицами, но что все они соединены вместе протоплазматическими нитями. Мы знаем, что специализированные нервные ткани не являются необходимыми для передачи импульса от сенсорной к моторной поверхности, но что такой импульс может быть передан недифференцированной протоплазмой. Мы знаем, что нервные клетки и нервные волокна не являются структурно непрерывными друг с другом, но что импульс перепрыгивает через промежутки, так сказать. Мы знаем, что события, которые происходят в одной части тела млекопитающего, могут влиять на другие части посредством высвобождения химического вещества, или гормона, в кровоток. Было бы действительно странно, если бы логическая гипотеза, способная объяснить передачу конкретного изменения от сомы к зародышу, не могла быть разработана.

Но приобретенные признаки в конце концов не передавались. Так утверждали те, кто цеплялся за вейсманизм, — задача, безусловно, ненужная, если бы эта передаваемость была немыслимой. Мы не можем обсуждать свидетельства здесь, и нет необходимости делать это, поскольку все они рассматриваются в популярных книгах по наследственности. В этих книгах существует кажущийся консенсус мнений, который не должен влиять на читателя, незнакомого с зоологической литературой, и не должен скрывать тот факт, что многие зоологи и ботаники принимают противоположный вывод. Дискуссия очень утомительна, но мы можем извлечь из нее некоторые результаты положительной ценности. Несомненно, что было проведено очень мало убедительных и адекватных исследований: нельзя не заметить, что литература содержит количество споров, совершенно непропорциональное количеству проведенной на самом деле добротной экспериментальной и наблюдательной работы. Большинство экспериментов имеют дело с рассмотрением травматических поражений или увечий, и кажется доказанным, что такие дефекты не передаются, или, по крайней мере, передаются очень редко. Хвосты котят отрезали; уши терьеров купировали; а ноги и талии китайских и европейских дам сжимали, и все это на протяжении очень многочисленных поколений, однако эти дефекты не передаются от родителя к потомству. Этот вид свидетельств составляет основную часть того, что ортодоксальное зоологическое мнение привело в пользу веры в ненаследуемость приобретенных признаков, но действительно ли это важно? Что могло бы передаваться, так это полезная, целенаправленная модификация морфологии, или функционирования, или поведения, вызванная средой на протяжении ряда поколений — адаптация, а не вредное поражение. Существует мало убедительных свидетельств того, что такие адаптации наследуются, хотя любой, кто внимательно изучает существующие свидетельства, вряд ли скажет, что они точно не передаются. Передает ли, например, кузнец свои мускулистые плечи и руки своим сыновьям, или пианистка свои гибкие запястья и пальцы своим дочерям? В литературе нет наблюдений и экспериментов, достойных важности, придаваемой обсуждаемому вопросу.

Следует также отметить, что зародышевая плазма, безусловно, не является неизменной субстанцией, которую гипотеза постулировала изначально. Изменения во внешней физической среде могут, безусловно, влиять на нее; так, личинки, выведенные из животных, которые живут в ненормальных физических условиях (температура, влажность и т. д.), могут отличаться морфологически от личинок, выведенных из животных, принадлежащих к тому же виду, но живущих в нормальной среде. Последняя должна, следовательно, реагировать на зародышевую плазму, но среда, образованная телесными тканями, которые окружают зародышевые клетки, также может так реагировать: так, зародышевые клетки могут быть затронуты такими телесными изменениями, как различия в снабжении питательным веществом, например. Потомство может отклоняться от родительской структуры как результат структурных модификаций, приобретенных родителем в течение его собственной жизни, и, даже если дочернее отклонение не было того же характера, что и родительская модификация, его наследование было бы адекватной причиной некоторой степени трансмутации.

Однако, безусловно, трудно доказать, что организмы передают своему потомству те же виды отклонения от специфической структуры, которые они сами приобретают как результат действия среды. Даже если бы они передавали такие приобретенные отклонения, не кажется ясным, что этот вид наследования сам по себе был бы достаточной причиной разнообразия форм жизни, которое мы действительно наблюдаем в природе. Изменение морфологии действительно происходило бы, но мы ожидали бы найти незаметные градации формы, а не индивидуализированные виды. Давайте предположим, что ламарковское наследование действует в течение значительного времени на два или три изначально различных вида, населяющих изолированный участок земли, и давайте предположим, что мы исследуем вариации, происходящие среди всех организмов, которые доступны нашему наблюдению в отношении какого-либо одного переменного признака.

Диаграмма A представляет то, что, по-видимому, является результатом этого процесса трансмутации. Числа вдоль горизонтальной линии пропорциональны их расстоянию от o, начала координат, и представляют величину рассматриваемой вариации; а высота вертикальных линий представляет количество организмов, демонстрирующих каждую степень вариации. Мы ожидали бы обнаружить, что все вариации одинаково часты в своем появлении, но это не то, что на самом деле указывает изучение изменчивости в таком случае, как мы предположили, — случае животных, населяющих изолированную часть земли. То, что мы обнаружили бы, — это условия, представленные диаграммой B. Существовало бы два или более моды, то есть значения переменного признака, которые представлены большим количеством особей, чем любое другое значение вариации. Условия среды благоприятствуют особям, демонстрирующим эту вариацию, в большей степени, чем они благоприятствуют остальным.

Fig. 24.

То есть среда отбирает некоторые виды вариаций среди многих, которые демонстрируются, и это, конечно, существенная черта гипотезы трансмутации видов посредством естественного отбора вариабельных признаков. Организмы приходят в мир, будучи по-разному наделенными способностью воздействовать на среду, в которой они живут, или на среду, состоящую из их собратьев-организмов. Те, которые наиболее благоприятно наделены, живут дольше и имеют более многочисленное потомство, чем те, которые менее благоприятно наделены, и они передают это благоприятное наделение своему потомству. Среди потомства потомства могут быть такие, у которых благоприятная вариация еще более благоприятна, чем она была, когда она впервые появилась. Таким образом, вариации, которые отбираются, увеличиваются в количестве. Происходит элиминация слабейших. Идея в высшей степени ясна и проста и обладает большой степенью общности: она самоочевидна, говорит Дриш, имея в виду, что она не может быть опровергнута, ибо она, безусловно, не была ясно очевидна натуралистам до Дарвина и Уоллеса. Но, если мы не решим быть догматичными, мы вряд ли можем утверждать, что это вседостаточная причина для эволюционного процесса, и бесполезно пытаться минимизировать трудности гипотезы. Нелегко заставить ее объяснить происхождение инстинктов или тропизмов, или реституций и регенераций утраченных частей, или появление первых нефункциональных рудиментов органов, которые позже становятся функциональными и полезными. Действительно, возможно разработать правдоподобные гипотезы, объясняющие все эти вещи в терминах естественного отбора, но каждая такая вспомогательная гипотеза нагружает первоначальную и ослабляет ее в той мере.

Естественный отбор, конечно, не индуцирует и не вызывает вариации; они даны для его активности, и они являются материалом, на котором он оперирует. Какова же тогда природа отклонений от специфических типов морфологии, которые отбираются или элиминируются? Не те, которые индуцированы средой и переданы по своей природе и направлению потомству организмов, впервые демонстрирующих их. Не доказано, что такие вариации не происходят, и даже вероятно, что они происходят. Но мы можем сделать вывод, что частота их появления недостаточно велика, чтобы предоставить достаточный материал для естественного отбора. Также ясно, что обычно происходящие вариации, которые мы наблюдаем в любой большой группе организмов, собранных случайным образом, не являются единственным материалом для отбора; ибо мы видели, что экспериментальное разведение из таких вариаций не ведет к установлению стабильной расы или «разновидности». Тем не менее, некоторый эффект производится, и это может быть объяснено предположением, что наблюдаемые вариации на самом деле двух видов — флуктуирующие вариации, которые не наследуются, и мутации, которые наследуются. Небольшой наблюдаемый эффект обусловлен отбором только мутаций: это реальный эффект отбора, несомненная трансмутация специфической формы, но экспериментальные и статистические исследования, по-видимому, показывают, что отбор из вариаций, которые мы обычно наблюдаем, — слишком медленный процесс, чтобы объяснить существующие формы жизни.

Естественный отбор действует, следовательно, на мутации. Теперь кажется, что мы вынуждены признать существование двух категорий мутаций: (1) те стабильные модификации «единичного признака», которые мы называем «менделевскими признаками», и (2) те группы стабильных модификаций, к которым де Фриз применил термин мутации. Сначала кажется трудным увидеть, как постоянные модификации специфической формы могут быть вызваны передачей менделевских признаков, ибо эти признаки всегда передаются парами. Давайте возьмем конкретный случай — случай человека, у которого шесть пальцев на правой руке, и давайте предположим, что это был реальный, спонтанно появившийся признак или мутация, которая ранее не встречалась в родословной этого человека. Два контрастирующих признака были бы тогда переданы: (1) нормальная пятипалая рука и (2) шестипалая рука. Оба этих признака, как предполагается, присутствуют в одно и то же время в организации мужчин и женщин семьи, происходящей от этой особи, но один из них всегда латентен или рецессивен. Однако были бы особи, у которых присутствовал бы только один из признаков — либо нормальное, либо аномальное количество пальцев, но межбрачные связи с особями, принадлежащими к другому чистому штамму, немедленно привели бы снова к передаче контрастирующих признаков, или аллеломорфов, хотя брак с особью, принадлежащей к тому же чистому штамму, перенес бы нормальный или аномальный несмешанный признак в другое поколение. Но если бы обладание шестью пальцами давало несомненное преимущество, и если бы естественный отбор действительно действовал у цивилизованного человека в отношении передачи морфологических признаков, то стабильная разновидность (Homo sapiens hexadactylus, скажем) могла бы быть произведена его агентством. Мутации, которые мы рассматриваем при исследовании наследования чередующихся признаков, являются, следовательно, таким же материалом для естественного отбора, как и мутации, которые происходят среди обычных вариаций, демонстрируемых организмами в целом: но поскольку только один или два признака, по-видимому, подвержены этому способу передачи, процесс был бы настолько медленным, что был бы недопустим как исключительная причина эволюции.

Если мы предположим, что мутации де Фриза являются материалом, на котором работает отбор, эта трудность немедленно устраняется, ибо теперь мы имеем дело с группами стабильных отклонений: не один или два, а все признаки организма, по-видимому, участвуют в мутабельности. Но теперь возникает другая трудность. Вид растения или животного мог очень хорошо обходиться своим обычным структурным наделением, и затем ряд особей начинает мутировать. Некоторые из отклонений от специфического типа могут быть реальным преимуществом, но другие могут и не быть: мы можем, действительно, вообразить некоординацию между мутирующими частями или органами, которая была бы фатальной для животного; с другой стороны, могла бы быть полная координация, с результатом, что большое преимущество могло бы быть даровано особи. Легко видеть, насколько координация мутирующих частей абсолютно существенна. Животное, которое сохраняет свое существование успешным избеганием своих врагов, не получило бы большой выгоды от более прозрачного хрусталика, если бы стекловидное тело его глаза было слегка мутным; и даже если бы все части глаза были идеально скоординированы, повышенная острота зрения не сильно помогла бы ему, если бы его конечности не были способны реагировать тем быстрее на более острое ощущение. Нескоординированные мутации, следовательно, стремились бы быть элиминированными, в то время как скоординированные отбирались бы и становились бы признаками новых видов.

Мы должны теперь спросить, почему некоторые группы вариаций скоординированы, а другие нет, и именно здесь мы сталкиваемся с самой грозной из трудностей любой гипотезы трансформизма, которая зависит от концепции естественного отбора. Если мы предположим, что среда индуцирует появление вариаций, кажется, что эти вариации, вероятно, будут скоординированы, но мы тогда призываем принцип приобретения признаков и их передачи по наследству. Если, с другой стороны, мы предположим, что вариации появляются спонтанно и совершенно безответственно, так сказать, в зародышевой плазме организма, отбор или элиминация средой не произойдет до тех пор, пока не появятся скоординированные или нескоординированные вариации. Гораздо более вероятно, что большое количество одновременно появляющихся вариаций будет нескоординированным, чем то, что они будут скоординированы. Просто как вопрос вероятности прогрессивная модификация вида будет происходить медленно — слишком медленно, чтобы объяснить то, что мы видим.

Два примера облегчат оценку этой трудности. Эволюция, несомненно, протекала в определенных направлениях. Существует две доминирующие группы рыб, костистые рыбы и пластиножаберные, и обе должны были произойти из общего предка. Все признаки у каждого вида рыб должны были быть полезными (поскольку они были отобраны), и все должны были быть модификациями признаков общего предка. Последний стал модифицироваться по двум основным линиям, или направлениям, которые указаны признаками существующих костистых рыб и пластиножаберных. Весь скелет, жабры, система кровообращения и мозг отличаются в определенных отношениях в этих группах. Поэтому модификация мозга у примитивных пластиножаберных была связана с модификацией черепа, и поэтому с челюстным аппаратом, и так с жаберным скелетом и жабрами, и поэтому также с сердцем и так далее. Предположим, что эволюционный процесс включал десять полезных и скоординированных вариаций — не маловероятная гипотеза — и предположим, что каждая из этих десяти полезных вариаций была связана с девятнадцатью бесполезными. Шанс того, что любая одна из них произошла, был, следовательно, один из двадцати; и если они все происходили независимо, то есть если появление любой одной из них было совместимо с появлением любой другой или всех остальных, то шанс того, что все десять вариаций произошли одновременно, был 20−10, то есть один в числе 20, за которым следуют 10 нулей, довольно большая невероятность.

Большинство студентов-биологов знакомы со сходством так называемого глаза моллюска Pecten и глаза позвоночного. Сходство заключается в общей структуре: в каждом из этих органов есть camera obscura, прозрачная роговица, а позади нее хрусталик. На задней стенке камеры находится рецепторный орган, или сетчатка, и она состоит из нескольких слоев нервных элементов. Сами нервные окончания находятся на поверхности сетчатки, которая повернута от света, то есть зрительный нерв идет к передней поверхности сетчатки, а затем его волокна поворачивают назад. Эта «инверсия слоев сетчатки» встречается у всех позвоночных животных, но она исключительна у беспозвоночных. Вышеуказанное общее описание в равной степени применимо к глазу позвоночного и к глазу Pecten.

Давайте признаем, что эти мантийные органы у Pecten являются глазами, ибо нет убедительных экспериментальных свидетельств того, что они действительно являются зрительными органами, и правдоподобные рассуждения предполагают, что они могут выполнять другие функции. Давайте предположим, что тонкая структура глаза Pecten подобна структуре глаза позвоночного и что его развитие также подобно: на самом деле и гистология, и эмбриология различны. Тогда мы должны объяснить, на принципах естественного отбора, параллельную эволюцию подобных структур вдоль независимых линий происхождения; ибо моллюск и позвоночное, безусловно, были эволюционированы от какого-то очень отдаленного общего предка, у которого глаз не мог быть ничем иным, как простым пигментным пятном со специальным нервным окончанием позади него. В каждом случае орган был сформирован очень большим числом серийно происходящих вариаций, однако эти два набора вариаций должны были быть одинаковыми на каждой стадии в двух независимо происходящих процессах. При любом разумном допущении относительно количества требуемых скоординированных вариаций и их шансов на появление, математическая невероятность того, что эти две серии вариаций действительно произошли, настолько велика, что граничит с невозможностью, насколько это касается нашей теории трансформизма. Естественный отбор не мог, следовательно, произвести эти два органа.

Этот аргумент Бергсона терпит неудачу, конечно, в конкретном случае, выбранном им, но это потому, что случай неудачный. Вероятно, морфолог мог бы найти гораздо лучший случай конвергентной эволюции — параллелизм между зубами некоторых сумчатых и некоторых грызунов, например. Если детальное гистологическое и эмбриологическое исследование показало бы сходство структуры и развития в таких сравниваемых органах, аргумент Бергсона сохранил бы всю свою силу. Мы должны были бы тогда предположить, что существовало направляющее агентство, или тенденция в организме, координирующая, или, возможно, фактически производящая вариации.

Механистическая биология не может предложить никакого средства, посредством которого одновременно происходящие вариации координируются: давайте поэтому думать об этих вариациях как о происходящих независимо друг от друга, и давайте проигнорируем трудность нечастоты появления подходяще скоординированных вариаций. Вариации демонстрируются эволюционирующим организмом, и отбор скоординированных серий — работа среды. Но среда — лишь пассивное агентство, и она должна придавать направление бесчисленным вариациям, представленным ей организмом, отвергая большинство, но отбирая некоторые. Давайте думать о среде, говорит критик Бергсона, как о глухой стене, против которой проецируются многочисленные струи песка. Струи рассеиваются по мере приближения к стене: каждая из них представляет вариации, демонстрируемые каким-то органом или органной системой животного. Давайте думать об узоре, нарисованном на стене каким-то видом клейкого вещества: там, где стена пуста, песок ударялся бы, но падал бы снова, но он прилипал бы к частям, покрытым клейкой краской. Песчинки ударяют стену со всех сторон, то есть их направления нескоординированы. Стена пассивна, однако узор запечатлен на ней. Из пассивности и нескоординированности приходят симметрия и порядок.

Этот аргумент выдерживает поверхностное рассмотрение, но принять его — значит поистине быть «одураченным метафорой». Ибо что такое узор на стене? Это среда, говорит критик. Но что такое среда? Неизбежно мы думаем о ней как о чем-то, что делает или формирует организм, способ рассмотрения, который влечет за собой всю путаницу мысли, подразумеваемую в вышеприведенной аналогии. Ясно, что среда создается организмом. Ее форма, то есть пространство, — лишь способ движения, возможный для организма; ясно, что воспринимает ли организм пространство как одномерное, двухмерное или трехмерное, пространство зависит от его способа движения. Его вселенная — это все, на что он может воздействовать, фактически или в созерцании. Атомы и молекулы, планеты и солнца — его среда, потому что он может в некоторой мере воздействовать на эти тела, или, по крайней мере, они могут быть сделаны полезными для него. Хлороформ или сахарин, или метиленовый синий и все красители, приготовленные из каменноугольной смолы химиками, — часть нашей среды, потому что мы сделали их. Они существовали только в потенциальности до развития органической химии. Они были возможны, но человек должен был собрать их элементы, прежде чем они стали актуальными. Делая их, он придал направление неорганическим реакциям.

Безусловно, сам организм отбирает вариации структуры и функционирования, которые демонстрируются им самим. Если мы колеблемся сказать, что эти модификации являются творениями, давайте скажем, что они являются перестановками элементов структуры и что они были потенциальны в организации существа, демонстрирующего их. Они происходят в последнем, если мы не должны говорить, что они произведены. Если они вредны, организм менее способен жить и размножаться, и если он размножается, его потомство подвержено той же инвалидности. Если, как обычно, они просто не имеют значения, они могут или не могут влиять на направление эволюции. Если они являются преимуществом, то есть если они даруют увеличенное мастерство над средой, над инертными вещами, с которыми организм вступает в контакт, последний расширяет свою вселенную или среду, живет дольше и передает своему потомству свои увеличенные способности к действию. Неопределенное увеличение власти над инертной материей потенциально в живых существах, и вариация превращает эту потенциальность в актуальность.

Эта дискуссия очень формальна, но из нее вытекают два вывода: (1) недостаточность механистических гипотез трансформизма для объяснения всего разнообразия жизни, которое появилось на Земле в течение ограниченного периода времени, который физика отводит для эволюционного процесса. Не кажется, что существует какая-либо возможность встретить это возражение, если мы продолжаем придерживаться гипотезы трансформизма, уже обсужденной: она сталкивает нас на каждом шагу в нашей дискуссии. Какую большую роль играет, например, «чистая случайность» в элиминации отдельных организмов во время борьбы за существование! Давайте подумаем о косяке шпрот, на которых питаются морские птицы: случайность определяет, будут ли птицы охотиться на одну часть косяка, а не на другую. Или давайте подумаем о миллионах молодых рыб, которые остаются выброшенными на морской берег отступающим приливом: случайность определяет, будет ли отдельная рыба выброшена на берег в мелкой песчаной луже, которая высыхает под солнечными лучами, а не в более глубокой, которая сохраняет свою воду до тех пор, пока прилив снова не накроет ее. Бесполезно настаивать на том, что нет такой вещи, как «чистая случайность», и что то, о чем мы так говорим, — лишь суммирование множества малых независимых причин. Давайте признаем это, и все равно следует, что альтернатива жизни или смерти для множеств организмов зависит не от их адаптивности, а от мелких нескоординированных причин, которые не имеют ничего общего с их морфологией или поведением. Это примеры среди многих других, которые придут на ум полевому натуралисту: они сокращают еще больше время, доступное для естественного отбора в формировании видов, ибо они уменьшают материал, на котором действует этот фактор.

Другой результат нашей дискуссии — указать, что проблема трансформизма видов в действительности является проблемой органической вариабельности. Давайте предположим, что все гипотезы эволюции истинны: что среда может индуцировать изменения морфологии и функционирования у животных и растений, и что эти изменения сами по себе — сами фактические приобретения, то есть — передаваемы по наследству. Давайте предположим, что зародышевые клетки могут быть затронуты средой, либо внешней физической средой, либо внутренней соматической средой, и что мутации могут таким образом возникнуть. Давайте предположим, что мутации могут быть отобраны каким-то образом, так что специфические разрывы структуры — «индивидуализированные» категории организмов, или виды — могут таким образом возникнуть. Даже тогда трансформизм остается такой же большой проблемой, как и всегда, ибо вопрос о способе происхождения этих вариаций или модификаций все еще требует решения.

Самые простые случаи, которые мы можем себе представить, ставят перед нами самые серьезные трудности. Мышцы плеч и рук кузнеца становятся больше и сильнее в результате его деятельности. Почему? Мы говорим, что усиленный метаболизм тканей вызывает больший выброс углекислого газа и других продуктов выделения, и что они стимулируют определенные мозговые центры, которые, в свою очередь, ускоряют работу сердца и органов дыхания. Затем усиленный поток питательных веществ и кислорода проходит через кровеносные сосуды в мышцах плеч и рук, и последние растут. Вероятно, процессы такого рода действительно происходят, но сказать это — не значит дать реальное объяснение гипертрофии мускулатуры тела человека, ибо по сути происходит деление ядер и образование новых мышечных волокон. Как именно усиленное поступление питательных веществ заставляет эти ядра делиться и расти? Это относительно простой пример приспособляемости отдельной тканевой системы к изменению общей активности организма, то есть это изменение структуры, вызванное изменением окружающей среды.

Однако в большинстве случаев изменения структуры, которые служат отправными точками процессов трансмутации, невозможно четко связать с изменениями окружающей среды. Некоторые рыбы производят огромное количество икры в одном помете — например, говорят, что самка мольвы ежегодно мечет около восемнадцати миллионов икринок. Если мы исследуем эти икринки, то обнаружим значительную вариативность диаметра и других измеримых признаков. Мы можем попытаться соотнести эти отклонения от средних показателей с различиями в окружающей среде. Все икринки «созревают», то есть поглощают воду и набухают, в то время как различные части, такие как желток, претерпевают химические изменения в течение месяца или около того до того, как рыба начнет метать икру. Этот процесс созревания происходит в закрытом яичниковом мешке; икринки лежат практически свободно в этом мешке и омываются жидкостью, которая просачивается из кровеносных сосудов в его стенках. Вполне может быть, что существуют различия в составе этой жидкости в разных частях мешка; но эти различия не могут быть велики; жидкость на самом деле не является питательной; и процесс созревания не является поспешным. Мы вряд ли можем поверить, что различия в морфологии обусловлены этими незначительными различиями окружающей среды. Мы действительно можем сказать, что на самом деле не изучаем половые клетки, когда измеряем диаметр икринки или исследуем любой другой измеримый признак, ибо настоящая зародышевая плазма — это хроматическое вещество ядра. Но это, очевидно, предрешает весь вопрос: все части икринки, доступные для наблюдения, действительно варьируются, и должны ли мы делать вывод, что части, которые недоступны, не варьируются? Они должны варьироваться: зародышевая плазма каждой икринки должна отличаться от всех остальных, ибо организмы, развивающиеся из этих зародышей, демонстрируют наследственные различия. Более того, можем ли мы утверждать, что такие незначительные различия окружающей среды, как те, что мы указали, влияют на зародышевую плазму? Настолько ли она восприимчива к внешним изменениям? Высокая степень стабильности зародышевой плазмы постулируется в механистической гипотезе, которую мы рассмотрели, и, действительно, все указывает на то, что специфическая организация очень стабильна. Может ли она тогда быть нарушена такими незначительными различиями в соматической среде?

Но зародышевая плазма на самом деле не проста, говорит Вейсман; это сложная смесь наследственных зародышевых плазм. Отдельная рыба, которую мы рассматривали, возникла из совокупности детерминант, и половина этих детерминант была получена от родителя-самца, а половина — от родителя-самки. Но каждый из этих родителей также возник из подобной совокупности детерминант, которые, в свою очередь, были получены от обоих родителей, и так далее на протяжении всей родословной рыбы. Правда, зародышевые плазмы, внесенные предками, не были совсем разными, но они в некоторой степени различались. Тогда в яйцеклетке, из которой развилась рыба, должно было быть столько же перестановок детерминант, сколько было перестановок признаков в восемнадцати миллионах икринок, произведенных ею. Не рушится ли гипотеза под собственным весом?

Только такие трудности, как здесь предложенные, могли побудить Вейсмана сформулировать свою гипотезу зародышевого отбора. Все эти восемнадцать миллионов икринок возникли в результате деления относительно небольшого числа половых клеток. Каждая из этих исходных клеток содержала специфический набор детерминант, а элементами последних, разумеется, являются биофоры. Биофоры, как мы помним, представляют собой либо очень сложные химические молекулы, либо их агрегаты. Когда половые клетки зародышевого эпителия делятся, образуя те клетки, которые станут яйцеклетками, биофоры должны делиться и расти до своего прежнего размера, а затем снова делиться — это на самом деле химическая гипотеза, которую мы излагаем, хотя нам приходится использовать язык, который, кажется, идет вразрез со всеми здравыми химическими представлениями! Теперь, пока биофоры делились и росли, они «конкурировали» за питательное вещество, которое находилось в омывающей их жидкости, и некоторые получали меньше, в то время как другие получали больше среднего количества. Таким образом, их признаки становились разными, так что яйцеклетки по достижении зрелости становились отличными друг от друга. Теперь, совершенно отвлекаясь от невозможности применить какой-либо тест на объективную реальность этой гипотезы, ее следует отвергнуть, ибо она приписывает телам, принадлежащим к порядку молекул, свойства, которые на самом деле являются свойствами агрегатов молекул. Типичные свойства газа, например, — это не свойства молекул, из которых состоит газ, а статистические свойства, проявляемые агрегатами молекул. Согласно гипотезе зародышевого отбора, свойства животных, развивающихся из биофор, переносятся на сами биофоры. Это было, несомненно, отчаянное положение, которое вызвало к жизни это понятие! Это, как сказал Уильям Джеймс об интеллектуализме мистера Брэдли, механизм in extremis!

Мы, по-видимому, вынуждены прийти к выводу — и именно к этому результату должна приближаться вся эта дискуссия, — что вариации, по крайней мере наследственные вариации, возникают спонтанно. То есть существуют органические различия, у которых нет причин, — вывод, против которого восстают все наши привычки рассуждать. И все же можно попытаться доказать, что проблема причин вариаций на самом деле является псевдопроблемой, и что нет никакой логической причины, по которой мы должны быть вынуждены постулировать такие причины. Когда мы думаем об органической изменчивости, не думаем ли мы, возможно, тайком, о чем-то, что варьируется, то есть о чем-то, что должно быть неизменным, но что вынуждено отклоняться? Но то, что дано нашему наблюдению, — это просто вариации среди организмов.

Давайте подумаем о примитивных чеканных станках времен Тюдоров, которые производили монеты, не очень похожие по весу и дизайну. С того времени чеканные станки постоянно совершенствовались, каждая последующая машина выпускала монеты, все более и более похожие во всех отношениях, так что теперь мы обладаем машинами, которые штампуют соверены, максимально идентичные друг другу. И все же они не совсем одинаковы, и это потому, что работа машины во всех ее операциях не является неизменно одинаковой. В воображении, однако, мы создаем чеканный станок, который работает идеально и выпускает абсолютно одинаковые монеты, но этот идеальный механизм — лишь концептуальный предел серии машин, каждая из которых более совершенна, чем предыдущая. Маловероятно, что материя обладает той жесткостью и однородностью, которые позволили бы нам получить эту идеальную идентичность результата; тем не менее эта идентичность имеет весьма очевидную полезность, и мы стремимся к ней, так что результатом нашей деятельности является концепция идеального механизма и продуктов, которые идентичны. Мы предполагаем, что причины, по которым наши ранние и более грубые машины были несовершенны, — это также причины, по которым наши более поздние и более совершенные машины не дают тех результатов, которых мы желаем.

Мы прежде всего ремесленники, а уже потом философы, и поэтому мы распространяем этот укоренившийся механизм интеллекта на наши спекуляции. Для биолога организм — это механизм, который при размножении должен производить идеальные копии самого себя. Он этого не делает. Теперь, если биология что-то и показывает нам, так это то, что живая материя по сути «лабильна», то есть является чем-то текучим, в то время как безжизненная материя по сути жесткая или почти жесткая. И все же, игнорируя это различие, мы ожидаем от организма той идентичности результата и операции, которую мы концептуализируем, но на самом деле не получаем от искусственной машины. Мы рассматриваем организм не только как механизм, подобный чеканному станку, но и как концептуальный предел серии механизмов. Репродуктивный аппарат нашей рыбы производит не идентичные яйцеклетки, а такие, которые отличаются друг от друга. Часть этой вариативности, говорим мы, обусловлена действием окружающей среды; а часть обусловлена тем условием, что каждая яйцеклетка получает немного другое наследие признаков от множества предков. Остальное мы представляем как следствие несовершенной работы репродуктивного механизма.

Полезно, чтобы наука именно так рассматривала работу организма, ибо в поиске причин вариаций наш анализ явлений жизни становится более глубоким. Но оправдывает ли нас какой-либо результат исследования или рассуждения в предположении, как в вопросе чистой спекуляции, что отклонения от специфического типа структуры физически детерминированы во всем своем объеме? Разве у нас нет столько же оснований для веры в то, что эти отклонения действительно спонтанны и что они возникают de novo? Так мы подходим, с точки зрения экспериментальной биологии, к идее Анри Бергсона о творческой эволюции.

ГЛАВА VII СМЫСЛ ЭВОЛЮЦИИ

Помимо экспериментальных исследований, результаты сравнительной анатомии, даже если они дополнены результатами сравнительной эмбриологии и даже если они включают как ископаемые, так и живые организмы, делают не более чем предполагают наличие эволюционного процесса. Тщетны наши попытки демонстрации трансмутации форм жизни путем показа того, что сходство структуры наблюдается у всех животных, принадлежащих к одной группе. Мы можем успешно показать, что скелет конечностей и поясов конечностей позвоночных животных анатомически представляет собой одну и ту же серию частей, будь то руки и ноги человека, или крылья и ноги птиц, или грудные и тазовые плавники рыб: такие гомологии, как эти, действительно предлагались средневековыми сравнительными анатомами совершенно независимо от каких-либо представлений об эволюционном процессе. Мы можем показать, что простота скелета головы человека лишь кажущаяся, и что в нем можно проследить большинство анатомических элементов, которые входят в состав черепа и висцеральных дуг рыбы; и что происходили слияния, утраты и перемещения частей, которыми можно объяснить наблюдаемые различия в форме. Все это можно было бы так же легко объяснить, предположив процесс особого творения или постепенное развитие плана или замысла. Подобно тому как Бог создал Еву из лишнего ребра, взятого из тела ее мужа, так Он мог сформировать слуховые косточки высшего позвоночного из тех частей висцеральных дуг низших форм, которые стали излишними при построении более высокоорганизованного существа. Как бы сильно язык эволюции ни навязывал себя биологии, он делает не более чем символизирует результаты анатомии и эмбриологии и предоставляет удобную основу, на которой их можно расположить.

Но если, как показывают все современные экспериментальные работы, форма организма в конечном счете является результатом его взаимодействия с окружающей средой; если, как мы действительно видим, эта форма не является неизменной, а представляет собой стадию в потоке; и если отклонения от нее могут происходить со всей видимостью спонтанности, то представляется, что наблюдаемые факты сравнительной анатомии и эмбриологии допускают только одно объяснение. Они представляют собой результаты эволюционного процесса, и отношения, на которые указывают морфологические исследования, больше не являются просто логическими, а действительно материальными. Теперь мы можем попытаться использовать эти результаты в попытке проследить направления, по которым идет процесс эволюции.

При этом мы создаем схемы филогении. Мы делим все организмы на растения и животных, а затем подразделяем каждое из этих царств жизни на небольшое число подцарств, в каждом из которых мы устанавливаем классы, отряды, семейства, роды и виды. Но наша классификация больше не является просто формальным упорядочиванием, посредством которого мы вносим порядок в путаницу естественно встречающихся вещей. Теперь это «родословное древо», и из него мы пытаемся вывести происхождение любого из представленных в нем членов.

Подцарства, или типы, организмов являются первичными группами в этой эволюционной классификации. Мы делим всех животных примерно на девять таких типов — простейшие, или одноклеточные организмы; губки; кишечнополостные, группа, которая включает все такие организмы, как зоофиты, кораллы, актинии и «медузы»; плоские черви, то есть ленточные черви, трематоды и некоторые другие структурно похожие животные, которые живут свободно в природе; кольчатые черви, довольно неоднородная совокупность существ, включающая всех тех животных, которых обычно называют червями; иглокожие, которые представляют собой морских звезд, морских ежей и морские лилии, обитающие в море; моллюски, то есть животные, хорошими примерами которых являются устрица, литторина, садовый слизень и осьминог; членистоногие, которые включают ракообразных, насекомых и пауков; и, наконец, позвоночные. Любую такую классификацию мы, естественно, стараемся сделать как можно более полной, но вокруг оснований более крупных групп теснятся небольшие группы организмов, точные родственные связи которых сомнительны. И все же, в целом, эти подцарства организмов ясно представляют основные направления, по которым эволюционировала нынешняя сложность строения животных.

Существует существенная структура, которую мы пытаемся приписать всем животным каждого типа и которая отличается от структуры животных, принадлежащих ко всем другим типам. Простейшие, которых мы пока рассматриваем как животных, — это организмы, тела которых состоят из отдельных клеток. Эти клетки могут объединяться в колонии, но они могут существовать и отдельно друг от друга. Они могут быть заключены в известковые, кремнистые или целлюлозные скелеты или раковины, или они могут обладать известковыми или кремнистыми спикулами в своих тканях — эти части не являются существенными, а схематическое простейшее — это клетка, содержащая одно ядро и способная к независимому существованию. Губки и все другие типы включают организмы, тела которых состоят из агрегатов клеток. У губок клетки, которые специально модифицированы по структуре, расположены так, чтобы образовывать внутренние стенки «губчатой структуры», полости которой открываются наружу сериями пор, через которые циркулирует вода. Тела кишечнополостных типично представляют собой мешки, образованные двойной стенкой клеток — энтодермой и эктодермой. Этот мешок открывается наружу одним отверстием, или ртом, окруженным венчиком щупалец, и его полость является единственной, содержащейся в теле животного. Плоские черви — это животные, тела которых также состоят из эктодермальных и энтодермальных тканей, между которыми вклинивается другая мезодермальная ткань. У них есть один пищеварительный мешок или пищеварительный канал, открывающийся наружу только посредством рта; и все они обладают сложным гермафродитным репродуктивным аппаратом. Во всех других типах также есть три основных слоя или вида ткани, но в дополнение к полости пищеварительного канала есть также полость тела, или целом, которая содержится в мезодермальных тканях. Иглокожие — это такие целомические животные, но пищеварительный канал теперь открывается наружу как ртом, так и анусом; существуют отдельные системы сосудов, через которые циркулируют вода и кровь; кровеносная система сосудов закрыта от внешней среды, а водоносная система открыта; и покровы вооружены посредством известковых игл или пластин. Кольчатые черви — это животные с цилиндрическими телами, сегментированными так, чтобы образовывать многочисленные сочленения. Каждый сегмент несет иглы или волоски или придатки какого-либо рода, а также содержит отдельный нервный центр. Пищеварительный канал открывается наружу ртом и анусом, и имеется просторная полость тела. Моллюски — это несегментированные животные. Спинная часть их тел содержит внутренности и защищена раковиной; в то время как брюшная часть модифицирована для целей передвижения. Складка покровов свисает вокруг всего тела и заключает полость, в которой содержатся жабры. Членистоногие — это сегментированные животные. Тело вооружено известковым панцирем или раковиной, которая образует экзоскелет. Каждый сегмент тела несет пару членистых придатков, а также содержит отдельный нервный центр. Вся серия ганглиев соединена вместе посредством нервного тяжа, и нервная система лежит вентрально по отношению к пищеварительному каналу. Позвоночные также являются сегментированными животными, но сегментация не видна внешне. Скелет является внутренним и построен вокруг осевого стержня или нотохорда. Нервная система расположена дорсально по отношению к пищеварительному каналу. Имеется две пары конечностей.

Таким образом, мы устанавливаем существенную или схематическую структуру, характерную для каждого типа. Эти схемы не имеют реального существования: это морфологические типы, из которых можно вывести фактическую структуру тела животных в каждом типе. Они представляют собой минимум частей, которые должны присутствовать, чтобы животное могло быть помещено в тип, к которому, как мы предполагаем, оно может принадлежать. Но эти анатомические части не обязательно должны присутствовать в полностью развитом организме: так, существуют ракообразные, у которых тело не сегментировано и у которых не присутствуют ни известковый экзоскелет, ни членистые придатки; и существуют позвоночные, у которых могут отсутствовать конечности. Но в таких случаях мы требуем доказательств того, что существенные анатомические признаки, которые отсутствуют у полностью развитого животного, появились на какой-то стадии его онтогенеза, и эти доказательства обычно доступны. Или, если эмбриологические доказательства не могут быть получены, мы требуем доказательств того, что животное можно проследить назад во времени, посредством других признаков, к какой-то форме, в которой недостающие структуры вновь появляются. Таким образом, схемы представляют собой обобщенную или концептуальную морфологию типов. Они не являются морфологией отдельного организма, но они включают морфологию вида.

Они, говорит Бергсон, являются темами, на которых были построены бесчисленные вариации. Структурные элементы могут быть подавлены, как когда нотохорд исчезает в развитии отдельного асцидиевого, хотя он присутствует у личинки. Или элементы могут исчезнуть и быть заменены другими структурами, как когда истинные жабры моллюсков утрачиваются у голожаберных и заменяются дыхательными перьями. Они могут быть сведены к рудиментам, как в случае с «пером» кальмаров или «кости каракатицы» каракатицы, остатками куполообразной раковины примитивного моллюска; или в червеобразном отростке человека, остатке объемной слепой кишки травоядного животного. Структуры, которые изначально были различными, могут сливаться, как когда большая часть примитивно различных сегментов груди ракообразного сливается, образуя «тело» краба; или когда сегментарные ганглии того же животного сливаются вместе, образуя крупный грудной нервный центр. Форма и положение структуры могут варьироваться в широких пределах: так, пищеварительная полость некоторых кишечнополостных может быть простым мешком, как у гидры, но она может быть частично подразделена многочисленными мезентериями, как у зооида кораллов; или простой трубчатый пищеварительный канал у некоторых плоских червей может быть раздвоен у других, тройственно разветвлен у третьих или даже снабжен многочисленными боковыми ветвями, как у более специализированных видов в группе. Органы, изначально простые, могут претерпевать прогрессивную модификацию: так, глаз моллюска может быть простой покровной полостью, на дне которой есть несколько простых нервных окончаний и немного черного пигмента; или эта полость может закрыться, образуя мешок, и передняя часть мешка может стать прозрачной, образуя роговицу. Позади роговицы может сформироваться хрусталик, а простые терминальные веточки нервных окончаний могут стать многослойной сетчаткой большой сложности структуры. У низших хордовых центральная часть кровеносной системы представляет собой простой сократимый сосуд, но он становится двухкамерным сердцем рыбы, трехкамерным сердцем рептилии или мощным четырехкамерным сердцем теплокровного животного. Анатомические элементы могут менять функцию; так, части висцерального скелета у рыбы могут стать косточками среднего уха у рептилий и млекопитающих; в то время как ее плавательный пузырь, возможно, представлен у высших позвоночных легкими.

Таким образом, может происходить подавление частей, ведущее к полному исчезновению или к простым рудиментам исходной морфологии. Структура, дегенерирующая из-за неиспользования, может быть удалена из своих типичных отношений с другими структурами и может приобрести совершенно новые. Или ее возрастающая важность может привести к ее гипертрофии и к повышенной сложности структуры, а возможно, и к включению новых анатомических элементов или к включению других частей, функция которых изначально могла быть совершенно иной. Всевозможными способами органы и системы органов могут стать анатомически различными в результате адаптивных модификаций или косвенно как неадаптивные модификации, вызванные адаптивными модификациями соседних частей. Задача сравнительной анатомии — проследить эти изменения морфологии, опираясь на изучение эмбриологии и на сравнение структуры частей ископаемых животных. Рассматривая процесс трансформизма как доказанный экспериментами и наблюдениями в области разведения и наследственности, натуралист стремится проследить линии, по которым шла эволюция, исходя из результатов морфологических исследований.

Такие результаты не могут иметь более чем очень ограниченную ценность, и часто бывает так, что несколько интерпретаций морфологических результатов одинаково вероятны. Мы можем сделать вывод, что существующие костистые и хрящевые рыбы произошли от общего предка, который больше не существует; мы можем аналогичным образом сделать вывод, что птицы и рептилии тесно связаны, более тесно, чем любая из этих групп с млекопитающими; и мы можем сделать вывод, что приматы — группа млекопитающих, к которой принадлежит человек, — произошли от какой-то группы, родственной существующим копытным или насекомоядным, в то время как сами млекопитающие могли произойти от какой-то группы позвоночных, родственной как земноводным, так и рептилиям. Но о природе животных, которые сочетали в себе признаки птиц и рептилий или рептилий и земноводных, мы ничего не знаем. Палеонтология, если бы ее результаты были более многочисленными, чем они есть, предоставила бы нам материал для открытия этих «недостающих звеньев», и нет сомнений, что по мере того, как мир становится лучше изученным, наши знания о палеонтологических стадиях в истории существующих групп станут более полными, так что мы можем со временем обладать фактической исторической записью филогении основных групп животных. Но примечательно, что, хотя результаты сравнительной анатомии и эмбриологии, дополненные результатами палеонтологии, позволяют нам проследить короткие серии стадий в эволюционном процессе, они все же показывают нам пробелы во всех местах, где линии происхождения должны сходиться. Они показывают нам, например, что старейшие известные птицы были определенно рептильными по своей морфологии, но они не показывают нам животное, которое не было ни птицей, ни рептилией, но от которого произошли обе группы позвоночных; и это почти всегда так в наших гипотетических схемах филогении. Рис. 25. Морфология постоянно должна постулировать существование «промежуточных» форм, «архимоллюска», «протозавра», «протохордового» и т. д.: гипотетических животных, которые сочетают в себе признаки тех, что лежат близ оснований расходящихся линий происхождения. Нет ничего, что могло бы направлять нас в построении этих промежуточных форм, кроме прогрессивной простоты структуры, указанной в морфологических и палеонтологических сериях. У ранних птиц были зубы, например, как и у рептилий, поэтому промежуточная форма имела зубы, и это было животное, сочетающее схематическую морфологию как птиц, так и рептилий. Но именно в зависимости от значения, которое мы придаем одному морфологическому признаку, а не другому, будет отличаться структура промежуточной формы. Является ли, например, пищеварительный канал позвоночного самой фундаментальной и консервативной частью его морфологии: то есть является ли это структурой, которая была наиболее устойчива к изменениям в ходе эволюционного процесса? Тогда мы можем рассматривать позвоночных как произошедших от какого-то животного, которое было тесно связано с кольчатыми червями. Или является ли нервная система самой консервативной частью анатомии позвоночных? Если так, мы можем проследить основной ствол хордовых к животным, которые включали среди своих признаков признаки самых примитивных членистоногих. В одном случае промежуточная форма соединяет стволы позвоночных и кольчатых червей, но в другом случае она соединила бы стволы позвоночных и членистоногих, вывод, который жесткое применение результатов морфологии, по-видимому, делает более вероятным.

Но как бы то ни было, мы не должны упускать из виду, что промежуточные формы — «архимоллюск», «протозавр», «протохордовое» и тому подобное — являются лишь фикциями, которые мы основываем на точном значении, которое мы придаем одной части существенной морфологии группы животных, а не другой. Эти гипотетические животные и генеалогические схемы или филогении, корнями которых они являются, представляют собой условные сводки результатов сравнительной анатомии, причем этот термин используется для включения анатомии развивающегося животного и анатомии вымерших форм. Пока мы не обладаем репрезентативной серией ископаемых остатков животных, существовавших в прошлом, все схемы происхождения, основанные на сравнении частей или органов живых животных или на сравнении стадий развития, должны обладать сомнительной ценностью, когда они претендуют на указание направления, взятого эволюцией. Их истинная ценность заключается скорее в том, как они резюмируют наши знания о морфологии и в стимуле, который они дают для устойчивого и детального исследования структуры животных.

Почему «Gastrea-Theorie» Геккеля получила то признание, которое она имела во второй половине девятнадцатого века? Она коррелировала большое количество фактов, поскольку постулировала общую единообразие структуры на ранних стадиях развития очень многих животных, принадлежащих к широко разделенным группам. Во всех них яйцеклетка сегментируется в массу клеток, которые затем располагаются в виде полого шара (A). Рис. 26. Одна сторона этого шара вдавливается внутрь так, что внутренняя часть полого шара оказывается противопоставленной внутренней стенке верхней части. Таким образом, образуется маленький мешочек, состоящий из двух слоев клеток, эктодермы и энтодермы, и открывающийся наружу отверстием, бластопором (B). Это по сути анатомия схематического кишечнополостного животного — гидра, например, сильно напоминает ее. Предположим теперь, что края бластопора сливаются вместе в одном месте, так что в полости гаструлы вместо одного отверстия появляются два; и предположим, что сферический организм удлиняется, образуя цилиндр, причем удлинение затрагивает слившуюся часть бластопорической области. Тогда у нас очевидно червеобразное животное с пищеварительным каналом, ртом и анусом (C). Предположим далее, что дополнительный слой клеток образуется между энтодермой и эктодермой путем пролиферации из одной из этих тканей, и предположим, что он становится двойным и что полость появляется между двумя листами клеток, образующими этот средний слой: эта полость становится полостью тела или целомом (D). Теперь такие стадии бластулы и гаструлы появляются в онтогенезе животных, принадлежащих к широко различающимся группам, и такое образование среднего слоя, или мезобласта, и мезобластических или целомических полостей также действительно происходит. Давайте поэтому предположим, что все многоклеточные животные произошли от примитивной формы Gastrea, по существу сходной по морфологии с личинкой гаструлы; и давайте предположим, что все целомические животные произошли от формы, в которой третий слой клеток, или мезобласт, стал вклиниваться между двумя другими. Эти два предположения являются основами классических филогений прошлого века; все кишечнополостные животные произошли от формы Gastrea, а все животные выше кишечнополостных эволюционировали от трехслойной формы. В этой гипотезе также подразумевается третья, что стадия эволюции Gastrea обладает такой степенью стабильности, что она сохранилась, пусть даже в неясном состоянии, в развитии почти всех многоклеточных животных. Тройные зародышевые листки, энтодерма, эктодерма и мезодерма, которые впервые стали отличными друг от друга у примитивного целомического животного, также приобрели высокую степень стабильности, и они были переданы по наследству всем животным выше кишечнополостных. Поэтому Gastrea и три зародышевых листка следует искать на стадиях развития всех высших животных, и их обычно находили. Пусть будет признано, что они могут появляться мимолетно — что они могут быть скрыты многими способами, все же они должны быть там.

Gastrea-Theorie перестала быть полезной как средство описания или рабочая гипотеза исследования после возникновения экспериментальной эмбриологии. Невозможно было доказать, что процесс развития путем гаструляции и расщепления мезодермального слоя настолько консервативен, что он сохранялся на протяжении большей части эволюции животного мира, однако без этого доказательства нельзя было утверждать, что скрытая гаструла развивающегося яйца лягушки, например, генетически связана с гаструлой личинки иглокожих. Что экспериментальная эмбриология действительно указывает, так это то, что формирование гаструлы и (в большинстве групп) трех зародышевых листков являются лишь средствами морфогенеза. При делении яйцеклетки и расположении клеток для формирования зачатков органов формирование гаструлы и мезодермы в целом являются линией наименьшего сопротивления в процессе развития. Если они не появляются или их трудно распознать в онтогенезе группы животных, не является здравым методом предполагать их присутствие в сокращенной или искаженной форме, постулируя, что они должны присутствовать, будучи переданными по наследству. Физические условия, несомненно, влияют на процессы развития, и нет причин предполагать, что все онтогенетические процессы были изначально одинаковыми.

Если мы не будем натягивать факты наших описаний органической природы и если мы не будем строить на недоказуемых догадках, все, что морфология определенно показывает нам, — это то, что эволюционный процесс привел к установлению около дюжины или около того великих групп организмов, каждая с присоединенными меньшими группами, более или менее тесно связанными с ними. Являются ли эти великие линии происхождения, как их обычно представляют, ветвями, отходящими от одного ствола, или они действительно коллатеральны, каждая эволюционировала независимо от всех остальных, — это вопрос, который не решается просто методами сравнительной анатомии или эмбриологии. Широко различающиеся и одинаково вероятные филогении прошлого указывают на то, что данных для решения такой проблемы не существует, по крайней мере, не сейчас. Что мы можем обсудить с большей пользой, так это вопрос о том, какое из великих подразделений жизни представляет основные результаты эволюции сложных органических сущностей из простых живых веществ, в которых, как мы предполагаем, жизнь впервые материализовалась на нашей земле. Какие виды деятельности и структурные формы представляют основные проявления эволюционного процесса?

То есть, какие великие группы организмов являются доминирующими на земле? Большие или меньшие степени доминирования указываются тем, насколько широко распространена группа организмов на земле, ее численностью и периодом времени, в течение которого она может быть распознана в ископаемом состоянии. Повсеместное распространение подразумевает высокую степень приспособляемости: группа организмов, обитающая на суше, в море и в атмосфере, очевидно, является той, в которой морфологическая структура была достаточно эластичной, чтобы допустить развитие различных способов передвижения; и конечности могут быть либо придатками наземного животного, либо плавниками или другими плавательными органами водного существа, либо крыльями существа, приспособленного к полету. Доминирование в этом отношении подразумевает мобильность и активность, а также относительно высокоразвитую нервную систему; оно подразумевает развитие органов, специализированных для захвата, то есть для добывания пищи; и оно также подразумевает высокую степень приспособляемости к широко различающимся физическим условиям, например, к изменениям температуры. Доминирование в геологическом времени означает также эту великую приспособляемость к изменениям климатических условий и развитие средств распространения, достаточных для преодоления обширных физических изменений на поверхности земли. Наземный вид может оказаться изолированным из-за образования горного хребта или погружения суши, прилегающей к той, которую он населял, и некоторые широко распространенные виды растений и насекомых должны были быть способны пересекать океанические области. Численность группы, очевидно, подразумевает великие способности к размножению, способность противостоять физическим изменениям и способность противостоять конкуренции с другими хищными существами. Доминирование, короче говоря, означает, что организм обладает в высокой степени присущими ему способностями к размножению; а также теми видами деятельности, которые позволяют ему реагировать адаптациями морфологии, функционирования и поведения на изменения окружающей среды. Эти изменения окружающей среды — те, которые должны были испытываться в течение длительных геологических периодов, а также те, которые испытываются организмом в его попытке постоянно расширять область своего распространения.

Если мы проведем широкий обзор животного мира, мы обнаружим, что доминирование в этих отношениях было приобретено тремя великими группами организмов: (1) бактериями, (2) хлорофиллоносными организмами, (3) членистоногими и (4) позвоночными. В каждом случае соблюдаются три условия: широкое распространение по всей земле, как в пресных, так и в морских водных областях, на суше и в атмосфере; существование на протяжении большей части геологического времени; и способность противостоять изменениям окружающей среды. Известно, что бактерии существовали в каменноугольном периоде. В настоящее время их распространение на земле универсально: нет ни одной части поверхности суши и нет водных масс, будь то морских или озерных — независимо от того, насколько они могут быть непригодны для жизни более высокоорганизованных существ, — которые не были бы заселены бактериями. Они способны выдерживать экстремальные температуры или соленость, которые были бы фатальными для многоклеточного растения или животного. Паразитизм — это образ жизни, который они демонстрируют в более многообразной степени, чем любые другие организмы. Верхние слои атмосферы — единственные части земли и ее оболочек, которые они не населяют.

Хлорофиллоносные организмы включают те одноклеточные растения и животных — различие становится неясным в отношении этих организмов, — которые пигментированы в синий, зеленый, коричневый или красный цвет благодаря наличию в клетках хлорофилла или какого-либо вещества, родственного этому соединению, и они включают, конечно, зеленые растения. Подобно бактериям, их распространение всемирно, охватывая сушу, море и пресноводные области; и оно ограничено главным образом распространением солнечного света и нижним пределом температуры. Морские водоросли, диатомеи, перидинеи и другие хлорофилл-содержащие организмы, по-видимому, населяют все части мирового океана, безусловно, в пределах глубины около двадцати-пятидесяти саженей от поверхности моря. Зеленые растения населяют сушу повсюду, за исключением полярных областей, вершин высоких гор и областей, пустынных из-за недостатка воды или из-за присутствия минеральных веществ.

Эти условия — температура, свет, почва и т. д. — по-видимому, не ограничивают распространение членистоногих и позвоночных. Мы находим оба вида животных в глубочайших океанических безднах (глубоководные рыбы и ракообразные), в полярных областях суши и моря (человек, некоторые насекомые, ракообразные и птицы), а также в пустынных областях и на вершинах высочайших гор. Муравьи делят почву с бактериями. Птицы и насекомые покоряют атмосферу своей активностью, а не просто тем, что их разносит ветром, как бактерии. Ракообразные, такие как веслоногие, имеют примерно такое же распространение в море, как насекомые в атмосфере, в то время как равноногие и бокоплавы являются аналогом, насколько это касается морского дна, пауков, многоножек и муравьев на суше. Рыбы распределены по всем глубинам и почти во всех физических условиях в море. Некоторые виды морских млекопитающих и птиц вполне космополитичны, за исключением того, что они ограничены верхними слоями океана. Наземные млекопитающие подвержены тем же ограничениям, что и зеленые растения, будучи неспособными выжить в пустынных и полярных областях. Единственные части моря, которые не населены членистоногими и позвоночными, — это те ограниченные глубокие слои воды (как в случае с более глубокими слоями Черного моря), где существуют скопления ядовитых химических веществ в растворе. Но бактерии населяют даже эти регионы.

Зеленые растения, членистоногие и позвоночные появляются как ископаемые почти в каждой части осадочных пород. Трилобиты представляют собой конец долгого эволюционного процесса, и то же самое можно сказать о первых рыбах, найденных в силурийских породах, так что эти группы животных должны были существовать в геологические периоды, представленные теми остатками пород, которые старше самых ранних ископаемых. Растительные остатки присутствуют в силурийских породах, но нет сомнений, что папоротники и другие хлорофиллоносные организмы должны были существовать задолго до этого времени. Мы вряд ли можем предположить, что бактерии, найденные в каменноугольных породах, впервые появились в это время в истории земли: подобно другим великим группам жизни, они, вероятно, имели длительную историю до той даты геологических формаций, в которых они впервые распознаются. Наши доминирующие группы организмов, следовательно, могут быть прослежены почти до самых начал жизни на земле.

Доминирование, как мы его определили, нельзя сказать, было достигнуто какой-либо другой из подцарств жизни. Кишечнополостные и губки, по-видимому, существовали на протяжении всего периода, в течение которого остатки организмов могут быть прослежены в породах, но они всегда были исключительно водными животными, и они очень редко распределены в пресноводных регионах. Иглокожие также являются очень старой группой, но в прошлом они были более многочисленны, чем сейчас, и они, по-видимому, были исключительно морской группой животных. Моллюски существовали с начала образования осадочных отложений, и они являются как водными, так и наземными животными, но они принадлежат преимущественно морю. Они всегда были относительно вялыми и неактивными животными, за исключением крупных кальмаров и каракатиц, но, к счастью для других обитателей моря, эти грозные существа, по-видимому, обладают ограниченными способностями к размножению, и они никогда не были очень многочисленны. Все меньшие группы животных ограничены в своем распространении: плоские черви встречаются скудно как на суше, так и в море, и они достигают своего наивысшего развития как паразиты в телах других животных. Кольчатые черви, эхиуриды, немертины, мшанки, коловратки и т. д. — все это группы животных, встречающиеся главным образом в пресной и морской воде, и ни одна из них не является многочисленной. Родственными большинству великих типов являются меньшие группы: вымершие трилобиты, эвриптериды и т. д. в отношении членистоногих; группа, представленная сейчас Peripatus в отношении членистоногих и кольчатых червей; кишечнодышащие и некоторые другие существа, которые, по-видимому, обладают родством с иглокожими и хордовыми; и вымершие остракодермы, которые, по-видимому, были связаны либо с членистоногими, либо с позвоночными, либо с обоими. Все эти меньшие группы животных мы должны рассматривать как представляющие боковые пути, взятые эволюционным процессом, — пути, которые либо закончились в тупике, как в случае с теми группами, которые вымерли, либо которые мы все еще можем проследить в существующих остатках групп, которые были ранее более многочисленны, чем они есть сейчас.

Только среди существующих бактерий, хлорофиллоносных организмов, членистоногих и позвоночных жизненный порыв нашел свое наиболее полное проявление, и мы можем даже сузить основной путь, который взяла эволюция, до определенных групп в каждом из этих типов. Некоторые из бактерий — те, которые являются исключительно паразитическими в телах теплокровных животных, — приняли наиболее специализированный образ жизни и, можно даже сказать, существуют только с трудом, поскольку здоровое животное способно уничтожить их. Только те бактерии, которые живут в открытой среде или на мертвых тканях растений и животных, достигли реального доминирования. Некоторые зеленые растения, такие как папоротники, сейчас гораздо менее многочисленны, чем были в прошлом; в то время как грибы и некоторые другие сапрофитные и паразитические растения специализировались почти так же, как и паразитические черви, и ограничены в своем распространении. Морские водоросли ограничены относительно узкой полосой моря вдоль края суши. Великие деревья, травы и микроскопические зеленые растения, такие как диатомеи и перидинеи, представляют собой поистине доминирующие организмы в растительном царстве. Со стороны членистоногих и позвоночных было много неудачных линий эволюции: трилобиты, например, в первой группе; и бронированные ганоидные рыбы, вооруженные рептилии, летающие рептилии и гигантские ящеры и млекопитающие среди позвоночных. Среди существующих членистоногих и позвоночных есть некоторые меньшие группы, которые сохраняются, так сказать, только с трудом. Таковы пауки, клещи и скорпионы среди членистоногих; и асцидии, двоякодышащие рыбы, хвостатые земноводные, многие рептилии и летающие млекопитающие среди хордовых: таковы, конечно, лишь примеры менее успешных линий эволюции в этих типах. Доминирующие членистоногие и позвоночные — это ракообразные, перепончатокрылые насекомые, костистые и хрящевые рыбы и наземные млекопитающие. Земля принадлежит человеку, общественным и одиночным муравьям, осам и пчелам, морским ракообразным, костистым рыбам, деревьям, травам и одноклеточным диатомеям и перидинеям, а также гнилостным и прототрофным бактериям. Это те организмы, в которых жизнь достигла своих полнейших проявлений и была наиболее успешной в своем господстве над инертной материей.

В каких видах деятельности и морфологии, тогда, жизненный порыв нашел наиболее полное выражение? Мы сразу видим, что в отношении энергетических процессов жизнь пошла по двум расходящимся линиям — животной и растительной. Нет абсолютного различия между преобразованиями энергии, которые происходят в живом растении и животном — мы вернемся к этому пункту позже, — но мы можем проследить безошибочное различие в тенденции, то есть в направлении, взятом эволюцией. Это различие мы уже рассматривали в более ранней главе, но мы можем проиллюстрировать его, рассмотрев безжизненную землю, а также землю, населенную только растениями, или животными, или обоими.

На безжизненной земле все энергетические процессы стремились бы постоянно к состоянию стабильности. Земная кора, то есть часть, известная нам путем прямого наблюдения, состоит из горных пород и остатков горных пород; материалов, состоящих из соединений кислорода, кремния, железа, алюминия, натрия, калия, кальция и так далее. Это вещества, которые были бы стабильны, если бы не эрозионное действие воды, газов атмосферы и вулканической деятельности. Но поскольку вулканическая деятельность стремится всегда к прекращению, кислород атмосферы постепенно исчезал бы, сначала путем его соединения с окисляемыми веществами, а во-вторых путем его соединения с азотом атмосферы под влиянием электрических разрядов. Углекислый газ либо соединялся бы с материалами в горных породах, либо оставался бы в атмосфере вместе с азотом и другими инертными газами в стабильном состоянии. Вода, движимая приливами и ветрами, постепенно сглаживала бы поверхность суши, если бы вместе с другими газами она постепенно не рассеивалась в космическое пространство. Мы видим, таким образом, что материалы земли стремятся к падению в стабильные соединения и что они приближаются к условиям, в которых потенциальная химическая энергия сводится к минимуму, причем вся энергия, которой обладает материя, — это энергия движений молекул, то есть кинетическая энергия, недоступная для преобразований любого рода. Это была бы земля, лишенная явлений.

Растительная жизнь сама по себе была бы возможна лишь в течение некоторого времени на такой Земле, какой мы ее знаем в настоящее время. Существование зеленого растения зависит от присутствия в почве минеральных веществ, таких как соли азотной кислоты и аммиака, а также от наличия воды и углекислого газа в атмосфере. Хлорофилловый аппарат по существу является механизмом, посредством которого эти вещества преобразуются в углеводы, подобные крахмалу и сахару; углеводороды, подобные смолам и маслам; и белки. Энергия, необходимая для этих синтезов, получается из солнечного излучения при посредстве хлорофилловых пластид. Зеленое растение зависело бы в своем снабжении нитратами или аммиаком от соединения азота атмосферы с кислородом или от вулканических испарений, а это необратимые процессы, которые постоянно стремятся к прекращению. Растению также требуется углекислый газ, и количество этого вещества в атмосфере весьма ограничено, в то время как единственным неорганическим источником, из которого оно может возобновляться, по-видимому, является вулканическая деятельность: это вещество также стремилось бы к исчезновению. Поэтому наступило бы время, когда растительная жизнь на Земле перестала бы быть возможной из-за исчезновения материалов, от которых она зависит; но пока она существовала, ее результатом было бы накопление химических соединений с высокой потенциальной энергией. Результатом метаболизма растения является образование таких соединений, как целлюлоза из древесных тканей и опавших листьев, других растительных углеводов, масел, смол и белков. В отсутствие бактерий такие вещества сохранялись бы без изменений: даже на Земле, населенной бактериями, такие продукты, как масла, бурый уголь, торф, каменный уголь и т. д., могли накапливаться в течение геологического времени. Таким образом, тенденция растительной жизни направлена к накоплению соединений с высокой потенциальной энергией, и этот процесс также является необратимым.

Бактериальная деятельность сама по себе сделала бы возможной продолжение растительной жизни на Земле. Существенными характеристиками этих организмов является их способность осуществлять самые разнообразные энергетические преобразования. С нашей нынешней точки зрения бактерии можно разделить на паратрофные, метатрофные и прототрофные формы. Паратрофные бактерии — это те, которые живут как паразиты внутри живых тканей растений и животных: этот образ жизни является облигатным, и эти организмы не способны жить в открытой среде. Результатом их деятельности является расщепление протоплазматического вещества. Метатрофные бактерии — это те, которые вызывают гниение и брожение органических соединений. Они могут вести паразитический образ жизни, но большинство из них живет в почве, в воде и в полостях животного организма — во рту, пищеварительном канале, носу и влагалище. Белки разлагаются ими на простые химические соединения, такие как аминокислоты, а затем эти вещества вместе с углеводами подвергаются брожению, чтобы в конечном итоге образовать воду, угольную кислоту и соли азотной кислоты. Эти бактерии получают свою энергию за счет превращения химических соединений с высокой потенциальной энергией в соединения с низкой потенциальной энергией. Прототрофные бактерии никогда не бывают паразитами и не живут в полостях тел животных: они всегда живут в открытой среде. Они продолжают действие гнилостных бактерий, превращая аммиак в азотистую кислоту, а азотистую кислоту — в азотную кислоту. Другие обращают этот ряд изменений, восстанавливая азотную кислоту до азотистой, азотистую — до аммиака, а аммиак — до свободного азота. Другие, в свою очередь, окисляют сероводород до серной кислоты, другие — закись железа до окиси железа, в то время как недавно было показано, что некоторые бактерии, по-видимому, способны окислять углерод угля до угольной кислоты. Некоторые способны окислять свободный азот атмосферы до азотистой и азотной кислот. Точно не установлено, как именно получается энергия, необходимая для этих преобразований, и, возможно, некоторые из прототрофных бактерий получают свою энергию, используя нескоординированную кинетическую энергию среды, в которой они живут. С нашей точки зрения, чистый результат деятельности преобладающих видов бактерий, населяющих Землю, заключается в том, что они обращают процессы, которые являются проявлениями метаболизма растений и животных. Результатом метаболизма растений является накопление запасов соединений с высокой потенциальной энергией, таких как углеводы, и истощение земных запасов углекислого газа и других материалов, необходимых для дальнейшего существования самих растений. Результатом метаболизма бактерий является расщепление этого накопления таких соединений, как углеводы, и восполнение запасов углекислого газа и азотистых минеральных веществ, от которых зависит растение. Если присутствуют бактерии, жизненный процесс становится обратимым.

Таким образом, растительная жизнь и бактериальная жизнь дополняют друг друга, ибо, в целом, энергетические процессы зеленого растения протекают в направлении, противоположном процессам бактерий. Органический мир, состоящий из зеленых растений и бактерий, был бы, следовательно, миром, способным к постоянному существованию. Теперь, до сих пор, нам нужно рассматривать эти различные виды организмов лишь как живые протоплазматические субстанции, в которых протекают энергетические преобразования различных типов. Бактерия — это просто клетка, содержащая ядро, а зеленое растение должно быть лишь ядерной клеткой, содержащей хлорофилловую пластиду: это, действительно, все, чем оно является в случае диатомовой водоросли или перидинеи. Морфология зеленого растения является лишь вспомогательной по отношению к хлорофилловому аппарату. Если не учитывать репродуктивный аппарат, высшее зеленое растение по существу состоит из хлорофилловых клеток в паренхиме листа, ибо корни и устьица — это лишь органы для поглощения воды и минеральных солей из почвы и углекислого газа из атмосферы; в то время как ткани ствола, стеблей и ветвей являются, в основном, аппаратом для проведения этих сырых материалов через тело растения и, конечно, питательных веществ, в которые они перерабатываются. Все бесчисленные вариации формы растения (помимо структуры цветка или другого репродуктивного органа) являются адаптациями, которые обеспечивают поглощение и распределение этих веществ; или механическую поддержку тела растения; или же являются неадаптивными вариациями, своего рода излишествами.

Структура животного тела представляет собой нечто большее, но мы должны прежде всего рассмотреть различия между растением и животным, рассматриваемыми просто как аппараты, в которых происходят энергетические преобразования. В зеленом растении энергия накапливается в форме химических соединений с высокой потенциальной энергией, но в животном энергия расходуется. Неорганические минеральные вещества выстраиваются растением в углеводы, белки и жиры или масла, но в теле животного углеводы, белки и жиры диссоциируют на воду, угольную кислоту и мочевину (или какое-либо другое азотистое экскреторное вещество); а мочевина или другое аналогичное вещество расщепляется бактериями на нитрат, воду и углекислый газ. Метаболическую деятельность животного называют «аналитической» или разрушительной, в то время как деятельность растения называют «синтетической» или созидательной, но эти контрастные термины едва ли точно описывают сущность деятельности двух видов организмов. Что еще составляет «животность»? Это целенаправленная подвижность, и происходящие энергетические преобразования являются средством, с помощью которого эта подвижность достигается. Растение по существу неподвижно, ибо такие движения, как поворот листьев к свету, рост корней вниз, рост стеблей вверх, обвивание усиков вокруг опорных объектов и открывание и закрывание цветов, являются лишь движениями частей растительного организма. Это постоянные, направленные реакции на внешние раздражители — настоящие тропизмы — и распространение этого вида реакции для описания движений животных в целом является лишь примером недостаточного анализа фактов. Движения типичного зеленого растения поэтому являются движениями его частей, их немного, они принадлежат к нескольким простым типам, и они вызываются простыми внешними физическими изменениями в среде. Движения типичного животного — это движения организма как целого; они бесконечно разнообразны по своей природе; они вызываются индивидуализированными раздражителями и постоянно модифицируются опытом организма.

Телесная структура животного — это средство, с помощью которого достигается эта целенаправленная подвижность и направляются энергетические преобразования; и чем больше и разнообразнее движения животного, тем сложнее его структура. В отношении того, как осуществляются энергетические преобразования, то есть в отношении материальных средств, посредством которых энергия переходит из состояния с высокой потенциальной энергией в состояние с низкой потенциальной энергией, морфология животного сходна с морфологией растения, то есть энергетические преобразования являются функциями ядерных клеток. Но в растении кинетическая энергия солнечного излучения переходит в потенциальную энергию химических соединений, которые накапливаются в теле растения; в то время как в животном потенциальная энергия поглощенных химических соединений переходит в кинетическую энергию движений самого животного. Как именно оно движется, как используется эта кинетическая энергия — определяется сенсомоторной системой.

Именно существование сенсомоторной системы делает животное животным. Что же тогда такое сенсомоторная система? Это скелет и мышцы, то есть органы передвижения, агрессии, захвата и жевания; периферические сенсорные и моторные нервы; и центральная нервная система или мозг. Скелет животного, будь то панцирь или экзоскелет ракообразного, или позвоночный столб, пояса конечностей и кости конечностей позвоночного, представляет собой жесткую и фиксированную серию опор, к которым прикреплены мышцы. Органами передвижения являются, например, придатки ракообразного, крылья птицы или насекомого, хвост и плавники рыбы или конечности позвоночного. Органами агрессии являются мандибулы паука или кровососущей мухи, клешни краба или омара, челюсти рыбы или когти и зубы наземного позвоночного. Органы захвата и жевания в основном также являются органами агрессии. Все эти части состоят из модифицированных скелетных структур, зубов, когтей и т. д., прикрепленных к мышцам, которые берут начало в жестких частях скелета. Когда мы говорим о движениях животного, мы говорим о движениях таких частей, которые мы упомянули; другие части действительно движутся — сердце пульсирует, легкие расширяются и сжимаются, а кровь и другие жидкости циркулируют по замкнутым сосудам; но это движения частей животного, и они скорее сравнимы с теми движениями растительного организма, которые мы рассматривали. Их не следует рассматривать как примеры подвижности животного в смысле функционирования его сенсомоторной системы.

Центральная и периферическая нервная система, конечно, связаны с моторной системой. Рецепторные органы — глаза, обонятельные, слуховые, тактильные органы чувств и так далее — являются средствами, посредством которых животное подвергается воздействию изменений в окружающей среде — оно не обязательно должно осознавать, или замечать, или воспринимать эти впечатления на своих рецепторных органах. Эти раздражители передаются по сенсорным, или афферентным, нервам в центральную нервную систему: это путь внутрь. Эффекторные нервные органы — это моторные пластинки, то есть нервные структуры в мышцах, в которых заканчиваются нервы. Моторные нервы — это эфферентные пути, путь из центральной нервной системы.

Центральная нервная система по существу является органом для интеграции деятельности всего тела. Это «место множественных синапсов» — описание, которое лучше, чем любое другое, применимо к морфологии мозга позвоночного животного. Мы уже рассматривали, что подразумевается под термином «рефлекторное действие»; это серия процессов, которые происходят, когда «рефлекторная дуга» становится функционально активной. Рефлекторная дуга состоит из (1) рецепторного органа, скажем, тактильного тельца в коже; (2) афферентного нервного волокна; (3) нервной клетки в головном или спинном мозге; (4) эфферентного нервного волокна; и (5) эффекторного нервного органа, скажем, моторной пластинки в мышечном волокне. Серия процессов, вовлеченных в рефлекторное действие, состоит из стимуляции рецепторного органа, прохождения афферентного импульса в головной или спинной мозг, прохождения импульса через серию клеток в нервном центре, образующих синапс, передачи импульса через эфферентное нервное волокно в эффекторный орган в мышце и стимуляции последней к акту сокращения. Это чисто схематическое описание структур и процессов, образующих рефлекторное действие и дугу: в действительности путь как в центральную нервную систему, так и из нее прерывается снова и снова, и в каждом месте прерывания существуют альтернативные пути. Прерывания происходят в синапсах. В синапсе нервный импульс проходит через древовидное разветвление тонких нервных отростков, на которые распадается волокно, в аналогичное разветвление, и эти два разветвления не находятся в фактическом физическом контакте: импульс перепрыгивает через промежуток. В многочисленных местах как в головном, так и в спинном мозге существуют альтернативные синапсы, и в этих местах импульс может двигаться более чем в одном направлении.

Головной и спинной мозг — это коммутатор невообразимой сложности, так что эфферентный импульс, входящий в него, скажем, от глаза, может быть переключен на один нервный путь за другим, так что он может воздействовать на любую мышцу во всем теле. Это не вымысел: это вполне может быть так. При нормальном дыхании центр в заднем мозге стимулируется к ритмической деятельности присутствием углекислого газа в крови, и от него исходят эфферентные импульсы, которые стимулируют мышцы грудной стенки и диафрагмы. Но при удушье каждая мышца тела может быть стимулирована к деятельности в попытке ускорить насыщение крови кислородом, и это не спазматические движения мышц конечностей и т. д., а целенаправленные сокращения, целью которых является увеличение притока воздуха в легкие. Центральная нервная система, следовательно, является коммутатором — так учит механистическая физиология, пренебрегая любой идеей об «операторе». Но вся тенденция современных исследований заключается в том, чтобы показать, что каждое увеличение специализации в эволюции высшего животного добавляет сложности этому нервному аппарату за счет увеличения числа альтернативных путей, которые импульс, возникший где угодно в теле, может принять, прежде чем он выйдет из головного или спинного мозга. И все же, при всем этом увеличении сложности, тем не менее верно, что у высшего животного различные части центральной и периферической нервной системы все более интегрируются, так что в действиях животного все больше и больше именно организм как целое совершает действие.

Все другие органы в теле животного — за исключением всегда репродуктивного аппарата — являются вспомогательными по отношению к сенсомоторной системе. Пищеварительный канал и его железы растворяют поглощенные пищевые продукты; метаболические органы, то есть клетки стенки кишечника, печень и т. д., превращают эти поглощенные белки, жиры и углеводы пищи в белки, жиры и углеводы самого животного; сердце, кровь и лимфатические сосуды несут этот пищевой материал к мышцам и нервным органам; дыхательные органы поглощают кислород, который распределяется по всему телу с током крови; выделительные органы, то есть легкие, кожа и почки, удаляют вредные материалы, такие как угольная кислота и мочевина или их предшественники; и целенаправленные изменения функционирования всех этих органов вызываются изменениями в моторной активности. Вокруг сенсомоторной системы выстраивается вся остальная структура тела животного.

То, что мы ясно видим в эволюции тела животного, — это прогрессивное увеличение активности сенсомоторной системы. Животное становится все более и более подвижным. Именно таким образом было достигнуто доминирование, и все направления структурной эволюции в прошлом, которые не были направлены в эту сторону, были неудачными, необратимыми эволюционными процессами. Большие размеры не принесли успеха в животном мире, и поэтому гигантские рептилии и млекопитающие вторичного и третичного периодов вымерли. Защита от врагов путем развития кожного панциря не принесла успеха, и поэтому динозавры и другие вооруженные животные третичного периода также вымерли. Превращение передних конечностей рептилии в крылья или ног млекопитающего в ласты не принесло успеха, потому что вся остальная структура этих животных адаптировалась к передвижению по суше, и изменение структуры стало слишком глубоким, чтобы его можно было модифицировать: поэтому птеродактили исчезли, как исчезают и киты нашего собственного периода. Только в легкокостной, оперенной птице, с возможностью развития мощных грудных мышц, заключались неограниченные возможности полета; и только в рыбе, с сопутствующей эволюцией жабр, сокращением до минимума массы пищеварительного канала и его желез и превращением большинства мышц тела в органы, приводящие в движение хвостовой плавник, была реализована полнота адаптации к водной жизни. Подвижность, структура тела, способная к бесконечно разнообразным движениям, и нервная система, с помощью которой любая часть тела могла быть связана с любой другой частью, — это те структурные адаптации, которые оказались успешными как у членистоногих, так и у позвоночных.

По-видимому, существовало два основных типа структуры, с помощью которых можно было достичь этой подвижности и эластичности: тип членистоногих и тип позвоночных. Кажется, невелик выбор между ними, если бы нам пришлось выбрать один из них, чтобы получить высокоподвижный органический механизм. Членистоногие и позвоночные кажутся одинаково сложными, если принять во внимание разницу в размерах и дополнительный телесный механизм, который должны влечь за собой большие размеры. Конечно, мускулатура позвоночных сложнее, чем у членистоногих. Но больший вес должен требовать больших и более мощных мышц, если должна быть достигнута та же степень подвижности относительно размера животного, и эта более сложная мускулатура должна нести с собой более сложный мозг. Она также должна быть сопутствующей более массивному скелету, ибо в механизме должны присутствовать жесткие опоры для мышц. Почему нет крупных насекомых или ракообразных? Мистер Уэллс предположил в одном из своих романов грозность осы длиной в два фута! Такое существо действительно было бы более ужасным, чем любая хищная птица, которую мы знаем, если бы его активность была также активностью ос, которых мы знаем, точно так же, как веслоногий рачок размером с акулу был бы более грозным животным, чем рыба. Кажется возможным, что причина меньшего размера позвоночных кроется в природе скелета. Мощные мышцы потребовали бы очень прочного и толстого панциря, и это достигло бы такой массы у очень крупного насекомого или ракообразного, что потребовало бы слишком много энергии для его быстрого перемещения. Жесткий экзоскелет, подобный таковому у членистоногих, также означает, что рост должен происходить путем процесса линьки, то есть животное растет только в периоды, когда оно сбрасывает свой панцирь; и необходимость этого процесса линьки должна быть грозным недостатком в случае очень крупного животного, если бы это вообще было возможно. Таким образом, членистоногое, развивающее экзоскелет, должно оставаться маленьким, и эта малость, к счастью для позвоночных, сделала его менее грозным животным. Это была случайность эволюции, что членистоногие развили экзоскелет вместо эндоскелета.

Несомненно, внутренний скелет позвоночных с его легкими, полыми, губчатыми костями был механически лучшим средством для прикрепления мышц. Он сделал возможной большую степень свободы движения частей тела, большее разнообразие и пластичность действий, и он устранил, в некоторой степени, предел размера и затруднительную прерывистость роста путем линьки со всеми опасностями, которые это влечет за собой. Прежде всего, это привело к увеличению сложности центральной нервной системы, поскольку она стала связанной с возрастающим разнообразием телесных движений.

В эволюции доминирующих групп организмов мы видим, таким образом, развитие нескольких тенденций. Во-первых, та тенденция, которая, по-видимому, представляет наибольший контраст с универсальной тенденцией, проявляющейся в неорганических процессах, — рассеяние энергии. Растительный организм по существу является системой, в которой энергия накапливается в потенциальной форме. Затем, в животном царстве мы видим, что основной тенденцией эволюции было развитие систем, в которых энергия расходуется в бесконечно разнообразных движениях. Может показаться при поверхностном рассмотрении, что в животном способе метаболизма энергия рассеивается так же, как в неорганических процессах; и это тот вывод, к которому мы пришли бы, если бы рассматривали действия и результаты действий только низших животных, то есть животных, стоящих ниже человека. Мы вернемся к этому пункту позже, но тем временем следует отметить, что фундаментальное разделение организмов — это разделение, основанное на их деятельности как преобразователей энергии, то есть на растения и животных. Внутри каждого из этих царств организмов происходила структурная эволюция: одноклеточное зеленое растение эволюционировало по очень многочисленным линиям, каждая из которых характеризуется различным типом морфологической структуры. Одноклеточное животное также эволюционировало подобным образом, в результате чего установились современные типы. Глядя на эти большие группы животных, мы видим, что две из них достигли доминирования путем развития по разным линиям сенсомоторной системы. Здесь мы видим еще одно фундаментальное различие между растительным и животным организмом, но такое, которое является следствием различия, существующего между двумя царствами в отношении осуществляемых ими энергетических преобразований. Растение характеризуется неподвижностью, животное — подвижностью.

Неподвижность подразумевает бессознательность, подвижность — сознание, и это физическое различие является третьим, которое мы можем установить между растением и животным. Теперь немногие физиологи, вероятно, примут это различие как имеющее какой-либо реальный объективный смысл. Сознание — это не концепция, с которой можно иметь дело в каком-либо процессе рассуждения, это даже не что-то, что ощущается так, как мы говорим об ощущениях боли, или света, или голода: все это состояния нашего сознания. Разница в нас самих, говорит Лэдд, когда мы погружены в глубокий сон без сновидений и когда мы находимся в состоянии полной активности бодрствования, — это и есть сознание. Если мы рассуждаем об организмах и их деятельности так же, как о неорганических вещах, мы не имеем права говорить о сознании, ибо вне нашего собственного «Я» оно не существует. Действующее животное — это лишь тело, или система тел, движущихся в природе, и вся его деятельность должна быть описана системой обобщенных координат силы и положения относительно какой-либо произвольно выбранной точки пространства. «Эта животная машина, — говорит зоолог, пишущий об инстинкте, — которую я называю своей женой, демонстрирует определенные гримасы лица и издает определенные членораздельные звуки, которые соответствуют тем, что издаю я сам, когда у меня болит голова, но я не имею права говорить, что у нее болит голова». Этот вид аргументации не кажется способным к опровержению, за исключением, возможно, домашних конфликтов, которые он обычно вызвал бы, если бы применялся в таких случаях, как процитированный. В описании природы методами и символикой науки мы видим только системы молекул в движении, и в тех системах, которые мы описываем как организмы, движения лишь сложнее, чем в неорганических системах. Таков метод науки, столь же неопровержимый в изучении организма, как мы знаем, что он ложен. Будучи верным в чистых спекуляциях согласно методам интеллекта, он тем не менее был бы абсурдным в повседневных делах обычной цивилизованной жизни, и научный работник, который применяет его в своих трудах, тем не менее колебался бы применять его в делах своего собственного домашнего хозяйства.

Мы должны признать, что наше знание о том, что другие существа, подобные нам, а также животные, стоящие ниже нас по организации, являются сознательно действующими организмами, — это интуитивное знание, достижимое благодаря общности организации: наше интуитивное знание поведения и чувств наших собственных братьев и сестер больше, чем наше знание о других мужчинах и женщинах; и мы можем, путем интуиции, поставить себя в сознание умной собаки в большей степени, чем в случае других животных. Это знание о сознании других животных не является научным знанием, и оно недостижимо и недоказуемо путем рассуждений или методов научного наблюдения. Это убеждение, само по себе неспособное к анализу или доказательству, но все же убеждение, на котором мы уверенно основываем большинство наших отношений с нашими ближними и которое оправдывается нашим опытом.

Тем не менее, это научная гипотеза, обладающая примерно такой же обоснованностью, как и многие другие научные гипотезы. Мы не можем заставить себя сомневаться в том, что другие мужчины и женщины являются сознательно действующими организмами, как бы невозможно ни было привести научное обоснование для веры, которая в нас есть. Мы не можем сомневаться в том, что стрелка компаса, которая «отвечает», поворачиваясь одним или другим своим полюсом к нам в зависимости от того, выдвигаем ли мы вперед один или другой полюс магнита, является бессознательным куском металла, хотя мы находим невозможным сказать, почему это убеждение обладает таким убеждением. От этого до движений типичного зеленого растения — всего один шаг. Поворот зеленого листа к источнику света или движение корня вниз в почву — это реакции на внешние раздражители, которые демонстрируют большую часть неизбежности реакции магнита. Это «тропизмы»: лист растения обязан повернуться к свету так, чтобы последний падал на его поверхность перпендикулярно, а корень должен расти вниз, потому что гравитация действует вдоль вертикальных линий. Но предположим, что рефлекторные действия являются тропическими: предположим, например, что мотылек обязан лететь в пламя свечи, потому что свет стимулирует обе стороны его тела одинаково, и это ориентирует его и направляет к направлению, откуда исходит раздражитель. Сложные действия у высшего животного, с этой точки зрения, являются цепями рефлексов, и действие должно быть бессознательным и неизбежным, точно так же, как поворот магнита или зеленого листа — это бессознательные движения. Следовательно, действия наших ближних бессознательны и автоматичны, вывод, к которому нас подталкивает вся тенденция механистической физиологии. И все же мы знаем, что этот вывод не может быть верным.

Между обязательной реакцией стрелки компаса на магнит, или аналогичным гелиотропизмом и геотропизмом растительного организма, и бесконечно вариабельными реакциями высшего животного на изменения в окружающей среде должно возникнуть сознание. Оно отсутствует в неорганической системе и типичном зеленом растении; оно тускло в сидячей актинии или моллюске; оно становится ярче у свободно движущегося членистоногого или рыбы; и оно наиболее интенсивно у человека. Это, должно быть, признано, лишь вера, но, принимая ее как таковую, мы можем попытаться поддержать ее, показав параллелизм стадий структурной сложности и действий. Сенсомоторная система отсутствует у зеленого растения; она проста до крайности у актинии; и она рудиментарна или рудиментарна у сидячего моллюска. Она становится сложнее у членистоногого или рыбы, и она развита в наибольшей степени у нас самих. Если мы теперь исследуем наши собственные ментальные состояния с их соответствующими условиями телесной активности, мы видим так ясно, как это возможно, что наше сознание растет и убывает вместе с нашей деятельностью. Оно отсутствует при нормальном сне, когда телесная активность в реальном смысле прекращается почти абсолютно, когда кора головного мозга становится неактивной и когда единственными выполняемыми движениями являются те истинно автоматические движения частей тела, которые аналогичны движениям растительного организма. Такими движениями являются ритмические движения сердца и легких, движения крови и так далее, в целом движения, ведущие к конструктивному метаболизму. Сознание наиболее интенсивно при трудных незнакомых действиях: юноша, учащийся грести; ребенок, разучивающий гаммы на пианино или аппликатуру на скрипке; инженер, собирающий части новой машины; или художник, работающий над картиной. В каждом из этих случаев работник остро осознает, в совещательном смысле, свои собственные телесные действия. Но с привычным упражнением этих движений и с легкостью и быстротой, с которой они выполняются, сознание того, что они выполняются, угасает в сторону ничтожности.

Что это означает, как не то, что степени сознания параллельны степеням сложности обдуманных и целенаправленных телесных движений или действий? Или степени сознания также параллельны попытке организма выполнить эти действия. Что такое боль, самое остро ощущаемое из всех наших ментальных состояний? Это, говорит Бергсон, сознание упорного и безуспешного усилия тканей ответить целенаправленно на упорно возобновляемый раздражитель. Но сложные действия требуют для своего выполнения систем скелетных и мышечных частей, способных двигаться самыми разнообразными способами, и системы афферентных и эфферентных нервов со всеми их связями в центральной нервной системе: то есть сенсомоторной системы. Поэтому, точно так же, как сенсомоторная система более или менее сложна, так, в целом, сознание более или менее остро.

И все же в одном и том же организме сознание тем более или менее остро, чем более или менее знакомы действия, которые он выполняет. Пианист, который играет гаммы в качестве упражнения, выполняет сложнейшие движения рук и запястий бессознательно и без усилий, но сыграть незнакомое произведение в первый раз без ошибки требует внимания высочайшей степени. Девушка, которая считает листы бумаги, выходящие из машины, хватает горсть одной рукой и опускает отдельный лист между каждыми двумя пальцами другой руки, повторяя эту сложнейшую операцию с большой быстротой и точно подсчитывая горсти листов, в то же время обдумывая и обсуждая какой-то другой вопрос. В начале ее работы эти действия выполнялись неуклюже, и легкость была достигнута только благодаря устойчивому вниманию к движениям рук, однако с опытом они начинают выполняться бессознательно. Сложные движения тела, конечностей и пальцев, включающие скоординированную активность многочисленных мышц, нервов и нервных центров, выполняются сначала только после высокой степени сознательного усилия, но с каждым повторением серии движений животное перестает осознавать их, или, по крайней мере, их трудность. У высших животных, следовательно, есть две категории действий: (1) те незнакомые действия, которые являются трудными и при выполнении которых животное осознает сложные мышечные действия; и (2) те привычные действия, которые стали легкими благодаря повторению и выполнение которых не сопровождается сознательным усилием. Анализ нашей собственной деятельности выявляет эти две категории действий, и мы не имеем ни малейшего сомнения в том, что высшие животные имеют те же чувства трудности и усилия в одном случае и отсутствия сознательного усилия в другом.

Различие является одним из тех, которые отделяют инстинктивные от интеллектуальных действий. Теперь мы колеблемся пытаться обсуждать этот многократно обсуждаемый вопрос о различии между инстинктом и интеллектом: после прочтения многого из того, что было сказано о природе этого различия, встаешь с неприятным впечатлением, что время еще не созрело для его обсуждения и что проблема все еще остается гораздо более для натуралиста, чем для психолога. Надежные данные все еще настоятельно требуются. И все же это вопрос, который мы не можем не рассмотреть. Типичное растение отличается от типичного животного тем, что сенсомоторная система была развита у одного, но не у другого; и среди животных, у которых эта система развита в высокой степени, действия, которые включают ее упражнение, различаются по своей форме. Действия стереотипного паттерна характеризуют поведение высших беспозвоночных, в то время как у высших позвоночных все, что мы видим, указывает на то, что поведение является результатом обдумывания и что выполняемые действия не являются стереотипными, а бесконечно различаются по своим паттернам. Так же ясно, как различия в морфологии дифференцируют членистоногих от позвоночных, так и различия в способе деятельности сенсомоторной системы отмечают дивергентные линии эволюции, кульминацией которых является перепончатокрылое насекомое, с одной стороны, и человек — с другой.

В чем заключается существенное различие между действием, выполняемым инстинктивно, и действием, выполняемым интеллектуально? Это не то, что животное не осознает своей деятельности в первом случае и осознает во втором; как бы мы ни стремились «объяснить» органическую деятельность в терминах неорганических реакций, мы на самом деле не верим, что инстинктивно действующая оса является чистым автоматом, признавая при этом, что школьница остро осознает свою собственную многообразную деятельность. Это не то, что инстинктивное действие демонстрирует «отделку» или совершенство техники, которых не хватает обдуманному действию: соты, построенные осой, не более совершенны в своем роде, чем дверной проем, построенный квалифицированным каменщиком, или «петли», прошитые швеей. Это не то, что инстинктивные действия являются абсолютно стереотипными, как иногда предполагается, в то время как интеллектуальные действия становятся более совершенными в своем результате путем повторения: работа насекомого или птицы часто бывает ошибочной, и она улучшается практикой. Самое очевидное различие заключается в том, что инстинктивное действие эффективно с самого первого раза, когда оно выполняется, в то время как интеллектуальное действие становится эффективным только после того, как оно было предпринято несколько раз, или очень много раз, в зависимости от его трудности. Полет молодой ласточки эффективен, поскольку он поддерживает птицу в воздухе, но это также чрезвычайно трудная серия мышечных усилий, которая сначала выполняется неуклюже и которая становится более совершенной путем повторения. Но полет аэроплана, даже сейчас, после многих лет экспериментов, не всегда эффективен и демонстрирует в лучшем случае все несовершенства полета молодой ласточки. И все же можем ли мы сомневаться, что со временем он будет демонстрировать всю легкость, уверенность и законченность полета птицы?

Типичное интеллектуально выполняемое действие — это действие инструмента или части тела, которая используется для какой-то иной цели, чем та, которая указана ее непосредственной эволюционной историей или ее предыдущим использованием. Типичное инстинктивно выполняемое действие — это всегда действие телесного органа, структура и непосредственная эволюционная история которого указывают на то, что он возник как адаптация для выполнения этих конкретных действий или категории действий. Здесь, как нам кажется, мы находим различие между двумя видами телесной деятельности; и различие — это то, которое зависит для своей обоснованности от наших представлений о том, что такое инструмент. Инструмент, сделанный человеком, — это кусок инертной материи, созданный для того, чтобы его можно было использовать для определенной заранее задуманной цели. Он имеет существование как определенный специфический объект помимо своего использования; и его использование человеком, который его сделал, и его существование в природе — это две разные вещи. Его использованию нужно учиться, и результаты, полученные при его применении, становятся более совершенными с каждым повторением его использования. Но мандибулы насекомого — это инструменты, целенаправленно адаптированные для какого-то действия или серии действий, точно так же, как щипцы кузнеца так адаптированы. Они, однако, являются инструментами, которые являются частью организации животного, использующего их, — организованными инструментами — и не кажется, что мы должны думать о них, об их форме и природе, как о чем-то отдельном от их упражнения. Должны ли мы думать об животном как о том, что оно должно учиться, как использовать любую часть своего тела? Если так, то проблема инстинкта остается с нами во всей своей исторической неясности. Но если мы думаем о существовании телесного инструмента как о чем-то неотделимом от функционирования инструмента, проблема становится менее неясной, или, по крайней мере, она может быть сформулирована в терминах некоторых других проблем, которые мы уже рассматривали.

Мы действительно думаем о телесных частях или органах как о материальных структурах совершенно отдельно от рассмотрения их функций: это различие между морфологией и физиологией — совершенно искусственное. Животное для морфолога — это комплекс скелета, мышц, нервов, желез и так далее; и не имеет значения, содержится ли оно в банке с метилированным спиртом или бегает в клетке. Для физиолога это «что-то происходящее»; но не является ли оно на самом деле обеими вещами, и не являются ли структура и функционирование лишь двумя удобными, но произвольными аспектами, с которых мы рассматриваем организм? Мы не должны думать о диафрагме и легких отдельно от движений этих органов, и мы не говорим, что первый вдох, сделанный новорожденным млекопитающим, является инстинктивным действием, включающим использование врожденных телесных инструментов — диафрагмы, легких и т. д. Мы не должны думать о губах, рте и глотке маленького ребенка отдельно от действий сосания молочных желез матери, но обычно мы говорим, что это действие является инстинктивным. Где заканчивается обычное функционирование органа и начинается его инстинктивное функционирование? Являются ли мышечные действия омара, когда он освобождает свое тело и придатки от панциря во время акта линьки, инстинктивными? Большинство зоологов сказали бы, что они таковыми не являются, не более, чем движения максиллипед при дыхании являются инстинктивными, однако они, вероятно, не колебались бы сказать, что действие «мягкого» омара при заползании в расщелину скалы является инстинктивным. Действительно ли маленький ребенок «учится» ходить? Более вероятно, что действия ходьбы потенциальны в его конечностях и что они становятся актуальными, когда устанавливаются все связи нервных путей и центров в его головном и спинном мозге. В чем разница между приобретением способности ходить и писать? Последняя серия действий — это незнакомые комбинации нервной и мышечной деятельности, которые не являются частью организации маленького ребенка; в то время как первые — это просто результат полного функционального развития определенного нервного и мышечного аппарата.

Кажется трудным, таким образом, выразить ясно, в чем заключается существенное различие между инстинктивным и интеллектуальным поведением; и, несомненно, верно, что обоснованные эксперименты и наблюдения все еще слишком немногочисленны, чтобы позволить нам сделать здравые выводы. Но, безусловно, кажется, что мы должны думать об инстинктивных действиях как о развившихся сопутствующе со структурой органов, которые их осуществляют: это те наследственные адаптации поведения, которые связаны с — являются, по сути, теми же вещами, что и — наследственные адаптации структуры. Выполняя их, инстинктивно действующее животное, несомненно, осознает свою собственную деятельность, но мы должны думать об этой осведомленности как о имеющей примерно ту же природу, что и наше сознание автоматической деятельности наших собственных тел — ритмической деятельности сердца и дыхательных органов, или действий наших рук и ног при ходьбе, например. Это знание о врожденной способности организмов использовать врожденный телесный инструмент.

В интеллектуальном действии мы, безусловно, видим нечто отличное от этого. Орган или система органов, которая выполняет такое действие, функционирует способом, который отличается от того, для которого он был эволюционирован: действие — это сознательная адаптация органа для какой-то формы деятельности, новой для него, и это приобретение деятельности кажется ненаследственным — по крайней мере, оно ненаследственно в том смысле, в котором мы говорим о приобретенных признаках как о ненаследуемых. Оно сопровождается, в то время как оно приобретается, сознанием, которое является совещательным и отличается от той осведомленности о своей собственной деятельности, которая сопровождает действие инстинктивного животного — знание того, что оно действует эффективным образом. Не кажется, что животное, действуя так, осознает отношение телесного инструмента к объекту, на который оно воздействует. Но интеллект, кажется, подразумевает больше, чем это: он подразумевает знание организма о том, что некоторые части его тела имеют определенные отношения к частям среды, на которые они воздействуют, и что эти отношения являются переменными и могут быть объектами сознательного выбора.

ГЛАВА VIII ОРГАНИЧЕСКОЕ И НЕОРГАНИЧЕСКОЕ

Удобно, чтобы мы выражали результаты биологического исследования в схемах классификации, ибо только таким образом мы можем свести кажущийся хаос естественно встречающихся органических вещей к порядку и изложить наше знание таким образом, чтобы его можно было легко передать другим. Но мы должны всегда помнить, что классификации систематической биологии — это концептуальные упорядочения, зависящие по своей точной природе от точки зрения, принятой их авторами. Четкие различия, которые по-видимому отделяют тип от типа, класс от класса, отряд от отряда и так далее, на самом деле не существуют. В природе не существует таких категорий организмов, как роды, семейства и высшие группировки. Все, что мы можем сказать, существует естественно, — это виды, поскольку все организмы, составляющие каждую из этих групп, связаны вместе узами кровного родства, и все они изолированы от организмов, составляющих другие виды, физиологическими различиями, которые делают растения или животных одного вида бесплодными с любым другим. Таково, несомненно, было мнение большинства ботаников и зоологов до работы де Фриза, но мы должны теперь признать, что систематический, или линнеевский, вид девятнадцатого века был такой же искусственной категорией, как и роды и семейства. Наши упорядочения растений и животных в систематические виды и высшие группировки являются, следовательно, удобными способами символизации результатов морфологических и физиологических исследований, хотя они также указывают на основные направления, принятые эволюционным процессом, но способ, которым они изложены в таксономических схемах, всегда является более или менее формальным.

Не существует абсолютных различий между группой и группой, даже между животными и растениями. Нет ничего, например, в морфологии диатомовой водоросли, что указывало бы на то, что она принадлежит к растительному царству, или в морфологии радиолярии, что указывало бы на то, что она является животным. Перидинеи являются либо растениями, либо животными в зависимости от общего аргумента или точки зрения автора, который пишет о них. Даже изучение энергетических преобразований, которые осуществляются в живой субстанции этих низших организмов, не дает абсолютного различия: синтетические метаболические процессы, в которых энергия переходит в потенциальное состояние, могут осуществляться у животных, в то время как многие растения — сапрофитные грибы или насекомоядные растения, например — могут осуществлять аналитические энергетические преобразования по существу той же природы, что и те, которые проявляются в типичном способе метаболизма животных. Подвижность и обладание сенсомоторной системой не дают средств для проведения четко очерченной линии разделения между растениями и животными. Потенциальная энергия переходит в состояние кинетической энергии у типичного животного, и эта кинетическая энергия направляется сенсомоторной системой. Но некоторые низшие одноклеточные растения подвижны, и они обладают рудиментами сенсомоторной системы в жгутиках, которыми осуществляются их движения. С другой стороны, сенсомоторная система стала рудиментарной у многих животных-паразитов — у ракообразного Sacculina, например, которое паразитирует на некоторых крабах. Обладание сознанием, насколько мы можем сказать, что другие животные, кроме нас самих, обладают им, не является различием между двумя царствами жизни. Сознание, судя по степени развития подвижности, должно предполагаться отсутствующим или очень тусклым в крайних случаях паразитизма, достигнутых некоторыми животными; с другой стороны, мы можем предположить, что оно присутствует, по крайней мере в некоторой степени, у высокоподвижных зооспор водорослей. Таким образом, некоторые низшие организмы, перидинеи и споры водорослей, демонстрируют все характеристики, которые мы используем при отделении животных от растений — хлорофилловый аппарат, посредством которого кинетическая энергия солнечного излучения преобразуется в потенциальную энергию органических химических соединений; аппарат рецепторных и подвижных органов, посредством которого потенциальная энергия накопленных химических соединений переходит в кинетическую энергию телесных движений; и существование (насколько мы можем сказать, что оно существует у организмов, отличных от нас самих) некоторой степени сознания.

Также и те морфологические схемы, которые мы строим как диагностические для типов, или классов, или отрядов и т. д., не отделяют эти группы друг от друга так ясно и недвусмысленно, как предполагают наши классификации. Может показаться, например, что наличие или отсутствие хорды резко отличало бы позвоночных от беспозвоночных, но структуры, которые предполагают в своем развитии истинный хордовый скелет типичного позвоночного животного, могут быть прослежены у животных, которые демонстрируют мало или не демонстрируют ни одной из характеристик, которые мы рассматриваем как диагностические для позвоночных. Типичные членистоногие и типичные позвоночные кажутся отличными друг от друга, но вымершие остракодермы силурийского времени могли быть животными, которые обладали внутренним осевым скелетом и которые также были вооружены тяжелым кожным экзоскелетом. Это гипотеза значительной правдоподобности, что они действительно были членистоногими, с другой стороны, их обычно рассматривают как позвоночных. Так же обстоит дело с большинством других типов: морфологические характеристики, которые абсолютно отличают одну группу от других, очень немногочисленны, и небольшие присоединенные группы, которые лежат у оснований этих больших групп, могут представлять одну или другую из характеристик нескольких типов. Глядя на морфологию животного царства в общем виде, действительно видишь, что определенный структурный план характерен для организмов, принадлежащих к каждому из великих типов, в то время как более детальные структурные планы могут быть названы характерными для подгрупп. Но тщательное морфологическое и эмбриологическое исследование сводит почти к нулю характеристики, которые являются абсолютно диагностическими для этих различных групп.

Поведение животных, как и природа энергетических преобразований или сущностная морфология, не дает нам оснований для проведения абсолютных различий между отдельными группами. Поистине тропическое поведение проявляется в движениях стеблей, корней и листьев зеленых растений, а также в движениях бактерий и, возможно, некоторых одноклеточных животных. Типично инстинктивное поведение демонстрируют особи в сообществах насекомых и многие ведущие одиночный образ жизни животные, принадлежащие к этому классу; типично разумное поведение проявляется в действиях высших млекопитающих. Тем не менее, в поведении человека, несомненно, присутствует многое от истинного инстинкта, и нечто подобное его разуму, по-видимому, присуще инстинктивно действующему млекопитающему или насекомому: иначе как инстинктивное действие могло бы стать способным к совершенствованию? Мы не можем сомневаться в том, что разум проявляется у собаки или во многом из того, что мы видим в поведении муравьев. Невозможно установить жесткие различия между тропизмами, о которых мы упоминали выше, и рефлексами, которые можно считать составляющими инстинктивного поведения. Тщательный анализ, подобный тому, что был проведен Дженнингсом в отношении плавательных движений простейших, оставляет нас в полном недоумении относительно того, как наиболее точно описать эти способы поведения; и все споры о природе тропизмов, рефлексов, инстинкта и разума, безусловно, указывают на то, что эти способы поведения имеют нечто общее, и что нельзя сказать, будто существует четкое и определенное различие, отделяющее одно от другого. Даже те психические процессы, которые мы называем интеллектуальными, по-видимому, не отличаются по своей сути от некоторых процессов, которые мы приписываем низшим животным: простейшее Paramœcium, изученное Дженнингсом, или крабы, речные раки и морские звезды, изученные Йерксом и другими, действительно учатся выполнять действия, но это обучение, как говорят, является результатом процесса «проб и ошибок». Животное пробует одну серию движений и обнаруживает, что она неэффективна, пробует другую и еще одну с тем же результатом, и в конце концов находит ту, которая приводит к цели. Это запоминается, и когда животное снова сталкивается с той же проблемой, она решается после меньшего количества попыток, и, наконец, после приобретения опыта, конечный результат достигается сразу, без предварительных проб. Теперь многие из того, что мы называем истинно интеллектуальными процессами, безусловно, являются процессами именно такого рода. Гипотеза за гипотезой возникает у ученого (или у детектива, или у инженера, столкнувшегося с какой-то исключительной трудностью), и одна за другой они проверяются на практике или путем рассуждения (которое, по сути, является быстрым и формальным возобновлением предыдущего опыта), пока не будет найдена гипотеза, поддающаяся проверке или априори верифицируемая. Что, например, представляют собой наши математические методы интегрирования функции или выполнения деления в столбик, как не методы научного «угадывания» и проверки сделанных таким образом гипотез? Это поистине примеры метода проб и ошибок, практикуемого низшими животными.

Все вышесказанное сводится к тому, что существует общность энергетических процессов, морфологии и поведения у животных и растений. «Протоплазма» представляет собой один и тот же или почти один и тот же химический агрегат, содержится ли она в клетках животных или растений. Клетка с ее ядром, хроматиновой архитектурой, включениями и клеточной стенкой является по существу одной и той же структурой у всех организмов. Сложный и специализированный процесс деления ядра при росте тканей или ряд событий, составляющих акты оплодотворения яйцеклетки или ее растительного аналога, одинаковы во всем органическом мире. Сенсомоторная система — рецепторный орган, нервное волокно и клетка, эффекторный моторный орган — одинакова во всем животном царстве. Пищеварительный канал и железы, ферменты, выделительные канальцы, сократительный аппарат кровеносных сосудов — все это структуры, которые функционально идентичны и построены по по существу одному и тому же морфологическому плану. Жизнь, будь то жизнь растения или животного, использует одни и те же материальные средства для самовоспроизведения на Земле и предотвращения перехода материи к состоянию полной инерции.

Абсолютные различия, такие как различия между атомами водорода и кислорода, или между точкой и прямой линией, или между покоем и движением, не существуют между различными категориями сущностей, составляющих органический мир. Тем не менее, различия существуют, и должны ли мы сделать вывод, что, поскольку эти различия не являются абсолютными, поскольку это различия в степени, а не в роде, они не являются существенными, не являются различиями вовсе? Должны ли мы сказать, например, что, хотя животное является гораздо более эффективной машиной, чем газовый двигатель (в смысле эффективности, как ее понимает инженер), между ними на самом деле нет никакой разницы, что они оба являются термодинамическими механизмами, поскольку в обоих случаях энергия рассеивается? Должны ли мы сказать, что, поскольку последние стадии образования мочевины в организме животного являются синтетическими, на самом деле нет никакой разницы между природой энергетических преобразований, происходящих в животном и растительном типах метаболизма? Должны ли мы сказать, что, поскольку собака иногда может действовать разумно, а человек — инстинктивно, психически они являются организмами с одинаковым поведением? Безусловно, это сводится к утверждению, что, поскольку вещи не являются абсолютно разными, они одинаковы; и, безусловно, такой способ рассуждения порочен!

То, что мы ясно видим в различных видах организмов — в метаболически конструктивном растении и метаболически деструктивном животном; или в инстинктивно действующем членистоногом и разумно действующем млекопитающем — это прогрессивное развитие различных тенденций. Если зеленое растение по своей сути является тем же видом физико-химического созвездия, что и животное, то тенденция его эволюции заключалась в том, что оно все больше приобретало привычку или способность использовать солнечное излучение для соединения углекислого газа, воды и азотистых неорганических солей с целью образования белковых и углеводных веществ. С другой стороны, тенденция животного заключалась во все большем поглощении в свои собственные ткани белков и углеводов, синтезированных зеленым растением, и затем в расщеплении этих веществ на углекислый газ и воду, и все в меньшей степени — в осуществлении таких синтезов, которые осуществляются растением. Даже если кольчатый червь, членистоногое и позвоночное были в начале своей родословной животными, которые были очень похожи друг на друга в морфологическом смысле; даже если существуют некоторые членистоногие, которые очень похожи на кольчатых червей, и некоторые кольчатые черви, которых можно было бы очень легко представить трансформированными в позвоночных, и некоторые вымершие членистоногие, которые, в конце концов, могли быть позвоночными, все же дело в том, что тенденции эволюции каждой из этих групп были очень разными. Все это время позвоночные стремились все больше развивать жесткий осевой стержень или хорду, становящуюся позже позвоночным столбом, и мягкий, податливый экзоскелет; в то время как членистоногие стремились все больше развивать жесткий экзоскелет и оставаться мягкими в своих осевых частях. Даже если эти две тенденции не были полностью реализованы, разве не является фактом то, что это действительно разные вещи? Эволюционный процесс был, следовательно, по своей сути развитием или развертыванием тенденций, изначально единых.

Что такое эволюционный процесс? Его обычно рассматривают как прогресс от органической простоты к органической сложности. Однако, если мы думаем о нем как о физическом процессе, мы не можем сказать, что какая-либо одна стадия является более простой или сложной, чем любая другая стадия. Давайте сравним органическую эволюцию с процессом неорганической эволюции, как мы, конечно, вынуждены делать, если рассматриваем первый процесс как физико-химический. Предположим, что небулярная гипотеза Канта и Лапласа верна — это не изменит сути нашего аргумента, даже если эта гипотеза неверна, и она легче понимается, чем любая другая гипотеза планетарной эволюции. Первоначально все материалы, составляющие нашу солнечную систему, существовали в форме газообразной туманности, обладающей собственным медленным вращательным движением. Не имеет значения, что силикаты, карбонаты, оксиды и все другие минеральные вещества, которые мы сейчас знаем, существовали тогда в форме химических элементов или предшественников химических элементов: все материальные тела, присутствующие сейчас в солнечной системе, присутствовали в первоначальной туманности. Энергия этой туманности состояла из потенциальной энергии, представленной разделением атомов, которые позже соединились вместе, и кинетической энергии движения этих атомов; и этот материал и энергия, вместе с другими космическими телами, излучающими энергию на нее, и теми телами, которые получают энергию, которую она теряла в результате собственного излучения, составляли систему в том смысле, в котором этот термин используется физиками. Теперь, в процессе космической эволюции эта система трансформировалась, потому что она постоянно теряла энергию в результате излучения. По мере остывания средние свободные пути ее атомов и молекул становились все меньше и меньше, и, наконец, произошла конденсация в жидкое, а затем в твердое состояние. Части туманности постоянно гравитировали друг к другу, так что она становилась все меньше и меньше, в то время как ее вращательное движение становилось больше. Наконец, в ее массе возникли механические напряжения как следствие увеличенной скорости вращения, и произошло разрушение с образованием солнца, планет и спутников. Увеличения сложности системы не было. В любой момент времени ее элементы, то есть химические атомы, составляющие ее, и энергия этих атомов были такими же, как в любой другой момент времени. Тепловая энергия могла излучаться из одной части системы — нагретой туманности — в какую-то другую часть системы — другие космические тела, поглощающие это излучение, но общая энергия системы оставалась прежней. Химические атомы могли соединяться вместе, образуя молекулы и соединения, и их энергия положения могла стать энергией движения, но конечные материалы оставались прежними. То, что происходило во время охлаждения и сжатия туманности, было перегруппировкой элементов системы, то есть атомов и их энергий. В любой момент времени состояние системы было неизбежным следствием состояния в момент, непосредственно предшествующий этому, и между двумя состояниями существовала строгая функциональность в математическом смысле. Она не была более сложной на более поздней стадии, чем на более ранней — она была просто другой. Стадии эволюции были на самом деле фазами в трансформирующейся системе материи и энергий.

Если мы решим рассматривать органическую эволюцию как аналогичный процесс физико-химической трансформации, мы должны также рассматривать совокупность жизни на нашей Земле, со всеми неорганическими материалами, которые взаимодействуют с органическими вещами, и со всеми энергиями, космическими и земными, которые также взаимодействуют таким образом, как систему в физическом смысле. Мы теперь вынуждены думать об этой системе так же, как мы думали о космической, то есть мы должны постулировать, что между любыми двумя ее состояниями существовала жесткая математическая функциональность и что последнее состояние было неизбежно определено предыдущим. Мы должны думать о системе как о состоящей во все времена из одних и тех же элементов. В своем более позднем состоянии жизнь могла проявляться в большей массе материальной субстанции, чем в более ранних состояниях, но это увеличение массы было лишь увеличением одной части системы за счет другой части. Во все времена, следовательно, состав системы был одним и тем же, и различные стадии эволюционного процесса были лишь разными фазами или расположениями одних и тех же элементов. Ни в какой момент времени органический мир не был более или менее сложным, чем в любой другой момент. В его «примитивном» состоянии все было дано.

Механистическая биология, конечно, не колеблясь принимает этот взгляд на эволюционный процесс. «Ум Лапласа» должен был быть способен вычислить, каким будет состояние системы на любой фазе, зная положения всех атомов или молекул в первоначальной туманности, а также скорости и направления движений всех этих атомов или молекул. Точно так же (как в иллюстрации Гексли), как физик способен вычислить, какова будет судьба дыхания человека в морозный день, так и ум Лапласа должен был быть способен предсказать фауну и флору мира в 1913 году, обладая полным знанием материальной природы и энергетических свойств туманности, из которой он возник.

Мы не можем не увидеть при размышлении, к чему приводит нас этот взгляд на природу эволюционного процесса. Первобытная мировая туманность была системой частей, которые имели протяженность в пространстве. Материально она состояла из атомов, изолированных друг от друга пространством, а энергетически она состояла из движений этих атомов и энергии их положений по отношению друг к другу. Никакие два атома не могли занимать одно и то же пространство — они взаимно исключали друг друга: это то, что мы имеем в виду, говоря, что первоначальное — и любое другое — состояние системы было состоянием материальных вещей или элементов, пространственно протяженных. Следовательно, если физическая аналогия должна последовательно сохраняться, органическая система, подвергающаяся эволюции, была системой элементов, которые в любой момент времени были пространственно протяженными. Это была на самом деле система атомов или молекул, обладающих кинетической энергией движения или потенциальной энергией положения — молекул, которые лежали вне друг друга, и энергий, которые были на самом деле движениями или положениями этих молекул, и которые поэтому лежали вне друг друга в том же смысле.

Эволюция отдельного организма должна быть процессом того же рода. Подобно космической и филогенетической эволюции, это, по-видимому, прогресс от простого к сложному. Крошечный фрагмент протоплазматической материи, гомогенный по составу или кажущийся таковым, растет и дифференцируется, становясь сложной структурой взрослого организма. Здесь система в физическом смысле — это оплодотворенная яйцеклетка, кислород и питательные вещества, которые были включены в нее, и физическая среда, с которой эти вещи взаимодействуют. Все эти элементы существовали в той фазе системы, которая содержала среди своих частей оплодотворенную яйцеклетку, так же как и в той фазе, которая содержала полностью развитый организм. Сложным по сравнению с оплодотворенной яйцеклеткой и ее средой, каким бы ни казалось взрослое животное и его среда, это лишь другая фаза той же системы. Более того, все части, которые образуют ткани взрослой особи, и все их движения пространственно протяженны и являются лишь перегруппировками молекул и движений молекул, которые фактически присутствовали в системе в ее начальной фазе. Спекуляции в этом направлении привели ко всем результатам вейсманизма. Все части взрослого организма на самом деле присутствуют в оплодотворенной яйцеклетке и питательном веществе, которое должно построить полностью развитое животное, не в потенциальности, следует отметить, а фактически присутствуют в пространственно протяженном состоянии. Это правда, что гипотеза требует только того, чтобы детерминанты взрослых органов и тканей, а также взрослых качеств присутствовали в яйцеклетке; но поскольку энергии, необходимые для разделения этих детерминант, а также для их расположения и роста в массе, должны также присутствовать в начальной фазе системы, очевидно, что гипотеза подразумевает, что вся материальная структура животного присутствует в пространственно протяженной форме в начальной фазе системы. Точно так же, как взрослое животное представляет собой многообразие материальных частей и энергий, обладающих протяженностью, так и недифференцированный эмбрион и его материальная среда являются экстенсивным многообразием. Мы не можем иначе это представить, если хотим сохранить механистический взгляд на развитие отдельного организма.

Давайте подумаем о процессе органической эволюции другим способом, сравнив его с математическим процессом, посредством которого мы формируем перестановки и комбинации ряда различных вещей. Индивидуальное развитие называется принятием мозаичной структуры, то есть предполагается, что все части взрослой особи присутствуют в эмбрионе, но в своего рода «перепутанном» состоянии. По мере развития эти части сортируются и располагаются в узор, который постоянно становится все более и более отчетливым. Почти такой же процесс расположения и сегрегации должен был, как предполагается, произойти во время процесса расовой эволюции: части «примитивной» жизненной субстанции, со всеми частями физической среды, которые включаются в нее во время ее эволюции, должны были быть сегрегированы и расположены так, чтобы сформировать существующие виды растений и животных. Перестановка, таким образом, отдельных вещей a, b, c — x, y, z является расположением всех этих вещей: очевидно, существует очень большое количество способов, которыми буквы алфавита могут быть расположены, 26! всего. Но мы можем взять некоторые из букв и расположить их разными способами: выборки a, b, c, d могут быть расположены 4! способами, b, c, d, e — также 4! способами и так далее. Таким образом, посредством процесса диссоциации и расположения определенного количества элементов может быть получено очень большое количество различных вещей — вещей, которые состоят из элементов, пространственно протяженных.

Группа вещей a, b, c, d — x, y, z была экстенсивным многообразием, поскольку она была сформирована путем сопоставления в пространстве отдельных единиц, из которых она состоит. Тем не менее, это унитарная вещь, ибо она отличается от группы b, c, a — x, y, z. Это также множественность, ибо она может быть преобразована в каждую из 26! перестановок и разбита на выборки некоторых из отдельных вещей, из которых она состоит, и перестановок вещей, взятых в каждой из этих выборок. В некотором смысле эти расположения существуют в группе a, b, c — x, y, z, и все же сама группа не обладает никаким другим фактическим протяженным существованием, кроме группы вещей, которой она является. Это интенсивная множественность или многообразие в том смысле, что потенциальность всех расположений существует в ней, но не в пространственно протяженном состоянии. Это множественность только тогда, когда мы связываем с ней ментальные операции, посредством которых мы постигаем ее диссоциацию и перегруппировку. По причине этих ментальных операций интенсивная множественность группы становится экстенсивной множественностью ее расположений.

Это представляется единственным по-настоящему философским способом, которым мы можем попытаться представить себе процессы индивидуальной и расовой эволюции. «Примитивная» жизненная субстанция или недифференцированная яйцеклетка, каждая из них со своей средой, были интенсивным многообразием, множественностью различных вещей или качеств, которые сосуществовали и которые не были отделены друг от друга тем, что они занимали разные отсеки пространства, а проникали друг в друга. Это понятие различных вещей, сосуществующих во времени, но занимающих одно и то же пространство, совсем не является трудным. Наше сознание — это такая множественность состояний или качеств, все в одном. Идея группы фигур имеет очень реальное существование для скульптора, и он может визуализировать ее почти со всей видимостью реальности, которой обладает фактическое, материальное произведение скульптуры. В его уме это реальное многообразное существование, которое, тем не менее, не занимает трехмерного пространства, которое заполняет мрамор. Музыкальные ноты C, F, A, C, услышанные арпеджио, — это вещи, которые обладают реальным существованием, но которые протяженны во времени, и когда мы думаем об этих отдельных звуках, мы кладем их рядом друг с другом в нашем уме в пустой, гомогенной среде, которая, кажется, является всем, о чем мы думаем как о пространстве. Тем не менее, те же ноты, услышанные одновременно как аккорд, не являются протяженными. Они проникают друг в друга, но все же они являются отдельными вещами, поскольку, услышав аккорд, мы можем распознать ноты, составляющие его. Как арпеджио ноты являются экстенсивным многообразием, но как аккорд они являются интенсивным многообразием.

Механистическая биология последней части девятнадцатого века основывалась на методах и концепциях физики, и поэтому она была вынуждена предположить, что многообразие «примитивной» жизненной субстанции — «Биофориды» Вейсмана и его последователей — или оплодотворенной яйцеклетки было многообразием, которое имело пространственную протяженность. Все системы, изучаемые физикой, были агрегатами элементов или частей, которые имели такую протяженность: солнце с его сопутствующими планетами и спутниками было системой тел, изолированных друг от друга в пространстве. Даже атмосфера или море, среды, которые для наших невооруженных чувств кажутся гомогенными, на самом деле являются средами, состоящими из дискретных тел или молекул, которые фактически не находятся в контакте друг с другом, но отделены друг от друга пустым пространством. Химические соединения были совокупностями молекул, молекулы были совокупностями атомов, а сами атомы были либо простыми, либо состояли из корпускул или еще меньших тел. Этот метод анализа был навязан человеческому разуму формальной логикой и геометрией, и это был, по-видимому, единственный метод приобретения господства над природой. Тем не менее, существовали трудности, оцененные не менее философствующими физиками, чем авторами по формальной философии. Как могли тела, или молекулы, или атомы, которые были отделены друг от друга, действовать друг на друга? Молекула A могла действовать на молекулу B только в том случае, если между ними были какие-то частицы, которые могли передать импульс или притяжение, но тогда мы должны предположить, что между этими промежуточными были другие частицы, и так далее ad infinitum, иначе как могло бы тело действовать, то есть действительно существовать там, где его не было? Другими словами, как могло существовать действие на расстоянии? Как, например, могли атомы земли притягивать атомы луны с силой, достаточной, чтобы разорвать стальной канат диаметром 400 миль? Физика поэтому должна была изобрести эфир пространства, не только чтобы объяснить межзвездную или межпланетную гравитацию и другие виды лучистой энергии, но также чтобы объяснить взаимодействие атомов или молекул, которые составляют химические соединения. В наши дни атомы перестали быть пределами подразделения вещей: они состоят из электронов, но электроны — это сущности, отделенные друг от друга пустым пространством. Они, однако, не являются конечными пределами подразделения материи, как предполагалось атомами химией начала прошлого века, а рассматриваются как «сингулярности» в универсальной непрерывной среде или эфире. Не имеет значения, что мы не способны описать эфир в терминах наших прежних концепций материи и энергии, или, по крайней мере, что мы можем описать его только таким образом, что он представлен отрицательными качествами: мы вынуждены постулировать его существование, чтобы избежать философской путаницы. Вселенная поэтому является континуумом, и атом или любое другое тело существует везде, где оно может действовать. Атомы неподвижной звезды, настолько далекой, что мы можем представить ее расстояние только в миллиардах миль, тем не менее находятся на нашей земле, а также в точке пространства, которую мы рассматриваем как их астрономическое положение, ибо свет, испускаемый ими, действует на наши сетчатки. Вселенная является унитарной вещью в том смысле, что она является непрерывной средой или субстанцией в философском смысле, но она также является множественностью в том смысле, что сингулярности или состояния этой среды проникают друг в друга по всему пространству. Таковы, по-видимому, выводы, к которым подталкивает нас поздняя физика, и интересно поразмышлять, насколько иной могла бы быть биологическая спекуляция, если бы она была сформулирована сейчас, а не полвека назад!

Почему вообще произошел процесс эволюции? Почему тенденции, которые могли сосуществовать, которые, действительно, сосуществуют в некоторой степени, стали отдельными друг от друга? Можно представить организм, который содержит хлорофилл и который поэтому мог бы синтезировать углеводы и белки из неорганических веществ, но который мог бы также содержать сенсомоторную систему и который мог бы поэтому расходовать энергию, полученную таким образом, в регулируемых движениях. В некоторой степени такие организмы, объединяющие растительный и животный типы метаболизма, существуют среди протистов. Тем не менее, эффект эволюционного процесса заключался во все большем диссоциировании растительного и животного типов метаболизма, пока типичное животное не стало совершенно неспособным использовать углекислый газ и воду в качестве материалов для синтеза, в то время как типичное растение утратило всякую способность к движению, за исключением тропических движений своих корней, листьев и стеблей. Инстинктивное и разумное поведение сосуществуют у многих животных, однако тенденция человека, наиболее высокоразвитого из всех, заключается во все большем интеллектуальном действии; в то время как противоположная тенденция, то есть действовать инстинктивно, была развита у перепончатокрылых. Кажется, как будто такие контрастирующие методы преобразования энергии или действия были несовместимы друг с другом, и все же ясно, что они на самом деле не несовместимы, ибо они могут сосуществовать. Но действительно кажется ясным, что каждая из этих контрастирующих тенденций не может проявляться в полной мере, если она сопровождается другой. То есть жизнь ограничена в своей власти над инертной материей. Проявляясь в одном и том же материальном созвездии, она не может одновременно использовать солнечное излучение для создания веществ с высокой потенциальной энергией, а затем расщеплять эти вещества, чтобы получить кинетическую энергию движения. Теперь мы ясно видим, что жизнь на нашей Земле действительно ограничена очень узким диапазоном физических условий. Когда мы думаем о массе Земли, мы удивляемся, обнаруживая, какая ничтожная доля всей этой материи проявляет жизненные явления. Поверхность суши покрыта слоем растительности, пышной и обильной, какой мы видим ее, когда идем через тропический лес, но которая на самом деле является пленкой невообразимой тонкости, когда мы сравниваем ее толщину с диаметром земного шара. Даже вся поверхность суши не покрыта такой растительностью, ибо полярные регионы и вершины высоких гор почти безжизненны, в то время как пустынные участки могут быть абсолютно таковыми. Нижние слои атмосферы населены птицами, насекомыми и бактериями, но общая масса их ничтожна по сравнению с общей массой газов, из которых состоит атмосфера. Даже море, которое мы считаем богатым жизнью, на самом деле не таково: оценки пышности планктонной жизни на самом деле вводят в заблуждение, ибо хотя одна капля воды может содержать несколько сотен организмов, масса их чрезвычайно мала и обычно выражается как одна или две части на миллион. Все это означает, что жизнь испытывает трудности в проявлении себя в материальных формах. Будь то просто способ взаимодействия некоторых сложных химических веществ с относительно простой физико-химической средой — механистический взгляд — или будь то импульс или агент, который не является ни физическим, ни химическим, но который действует через физические и химические элементы — виталистический взгляд, — жизнь способна воздействовать на земные материалы в очень ограниченной степени. Действуя через все тенденции, которые, как мы видим, существуют в ней, жизнь может быть, так сказать, разбавлена; но будучи сконцентрированной в одной или нескольких из них, она становится более эффективной. Диссоциация этого пучка тенденций, который мы называем жизнью, является, следовательно, смыслом эволюционного процесса.

Ontogenetic development, says Roux, is the production of a visible manifoldness. It cannot be said that this cautious description of the developmental process has been apprehended by those who expound the dogmas of mechanistic biology. Development is indeed the production of a diversity, but this diversity is only a phase of a preceding diversity, a rearrangement of spatially extended pre-existing elements. How else could the developing embryo and its material environment be regarded as a system of physico-chemical elements, capable of study by the methods of experimental and mathematical physics, except by regarding it as a system passing through phases each of which is a necessary consequence of the preceding one, and each of which contained the same elements separated from each other in space? Let us think of water occupying a vessel at a high temperature and continually cooling. The states of this system are (1) the gaseous state in which the molecules of the water are moving at a high velocity and are a relatively considerable distance apart, and in which they are incessantly colliding with each other and with the walls of the vessel; (2) the state of the system consisting of the separate phases, liquid water and gaseous steam in contact with it; and (3) the solid phase, in which the molecular motions almost, or quite, cease. Here the progress of the system through its phases leads to physical diversity and then again to physical homogeneity. But the diversity of the different phases is in a sense an apparent one only: any single phase, or at least those which involve the passage of the system from the gaseous to the liquid phases, and vice versa, can be represented by van der Waal’s general equation, RT = (p +  a/v²) (v−b).

Does anything in modern biological investigation, except, of course, the speculations of non-physical physiologists, suggest that an ontogenetic process can be represented in such a manner?

Являются ли произвольные «стадии» эмбриологов — яйцеклетка, бластула, гаструла и т. д. — фазами в системе в вышеуказанном смысле, единственном смысле, в котором процесс может рассматриваться как способный к физико-химическому анализу? Что именно представляет собой эмбрион в конце процесса сегментации? Это гармоничная эквипотенциальная система, то есть совокупность дискретных органических частей или клеток, каждая из которых обладает всеми потенциальными возможностями, которыми обладает каждая из других. Любая клетка в бластуле может стать клеткой или серией таковых в любой части гаструлы или личинки плутеуса. Это то, чем части являются в потенциальности, но фактически их индивидуальные судьбы различны. Система является гармоничной, и каждая из ее частей, хотя и способна делать все, что может делать любая другая часть, тем не менее делает только одно: она становится энтодермальной клеткой, или эктодермальной клеткой, или частью скелета и так далее; то, что она делает, зависит от ее положения по отношению к другим клеткам. Производится экстенсивное многообразие или разнообразие, но это не было следствием предшествующего экстенсивного многообразия, ибо на предшествующей стадии все части системы были одинаковыми. Многообразие яйцеклетки или бластулы — то потенциальное многообразие, которое стало актуальным в развитии, — должно быть интенсивным многообразием, и, признавая это, мы должны отказаться от сравнения онтогенетических (и, конечно, филогенетических) процессов с фазами физико-химической системы в процессе трансформации. Эволюция — это трансформация интенсивного в экстенсивное многообразие.

Больше этого — гораздо больше этого — должно быть различие между трансформирующимися системами физики и эволюционирующими системами биологии. Существует качество, или смысл, или направление во всех естественно происходящих неорганических процессах, которое не похоже на таковое органических эволюционных процессов. Мы возвращаемся теперь к рассмотрению второго закона термодинамики, ибо только таким образом мы можем подойти к понятию жизненного импульса. Если энергетическая трансформация происходит в неорганической природе, то есть если что-то происходит, трансформация происходит или вещь происходит потому, что в системе, в которой она произошла, были разнообразия. Условием для неорганического события является то, что должны были быть различия энергии в разных частях системы: в самом общем смысле должно было быть разнообразие элементов. Но с трансформацией это разнообразие исчезает или стремится исчезнуть, и оно не может быть восстановлено — то есть различия энергии не могут быть снова установлены, если только путем компенсаторной энергетической трансформации; то есть энергия должна быть затрачена на систему извне каким-то внешним агентом. Что бы еще ни показывала нам физика, она показывает нам унитарную вселенную, то есть вселенную, в которой все, что происходит, влияет в некоторой степени на все остальные части. Поэтому уменьшение разнообразий или энергетических различий — это то, что не может быть отменено или компенсировано, ибо нет ничего вне вселенной. Все, что происходит в нашей вселенной, уменьшает возможность дальнейшего события. Мы желаем, рискуя повторением, чтобы этот принцип энергетики был совершенно ясен: неорганическое событие, какого бы рода оно ни было, является случаем или следствием второго закона энергетики — является самим вторым законом в некотором смысле. Все энергетические трансформации происходят потому, что энергетические различия уменьшаются, потому что разнообразия упраздняются. Это смысл, или качество, или направление неорганических явлений.

Это не направление органической эволюции. В развитии отдельного организма то, что мы наиболее ясно видим, — это прогрессивное увеличение разнообразия частей. В филогенетической эволюции одна или несколько простых морфологических форм жизни стали и становятся бесконечно многочисленными морфологическими формами. Разнообразие постоянно увеличивается. Если мы цепляемся за механистический взгляд на жизнь, мы должны предположить, что разнообразие полностью развитого организма или таковое органического мира со всеми его видами было также разнообразием оплодотворенной яйцеклетки или таковым примитивной жизненной субстанции в другой фазе. Тогда мы обрекаем себя на все грубости современных спекуляций о наследственности.

С этим увеличивающимся разнообразием формы происходит сопутствующая сегрегация энергии. Мы видим так ясно, как только возможно, что тенденция всех неорганических событий — это трансформация потенциальной энергии в кинетическую и равное распределение этой кинетической энергии по всем частям системы, в которой произошло событие. С другой стороны, тенденция органического события — это трансформация кинетической энергии в потенциальную, (1) в запасах химических соединений, которые являются результатом метаболизма зеленых растений и которые способны снова отдавать энергию; и (2) в результатах инстинктивной или интеллектуальной деятельности организма животного. Первый результат органической эволюции ясно прослеживается и не нуждается в дальнейшем объяснении, второй очевиден при размышлении, но, возможно, не ясно осознается во всей своей значимости студентом биологии и физики.

Органическая эволюция — это процесс, который имел или имеет своей тенденцией развитие бактерий гниения и брожения, хлорофилловых организмов, членистоногих, человека и других млекопитающих. Все, что мы сказали, было тщетным, если это телеологическое описание эволюционного процесса не было ясно предложено. Бесконечно многочисленные формы жизни, которые появлялись на Земле в прошлом и появляются сейчас, кажутся экспериментами, большинство из которых были безуспешными. Только в упомянутых организмах, организмах, которые являются комплементарными в своей метаболической деятельности, жизнь была успешной в проявлении себя в деятельности, которая является компенсаторной по отношению к деятельности неорганической природы. Энергия, которая рассеивается при излучении остывающего солнца, снова становится потенциальной в форме углеводов, синтезированных из воды и углекислого газа посредством хлорофилловых организмов, и эта энергия накапливается. Она используется инстинктивным и разумным животным в том смысле, что она используется как пища и преобразуется в энергию тела, которая затем может быть использована для любой цели, которая задумана. Эти растительные вещества, принятые животным как источники энергии, расщепляются на выделительные вещества, которые далее расщепляются метаболической активностью бактерий брожения и гниения и становятся веществами, используемыми в качестве пищи хлорофилловыми организмами.

Если бы деятельность человека была только деятельностью ненаправленных или неправильно примененных мышечных движений (как, действительно, большинство его действий до сих пор были), тогда космическая энергия действительно рассеивалась бы после того, как она стала энергией организмов. Но разве вся история человека не указывает на его постоянно возрастающую активность в завоевании природы, то есть усилие накапливать и использовать природные источники энергии и остановить ее тенденцию к рассеиванию?

Следует признать, что прошлая история человеческой цивилизации была почти полностью историей безответственной эксплуатации природных ресурсов — ибо она была основана на бездумном и расточительном использовании энергии, которая была сделана потенциальной растительными и животными организмами прошлого. Человек, охотник, поддерживал себя и размножался путем уничтожения других животных или растений, или путем простого сбора и использования естественно встречающихся фруктов и других растительных веществ. В исторические времена бизон и другие животные почти вымерли из-за его безжалостной деятельности, точно так же, как в наши дни кит, морской язык и тюрбо исчезают перед деятельностью рыбака, использующего машины. Промышленный человек был успешен со своими фабриками, железными дорогами и пароходами, а также своей электрической энергией и транспортом только потому, что он был способен использовать запасы энергии, содержащиеся в угле и нефти, накопленные в породах земли. Прогресс цивилизации был прогрессом, сделанным возможным благодаря открытию и изобретению, и благодаря применению знаний, полученных таким образом, к практическим вещам человеческой жизни, но в этой спекуляции и ее применении указаны две разные вещи. Для ученого и философа сведение кажущегося хаоса природы к закону и регулярности является началом и концом его ментальной деятельности; но целью «предпринимателя» или «организатора» или «капитана индустрии» было использовать эти результаты мысли для безответственной эксплуатации и эгоистичного истощения природных источников энергии. Точно так же, как бизон и другие животные исчезли или исчезают перед охотником и рыбаком, так запасы угля и нефти исчезают перед деятельностью торговли. Было сказано, что триумфы индустриализма — это только триумфы научного детства нашей расы. Человеческое усилие до сих пор только способствовало общему рассеиванию природной энергии.

Тем не менее, точно так же, как на смену человеку-охотнику пришел человек-земледелец, так и это безответственное истощение природного богатства должно смениться стремлением замедлить, а не ускорить деградацию энергии. Растения и животные, которые просто убивались первобытным человеком, теперь сеются и собираются, или культивируются и разводятся; так что энергия солнечного излучения, которая раньше пропадала зря, так сказать, теперь фиксируется метаболической активностью зеленых растений наших посевов и урожаев. Дожди и ветры, приливы и реки — все представляют собой энергию, первично полученную от солнечного излучения и от орбитальных и вращательных движений земли и луны. Эта энергия даже сейчас почти полностью рассеивается как отходы, невозвратное низкотемпературное тепло; но все больше и больше, по мере того как наши запасы угля и нефти истощаются, внимание людей направляется на эти источники кинетической энергии. Водяные колеса и ветряные мельницы, а также более эффективные механизмы, которые должны быть развиты из этих примитивных двигателей, будут захватывать эту отработанную энергию и преобразовывать ее в кинетическую энергию машин, полезных для человека, или в потенциальную энергию химических соединений, способных к хранению и будущему использованию. Изучение радиоактивности познакомило нас с огромными запасами потенциальной энергии, запертыми в атомах, и если когда-нибудь станет возможным использовать это путем распада этих частиц, нисходящая тенденция природных энергетических процессов будет еще более замедлена.

Жизнь, когда мы рассматриваем ее с точки зрения энергетики, представляется поэтому как тенденция, которая противоположна той, которую мы видим характерной для неорганических процессов. Направление последних — к преобразованию потенциальной энергии в кинетическую и равному распределению последней по всем частям вселенной. Направление тенденции, которую мы называем жизнью, — к преобразованию кинетической энергии в потенциальную или к установлению и поддержанию различий кинетической энергии, благодаря чему последняя остается доступной для выполнения работы. В общих чертах, эффект движения, которое мы называем неорганическим, направлен к упразднению разнообразий, в то время как то, что мы называем жизнью, направлено к поддержанию разнообразий. Это движения, которые противоположны по своему направлению.

Что такое космическая эволюция? Во всех гипотезах, которые вообразила астрономическая физика, мы видим трансформацию системы — части вселенной, произвольно отделенной от всего остального — через серию стадий, каждая фаза серии отмечена прогрессивным уменьшением разнообразия, то есть некоторой деградацией энергии. Две основные серии гипотез, объясняющих нынешнее состояние вселенной, по-видимому, были результатом физического исследования: (1) происхождение дискретных солнечных и планетарных тел путем процесса конденсации газообразной небулярной субстанции; и (2) происхождение тех же систем путем агрегации метеорной пыли. Правдоподобная, как небулярная гипотеза при первом рассмотрении, она терпит неудачу, когда подвергается тщательному анализу. Что такое газообразная туманность? Это масса нагретого пара, сжимающаяся под действием взаимной гравитации своих частей по мере того, как ее молекулы теряют свое тепло в результате излучения — так гласит гипотеза. Но было указано, что мы не можем быть уверены, что газообразные туманности, известные астрономии, горячие, или даже что они гравитируют. Великая туманность в Орионе, как утверждается, находится на огромном расстоянии от нас, и при минимальной оценке этого расстояния объем туманности должен быть все еще невероятно велик. Существуют веские причины полагать, что масса видимой вселенной не может быть больше, чем масса тысячи миллионов солнц, подобных нашему. Предполагая, что вся эта материя содержится в великой туманности в Орионе (и очевидно, только небольшая ее часть может быть так содержана), мы находим при расчете, что «газ», сформированный таким образом, был бы намного менее плотным, чем даже след газа, содержащийся в искусственно созданном высоком вакууме. Как тогда мы можем говорить о таком теле, как эта туманность, как о протяженной массе горячего газа, охлаждающегося и гравитирующего по мере потери тепла?

Даже в других гипотезах, тех, что касаются формирования дискретных солнц и планет путем агрегации метеорной пыли и компенсаторного рассеивания такой пыли давлением излучения, возникают, по-видимому, непреодолимые трудности. Все такие гипотезы, как мы указали, предполагают материальную субстанцию и способы энергетической трансформации, подобные тем, которые мы изучаем в лабораторных процессах, и все такие гипотезы включают понятие деградации энергии. Пока мы предполагаем, что все космические процессы являются трансформациями протяженных систем материальных субстанций, мы должны предположить, что энергия рассеивается на каждой стадии трансформации, и всякий раз, когда мы предполагаем это, мы признаем, что процессы являются необратимыми, и что материальная вселенная в целом стремится к состоянию инерции. Тем не менее, это, как мы видим, не может быть правдой, ибо вселенная изобилует разнообразием. Является ли прогресс к конечному состоянию инерции асимптотическим, как предполагает Уорд? Это не помогает нам, поскольку все, что делает это предположение, — это неправильное применение математического устройства, полезного только при обработке проблем, для которых оно было разработано. Где-то или как-то, было сказано, второй закон термодинамики должен быть обойден в нашей вселенной.

Как он может быть обойден? То движение или прогресс, который мы называем неорганическим, — это движение энергетических трансформаций в одном направлении — к их прекращению. Это движение, которое мы можем легко обратить в воображении. Сигарета, потребляемая курильщиком, представляет собой упадок энергии: целлюлоза и масла табака сгорают с освобождением тепла и образованием воды, углекислого газа и некоторого количества сажи; и это то, что происходит, когда потенциальная энергия, содержащаяся в организованном веществе, преобразуется в кинетическую энергию. Теперь противоположный процесс может быть ясно представлен — его можно даже визуализировать. Если мы сделаем кинематографическую запись курения сигареты, а затем изменим направление движения пленки, мы увидим, как частицы сажи рекомбинируют, образуя вещество сигареты, и мы можем представить сопутствующее соединение воды, углекислого газа и других веществ, образовавшихся во время горения, с поглощением кинетической энергии. Это не просто аналогия, ибо такое же обращение обычного химического события происходит всякий раз, когда зеленое растение создает крахмал из воды и углекислого газа атмосферы, и оно также происходит всякий раз, когда химический синтез «органического» соединения, подобно синтезу мочевины Вёлером или синтезу сахаров Фишером, осуществляется в лаборатории. Во всех таких синтезах экспериментатор обращает направление неорганического химического события. Он может вызвать эндотермические химические реакции, реакции, сопровождающиеся поглощением доступной энергии, происходить, и в них кинетическая энергия преобразуется в потенциальную энергию. Все синтезы органических соединений, так самодовольно приводимые механистическими биологами и химиками как показатель отсутствия различия между органическим и неорганическим, не указывают на такой вывод. Сахар создается в клетках зеленого растения из неорганических соединений, воды и углекислого газа, и поэтому является соединением, приготовленным жизнью — жизнью растительного организма. Но сахар может также быть создан в лаборатории из неорганических соединений, которые могут далее быть синтезированы химиком из их элементов. Разрушает ли это различие между соединениями, образованными агентством организма, и теми, которые образованы неорганическими агентствами? Очевидно, нет, ибо в зеленом растении сахар был образован как результат жизненного агентства живой хлорофилловой клетки, в то время как в лаборатории он был создан из-за разума экспериментатора. Помимо этого разума или жизненного агентства, серия химических трансформаций, начинающаяся с элементов углерода, кислорода и водорода и заканчивающаяся веществом сахаром, не произошла бы. Мы не имеем права поэтому говорить, что такие синтезы разрушают различие между органическим и неорганическим. Что они действительно указывают, так это различие между тенденцией, выраженной вторым законом термодинамики (неорганические процессы), и теми, которые происходят как результат направления, приданного процессам, взятым в целом, либо жизненным агентством живой клетки, либо разумом человека (жизненные процессы).

Направление, следовательно, которое может быть придано серии физико-химических процессов, — это то, что мы должны понимать под «жизненным импульсом» Бергсона или «энтелехией» Дриша.

Следует признать, что трудно описать более точно, чем мы сделали выше, что подразумевается под этими терминами. С очень большой долей того же смущения, которое испытывает физик, когда он должен применить концепции массы и инерции в их значении восемнадцатого века к своему описанию вселенной в терминах электромагнитной теории, мы стремимся описать современную концепцию энтелехии. Тем не менее, физик должен был сделать этот шаг вперед, и то же приключение ожидает биолога, если спекулятивная сторона его науки должна сделать дальнейший прогресс, и если он не склонен сделать свою науку придатком физики и химии. Энтелехия не соответствует понятию «жизненной силы» восемнадцатого века или «душе» Декарта, как, по-видимому, предполагает автор книги по эволюционной биологии. Это концепция, которая навязана нам главным образом из-за неудачи механистических гипотез организма. Если наш физический анализ поведения развивающегося эмбриона, или эволюционирующей расы или стока, или деятельности организма в центре постоянно меняющейся среды, или даже реакций функционирующей железы терпит неудачу, тогда мы, кажется, вынуждены постулировать элементарное агентство в природе, проявляющее себя в явлениях организма, но не в явлениях неорганической природы. Этот аргумент per ignorantium обладает малой силой для многих умов: он мало привлекает мыслителя, или критика, или общего читателя, но почти невозможно переоценить привлекательность, которую он имеет для исследователя, по мере того как его опыт явлений организма увеличивается и по мере того как он чувствует все больше и больше трудность описания в терминах концепций физики деятельности живого животного.

Мы можем, однако, попытаться проиллюстрировать, главным образом по аналогии, что подразумевается под энтелехией Ганса Дриша — концепцией более точной, чем «жизненный порыв» Анри Бергсона. Мы возвращаемся к рассмотрению поведения эмбриона в конце процесса сегментации. Организм на этой стадии состоит из ряда клеток, органически связанных друг с другом либо посредством настоящих протоплазматических нитей, либо путем прилегания частей их поверхностей, образуя таким образом «полупроницаемые» мембраны. Все эти клетки сходны друг с другом как структурно, так и функционально. Не имеет значения, что современные гипотезы о наследственности описывают их как несходные, утверждая, что каждая содержит разную часть исходной зародышевой плазмы, которая была дезинтегрирована в процессе деления яйцеклетки и первых нескольких бластомеров; и не имеет значения, что эти гипотезы вынуждены предполагать, будто часть исходной зародышевой плазмы остается нетронутой, будучи предназначенной для формирования гонад взрослого животного. Это гипотезы, придуманные для объяснения дифференциации эмбриона в терминах физики и химии XVIII века, и они еще должны быть подтверждены экспериментально, прежде чем мы сможем принять их как описание того, что наблюдается в процессах ядерного деления и сегментации. Более того, безусловно верно то, что любая клетка раннего эмбриона может дать начало любой части личинки. Сегментированный эмбрион, следовательно, представляет собой систему частей, каждая из которых потенциально сходна с другими. Но фактически каждая из этих частей имеет разную судьбу в процессе развития личинки, и эта судьба зависит от того, какова судьба соседних клеток. В развитии эмбриона также существует план или замысел — то есть в результате этого процесса возникает вполне определенная структура — и каждая из клеток участвует в реализации этого замысла. Система клеток, таким образом, является гармоничной эквипотенциальной системой. Сами клетки не являются конечными частями этой системы, ибо каждая из них представляет собой совокупность огромного числа веществ, характеризуемых физико-химически — по крайней мере, наши методы анализа, по-видимому, показывают, что каждая клетка является смесью ряда химических соединений, но мы никогда не должны забывать, что анализу мы подвергаем мертвую клетку, а не живой организм. Назовем эти предполагаемые химические составляющие живых клеток элементами системы; тогда в начале процесса развития последняя состоит из элементов, которые не расположены определенным образом, а распределены «гомогенным» образом, очень похоже на распределение, возникающее при тасовании колоды карт. Но по мере того как происходит дифференциация, элементы этой системы распределяются неравномерно, и разнообразие становится все больше и больше, достигая максимума, когда формируются дефинитивные ткани и органы взрослой особи, точно так же, как в конце игры в бридж карты приобретают особое расположение, указывающее на вполне определенный план, который присутствовал в умах игроков вскоре после начала игры.

Механистическая биология стремилась бы объяснить это превращение гомогенной системы элементов в гетерогенное и специфическое расположение взаимодействием элементов друг с другом и реакцией среды. Но при наличии гомогенного расположения элементов, способных взаимодействовать друг с другом, можно предположить возникновение только одной конечной фазы. Смесь серы, угольной пыли, медных и железных опилок, внезапно нагретая до высокой температуры, будет взаимодействовать только одним способом, и конечная фаза системы будет зависеть от состава смеси, температуры и теплопроводности в смеси на начальной стадии нагревания. Смесь хлороформа и воды, взболтанная в бутылке, сначала представляет собой «гомогенную» смесь частиц двух веществ, но под влиянием гравитации жидкости отделяются друг от друга и образуют два четких слоя, каждый из которых будет содержать в растворе некоторое количество другой жидкости. Таким образом, гомогенная смесь различных веществ становится гетерогенным расположением в неорганической системе, как и в органической, но если первую мы можем предсказать, то вторую — нет. Мы можем выразить результат комбинации элементов неорганической смеси как нечто, зависящее от химических и физических потенциалов, но в случае развития эмбриональной системы это совершенно невозможно. Дело не только в том, что наши знания о процессе развития несовершенны: различие между двумя процессами дифференциации является фундаментальным. Изменение условий, при которых дифференцируется неорганическая система, неизбежно ведет к другой конечной фазе, но изменение условий, при которых развивается эмбрион, не обязательно должно иметь такой эффект. Если происходит какое-то непредвиденное событие — искусственное вмешательство в процесс сегментации, которое никогда не могло встретиться в расовой истории организма, — происходит регуляция частями эмбриона, и конечная фаза развития может быть такой же, как если бы никакого вмешательства не было. То, что действует при развитии эмбриона, — это нечто, что разрешает, приостанавливает или организует физико-химические реакции.

Давайте представим развивающийся эмбрион просто как совокупность веществ, содержащихся в неорганической среде: сегментированное лягушачье яйцо, плавающее на воде на поверхности пруда, является примером. Как неорганическая система, его судьба предопределена. Произойдет автолиз веществ в клетках, и белки распадутся с образованием амидосоединений, в то время как произойдут и другие химические изменения, строго предсказуемые, если бы наши знания об органической химии были более полными, чем они есть. Бактерии гниения и брожения атакуют белки, жиры и углеводы, и в конце концов наша совокупность химических веществ станет совокупностью гораздо более простых соединений — воды, углекислого газа, болотного газа, сероводорода, фосфористого водорода, аммиака, нитратов и т. д., все из которых растворятся в воде пруда или диффундируют в окружающую атмосферу. Но в живом эмбрионе происходит не это: осуществляется совершенно иное и гораздо более сложное расположение химических веществ, изначально присутствовавших в сегментированном яйце, или, по крайней мере, физическая и химическая перегруппировка. Энтелехия развивающегося эмбриона предотвращает протекание некоторых реакций и направляет энергию, потенциальную в системе, на осуществление других реакций.

Две аналогии, предложенные Гансом Дришем, возможно, сделают роль энтелехии более ясной. Рабочий, куча кирпичей, немного раствора, немного еды и немного кислорода составляют систему в физико-химическом смысле. Из своей кучи кирпичей и раствора рабочий может построить один из нескольких различных видов небольшого дома, или он может, возможно, возвести несколько стен без какого-либо определенного расположения, или он может просто превратить одну «беспорядочную» кучу кирпичей и раствора в другую «беспорядочную» кучу. Точно так же человек, касса с подвижными шрифтами, немного еды и немного кислорода составляют другую систему. Начальная фаза этой системы состоит из наборщика, его еды и около пятидесяти с лишним ящиков со шрифтами, каждый из которых содержит большое количество сходных элементов. Конечной фазой системы может быть расположение шрифтов для создания эпической поэмы, или серии драматических критических статей, или бессмысленной мешанины правильно написанных слов. Во всех этих случаях было затрачено одинаковое количество энергии: каменщик израсходовал одинаковое количество еды и кислорода и выделил одинаковое количество воды, углекислого газа и мочевины, независимо от того, построил ли он дом, небольшую трубу или кучу кирпичей без архитектурного расположения. Система кирпичей и раствора приобрела в процессе дифференциации постепенно возрастающую сложность; в то время как в случае набора текста разнообразие расположения, приобретенное в конечных фазах, может быть очень высокого порядка. И все же разум рабочего оставался в обоих случаях неизменным.

Рассмотрим далее человека, идущего по шпалам железнодорожного пути. Шпалы находятся на разном расстоянии друг от друга, так что шаги идущего должны варьироваться по длине, будучи иногда ближе друг к другу, иногда дальше. Средний шаг имеет определенную длину и требует затраты определенного количества энергии, и условие, что человек делает иногда длинный шаг, а иногда короткий, не требует, чтобы энергия, затраченная на шаги, была больше, чем если бы каждый из них был средней длины, ибо дополнительная энергия, требуемая для длинных шагов, экономится на коротких. То, что действует здесь, — это способность к регуляции, осуществляемая идущим, рассматриваемым как механизм. Не существует чисто неорганического процесса, точно подобного этому. Можно было бы подумать, что регулятор паровой машины делает нечто очень похожее, подавая больше пара в цилиндр, когда нагрузка на двигатель увеличивается, и наоборот. Но регулятор — это механизм, предназначенный для компенсации вариаций, которые заданы заранее. В случае человека, идущего по железнодорожному пути, энтелехия действует путем приостановки энергетического события (мышечных сокращений при коротких шагах), когда это необходимо, и допуская его протекание, когда это необходимо. Сама энтелехия, чем бы она ни была, не обязательно должна затрагиваться этими регуляциями.

Организм, следовательно, является совокупностью химических веществ, расположенных типичным образом. Эти вещества обладают энергией в потенциальной форме, способной подвергаться трансформации, так что они могут дать начало другим химическим веществам — например, секретам — или энергии в кинетической форме, то есть движениям мышц. В покоящемся организме эти трансформации не происходят: энергия остается потенциальной, так что химическое событие приостановлено. В неоплодотворенной яйцеклетке, например, ничего не происходит, хотя все потенциальные возможности сегментации содержатся в клетке. Если бы реакции действительно происходили вследствие химических потенциалов, содержащихся в веществах клеток, ход их был бы таким, что привел бы к образованию веществ, в которых потенциальная энергия была минимальной, и в которых исходная энергия клетки была бы представлена нескоординированной кинетической энергией молекул, возникающих в результате распада веществ, подвергающихся химическим изменениям. Это не то, что происходит при дифференциации яйцеклетки: развивающаяся клетка образует из веществ своей неорганической среды новые вещества, сходные с теми, из которых она уже состоит, а затем эти вещества располагаются так, чтобы произвести специфическую форму организма, в которую яйцеклетка собирается развиться.

Все гипотезы, которые пытаются описать функционирование дифференцирующейся яйцеклетки или функционирующего организма только в терминах физических концепций материи и энергии, терпят неудачу при подвергании их тщательному анализу. Проявления жизни организма, как говорят, являются особыми «энергетическими формами» того же порядка, что свет, тепло, химическая и электрическая энергия и т. д. Все эти энергетические формы «сцеплены», то есть каждая может быть преобразована в любую из других. Определенная частота вибрации эфира может быть преобразована в движение молекул материального тела и, таким образом, стать теплом, в то время как химическая энергия может быть преобразована в электрическую энергию, или наоборот, и так далее. Говорят, что жизнь может быть просто трансформацией какой-то известной нам «энергетической формы»: потенциальная энергия пищи может быть преобразована в «биотическую энергию», и это может затем проявиться в характерном поведении организма. Это метод физической науки. Энергия постоянно исчезает из нашего знания: механическая энергия, которая была использована для того, чтобы поднять груз на вершину холма, или та, которая поднимает маятник в высшую точку его размаха, по-видимому, исчезает. Если мы пропустим ток электричества через воду, энергия исчезает, ибо требуется больше тока, чтобы пройти через воду, чем через кусок металла того же сечения. В этих и подобных случаях физика изобретает потенциальные энергии, чтобы сохранить справедливость закона сохранения. Кинетическая энергия груза или качающегося маятника становится потенциальной энергией груза, покоящегося на вершине холма, или энергией грузика маятника в его высшей точке, в то время как электрическая энергия, которая, по-видимому, была потеряна, становится потенциальной энергией измененных положений молекул кислорода и водорода. Это предположение, что видимая кинетическая энергия движения преобразуется в невидимую потенциальную энергию положения, оправдано нашим опытом, ибо (пренебрегая диссипацией) мы можем восстановить эту потерянную энергию в ее исходном количестве из состояния тел, которые физически изменились, когда кинетическая энергия исчезла. Применим тот же метод к явлениям организма и предположим, что химическая потенциальная энергия потребленной пищи преобразуется в кинетическую энергию движения частей тела: мы оправданы в этом предположении результатами физиологии. Но затем часть этой химической энергии претерпевает трансформацию совсем другого рода и становится «биотической энергией», которая, по-видимому, является тем, что есть в нас и что позволяет нам осуществлять регуляции, или устанавливает то состояние, которое мы называем сознанием. Мы не можем точно сказать, что такое эта «биотическая энергия» или каковы этапы, посредством которых энергия пищи преобразуется в нее; но мы не можем сказать и того, что такое электрическая энергия, или каковы этапы, посредством которых химическая энергия преобразуется в нее. Таким образом, наше незнание точной природы энергетических трансформаций неорганических вещей — незнание, которое все время исчезает, — становится оправданием для сравнения их с жизненными трансформациями и для предположения, что существует фундаментальное сходство в этих двух видах событий.

Меньше допущений содержится в предположении об энтелехиальном агентстве, чем в предположении, что проявления жизни являются следствиями жизненной «энергетической формы», отличной от неорганических форм, хотя и принадлежащей к тому же порядку, поскольку она может быть сцеплена с этими неорганическими энергетическими формами. Нам не нужно предполагать, что особый вид трансформации происходит только в сфере органического: все, что нам нужно предположить, это то, что посредством некоторого агентства, присущего деятельности организма, химические реакции, которые произошли бы, если бы созвездие частей было неорганическим, приостанавливаются. Ничего незнакомого физической науке не вовлечено в это предположение. Водород и хлор, газы, которые соединяются вместе при смешивании с выделением тепла и света, могут быть смешаны при условиях, таких что соединение может быть задержано на неопределенное время. Железо, которое растворяется в азотной кислоте, может, тем не менее, быть приведено в «пассивную» форму, когда оно остается в контакте с реагентом, но не растворяется им. Ферменты, которые находятся в контакте со стенками пищеварительного канала, не растворяют эти мембраны до тех пор, пока ткани живы, и они не растворяют пищевое вещество до тех пор, пока они не были «активированы». Кислород, который содержится в тканях, не окисляет тканевые вещества до тех пор, пока фермент или каталаза не оказали свое влияние. Все больше и больше, по мере того как физиология становилась более глубокой в своем изучении функций животного, она стремилась объяснить метаболические процессы, предполагая вмешательство ферментов, пока число этих веществ не стало легионом, и большая часть первоначальной простоты понятия ферментативной активности была утрачена. Но почему эти ферменты, если они всегда присутствуют в тканях, не действуют всегда? Они должны быть активированы, говорит современная физиология; то есть фермент действительно существует в тканях как «зимоген» или вещество, которое не является, но может стать ферментом; или они существуют как «зимоиды», то есть вещества, которые кажутся химически ферментами, но которые должны быть активированы «киназами», прежде чем они смогут стать функциональными.

Несомненно, именно в этом направлении физиология делает успехи, увеличила наши знания о деятельности животного и дает врачу большую силу в борьбе с болезнями; но гипотеза об активности ферментов, очевидно, является той, которая была основана на результатах физико-химического исследования неорганических реакций, и она приняла ту точную форму, которую имеет, из-за попытки аналогии многих метаболических процессов с каталитическими процессами. Почему инертные зимоиды активируются киназами именно тогда, когда они требуются общей экономией всего организма? Мы знаем, что киназы производятся при поступлении переваренной пищи в определенные части пищеварительного канала и что эти киназы переносятся в кровотоке в другие части, где они активируют уже имеющиеся там зимоиды. Но о природе механизма, посредством которого все это осуществляется, физиология не дает нам ни намека, и это предположение, что вовлеченный механизм является чисто физико-химическим. Предположим, мы скажем, что энтелехия организма обладает силой приостанавливать активацию фермента, то есть арестовывать падение химического потенциала, вовлеченного в процесс гидролиза (скажем) белка. Когда этот процесс гидролиза необходим в интересах организма, энтелехия может затем инициировать реакцию, которую она сама приостановила: все это согласуется с законом сохранения. Энтелехия не заставляет происходить химические реакции, которые являются «невозможными»: она не могла бы, например, заставить серную кислоту и щелочной фосфат реагировать с образованием соляной кислоты. Но химические реакции, которые возможны, могут быть приостановлены, и приостановленные реакции могут затем стать актуальными, когда это необходимо в интересах организма.

Энтелехия, следовательно, не является энергией или какой-либо особой формой энергетической трансформации, и в ее операциях энергия не используется и не рассеивается. Во всем, что она делает, закон сохранения соблюдается со всей жесткостью, с какой мы представляем его соблюдающимся в чисто неорганическом событии — по крайней мере, нам не нужно предполагать, что он не соблюдается — и это существенное различие между энтелехиальными проявлениями и проявлениями «жизненных» или «биотических» сил или энергий исторических систем витализма. Это по существу расположение, или порядок события, и поэтому это неэнергетическое агентство. Рабочий, который может построить полдюжины зигзагообразных стен, или арку, или небольшой дом из одних и тех же материалов и с затратой того же количества энергии, действительно является энергетическим агентом, но он больше, чем это. Он является физико-химической системой, в которой любая фаза не определяется предшествующей фазой. Различные результаты могут возникнуть из одного и того же начального расположения материалов и энергий, и это потому, что система содержит больше, чем материальные и энергетические элементы. Она содержит интеллект или энтелехию рабочего.

Что такое эта энтелехия? Рано или поздно во всех наших размышлениях об органическом событии мы должны пересечь произвольную линию, которая отделяет пространство наших концепций от непространственного — интенсивное от экстенсивного. Точно так же, как физики оставили материальность позади себя в своих размышлениях и трактовке явлений радиации, так и биология должна попытаться проследить материальность организма к чему-то, что является нематериальным. Точно так же, как физика теперь отказалась от идеи материи как чего-то, что состоит из дискретных частиц, или атомов, имеющих протяженность в пространстве и которые поэтому исключают друг друга, так и биология должна искать происхождение живых вещей не в гипотетических «биофоридах» или других конечных живых материальных частицах, а в интенсивной многомерности энтелехии. Существует многомерность в потенциальности, которой обладает простая и гомогенная яйцеклетка, становясь гетерогенным взрослым организмом. Эта многомерность, говорит механистический биолог, состоит из многомерности протяженных материальных единиц, детерминант Вейсмана, и организация, которая располагает эти единицы — что это за организация? Это не может быть трехмерным механизмом, как показывает весь тщательный анализ фактов развития и регуляции. Это тогда нечто интенсивное, нечто, что не находится в пространстве, но что действует в пространство, и результат чего проявляется в пространственных материальных расположениях и действиях. Туманным и непостижимым, как является это понятие деятельности организмов, оно является туманным и непостижимым только потому, что мы привыкли выражать все химические и физические события в терминах фундаментальных концепций материи и энергии, и наука последних двух столетий оставила нас с терминологией, которая применяется строго к операциям, в которых вовлечены только эти концепции. Но если, как показывает весь тщательный анализ жизненных явлений, поиск антецедентов некоторой энергетической, материальной, протяженной системы элементов в предшествующей энергетической, материальной, протяженной системе элементов ведет только к путанице и противоречиям, тогда это понятие агентства, которое не является ни энергетическим, ни материальным, ни пространственным, должно быть сформулировано. Энтелехия, тогда, не является энергией, а скорее расположением и координацией энергетических процессов. Это не нечто, что протяжено в пространстве, а нечто, что действует в пространство. Это не материально, но оно проявляет себя в материальных изменениях. Это многомерность, или организация, но многомерность является интенсивной. Сравните это определение с понятием эфира пространства, ныне принятым математическими физиками, и будет видно, что наши размышления сходны с размышлениями физиков, и, подобно им, проверка их реальности и полезности должна быть оправдана прагматически.

Мы можем теперь попытаться дать формальное описание организма, основанное на дискуссиях предыдущих глав.

Организм — это типичное созвездие физико-химических частей или элементов.

То есть это объект в природе, обладающий определенной формой, которая является результатом расположения его тканей. Каждая ткань — это опять же расположение клеток, а каждая клетка — это комплекс химических веществ. Организм поэтому напоминает, насколько позволяет наше определение, неорганический кристалл. Но мы рассматриваем типичный организм, и это чистая концепция, ибо наш типичный организм не встречается в природе. Организмы, доступные нашему наблюдению, являются созвездиями физико-химических частей, но эти созвездия стремятся постоянно отклоняться от концептуального расположения. Прогрессирующая вариация от типа — это то, что отличает органическое созвездие от неорганического.

Организм — это сущность, в которой осуществляются энергетические трансформации особого рода. Эти трансформации поднимают энергию из состояния низкого потенциала в состояние высокого потенциала.

Это общая тенденция земной жизни, и она выражена наиболее полно в метаболизме зеленого растения. Энергетические трансформации, которые осуществляются здесь, — это те, в которых кинетическая энергия радиации используется для построения химических соединений высокого потенциала из неорганических веществ, неспособных сами по себе подвергаться дальнейшим трансформациям. Общая тенденция всех неорганических трансформаций направлена к инерции. В них энергия не уничтожается, но она рассеивается: она становится равномерно распределенной по материальным телам как нескоординированные движения молекул, из которых состоят эти тела, и она перестает быть доступной для дальнейших трансформаций. Зеленое растение обращает эту трансформацию и накапливает энергию в форме химических соединений высокого потенциала. Неорганические процессы — это те, в которых доступная энергия становится недоступной, и эта недоступная энергия может стать доступной снова, только если осуществляется компенсаторная энергетическая трансформация. Жизнь — это то, что осуществляет эти компенсаторные энергетические трансформации.

Организм — это созвездие, способное к неограниченному росту путем диссоциации.

То есть это созвездие, которое воспроизводит себя во всей своей специфичности. Рост состоит в отделении от организма части, или репродуктивной клетки, которая делится (или диссоциирует) повторно, каждая диссоциированная часть снова растет в массе путем добавления веществ, подобных своим собственным, но которые берутся из среды, несходной по составу с ней самой. Совокупность частей, так сформированная, затем дифференцируется, так что созвездие воспроизводится во всей своей специфичности. В неорганическом событии нет ничего точно подобного этому. Рост кристалла состоит просто из аккреции элементов, сходных по природе с элементами растущего тела, и нет никакой дифференциации.

Организм проявляет автономию.

Это созвездие, которое сохраняется посреди постоянно меняющейся среды, и типичная органическая форма остается той же самой, хотя материал, из которого она состоит, претерпевает постоянное изменение. Существуют неорганические сущности, которые напоминают организм в этом отношении: форма циклона или атмосферного возмущения, например, остается той же самой, даже если воздух, из которого он состоит, постоянно меняется. Но форма организма не варьируется строго с изменениями в среде, в которой он помещен, ибо он может ответить на изменение среды регуляцией, или компенсаторным изменением в форме или функционировании, эффект которого состоит в поддержании созвездия во всей его специфичности. Регуляция не является полной или совершенной, ибо изменения среды действительно, в некоторой степени, производят изменения в органическом созвездии, но нет никакой функциональности между изменением среды и органическим ответом. В неорганическом событии изменение в одной части трансформирующейся системы неизбежно определяет природу и степень изменений, которые происходят в других частях системы.

Организм — это центр непрерывного действия.

Это прежде всего часть природы, в которой постоянно происходят энергетические трансформации — описание, которое в равной степени применимо к растениям и животным. Только когда мы пытаемся искать неорганическую систему, к которой применимо это определение, мы обнаруживаем, как хорошо оно дифференцирует органическое от неорганического. Неорганическая система, которая трансформирует энергию, — это либо та, которая стремится постоянно к стабильности, либо это машина, созданная человеком для определенной цели, и она поэтому является системой, вовлекающей телеологическую идею. Органический центр действия — это тот, в котором энергетические трансформации протекают без прекращения.

В растительном организме энергетические трансформации представляют, за исключением репродуктивных процессов, всю деятельность организма. В животном организме они являются вспомогательными для регулируемой и целенаправленной двигательной активности, то есть мышечного действия. Объект этой мышечной активности варьируется в зависимости от стадии эволюции, достигнутой животным. Ее единственным объектом у низшего животного является индивидуальное или расовое сохранение. Живя в органической и неорганической среде, которая всегда враждебна и стремится постоянно к его разрушению, вся деятельность организма направлена на попытку овладеть этой средой: он борется за свое индивидуальное существование и существование своего потомства. Деятельность человека — это также и эти, но они больше, чем эти, ибо, зная, что физические процессы стремятся постоянно к инерции, он стремится контролировать эти процессы и сохранить нестабильность природы, от которой зависит возможность дальнейшего становления.

Деятельность организма, будь то энергетические трансформации растения или двигательные активности животного, являются направленными и регулируемыми активностями. Деятельность организма не является функциональной активностью в том смысле, что деятельность динамо-машины является функцией природы машины и природы и количества энергии, поставляемой ей. Природа деятельности организма регулируется автономно целями, которые он «желает» осуществить.

Организм — это фаза в эволюционном потоке.

Категории организмов — разновидности, виды, роды и т. д. — являются фикциями. Они являются произвольными определениями, предназначенными для облегчения нашего описания природы. Они являются типами или идеями. Конструируя их, мы следуем методу интеллекта и представляем неподвижностью то, что является по существу мобильным и течет. Между оплодотворенным яйцом и сенильным организмом существует абсолютная непрерывность. Наше описание индивидуального организма — это описание его в типичный момент его жизненной истории, и это описание включает все, что привело к, а также все, что отпадет от, морфологии в этот конкретный типичный момент.

Даже тогда произвольно определенный организм — это только фаза. Определяя его, мы арестовываем не только индивидуальный, но и расовый, эволюционный поток. Специфическая морфология — это морфология типичного момента в расовом потоке. Ведущими к нему в этот момент являются все вариации, которые соединили его с его предками, и ведущими от него будут все вариации, которые превратят его в его потомков.

Индивидуальное и расовое развития являются истинными эволюциями. Они являются развертыванием организации, которая не была выражена в системе материальных частиц или элементов, взаимодействующих друг с другом и с элементами среды, но которую мы должны искать в интенсивной, непространственной многомерности.

В эволюционном потоке изменения являются нефункциональными, то есть любая фаза, будь то фаза в индивидуальном или расовом развитии, не является просто перегруппировкой элементов предшествующих фаз, как в случае трансформирующейся системы материальных частиц и энергий. Существует присущая, спонтанная вариабельность.

Организм выдерживает.

То есть все его активности сохраняются и становятся частью его организации. Не имеет значения, решаем ли мы, что приобретенные признаки передаются, или нет, и не имеет значения, заключаем ли мы, что среда является причиной этих приобретений. В то или иное время в индивидуальной или расовой истории новые признаки возникают вследствие деятельности самого организма, и эти признаки либо сохраняются в индивиде, либо в расе. Они выдерживают. Все его активности, даже его мысли, сохраняются и формируют опыт животного — опыт, который постоянно модифицирует его поведение. У человека те истинные приобретения, результаты образования и исследования, сохраняются как письменный язык или как традиция, даже если они не наследуются.

Длительность — это не время. Математик не использует в своих исследованиях интервалы длительности. Когда он соотносит что-то, что происходит сейчас, с чем-то, что произошло некоторое время назад, он использует дифференциальный коэффициент dy/dx, так что интервал между двумя событиями становится «инфинитезимальным». Когда астроном предсказывает события, которые произойдут через несколько лет, или описывает те, что произошли несколько лет назад, он на самом деле описывает вещи, которые все там сразу, так сказать, вещи, которые даны. Если мы разворачиваем веер, палочка за палочкой, мы видим отдельные члены в последовательности, но они все там, и мы можем, если хотим, видеть их все сразу.

Чем больше мы размышляем об этом, тем больше мы видим, что математическое время — это только способ, которым мы видим вещи отдельно друг от друга. Вещи становятся протяженными во времени, как они становятся протяженными в пространстве. Являются ли события, способные к анализу методами физики, тем, что мы называем прошлыми или будущими событиями, они все даны, в том, что каждое из них является только фазой других.

Длительность принадлежит организму. Прошлое известно, потому что все, что произошло с организмом, все еще сохраняется в его организации. Будущее неизвестно, потому что оно еще должно быть сделано. Длительность, следовательно, является вектором — чем-то, имеющим направление, и организм прогрессирует из прошлого в будущее. Он становится старше, но не моложе.

Таковой представляется природа жизни. Можем ли мы обсудить проблему ее происхождения?

Возникла ли жизнь на нашей земле? Мы должны сначала рассмотреть, что мы подразумеваем, когда говорим о происхождении. Органический мир настоящего момента, со всей его средой — то есть совокупность организмов на земле, со всеми материалами, которые они могут использовать каким-либо образом, энергия радиации, из которой они в конечном счете извлекают свою энергию, и все части космоса, которые взаимодействуют с ними — составляют систему в физическом смысле. Нынешнее состояние органического мира, то есть виды и числа организмов, и их распределение, и распределение материалов, которые они могут использовать, и количество и природа энергии, которая доступна им, являются нынешней фазой этой системы. Все условия жизни в прошлом, то есть виды, и числа, и распределение организмов, и количество и природа их среды в любое время, вместе формировали фазы этой системы. Если было время, когда жизнь, как мы ее знаем, не существовала, то материалы и энергии, которые были антецедентны жизни, когда она действительно появилась, были также фазой системы. На строго механистической гипотезе не могло быть происхождения: могла быть только трансформация системы, которая уже существовала. Все, что существует сегодня, было дано тогда. Когда, следовательно, мы говорим о происхождении жизни из неживых материалов, мы подразумеваем просто трансформацию этих материалов и энергий.

Было время, говорят, когда жизнь не могла существовать на земле. Ибо организм — это по существу та совокупность химических соединений, которую мы называем протоплазмой, и это не может существовать при температурах выше 100° C., и это не может функционировать при температурах ниже 0° C. Он требует углекислого газа и аммиака или нитрата как материалов для своего конструктивного метаболизма, и было время, когда эти соединения не могли существовать, ибо они должны были быть диссоциированы жаром газообразной туманности, из которой возникла наша земля. Организм требует энергии в форме солнечной радиации определенной частоты вибрации, и было время, когда радиация солнца была иной, чем она есть сейчас. Поэтому жизнь не существовала тогда. Даже если мы верим, что жизнь пришла на землю как зародыши, которые существовали ранее в космическом пространстве, эта вера не решает проблему, которая просто переносится с нашей земли на какое-то другое космическое тело.

Но жизнь, как мы ее знаем, использует материалы и энергии, которые доступны ей в условиях, в которых она существует. Растительный организм получает свою энергию от солнечной радиации, потому что это самый обильный источник земной энергии. Человеческий глаз наиболее восприимчив к свету определенной частоты длины волны, но это радиация, которая наиболее обильна в свете солнца. Не означает ли это, что организм просто адаптировал себя к материальным и энергетическим условиям, в которых он существует? Означает ли это обязательно, что потому что условия были очень разными, жизнь не могла существовать? Протоплазма не могла существовать при температуре в несколько тысяч градусов Цельсия, но означает ли это, что жизнь, которая на любой гипотезе механизма должна быть описана в терминах энергии, не могла существовать в этих условиях?

Она должна была иметь происхождение, говорит Вейсман, потому что она имеет конец. Органические вещи разрушаются, поскольку они дезинтегрируются в неорганические вещи. Организмы умирают. Таким образом, органический процесс приходит к концу, и потому что он приходит к концу, он должен иметь начало. Спонтанное зарождение жизни является, таким образом, для Вейсмана «логической необходимостью».

Должна ли существовать эта логическая необходимость? Аргумент ясно подразумевает, что жизнь — это обратимый процесс. Органические вещи становятся неорганическими, и поэтому неорганические вещи должны стать органическими вещами. Первое утверждение — это факт нашего опыта, но второе было бы логически истинным, только если бы мы постулировали, что процесс жизни, чем бы он ни был, является обратимым процессом. Но мы не должны постулировать это, если мы хотим придерживаться физико-химического механизма, ибо это фундаментальный результат физического исследования, что все неорганические процессы необратимы: обратимые неорганические процессы — это только пределы необратимых. Физические процессы идут только в одну сторону, и то, что органическое вещество разрушается до степени, что оно становится неорганическим, является частным случаем этой необратимой физической тенденции. Теперь механизм Вейсмана должен основываться на концепциях физики и химии, и он должен постулировать происхождение жизни из неживых веществ. Почему? Потому что жизнь — это обратимый процесс, то есть она проявляет тенденцию, которая не существует в неорганических процессах. Ясно, что логика ошибочна! И должны ли мы заключить, что жизнь имеет конец? Вейсман сам предполагает, что ничто в результатах биологии не указывает на то, что физическая смерть является необходимостью: это скорее адаптация. Сома, или тело, является оболочкой зародышевой плазмы, и, будучи подверженной превратностям среды, которая всегда враждебна, она становится в конце концов непригодной оболочкой. Но с репродуктивным актом зародышевая плазма приобретает новую сому, и больше не является необходимым, чтобы прежняя продолжала существовать как непригодная оболочка. Физическая смерть, следовательно, происходит как адаптация, служащая наилучшим интересам расы. Организм не обязательно должен умирать, ибо зародышевая плазма может быть физическим континуумом на протяжении бесчисленных поколений. Соматическая смерть — это только деструктивный метаболизм: это катастрофический метаболизм, если угодно.

Мы можем законно обсуждать такие проблемы, как происхождение протоплазмы прототрофного организма, или происхождение клетки, содержащей хлорофилл, или происхождение нервной клетки. На механистическом взгляде каждое из этих условий является фазой трансформирующейся физико-химической системы, и в пределах охвата методов физической науки исследовать природу этих трансформаций. Но если аргумент этой книги верен, то проблема происхождения жизни, как она обычно формулируется, является только псевдопроблемой; мы можем с такой же пользой обсуждать происхождение второго закона термодинамики! Если жизнь — это не только энергия, но также направление и координация энергий; если это тенденция того же порядка, но другого направления, от тенденции неорганических процессов, все, что биология может полезно сделать, — это исследовать способ, которым эта тенденция проявляется в материальных вещах и энергетических трансформациях. Но сама тенденция — это нечто элементарное.

ПРИЛОЖЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ

БЕСКОНЕЧНОСТЬ

Что на самом деле подразумевается, когда математик использует концепцию бесконечности в своих операциях? Предположим, что мы берем линию конечной длины и делим ее на половины, а затем делим каждую половину на половины, и так далее ad infinitum. Мы делаем разрезы в линии, и эти разрезы не имеют величины, так что сумма длин, на которые мы делим линию, равна длине неделимой линии. Мы можем разделить линию на столько частей, сколько мы выберем, то есть на «бесконечное» число частей.

Предположим, что мы делаем вещь, которая должна соответствовать другой вещи, и предположим, что мы можем сделать вещь такой большой, как мы выберем. Если, тогда, независимо от того, насколько большой мы делаем вещь, она все еще слишком мала, вещь, которой мы пытаемся соответствовать, является бесконечно большой.

Замените «большой» на «маленький», и это также определение бесконечно малого.

Ясно, что идея бесконечности не пребывает в результатах операции, а в ее тенденции. Она присуща нашей интуиции стремления к чему-то, но не в результатах нашего стремления.

ФУНКЦИОНАЛЬНОСТЬ

Если мы нальем немного ртути в U-образную трубку, закрытую с одного конца, воздух в этом конце будет содержаться в закрытом сосуде под давлением. Мы можем увеличить давление, налив больше ртути в открытый конец трубки. Мы можем измерить объем воздуха, измерив длину трубки, которую он занимает. Мы можем измерить давление на этот воздух, измерив разницу длины ртути в двух плечах трубки. Приняв все необходимые меры предосторожности, мы обнаружим, что для каждого значения, которое достигает давление, существует соответствующее значение объема воздуха.

Fig. 27.

Мы таким образом находим значения давления p1, p2, p3, p4, p5 и т. д. и соответствующие объемы v1, v2, v3, v4, v5 и т. д., и мы можем затем нанести эти значения так, чтобы сделать график.

На этом рисунке значения, представленные вдоль горизонтальной оси, являются значениями давления, а те, что представлены вдоль вертикальной оси, являются значениями объема. Мы сделали эксперимент так, что мы можем сделать значения давления какими угодно — назовем их значениями независимой переменной или аргумента. Для каждого значения давления, или аргумента, существует соответствующее значение объема, которое зависит от давления — назовем эти значения объема значениями зависимой переменной или функции.

Мы можем сделать произвольные значения давления, но всякий раз, когда мы делаем это, соответствующие значения объема фиксированы. Мы говорим, тогда, что объем является функцией давления. В общем, когда мы выбираем одно значение независимой переменной, или аргумента, может быть только одно, или небольшое число, значений зависимой переменной, или функции. Если есть два или более значений функции для одного значения аргумента, каждое из них неизбежно определяется значением, которое мы выбираем присвоить аргументу. Существует строгая функциональность между двумя сериями переменных. В эксперименте, который мы выбрали, эта функциональность выражается уравнением pv = k(1 + at), где p — давление, v — объем, k и a — константы, и t — температура, при которой проводится эксперимент. В ряде экспериментов, подобных тому, который мы упомянули, k, a и t одинаковы повсюду, и именно поэтому мы называем их константами. Мы даем p любое значение, которое нам нравится, и затем v может быть вычислено из уравнения.

СКОРОСТЬ ВАРИАЦИИ

If we know the equation pv = k(1 + at), we can find how much the volume changes when the pressure changes, that is, the rate of variation of v with respect to p. But even if we don’t know that this equation applies, we can still find the rate of variation from our experiments. We see from the graph that, when the pressure increases from p₁ to p₂, the volume decreases from v₁ to v₂ but that if the pressure is again increased to p₃, that is, by a similar amount to the increase of pressure from p₁ to p₂, the volume decreases from v₂ to v₃. Now we find, by measurements made on the graph, that the decrease v₁ to v₂ is greater than the decrease v₂ to v₃, and the latter decrease is greater again than the decrease from v₃ to v₄. Fig. 28. Evidently the rate of variation of volume is not like the rate of variation of pressure, that is, the same throughout, and when we look at the graph we see that the rate of variation is greatest where the slope of the curve is steepest. The latter is steepest near the point a, less steep near the point b, and still less steep near the point c. Now any small part of the curve is indistinguishable from a straight line. Let us draw a straight line ee₁, which appears to coincide with a small part of the curve near a, and similar straight lines ff₁, and gg₁, which also appear to coincide with small parts of the curve near b and c. Then the steepness of the curve will be proportional to the angles which these straight lines make with the axis op, and these angles are measured by their tangents, that is, by the ratio oe₁/oe, which is the tangent that e₁e makes with op, the ratio of₁/of, and the ratio og₁/og.

The point a on the curve corresponds with a pressure a₁ and a volume a₁₁. The point b corresponds with a pressure b₁ and a volume b₁₁, and c with a pressure c₁ and a volume c₁₁. The average rate of variation of the volume of the gas, as the pressure changes from a to c, is therefore proportional to the sum of the tangents oe₁/oe and og₁/og, divided by 2.

ПОНЯТИЕ ПРЕДЕЛА

Suppose that we wish to find the rate of variation of volume for a pressure change in the immediate vicinity of the value b₁, that is, the rate of variation as the pressure changes from a little less than b₁ to a little more than b₁. If we find the point b on the curve corresponding to b₁, and if we then draw a line ff₁, touching the curve at the point b, we shall obtain the angle off₁. It might appear now that the tangent of this angle, that is, the ratio of₁/of, would give us a measure of the rate of variation of volume.

Но рассуждение было бы ошибочным. Линия ff1 только касается кривой, она не совпадает с элементом кривой. Также в точке b1 давление имеет определенное значение, и нет изменения. В соответствующей точке b11 объем также имеет определенное значение, и нет изменения. Поэтому не может быть скорости вариации. Значение тангенса не дает нам меры скорости вариации: оно дает нам предел скорости вариации, когда давление меняется в непосредственной близости от b1.

Мы должны придерживаться понятия изменения давления в непосредственной близости от b1. Что мы подразумеваем под «непосредственной близостью»? Мы подразумеваем, что мы думаем о диапазоне значений давления, в котором содержится конкретное значение давления b1, но не как конечная точка. Мы подразумеваем также, что мы выбираем определенный стандарт приближения к значению b1, так что любое значение давления внутри нашего интервала отличается от b1 меньше, чем этот стандарт приближения. Это означает далее, что, независимо от того, насколько мало число, представляющее этот стандарт приближения, любое значение давления внутри интервала будет отличаться от b1 меньше, чем это число. Это то, что мы на самом деле подразумеваем, когда говорим, что интервал, о котором мы думаем, является «бесконечно малым».

Теперь, соответствуя этому интервалу значений давления в непосредственной близости от b1, будет интервал значений объема в непосредственной близости от b11, и, как прежде, любое из этих значений объема будет отличаться от b11 меньше, чем любое число, представляющее стандарт приближения к b11. Мы затем находим точку на кривой, соответствующую обоим b1 и b11, то есть b, и мы проводим линию ff1, и находим тангенс угла, который эта линия образует с op. Значение этого тангенса является пределом скорости вариации объема газа, когда давление претерпевает изменение в непосредственной близости от b1.

«Скорость вариации» является функцией аргумента «давление». Эта функция имеет предел l для значения своего аргумента b1, когда, по мере того как аргумент варьируется в непосредственной близости от b1, значение функции приближается к l в пределах любого стандарта приближения.

We should not, of course, find the rate of variation of volume of the gas by this means. We should calculate the value of the differential co-efficient dv/dp from the equation pv=k(1 + at): this would be −k 1 + at/p². But the reasoning involved in the methods of the calculus are those which we have attempted to outline. We try to avoid the terms “infinitely small,” “infinitely near,” “infinitely small quantities,” and so on, by the device of standards of approximation. It may appear to the non-mathematical reader that all this is rather to be regarded as “quibbling,” but the success of the methods of mathematical physics should convince him that such is not the case. He should also reflect that clear and definite ideas on the fundamental concepts of the science are just as necessary in speculative biology as they are in mathematics.

(Другой пример.)

Давайте рассмотрим случай камня, падающего из состояния покоя. Наблюдения покажут, что когда камень падал в течение одной секунды, он прошел пространство в 16 футов; в конце двух секунд он упал на 64 фута; и в конце трех секунд пройденное пространство составляет 144 фута. Из этих и подобных данных мы можем вывести скорость движения камня, когда он проходит любую точку на своем пути.

Скорость — это пространство, пройденное за определенное время s/t. Если мы возьмем любое легко наблюдаемое пространство (скажем, пять футов) по обе стороны от выбранной точки, а затем определим времена, когда камень был в конечностях этого интервала, и разделим интервал пространства на интервал времени, мы получим среднюю скорость движения камня над этой частью всего выбранного пути. Но скорость не варьировалась постоянным образом в течение этого интервала (как мы видим, рассматривая пространства, пройденные в течение первых трех секунд падения). Поэтому наша средняя скорость не точно представляет скорость камня, когда он проходит точку в середине выбранного пути.

Мы поэтому уменьшаем длину пути все больше и больше, чтобы сделать среднюю скорость приближающейся все ближе и ближе к скорости около средней части пути. Таким образом, мы находим отношение δs/δt, где δs — очень малый интервал пути, содержащий выбранную точку, но не как конечную точку, и δt — очень малый интервал времени. Возможно, эта средняя скорость может быть достаточно близкой для наших целей, но, возможно, и нет. Интервал пути δs все еще является конечным интервалом, и δt все еще является конечным временем, и до тех пор, пока эти значения являются конечными, скорость, выведенная из них, остается средней. Все, что мы можем сказать, это то, что она приближается к скорости, когда произвольная точка была пройдена, в пределах определенного стандарта приближения.

Очевидно, что чем меньше интервал δs, тем ближе будет это приближение. Предположим, что мы уменьшаем δs до тех пор, пока он «не станет равным нулю». Теперь может показаться, что когда δs совпадает с выбранной точкой, мы получим скорость камня в этой точке. Но если нет интервала пути и нет интервала времени, не может быть и скорости, которая представляет собой интервал пути, деленный на интервал времени; и если камень «находится в точке», он вовсе не движется. Мы должны придерживаться идеи интервалов пространства и времени, и все же мы должны мыслить эти интервалы настолько малыми, чтобы при рассмотрении средней скорости, выведенной из них, как «истинной скорости», не возникало никакой ошибки. Поэтому мы представляем точку как помещенную в интервал пути, но не в конечную точку этого интервала. Мы мыслим скорость как среднюю, но у нас должен быть стандарт приближения, чтобы мы могли сказать, что средняя скорость приближается к «фактической» или предельной скорости камня при прохождении им точки в пределах этого стандарта приближения. Чем меньше мы делаем интервал, тем ближе средняя скорость будет приближаться к предельной скорости.

Поэтому мы представляем камень движущимся в непосредственной близости от точки в том смысле, который уже обсуждался. Мы говорим, что «непосредственная близость» — это такой интервал, что любая точка в нем, p1, приближается к произвольной точке p, которую мы рассматриваем, в пределах любого стандарта приближения: то есть ни одна точка в интервале не находится дальше от p, чем определенное число, выражающее стандарт приближения, и это может быть любое число, как угодно малое. То же самое мы говорим об интервале времени. Иными словами, мы делаем интервалы настолько малыми, насколько хотим: они могут быть меньше любого интервала, который вызвал бы ошибку в нашей выведенной скорости, как бы мала ни была эта ошибка.

Предел скорости камня, падающего мимо точки на своем пути, — это, следовательно, та скорость, к которой средние скорости приближаются в пределах любого стандарта приближения, когда мы рассматриваем интервал пространства как непосредственную близость точки, а интервал времени — как время в непосредственной близости от момента, когда камень проходит точку. Предел скорости — это не δs/δt, а ds/dt, где dt и ds — не конечные интервалы времени и пространства, а «дифференциалы». Мы определяем этот предел методами дифференциального исчисления.

ЧАСТОТНЫЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ И ВЕРОЯТНОСТЬ

Пусть читатель ведет учет количества козырей, полученных им и его партнером в большом числе партий в вист (карты снимаются для определения козыря). В 200 сдачах он может получить такие результаты, как следующие:

Кол-во козырей в руках у него и партнера — 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13.

Кол-во раз, когда выпадала такая рука — 0, 0, 0, 1, 9, 29, 53, 52, 35, 14, 6, 1, 0, 0.

Ему следует также отметить количество раз, когда козырями были пики, трефы, бубны и червы: он получит результаты, подобные следующим: пики — 46, трефы — 53, бубны — 51, червы — 50.

Числа в нижней строке первого ряда образуют «частотное распределение», поскольку они показывают нам частоту появления рук, указанных числами над ними. «Кол-во козырей» является независимой переменной, а «кол-во раз, когда выпадало такое кол-во козырей» — зависимой переменной.

Частотное распределение представляет собой способ, которым результаты серии экспериментов отличаются от среднего результата. Ожидается, что конкретный результат обусловлен действием одной или нескольких основных причин. Но ряд других относительно неважных причин приводит к отклонению ряда результатов от этого среднего или характерного значения. Однако, поскольку одна или несколько основных причин являются преобладающими, большинство результатов эксперимента будет близко приближаться к среднему; и относительно небольшая доля будет отклоняться на переменные расстояния по обе стороны от среднего. Если бы колода карт была перетасована так, чтобы все масти были тщательно перемешаны между собой, то мы ожидали бы, что козыри будут распределены как можно более равномерно между четырьмя игроками. Но ряд причин приводит к нерегулярностям в этом желаемом равномерном распределении, и поэтому результаты большого числа сдач отклоняются от среднего результата. Применяя теорию вероятностей, можно рассчитать идеальные или теоретические частотные распределения, основывая наши рассуждения на соображениях, предложенных выше. Тогда мы обнаружим, что наблюдаемые и рассчитанные частотные распределения могут быть очень похожими.

В биологических исследованиях, гораздо больше, чем в физических, мы имеем дело со средними результатами. Однако столь же важно рассматривать среднее значение, как и индивидуальные отклонения от среднего. Мы хотим знать средние результаты, а также способ и степень, в которой индивидуальные результаты отклоняются от среднего.

Существует средний или «идеальный» результат, но мы должны мыслить большое число малых независимых причин, которые заставляют фактически полученные результаты отклоняться от этого среднего. Если эти малые нескоординированные причины с равной вероятностью могут привести к тому, что результаты будут меньше среднего или больше среднего, мы получим частотное распределение, напоминающее приведенное выше, в том смысле, что вариации от среднего равны по обе стороны от него. Но если общая тенденция малых нескоординированных причин заключается в том, чтобы результаты в целом стремились быть больше среднего, то частотное распределение будет «односторонним», то есть, если мы представим его кривой, последняя будет асимметричной. Асимметричные кривые — это те, которые наиболее часто получаются в биологических, статистических исследованиях.

МАТЕРИЯ

Наше обобщенное понятие материи состоит в том, что это физическая субстанция, лежащая в основе явлений. Непосредственно или интуитивно мы приходим к понятию материи благодаря нашим ощущениям осязания и нашему восприятию мышечного усилия. Дистантные рецепторы — зрительные, слуховые и обонятельные — не дали бы нам этой интуиции материи.

Материальные вещи протяженны, то есть они имеют форму и исключают друг друга, так что они не могут занимать одно и то же место. Они представляются нам агрегатами различной природы: они могут быть твердыми и однородными, как кусок металла; или твердыми и пористыми, как кусок пемзы; или рыхлыми и зернистыми, как песок; или вязкими или жидкими, как вар или вода. Они могут иметь цвет. Они непрозрачны или прозрачны в различной степени. Они могут иметь запах. Материальные вещи, воспринимаемые дистантными рецепторами, кажутся обладающими качествами.

Материальные вещи являются агрегатами молекул. Агрегаты могут обладать существенной формой, как у кристалла или организма. Форма агрегата может быть существенной и однородной, так что он состоит из молекул, все из которых одного вида, как кристалл. Она может быть гетерогенной и существенной, как тело организма, когда оно состоит из молекул, которые не все одного вида. Агрегаты могут иметь случайную форму, как у речной долины, дельты или горы, и форма в этих и подобных случаях не является частью существенной природы агрегата.

Молекулы — это выборки (в математическом смысле) некоторых из примерно восьмидесяти различных видов атомов. Молекула — это небольшое число атомов, расположенных вместе определенным образом, и ее природа зависит не только от видов атомов, из которых она состоит, но также от расположения этих атомов. Два или более различных расположения одних и тех же атомов, как правило, являются разными молекулами.

МАССА

Когда материя воспринимается органами осязательного и мышечного чувства, мы имеем интуицию массы. Она тяжелая, и степень тяжести пропорциональна количеству материи в теле, которое мы чувствуем, то есть его массе. Тяжесть синонимична весу, но вес зависит не только от количества материи в теле. Если бы последнее было удалено на бесконечное расстояние от Земли или других космических тел, его вес исчез бы, но его масса осталась бы. Мы все еще могли бы касаться его и перемещать, и мы все еще обнаружили бы, что потребуются разные степени мышечного усилия, когда нужно перемещать тела разных масс.

ИНЕРЦИЯ

Если бы тело находилось в движении, мы обнаружили бы, что мышечное усилие необходимо для того, чтобы привести его в состояние покоя; и если бы оно находилось в покое, мы обнаружили бы, что мышечное усилие необходимо для того, чтобы привести его в движение. Тело, материя в целом, обладает инерцией, и это ее самый фундаментальный атрибут. Массу мы можем постичь только в терминах инерции. Если бы два тела находились в покое, и если бы одна и та же степень мышечного усилия придавала каждому одну и ту же начальную скорость движения, их массы были бы равны. Если бы одна и та же степень мышечного усилия придавала разные скорости разным телам, их массы были бы разными и изменялись бы прямо пропорционально приданным начальным скоростям.

СИЛА

Ощущение, которое мы испытываем, когда перемещаем тело из состояния покоя или останавливаем движущееся тело, — это то, что мы называем силой. Если при подъеме по лестнице в темноте мы думаем, что есть еще одна ступенька, чем есть на самом деле, и испытываем странное, знакомое чувство наступления на пустоту, мы имеем интуицию энергии; но когда мы наступаем на ступеньки и таким образом поднимаем свое тело, мы имеем интуицию силы. Сила — это то, что ускоряет скорость массы. Если последняя находится в покое, мы считаем, что она имеет нулевую скорость. Если она движется, и мы останавливаем ее, ускорение все еще есть, но оно отрицательное.

Материю, то есть substantia physica, ясно, можно постичь только в терминах энергии. Для наших прямых интуиций это сопротивление или инерция, то, что требует энергии, чтобы подвергнуться изменению. Наша статическая идея физической твердости или массивности исчезает при конечном анализе. Молекулы состоят из атомов, и предполагается, что атомы обладают всеми характеристиками материи: мы, конечно, не могли бы увидеть их, даже если бы обладали всей желаемой увеличительной силой, ибо они были бы слишком малы, чтобы отражать свет. Современная физическая теория вынуждена рассматривать атомы как сложные и представляет их состоящими из движущихся электронов. Электрон нематериален — это единичный заряд электричества. Говорят, что он обладает массой, но под массой теперь понимают инерцию. Пока электрон движется, он создает вокруг себя поле энергии, и это поле — электромагнитное — простирается во всех направлениях. Периодические возмущения в нем составляют излучение, и это излучение распространяется со скоростью света. Именно из-за существования этого поля мы обязаны постулировать существование эфира пространства. Незнакомое нам до открытия герцевых волн и «беспроволочной» телеграфии, это электромагнитное излучение в пространстве теперь доступно нашим прямым интуициям. Мы можем инициировать его, приводя электроны в движение, то есть расходуя энергию (производя искрение в передатчиках аппаратуры беспроволочной телеграфии); и мы можем остановить его, если оно существует, поглощая энергию (в приемниках аппаратуры беспроволочной телеграфии). Это, по сути, то, что мы понимаем под инерцией грубой материи. Мы приводим тело в движение, расходуя на него энергию (взрыв пороха в патроне, который преобразует потенциальную химическую энергию в кинетическую энергию движущегося снаряда); и мы можем остановить движущееся тело, поглощая эту энергию движения (заставляя снаряд удариться о мишень, когда кинетическая энергия его движения становится кинетической энергией тепла остановленного тела).

Инерция, следовательно, — это одно и то же, будь то инерция видимых материальных тел, или инерция невидимых материальных молекул, или инерция нематериального, неосязаемого эфира. Это условие, при котором должны происходить энергетические изменения, если что-либо доступное нашему наблюдению должно изменить свое состояние покоя или движения.

ЭНЕРГИЯ

Энергия, следовательно, неопределима. Это элементарный аспект нашего опыта.

Природа для нас — это агрегат движущихся частиц. Мы должны говорить о массивных частицах, называем ли мы их видимыми материальными телами, или молекулами, или атомами, или электронами, чтобы мы могли описать природу. Мы должны использовать фикцию substantia physica. Мы знаем субстанцию или материю только в терминах энергии; на самом деле именно последняя известна нам. Это бедность нашего языка, или, скорее, наследие материалистической эпохи, заставляет нас говорить о частицах, которые движутся, а не о движениях как сущностях самих по себе.

Рассматривая, таким образом, идею движущихся частиц как фикцию, необходимую для ясного описания, мы можем изучать энергию. Существует только один вид или форма энергии, которая предстает перед нашими вспомогательными или невооруженными интуициями, — это кинетическая энергия. Тела, которые движутся, обладают этой энергией, представленной их движением: их можно заставить совершать работу, то есть их энергия может быть преобразована в другие формы энергии. Все вещи находятся в движении. Газ состоит из молекул, непрерывно движущихся с высокой скоростью, сталкивающихся и отскакивающих друг от друга. Энергия газа — это сумма половин масс всех молекул, умноженная на квадраты скоростей всех молекул, то есть Σ 1/2 mv2. Это также кинетическая энергия снаряда или планеты, вращающейся вокруг Солнца. Кинетическая энергия — это энергия равномерного, неизменного движения некоторой сущности, обладающей массой, но мы должны расширить наше понятие массы так, чтобы включить нематериальные, невесомые сущности, такие как электроны.

Эта энергия не может быть уничтожена или создана — закон сохранения энергии. Это принцип или способ нашего мышления. Мы не способны научно или философски мыслить о сущности, прекращающей свое существование. Сны и призраки показывают нам сущности, которые реальны, пока они существуют, но которые перестают существовать. Если мы все же пытаемся мыслить о сущностях, которые появляются из ничего или исчезают в ничто, мы отказываемся от понятия реальности. Чем больше мы думаем об этом, тем яснее мы увидим, что вещи, которые мы называем реальными, — это вещи, которые сохраняются.

И все же энергия, для наших непосредственных интуиций, кажется, исчезает. Летящая пуля ударяется о мишень и сплющивается в неподвижный кусок свинца. Раскаленный кусок железа остывает до температуры окружающей среды. Мяч для гольфа, катящийся вверх по склону холма, останавливается в траве. Электрический ток, проходящий через воду, расходуется, то есть для прохождения тока через воду требуется электричество более высокого потенциала, чем для прохождения через толстую медную проволоку. Во всех этих случаях мы могли бы подумать, что энергия теряется, но мы не можем в это поверить. Кинетическая энергия летящей пули преобразуется в увеличение кинетической энергии молекул металла, из которого была сделана пуля; ибо последняя сильно нагревается, когда ее полет прерывается, и это увеличенное тепло должно быть равно кинетической энергии пули в полете. Раскаленный кусок железа остывает, и кинетическая энергия его молекул становится все меньше и меньше, но она не перестает существовать, ибо энергия просто передается посредством излучения и теплопроводности окружающим телам, температуру которых она повышает. Мяч для гольфа, катящийся вверх по холму, останавливается и теряет свою кинетическую энергию. Часть ее была передана воздуху, через который он проходит, причем последний нагревается очень незначительно; часть ее расходуется на трение о траву, по которой катится мяч, прежде чем остановиться, и эта энергия прослеживается в тепловых эффектах или в механических эффектах, но остальная ее часть, по-видимому, перестает существовать. Но это противоречило бы принципу сохранения, и поэтому мы говорим, что потерянная кинетическая энергия стала потенциальной. Электрический ток может нагревать воду, через которую он проходит, и часть энергии, которая, кажется, исчезает, таким образом прослеживается, но большая часть, по-видимому, теряется. Однако генерируется некоторое количество свободного водорода и кислорода, и мы говорим, что кинетическая энергия движущихся электронов преобразовалась в потенциальную химическую энергию газовой смеси.

ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ

Поэтому, если энергия исчезает или появляется, мы не говорим, что она уничтожается или создается: мы изобретаем потенциальные энергии, в которые, как мы предполагаем, преобразовались рассматриваемые энергии, чтобы мы могли по-прежнему мыслить о них как о подчиняющихся априорному принципу сохранения. Хотя частица радия постоянно генерирует тепло, мы поэтому не думаем, что первый принцип энергетики опровергнут, ибо мы предполагаем, что энергия, которая таким образом появляется, была на самом деле потенциальной в атомах радия. Но противоречило всему нашему прежнему опыту относительно атомов то, что они должны содержать какую-либо иную энергию, кроме энергии их собственного движения, и поэтому было сделано дальнейшее предположение, что атом, по крайней мере атом радиоактивного вещества, на самом деле сложен, а не прост, как требует химическая теория. Он состоит из меньших частиц и обладает определенной структурой. При определенных обстоятельствах атом может распадаться, и энергия, которая удерживала вместе его частицы, будь то более простые корпускулы или электроны, выделяется как тепло, которое радиоактивное вещество, по-видимому, генерирует. Потенциальная энергия химического атома — это, следовательно, гипотеза, которая была разработана для сохранения справедливости закона сохранения, и реальность этой гипотезы проверяется исследованием. Если мы принимаем ее как истинную, оправданы ли дедукции, сделанные из нее, в нашем опыте? Это тест, который должен быть удовлетворен во всех гипотезах, где изобретаются потенциальные энергии, и потенциалы реальны только в том случае, если тест удовлетворителен. Мяч для гольфа в покое на вершине холма — это иная сущность, чем мяч для гольфа в покое у подножия холма: он способен развивать энергию, ибо прикосновение может заставить его скатиться вниз по холму, когда большая часть энергии, которая была затрачена на то, чтобы загнать его на вершину холма, вновь появится в форме кинетической энергии движения мяча. Атомы водорода и кислорода, которые были диссоциированы энергией электрического тока, — это другие вещи, чем атомы водорода и кислорода, которые соединены вместе, образуя молекулы воды. Их состояние, когда газы находятся в элементарном состоянии или являются «свободными», — это состояние молекул, движущихся быстро и непрерывно, отскакивающих друг от друга после столкновений: они обладают энергией положения — потенциальной энергией — потому что они отделены друг от друга. Если они «соединяются», как когда крошечная электрическая искра взрывает смесь газов, они сближаются и остаются в близости друг к другу, становясь молекулами воды. Энергия, которая стала потенциальной в газовой смеси, когда электрическая энергия тока, казалось, исчезла, теперь появляется как тепло, генерируемое при сгорании, то есть как значительно увеличенная кинетическая энергия молекул газа (пара), который занимает место смеси водорода и кислорода. До взрыва этот газ был смесью молекул водорода и кислорода (2H2 + 2O) при обычной температуре, но после взрыва он состоит из меньшего числа молекул при очень гораздо более высокой температуре.

Что такое «энергия положения»? Мяч для гольфа у подножия холма находился на расстоянии R футов от центра Земли, но на вершине холма он находится на расстоянии R + 100 футов от центра Земли. В первом случае он был свободен упасть на R футов, но во втором случае он свободен упасть на R + 100 футов. Атомы составляющих молекул воды занимают положение H−O−H, где связи (−) указывают на то, что атомы находятся очень близко друг к другу; но когда вода разлагается электрическим током, атомы занимают положения O−O + H−H + H−H, где (+) указывает на то, что атомы относительно далеко друг от друга. Теперь мяч для гольфа и Земля, или атомы водорода и кислорода, являются физически одними и теми же материальными сущностями, находятся ли они близко друг к другу или далеко друг от друга, однако, когда Земля и мяч, или атомы кислорода и водорода отделены друг от друга, их «свойства» отличаются от тех, что они имеют, когда они близко друг к другу. Что же создает разницу? Это то, что находится между ними. Является ли это, в последнем случае, «потенциальной энергией химического сродства»? Эта ужасная фраза действительно используется в недавней книге по биологии: «В элементах углерода и кислорода, пока они остаются разделенными, определенное количество энергии остается скрытым. Когда атомам углерода и кислорода позволяют сблизиться и соединиться, эта потенциальная энергия химического сродства высвобождается как кинетическая энергия». Что изменяется при сближении и удалении (термины, предложенные Содди вместо антропоморфных «притяжение» и «отталкивание»)? Это эфир, который каким-то образом изменился. Потенциальная энергия, следовательно, находится в эфире пространства.

ИЗОТЕРМИЧЕСКИЕ И АДИАБАТИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ

Рассмотрим изменения, которые происходят в газе под влиянием изменений температуры и давления, с оговоркой, что замечания, которые мы должны сделать, могут быть применены к телам в жидком и твердом состояниях с некоторыми необходимыми модификациями. Газ, таким образом, состоит из очень большого числа частиц или молекул, находящихся в движении. Эти молекулы движутся по прямым линиям с очень высокими скоростями, и если оболочка, в которой содержится газ, является ограниченной, молекулы сталкиваются друг с другом и со стенками оболочки; и, будучи принятыми за идеально упругие, они отскакивают друг от друга и от стенок сосуда с той же скоростью, которую они имели при столкновении. Давление газа (скажем, пара при температуре 110° C. и давлении 120 фунтов на квадратный дюйм в паровом котле) — это сумма ударов молекул о стенки содержащего их сосуда. Когда температура высока, молекулы движутся с более высокой средней скоростью, чем когда температура ниже, и их средняя длина свободного пробега стремится стать больше. Объем определенной массы газа, то есть объем, занимаемый определенным очень большим числом молекул, тем больше, чем выше температура, при условии, что оболочка способна растягиваться. Если мы уменьшим емкость оболочки, в которой содержится газ, давление возрастет, ибо внутренняя энергия газа осталась прежней; но мы совершили над ним работу, и по закону сохранения эта работа, или, по крайней мере, энергия, представленная ею, должна все еще существовать. Она представлена уменьшенной длиной свободного пробега молекул, и это означает, что удары о стенки сосуда будут сильнее, чем были. Существует, следовательно, определенное соотношение между объемом газа и его давлением, и это соотношение может быть представлено уравнением, включающим температуру, давление и объем.

Fig. 29.

Диаграмма представляет давление и объем газа, когда эти величины изменяются. Существует два условия: (1) когда тепло, выделяющееся при сжатии, может уходить через стенки сосуда наружу, или когда тепло, теряемое при расширении газа, компенсируется теплопроводностью через стенки сосуда извне; и (2) когда выделяющееся тепло удерживается в газе, как когда последний содержится в сосуде, стенки которого не проводят тепло. Давление газа измеряется вдоль горизонтальной оси, а объем — вдоль вертикальной оси, и кривая проведена так, что для любого значения давления существует соответствующее значение объема. Таким образом, значения давлений p и p1 на диаграмме соответствуют значению объема v. Кривая, связывающая изменение давления с соответствующим изменением объема, в общем случае является той, что называется прямоугольной гиперболой. Но существуют два вида таких кривых: (1) та, которую мы получаем, нанося соответствующие значения давления и объема, когда температура газа остается постоянной на протяжении всей серии изменений, то есть когда повышение температуры, которое произошло бы при сжатии газа, компенсируется отводом этого тепла наружу сосуда, содержащего газ. Такая серия изменений давления и объема называется изотермической. (2) Когда тепло, выделяющееся при сжатии газа, удерживается в газе, как когда стенки сосуда, в котором осуществляются эти изменения, таковы, что не проводят тепло: такая серия изменений называется адиабатической. Адиабатические кривые круче изотермических.

ДВИГАТЕЛЬ КАРНО

Это воображаемый механизм, который совершает определенный цикл операций. Он не существует на самом деле, но концепция его работы имеет величайшую ценность при рассмотрении преобразований энергии, и именно по этой причине мы обсуждаем его здесь.

Fig. 30.

Рассмотрим газ или какое-либо другое вещество, способное расширяться или сжиматься. Оно содержит внутреннюю энергию и способно совершать работу. Таким образом, поскольку газ может расширяться бесконечно, его можно заставить совершать механическую работу. Масса газа при давлении p1, имеющая объем v1 и температуру T°, может совершать работу, расширяясь до тех пор, пока ее давление не уменьшится до p, а объем не увеличится до v. Если он расширяется адиабатически, его температура упадет до t°. Предположим, что t° — это температура окружающей среды: газ, следовательно, не может охладиться дальше, и мы не можем получить от него больше работы. Если газ — это вещество, которое мы хотим использовать в качестве рабочего тела в двигателе Карно, мы должны, следовательно, вернуть его в состояние, представленное точкой A. То есть мы должны повысить его температуру до T°, мы должны уменьшить его объем до v1, и мы должны увеличить его давление до p1.

Таким образом, пар двигателя имеет (скажем) температуру 110° C. и давление 120 фунтов на квадратный дюйм. Когда он прошел через цилиндр и конденсатор, он представляет собой воду при температуре, скажем, 15° C., и находится при атмосферном давлении. Мы должны, следовательно, вернуть его в прежнее состояние, нагревая эту воду в котле до тех пор, пока она не станет паром при прежних условиях температуры и давления.

Поэтому мы должны, чтобы получить самодействующий двигатель, заставить рабочее тело и механизм двигателя совершить серию циклических операций.

Fig. 31.

Двигатель Карно — это цилиндр, содержащий газ, называемый рабочим телом S, и этот газ может быть приведен в тепловой контакт с источником тепла или холодильником, то есть газ может нагреваться или охлаждаться механизмом вне его самого. Стенки цилиндра сделаны из некоторого вещества, которое является идеальным непроводником тепла, но дно цилиндра сделано из вещества, которое проводит тепло идеально. В цилиндре есть поршень, который плотно прилегает к нему, но движется вверх и вниз без трения. В нижней части последнего есть клапан, который можно повернуть так, чтобы поместить дно цилиндра, а следовательно, и газ, в тепловой контакт с резервуаром тепла (+) или холодильником (−). Но когда клапан повернут так, что непроводящая часть O заполняет дно, газ идеально изолирован, и тепло не может ни войти в него, ни выйти из него.

Такой двигатель, конечно, является воображаемым, поскольку не может быть механизма, в котором нет определенного количества трения между движущимися частями, и нет веществ, которые проводят или изолируют тепло идеально. Двигатель, по сути, является пределом серии двигателей, каждый из которых считается более совершенным, чем предыдущий. Это фикция, которая весьма полезна в теоретической работе.

ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ ЦИКЛ КАРНО

У нас, следовательно, есть вещество, которое может нагреваться при контакте с горячим телом и которое может затем расширяться, совершая механическую работу путем поднятия поршня и, возможно, вращения маховика, и над которым затем совершается работа, так что оно возвращается в свое первоначальное состояние. Это цикл операций. Если мы рассмотрим только изменения, которые происходят в рабочем теле, мы можем представить эти изменения диаграммой.

Первая операция (1→2). Мы предполагаем, что клапан повернут так, что непроводящая пробка закрывает цилиндр. Поршень находится в положении II (рис. 31). Тепло не может тогда войти в газ или выйти из него. Но последний уже содержит тепло: он находится при температуре T2°, так что он может расширяться, совершая работу. Пусть он расширяется, выталкивая поршень вверх. Во время этой операции давление газа упадет от точки на вертикальной оси напротив 1 до точки напротив 2, а его объем увеличится от точки на горизонтальной оси под 1 до точки под 2. Он охладится, потому что расширился, и во время этого акта расширения тепло не может войти в него. Расширение, следовательно, адиабатическое; температура падает с T2° до T1°; и работа совершается газом.

Fig. 32.

Вторая операция (2→3). Поршень теперь находится в положении I, то есть в верхнем конце своего хода, и мы должны вернуть его обратно к нижнему концу цилиндра. Клапан повернут так, что дно цилиндра приведено в тепловую связь с холодильником (−), и поршень вталкивается в положение II. Газ, следовательно, сжимается до тех пор, пока его объем не уменьшится от точки под 2 до точки под 3. По мере того как он сжимается, генерируется тепло, и его температура повысилась бы, но поскольку это тепло генерируется, оно течет в холодильник, так что температура газа остается прежней во время операции. Сжатие, следовательно, изотермическое; температура остается на уровне T1°; и работа совершается над газом извне.

Третья операция (3→4). Но поршень еще не находится в нижнем конце своего хода. Мы поворачиваем клапан так, что дно цилиндра закрывается непроводящей пробкой O, а затем вталкиваем поршень, пока он не достигнет положения III. Газ сжимается еще больше, и это сжатие генерирует тепло. Но тепло не может выйти, так что температура газа повышается, пока не достигнет T2°. Сжатие, следовательно, адиабатическое. Работа совершается над газом.

Четвертая операция (4→1). Поршень теперь находится в нижнем конце своего хода. Мы поворачиваем клапан так, что дно цилиндра приводится в связь с источником тепла (+). Газ расширяется от точки под 4 до точки под 1, поднимая поршень в положение II. Это расширение газа понизило бы его температуру, но он находится в связи с источником тепла, и поэтому он не охлаждается, а забирает тепло от источника и остается при постоянной температуре T2°. Расширение, следовательно, изотермическое. Работа совершается газом.

Это завершает цикл. Но газ нагрет, и когда поршень находится в положении II, клапан поворачивается так, чтобы закрыть цилиндр непроводящей пробкой O. Тепло, уже содержащееся в газе, продолжает расширяться, причем последний совершает больше работы, но это расширение вызывает падение температуры с T2° до T1°. Это операция, с которой начинался цикл.

Обобщая положительный цикл Карно, мы видим, что двигатель берет тепло от источника (+) и отдает часть этого холодильнику (−) (в реальном паровом двигателе тепло берется из котла и отдается воде конденсатора). Если мы измерим количество тепла, взятого из котла в паре, который входит в цилиндры, мы обнаружим, что это количество тепла больше, чем количество, которое отдается воде конденсатора. Что становится с остатком? Он преобразуется в механическую работу двигателя. Двигатель Карно, следовательно, берет количество тепла Q2 от источника и отдает другое количество тепла Q1 холодильнику. Мы обнаруживаем, что Q2 больше, чем Q1, и остаток, Q2 − Q1, представлен работой, совершенной двигателем. Тепловая энергия падает из состояния высокого потенциала в состояние низкого потенциала и частично преобразуется в механическую работу.

ОТРИЦАТЕЛЬНЫЙ ЦИКЛ КАРНО

Это просто положительный цикл в обратном направлении. Читатель должен сам разобраться в нем, если он еще не знаком с ним. Он состоит из адиабатического сжатия 2→1, изотермического сжатия 1→4, адиабатического расширения 4→3 и изотермического расширения 3→2. Количество тепла Q1 берется из холодильника при температуре T1°, и другое количество Q2 отдается источнику при температуре T2°. Но Q2 больше, чем Q1, и двигатель, следовательно, отдает больше тепла, чем получает, в то время как, кроме того, тепло течет от тела при низкой температуре к другому телу при более высокой температуре. Откуда двигатель берет эту энергию? Он берет ее потому, что работа совершается над ним с помощью внешнего агента, и вся эта работа преобразуется в тепло.

ОБРАТИМОСТЬ

Двигатель и цикл Карно, следовательно, идеально обратимы. Двигатель может не только превращать тепло в работу, но и превращать работу в тепло. Эта идеальная, количественная обратимость, однако, является свойством только воображаемого механизма, и она не существует ни в одном реальном двигателе.

ЭНТРОПИЯ

Рассмотрим цикл более внимательно. В операции 4→1, которая является изотермическим расширением, происходит поток тепловой энергии от источника и преобразование энергии в работу. Газ в состоянии, представленном точкой 4, имел определенное давление и определенный объем. В состоянии, представленном точкой 1, его давление уменьшилось, его объем увеличился, а его температура та же. Его физическое состояние изменилось, и чтобы вернуть его в прежнее состояние, нужно что-то сделать с ним. Пусть, следовательно, газ продолжает расширяться, не получая больше тепла и не отдавая его: то есть пусть он подвергнется адиабатическому расширению 1→2, пока его температура не упадет до температуры холодильника T1°. Теперь мы сжимаем газ, сохраняя его при этой температуре, то есть мы заставляем его подвергнуться изотермическому сжатию 2→3, во время которой он отдает тепло холодильнику, так что снова происходит поток тепловой энергии. Затем мы сжимаем его еще больше, не позволяя теплу выйти из него, то есть мы заставляем его подвергнуться адиабатическому сжатию 3→4. Во время этой операции температура газа повышается до T2°. Теперь он в том состоянии, в котором был, когда начинался цикл.

В этом цикле операций тепло сначала входило в газ, а затем покидало его, и с этим входом или отводом тепла состояние газа в отношении его способности совершать работу изменялось. Мы исследуем этот поток тепла и сопутствующее изменение свойств вещества, по отношению к которому происходил поток, формируя концепцию, называемую энтропией. Мы принимаем соглашение, что когда тепло входит в вещество, энтропия последнего увеличивается, а когда тепло покидает его, его энтропия уменьшается. Мы называем количество тепла, входящего или покидающего вещество, Q, а температуру вещества T. Тогда Q/T пропорционально изменению энтропии вещества, когда количество тепла Q входит или покидает его.

Теперь это факт нашего опыта, что тепло может течь само по себе только от более горячего тела к более холодному. Рассмотрим два таких тела, образующих изолированную систему, где температура более горячего равна T2°, а более холодного — T1°. Пусть Q единиц тепла течет от тела при T2° к телу при T1°, при этом работа не совершается.

Тогда потеря энтропии более горячего тела равна Q/T2°, а прирост энтропии более холодного тела равен Q/T1°. Чистое изменение энтропии системы равно Q/T1° − Q/T2°. Поскольку T2° больше, чем T1°, Q/T2° меньше, чем Q/T1°. Следовательно, выражение Q/T1° − Q/T2° положительно, то есть энтропия системы в целом увеличилась. Когда тепло течет от более горячего тела к более холодному, чистая энтропия двух тел, следовательно, увеличивается.

Но мы можем также заставить тепло течь от более холодного тела к более горячему, осуществляя компенсаторное преобразование энергии. Такая компенсация не произошла бы сама по себе ни в одной системе, способной осуществлять преобразование энергии; если она должна быть осуществлена, на преобразующую систему должен воздействовать какой-то внешний агент. Мы можем предположить, что это происходит в идеально обратимом воображаемом механизме. Предположим, двигатель Карно работает в положительном направлении, беря тепло из резервуара при температуре T2°, отдавая часть этого тепла холодильнику при T1° и совершая определенное количество работы W. Предположим, что эта работа накоплена, так сказать, скажем, путем поднятия тяжелого груза, который затем может упасть и привести в действие тот же двигатель Карно в обратном (отрицательном) направлении. Двигатель затем точно обращает свою прежнюю серию операций. Работа, которую он совершил, преобразуется обратно в тепло, и столько же этого тепла течет из холодильника в источник, то есть от более холодного тела к более горячему, при отрицательных операциях, сколько текло от источника к холодильнику при положительных операциях. В этом первичном преобразовании энергии, объединенном с компенсаторным преобразованием энергии, нет изменения энтропии. Механизм — идеальный, предел необратимого механизма.

Но — и теперь мы апеллируем к опыту и перестаем работать с идеальными механизмами — реальный двигатель, который мы можем спроектировать и использовать, — это тот, в котором будет трение, в котором некоторые части будут проводить тепло несовершенно, а другие части будут изолировать тепло несовершенно. Пусть трение генерирует q единиц тепла, и пусть количество тепла, которое «тратится впустую» из-за несовершенной теплопроводности и изоляции, будет q1. Это тепло потечет в холодильник или будет излучено или проведено к окружающей среде, которую мы предполагаем находящейся при той же температуре, что и холодильник. Если, следовательно, мы разделим это общее количество тепла на температуру T1°, мы получим (q + q1)/T1° = S1 как количество энтропии, которое генерируется в результате несовершенств двигателя, в дополнение к количеству энтропии S, которое генерировалось бы, если бы двигатель был совершенным. И S, и S1 положительны.

Также при работе двигателя в отрицательном направлении генерируется определенное количество энтропии S1 по причинам, аналогичным упомянутым выше.

Энтропия, генерируемая, когда двигатель работает в положительном направлении, следовательно, равна S + S1, а когда он работает отрицательно, генерируемое количество также равно S1. Энтропия, уничтожаемая, когда двигатель работает отрицательно, равна S. Общее изменение энтропии, следовательно, равно 2S1 + S − S, то есть 2S1. В реальном преобразовании энергии, объединенном с компенсаторным преобразованием энергии, следовательно, происходит увеличение энтропии.

Мы можем обобщить эти утверждения так, чтобы они применялись не только к тепловому двигателю, но и ко всем механизмам, которые осуществляют преобразования энергии. Во всех таких преобразованиях генерируется энтропия. Поэтому Энтропия Вселенной стремится к максимуму.

ДОСТУПНАЯ И НЕДОСТУПНАЯ ЭНЕРГИЯ

Рассмотрим двигатель Карно как совершенный механизм. Он берет тепловую энергию из источника при температуре T2° и отдает тепло холодильнику при температуре T1°, причем T2° больше, чем T1°. При адиабатическом расширении 1→2 газ продолжает расширяться до тех пор, пока его температура не станет равной температуре холодильника. Он не может тогда расширяться и совершать работу дольше, и таким образом доля тепла Q2, полученная от источника, которая может быть преобразована в работу, зависит от разности температур T2° − T1°. Чем больше эта разность, тем больше будет доля полученной тепловой энергии, которая может быть преобразована в работу. Если бы двигатель был совершенным, и если бы газ также был совершенным (то есть газом, который продолжал бы расширяться согласно уравнению для адиабатического расширения газов), и если бы холодильник был абсолютно холодным, то вся тепловая энергия, полученная от источника, могла бы быть преобразована в работу.

Мы не можем создать холодильник с абсолютной температурой 0°, и поэтому только определенная доля тепла, полученного двигателем, может быть преобразована в механическую работу. Но эта работа может быть использована для обращения действия двигателя, и таким образом та же самая доля общей тепловой энергии, которая была отдана холодильнику, может быть взята из него и отдана обратно источнику. Совершенный двигатель, следовательно, обратим без потери доступной энергии.

Теперь рассмотрим все еще двигатель как механизм, который берет тепло из источника и отдает его холодильнику, но пусть это будет реальный двигатель. Вместо того чтобы отдавать определенную долю полученного тепла холодильнику — долю, равную Q1 = T1°/T2°, он отдает несколько больше, потому что это не совершенный механизм, то есть он генерирует трение и т. д. Часть полученного тепла, таким образом, перестает быть доступной для совершения работы и переходит в холодильник. Доля тепловой энергии, которая переходит в холодильник в идеально обратимом двигателе, была недоступной энергией в условиях, в которых механизм работал или предполагалось, что он работает, но в реальном двигателе эта доля увеличена. Если мы разделим увеличение недоступной энергии на температуру холодильника, произведение будет увеличением энтропии, генерируемой в реальном двигателе по сравнению с той, что генерируется в идеальном двигателе. Из-за этого уменьшения доступной энергии реальный двигатель является необратимым механизмом.

Это связь между недоступной энергией и энтропией. Во всех преобразованиях некоторая доля преобразуемой энергии становится теплом, и это тепло течет посредством теплопроводности и излучения в окружающие тела. В общем случае это тепло просто повышает температуру среды, в которую оно течет, и становится недоступным для дальнейших преобразований. С каждым происходящим преобразованием некоторая часть вовлеченной энергии становится недоступной. Поэтому, хотя сумма доступной и недоступной энергии Вселенной остается постоянной, доля недоступной энергии стремится постоянно к максимуму.

ИНЕРТНАЯ МАТЕРИЯ

Мы можем видеть теперь, что обозначается «инертной материей» Бергсона. Это не материя, лишенная энергии — такое выражение не имеет смысла, — это энергия, которая недоступна для дальнейших преобразований.

Материя, в которой, как мы предпочитаем говорить, эта энергия является неотъемлемой, стала инертной. Давайте заменим машину Карно реальной паровой машиной судна, конденсатор которой охлаждается морской водой, забираемой извне, а затем, нагревшись, выбрасывается обратно в море. Тепло, получаемое из источника, то есть из топки котла, где сжигается уголь для получения пара, таким образом уходит в море. Теперь теплоемкость моря настолько велика, что температура воды не повышается сколько-нибудь заметно от этого тепла, стекающего в него из двигателя: даже если бы она повысилась заметно, тепло было бы проведено в землю или излучено в космическое пространство, а затем повысило бы температуру материальных тел Вселенной. Но пусть все это тепло останется в море. Тогда оно просто повышает температуру воды на чрезвычайно малую величину, и движения молекул становятся бесконечно малыми. Но тепло равномерно распределяется путем теплопроводности и конвекции по всей массе воды в море, и, поскольку нет различий в соседних частях, нет никаких средств, с помощью которых энергия, таким образом перешедшая в море, могла бы быть снова преобразована.

Результатом процессов, которые мы обозначили, является новый порядок вещей. Обособленная, доступная тепловая энергия материальных тел перешла в нескоординированные, диффузные, недоступные энергии молекул, составляющих эти тела. Преобразования, которые мы можем осуществить, зависят от условия, что энергия, которую мы используем, — это энергия совокупностей молекул, находящихся в ином физическом состоянии в отношении этой энергии, чем соседние совокупности. Но когда эта энергия равномерно распределяется между молекулами всех совокупностей, материя, в которой она заключена, становится инертной. Если бы мы могли с помощью процесса сортировки, подобного гипотетическим демонам Максвелла — процесса, который не расходует энергию, с которой он имеет дело, — отделить молекулы, движущиеся медленно, от тех, которые движутся быстрее, мы могли бы сделать эту энергию снова доступной. Но необходимо ясно понимать, что наша физика — это физика не отдельных молекул, а совокупностей молекул.

УКАЗАТЕЛЬ

алфавитный указатель

A | B | C | D | E | F | G | H | I | J | K | L | M
N | O | P | Q | R | S | T | U | V | W | X | Y | Z

А Абсолютное, теория Абсолютного Дриша, 47. Ускорение (в физике), 355. Приобретенные признаки, вызванные средой, 216; средство трансформизма, 220; доказательства передачи скудны, 225; передача не является немыслимой, 226. Действия, категории действий и сознание, 282; преднамеренные, 283; механистическая гипотеза действий, 157; стереотипные, 283; на расстоянии, 304. Активация яйцеклетки, 176. Адаптивность, показатель доминирования, 258. Адаптация, 217; и приобретенные признаки, 219; и изменения морфологии и функции, 219; не наследуется, 220; причины адаптации, 239. Адаптивный ответ, 219. Адиабатические изменения, 361. Агрегаты, молекулярные, 353. Водоросли, распространение, 260. Аллеломорфы, менделевские, 231. Чередование поколений, 175. Амидосоединения, 88. Анаболизм, 88. Анатомические части, гомологии, 251. Действие животных, рассматриваемое объективно, 278. Животное и растение в сопоставлении, 269. Животность, 269. Промежуточные формы жизни, 253. Аннелиды, морфология, 248. Антропоморфизм в теориях действия, 148. Антиферменты, 94. Антитоксины, 36. Муравьи, доминирующая группа, 260. Червеобразный отросток, 250. Приближение, стандарты, 347. Панцирные животные, 263. Членистоногие, морфология, 249; доминирующая группа, 259; распространение, 260; мускулатура, 275; адаптации к подвижности, 275; пределы размера, 275. Ассимиляция, 67. Атомы, строение, 355; расположение, 353. Автоматизм животных, выведенный из механистических теорий, 280. Автономия в развитии, 322. Доступная энергия, 62; и энтропия, 374. Б Бактерии, доминирующая группа, 259; распространение, 259; геологическая история, 259, 261; морфология, 268; метаболизм, 266; специализация, 263; паразитизм, 259; азот, 73; прототрофные, 119, 266; паратрофные, 266; гнилостные, 266; брожение, 266; и броуновское движение, 119; компенсаторные по отношению к растениям, 267. Бергсон, 28; творческая эволюция, 244; длительность, 154; животные и растения, 78; глаз Pecten, 234; инертная материя, 375; инфинитезимальный анализ организма, 111; кинематографический анализ, 110; теория интеллектуализма, 51; память, 156; морфологические темы, 250; теория боли, 281; теория восприятия, 7, 10; жизненный порыв, 318. Биология, систематическая, 201, 203. Биофоры, 132; размер, 183; рост, 185. Биотическая энергия, 325. Борелли и животный механизм, 125. Броуновское движение, 118; значение, 119. Брайан и термодинамика, 62. Почкование, 165. С Исчисление, инфинитезимальное, 25, 115, 350. Калориметрические эксперименты, 65, 68. Факторы емкости энергии, 61. Цикл Карно, 69, 78, 113; отрицательный, 368; описание, 363, 366; в сравнении с метаболизмом растений, 75; в сравнении с организмом, 73. Катализ, 90; универсальность, 91. Катализаторы, характеристики, 91. Категории организмов, 209. Центральная нервная система, специализация, 273; коммутатор, 273; эволюция параллельна эволюции мышечной системы, 281. Случайность в эволюции, 237. Химическое сродство, 361. Химическая энергия, деградация, 75. Химические реакции, направление, 78; экзотермические, 86; взрывные, 86; сходны в органических и неорганических системах, 78. Химический синтез, включает жизненную активность, 318. Химия, средневековая, 125. Хлорофилл, 69. Хлорофилловые организмы, 88; метаболизм, 265; доминирующая группа, 259; существенная морфология, 268; распространение, 260. Хроматин ядра, 130; материальная основа наследственности, 182. Хромосомы, 130, 182, 183. Классификация организмов, 209. Классификационные системы, искусственные построения, 289; предполагают эволюционный процесс, 210. Клаузиус, 54; и закон Карно, 113. Кишечнополостные, морфология, 248. Целомические животные, 256. Коллоидная платина, 91. Коллоиды, 107. Колониальные организмы, 164. Сравнительная анатомия, задача, 251. Компенсаторные преобразования энергии, осуществляемые жизнью, 309. Конъюгация, 173; и наследственность, 176; стимул к росту, 175. Сознание включает анализ среды, 11; анализ сознания — произвольный процесс, 12; чувство нормальности, 6; часть грубого ощущения, 40; упрощено рассуждением, 41; интенсивная множественность, 303; степень сознания параллельна развитию сенсомоторной системы, 280; не существует вне нас, 278; не является функцией химико-физического механизма, 160; интенсивно при трудновыполнимых операциях, 281; и активность коры головного мозга, 281; отсутствует у паразитов, 291. Сохранение — критерий реальности, 357. Сохранение энергии, 52; в организмах, 83. Сохранение структуры, 253, 256. Константы, математические, 344. Непрерывность клеток в эмбрионе, 171. Сократимость, 100; мышечная, 103. Координаты, системы, 23. Кораллы, 164. Космическая эволюция, 314; тенденция к деградации энергии, 316. Творение, специальное, 214. Кривизна, 27. Кривые, изотермические и адиабатические, 362. Каракатицы, 250. Цитоплазма, 130. Д Дарвин и естественный отбор, 221; приобретенные признаки наследуются, 220; гипотеза пангенезиса, 181. Смерть — катастрофический катаболизм, 340. Деградация энергии, 81. Обдумывание и сознание, 281. Демоны Максвелла, 116. Декарт и механизм, 121; разумная душа, 123, 318; его физиология, 122; его спиритуализм, 124; и животный автоматизм, 125. Происхождение, коллатеральное, 257. Детерминанты в эмбриологии, 132, 183; расположение, 184; латентные в регенеративных процессах, 142. Развитие, организация в развитии, 128; партеногенетическое, 176; обращает неорганические тенденции, 324; невозможность химических гипотез, 141; принятие мозаичной структуры, 301; стадия бластулы, 129; стадия гаструлы, 130; стадия плутеуса, 140; индивидуальное, 300. Развивающиеся системы, проспективная ценность, 138; проспективная потенция, 138. Диатомеи, 163; распространение, 260. Дифференциальные элементы, 115. Дифференциация в развитии, 170. Диффузия в теле животного, 95. Пищеварение, 67; химия, 72. Динозавры, неудачная линия эволюции, 275. Рассеяние энергии, 114; в физических механизмах, 59; организмом, 68, 79. Распределение организмов, 262; пределы, 259; показатель доминирования, 258. Разнообразие, физическое, 54; эффективное и неэффективное, 115. Доминирование в геологическом времени, 258; подразумевает долгую геологическую историю, 261; менделевское, 196. Доминирующие организмы, 258, 259, 264. Дриш, естественный отбор, 229; аналитическое определение организма, 331; энтелехия, 318; экспериментальная эмбриология, 134; историческая основа реагирования, 154; логическое доказательство витализма, 136; доказательство витализма на основе поведения, 153; теория Абсолютного, 47. Длительность, 28; длительность и время в иллюстрации, 30; проиллюстрировано иммунитетом, 35; больше, чем память, 155; фактор реагирования, 155. Е Линька, 276. Иглокожие, морфология, 248. Эктодерма, 177. Эффекторные органы, 158, 271. Жизненный порыв (Élan vital), 161. Электромагнетизм, 355. Электроны, 304, 355. Элиминация, естественная, 229. Эмбриологические стадии в сравнении с физическими фазами, 308. Эмбриология, 127; гипотезы, 128; физические гипотезы терпят неудачу, 128; экспериментальная, 128; предполагает филогенетическую историю, 213. Эмульсоиды, 108. Эндоскелет, 177, 276. Энергетика, первый закон, 51; второй закон, 113. Энергия, 356; доступная и недоступная, 55; биотическая, 325; химическая, 61; и причинность, 54; деградация, 63; рассеяние, 53; электрическая, 61; формы, 325; кинетическая, 52, 357; механическая, 60, 61; потенциальная, 53, 358; положения, 360. Преобразования энергии, 54, 371; анаболические, 89; у животного, 70; компенсаторные, 88; компенсаторные органические, 268; необратимые, 59; в физических механизмах, 58; у растения, 71. Энгельман и искусственная мышца, 105. Энтелехия, 161, 318; не энергия, 329; сила направления, 329; не пространственна, но действует в пространстве, 330; интенсивная множественность, 330; расположение, 323; включает регуляции, 323; останавливает неорганическое происходящее, 327; инициирует химическое происходящее, 327; в сравнении с действием фермента, 327; проиллюстрировано аналогией, 322. Энтропия, 54; увеличение, 75; и машина Карно, 369. Среда, не отбирает вариации, 235; создается организмом, 236. Ферменты, 90; природа, 92; панкреатические, 93; обратимые, 93; активация, 92. Активность ферментов, 93. Эпигенез в развитии, 129. Равновесие, химическое, 102; ложное, 86, 151. Эфир пространства, 46, 304, 361; потенциальная энергия находится в нем, 361. Эволюция, тенденции, 252, 264, 276, 295; разделение тенденций, 296; преобразование интенсивной множественности в экстенсивную, 309; диссоциация тенденций, первоначально слитых, 305; увеличивает разнообразие, 310; сегрегирует энергию, 311; в сравнении с перестановками и комбинациями, 301; серия фаз в трансформирующейся системе, 298; логическая гипотеза, 214; параллельные процессы, 234; геологического времени недостаточно для эволюции, 237; боковые пути, 262; механистические гипотезы неадекватны, 237; космическая, 214, 297, 314; земной коры, 264. Экскреторные продукты, 269. Экзоскелет, 276. Экзотермические реакции, 86. Опыт и длительность, 156. Экспериментальная биология доказывает эволюцию, 246. Взрывные реакции, 101. Протяженность в пространстве, 18. Вымершие группы, 263. Ф Жиры, пищеварение, 93. Плодовитость животных, 179, 239. Ферменты, 92. Оплодотворение (в размножении), 176. Финализм, 216. Рыбы, распространение, 261. Флуктуирующие вариации, 200. Пищевые продукты, поглощение, 89. Сила, 354. Форма, случайная и существенная, 167, 353; геологическая, 168; кристаллическая, 168. Частотные распределения, 22, 187, 350. Лягушка, развитие яйца, 131. Функциональность, 343; в физических системах, 307. Г Гальванотропизм, 145. Газы, сжатие, 362; кинетическая теория, 117, 361. Теория гастреи, 177; проиллюстрирована, 255; ограничения, 256. Роды, стабильность, 186. Геометрия, декартова, 25; евклидова, 19, 25; перцептивные и концептуальные пределы, 21. Геотропизм, 144. Половые клетки, 175; и сома, 179. Зародышевый отбор, 241. Зародышевые листки, 177; теория, 256. Зародышевая плазма, смесь, 240; стабильность, 240. Данность, 47. Гонады, 179. Рост, закон роста в организме, 172; путем аккреции, 169; путем линьки, 276; геометрический, 169; физический, 167; кристаллов, 167; и дифференциация, 170; изменчивость, 172. Х Геккель, теория гастреи, 177, 254. Гармонический анализ, 11. Гарвей и кровообращение, 121. Тепло, поток, 117; производство в физических изменениях, 114. Гелиотропизм, 144. Наследственность, 181. Герцевы волны, 355. Гомойотермные животные, 67. Гормоны, 225. Человеческая деятельность, стремится остановить рассеяние энергии, 312. Гексли, 84; и механистическая биология, 127; и физическая основа жизни, 113; и механизм, 106; и универсальная математика, 215. Гибриды, менделевские, 196; бесплодие, 195; между видами Линнея, 194. Гидра, регенерация, 162. И Иданты, 183. Идеализм, основанный на чистом рассуждении, 45; Беркли, 45. Иды, 183. Иммунитет, 35. Индивид, 162; определение, 167. Индивидуальность, порядки, 163; физическая концепция, 165; морфологически искусственная концепция, 166; в обществах, 171. Инерция, 354. Бесконечность, определение, 342. Неорганическое происходящее уничтожает разнообразие, 310. Инстинкт, проблема для натуралистов, 283; наследуемая адаптация поведения, 287. Инстинкт и интеллект, 283; различие не абсолютно, 294; могут сосуществовать, 306. Инстинкт и функционирование, 286. Инстинктивные действия не обязательно бессознательны, 283; не заучены, 286; не обязательно совершенны, 284; эффективны с самого начала, 285; способны к улучшению, 285. Интеллектуальные действия, ненаследуемые адаптации поведения, 287; включают обдумывание, 50, 287; включают сознательные отношения со средой, 288; включают использование инструментов, 284. Факторы интенсивности, 61. Интенсивная множественность, 303. Необратимость, 62. Раздражимость, 100. Изотермические изменения, 361. Дж Джеймс, Уильям (и академические философии), 80. Дженнингс и физиологические состояния, 154; поведение простейших, 293; движения животных, 149; реакция избегания, 149.

К Катаболизм, 90. Киназы, 92. Кинематографический анализ, 316. Л Ламарк, гипотезы эволюции, 220. Ламарковское наследование, неадекватная причина трансформизма, 227. Ланкестер, приобретенные признаки не наследуются, 221. Лаплас и универсальная математика, 215. Лапласовский ум, 299. Личиночные стадии, 170. Латентность (признаков), 195. Лавуазье и химия организма, 127. Жизнь и адаптация к физическим условиям, 338; и обратимость, 339; направление энергий, 341; определена энергетически, 337; космическое происхождение, 338; физические условия жизни, 338; ограничена в силе, 306; разреженность жизни на Земле, 306; стремится остановить рассеяние энергии, 314; происхождение жизни — псевдопроблема, 337. Жизненная субстанция, примитивная, 301. Локомоция, 258. Леб и ассоциативная память, 155; и искусственный партеногенез, 176; механизм и жизнь, 127; стереотропизм, 19; теория тропизмов, 144; тропистические движения, 146; теории наследственности, 181. Предел, математический, 346. Пределы перцептивной активности, 23. Звенья, недостающие, 252. Виды Линнея, 201. М Множественность, интенсивная, 302. Масса, 353. Массовое действие, 140. Материализм, 85. Математика, избегает рассмотрения времени, 35. Материя, 353; инертная, 375; понятие материи — интуитивное, 352. Максвелл и сортирующие демоны, 116, 377. Майо и химическая физиология, 126. Механическая работа, совершаемая животным, 67; не совершается растением, 71. Механизм, органический и неорганический, 78; термодинамический, 66; радикальный, 215; в жизни, 121. Мембраны, полупроницаемые, 95. Память, 39; возможный мозговой механизм памяти, 158; механистические гипотезы невозможны, 157. Менделизм, 196; логическая гипотеза, 199; терминология — символизм, 198; аналогия единичных признаков с химическими радикалами, 197; передача признаков, 230. Мезодерма, 177; происхождение, 255. Метаболизм, 37, 88, 209; аналитический, 269; животных, 65, 67; конструктивный, 269; деструктивный, 269; направление, 69; зеленого растения, 70, 75; внутриклеточный, 99; интеграция активности, 111; роль кислорода, 105; специализация в ходе эволюции, 305; синтетический, 269. Метафизика науки, 45. Метазойные животные, 162. Митоз, 182. Подвижность, органическая, 269; структурные адаптации к подвижности, 275. Модификации структуры, адаптивные и неадаптивные, 251. Молекулы, 353; размер, 116; в газе, 115; агрегации, 108. Моллюски, морфология, 249. Морган и физико-химические механизмы, 128, 143. Морфогенез, 257. Морфологическая эволюция, тенденции, 295. Морфологические структуры, дегенерация, 251; подавление, 250; слияние, 250; замена, 250; специализация, 250; изменение функции, 251. Морфология, 209; основа классификации, 210; связывает группы организмов, 211; различия не абсолютны, 285, 290; обобщенная, 250; предполагает кровное родство, 213; схемы, 249, 291; не может рассматриваться отдельно от физиологии, 285. Мозаичная теория развития, 131. Движение не является интеллектуальным понятием, 27; не рассматривается в евклидовой или декартовой геометрии, 26; телесное движение абсолютно, 24; вне нас относительно, 24. Моторные привычки, 38, 155. Многоклеточные организмы, эволюция, 223. Мышечное сокращение, 104; метаболизм, 104; производство тепла, 104. Мышечные и нервные органы, 275. Мускулатура и вес тела, 275. Мутации, 189; сущность, 193; причины, 200; должны быть скоординированы, 231; физическая модель, 192; материал для отбора, 230. Н Негели и автономия в развитии, 160. Естественный отбор, 228; общность, 229; медленный процесс, 230. Туманности, 315. Туманная гипотеза, 296. Нервные импульсы, 100; скорость, 101; интеграция, 273. Нервная система, 272; в координации деятельности, 171; пути, 157. Нервная активность, 107; метаболизм, 107; электрические изменения, 107; влияние метаболизма, 97. Ничто, псевдоидея, 18. Ядро, эволюция, 222; деление, 130, 182. О Онтогенетические стадии, 255. Порядки индивидуальности, 171. Организм, определение, 331; анализ деятельности, 109; животное и растение, 76; рассматриваемый энергетически, 77; доминирующий, 258; функция среды, 216; механизм, 51; примитивный, 222; физико-химическая система, 65; термодинамический механизм, 104. Органические химические синтезы, 317. Организация в развитии, 137. Органные зачатки, 257. Осмос, 95, 99. Остракодермы, 291. Оствальд о катализе, 91. Яйцеклетка, развитие, 129; созревание, 198, 239; интенсивная множественность, 302. Оксидазы, 105. Кислород в метаболизме, 69. П Боль, Бергсон о боли, 281. Палеонтология, 210; связывает группы организмов, 211. Пангенезис, 181. Парамеции, деление, 173, 175; ответы, 4. Паразитизм, 259; стремится к неподвижности, 290. Партеногенез, 176; искусственный, 176. Частицы, 356. Pecten, глаз, 233. Восприятие, не просто физическая стимуляция, 7; включает эффекторную активность, 7; включает преднамеренное действие, 9; возникает из действия, 50; и выбор ответа, 155; незнакомая мозговая активность, 8; скелетирует сознание, 40. Перидинии, 77, 163; распространение, 260. Личное уравнение, 45. Личность, 167; интуиция, 167; разделение, 173; абсолютна, 48. Пфлюгер и экспериментальная эмбриология, 131. Фазы в физических и органических системах, 321; в трансформирующихся системах, 308. Феноменализм, 46. Фотосинтез, 70, 76, 86. Фототаксис, 144. Типы животных, 247; морфология, 247; отношения между типами, 252; происхождение, 252. Филогении, 253; резюме морфологических результатов, 254; показатель направлений эволюции, 254; критерии, 253. Филогения, 246. Тип, 210. Физическая основа жизни, 84. Физико-химические реакции, 80; направлены, 118; средство развития и поведения в организме, 160. Физико-психический параллелизм, 160. Физика, статистическая наука, 116, 377. Физиология, Галенова, 122; анализ органической активности, 120, 328. Растения, геологическая история, 261; характеризуются неподвижностью, 277; в сопоставлении с животными, 277. Платоновские идеи, 204. Плоские черви, морфология, 248. Пойкилотермные животные, 68. Пуанкаре и броуновское движение, 119. Полярные тельца, 198. Мшанки, 164. Губки, 248. Потенциал, 61. Потенциальная энергия, 58, 114. Преформизм, эмбриологическая гипотеза, 128. Вероятность, 350. Протеиды, пищеварение, 90. Протоформы, 254. Протоплазма, природа, 106; искусственная, 106; дезинтеграция, 107; активность, 107; сходна у растений и животных, 294. Простейшие, 247; поведение, 293. Птеродактили, 274. Р Расы (в специфических группах), 194. Излучение, 355; солнца, 51; преобразование энергии излучения, 57. Радиоактивность, 56, 359. Реальность, объективная, 43. Рецепция, 3; органы, 271; специализированными органами чувств, 11. Рецессивность, менделевская, 196. Рефлекторное действие, 4, 272; конкатенированное, 150; сложная серия действий, 6; не обязательно сопровождается восприятием, 155; основа инстинктов, 150; схематическое описание, 5; у обезглавленной лягушки, 6; безфрикционная мозговая активность, 8; включает ограниченную часть среды, 50. Рефлекторные дуги, 272. Регенерация, 142; у гидры, 164; у эмбриона морского ежа, 164; у планарии, 164. Регрессия, 189. Рейнке и структура протоплазмы, 106. Реинтеграция в развитии, 171. Омоложение, 175. Агенты высвобождения, 157. Размножение, 167; бесполое, 175; путем образования выводковых почек, 173; путем конъюгации, 173; половое, 174; путем деления, 172; в сравнении с чеканным станком, 242; тканей, 180. Ответы организмов, 217; направленные, 269; магнита, 279; зеленого растения, 279. Обратимость, физическая, 369. Родевальд, химическая природа протоплазмы, 106. Ру, экспериментальная эмбриология, 131; развитие — производство видимой множественности, 307. С Слюна, секреция, 96. Слюнные железы, метаболизм, 96. Секреция слюны, не чисто механистический процесс, 112. Море, не богато жизнью, 306. Гаструла морского ежа, 170. Секреция, описанная механистически, 98. Секреция, психическая, 99. Сегментация яйцеклетки, 129. Отбор, естественный, 228; из флуктуирующих вариаций, 189; из мутаций, 190. Семон, мнемическая гипотеза наследственности, 181. Сенесценция, 175. Ощущение, 2; анализ, 13. Рецепторы чувств и идея материи, 352. Сенсомоторная система, 270; доминирующая у животных, 271, 273; специализация, 271, 273; по существу одинакова у всех животных, 294; отсутствует у растений, 269; рудиментарна у некоторых паразитов, 290. Сексуальность, 174. Сифонофоры, регенерация, 163. Размер животных, 274. Скелет позвоночных, 276; членистоногих, 276; и подвижность, 276. Содди и химическая энергия, 361. Сома, 179; эволюция, 223. Пространство, форма, 18; 3-мерное, 18; 3-мерное пространство — интуиция, 19; 2-мерное, 19; форма пространства зависит от способов деятельности, 21, 25. Виды, категории структуры, 201; сравнение с платоновскими идеями, 204; критерии, 202; элементарные, 193; интеллектуальные конструкции, 203; индивидуальность, 203; Линнея, 201, 289; фазы в эволюционном потоке, 206; семьи в человеческом смысле, 208; систематические, 201. Специфическая организация, стабильность, 186. Шталь и флогистическая гипотеза, 126; и витализм, 126. Стимулы, элементарные, 151; физико-химические, 151; формирующие, 176; сложные слуховые, 152; интеграция, 152; индивидуализированные, 152, 270; сократительные, 103. Стимул и ответ, функциональность, 152. Substantia physica, 46, 355. Поверхностное натяжение, 105, 106. Суспензоиды, 108. Сильвий, организм — химический механизм, 125. Симбиоз, 77. Симбиотические организмы, 88. Синапсы, в центральной нервной системе, 158, 272. Синтетическая химия, 236, 317. Система, изолированная, 63. Системы в развитии, эквипотенциальные, 139; гармонические эквипотенциальные, 139; сложные эквипотенциальные, 140. Т Таксис, 144; нет восприятия, 155. Телеграфия, беспроводная, 355. Температура солнца, 56; пространства, 57. Термодинамика, 51; 1-й закон, 51; 2-й закон, 54, 63, 309, 316; и демоны Максвелла, 118; законы ограничены, 115. Термодинамический механизм, организм не является таковым, 69. Томсон, У., рассеяние энергии, 113. Время, серия стандартных событий, 28; астрономическое, 34; дифференциалы времени, 34. Ткани, эволюция, 223. Инструменты, природа, 285; использование должно быть изучено, 285; телесные, 285. Токсины, 36. Трансформизм, 213. Трематоды, личиночные стадии, 165. Метод проб и ошибок, 293; в рассуждении, 293; гипотеза движений животных, 150. Реакции запуска, 87. Трилобиты, древняя группа, 261. Тропизмы, 144; у растений, 269, 279; у мотыльков, 280; и естественный отбор, 147; и движения гусениц, 146; неадекватная основа для теории движений животных, 147. Туникаты, подавленная хорда, 250. У Недоступная энергия и энтропия, 375; тенденция к увеличению, 375. Одноклеточные организмы, преобразования энергии, 177. Единичные признаки, 230. В Вант-Гоффа закон, 218. Изменчивость, 172, 186; непрерывная, 188; прерывистая, 188; примеры, 187; и среда, 189; независима от среды, 239; и рост, 188; тенденции, 235. Вариация, скорость (математическая), 344; в биологии, 186; атавистическая, 195; направление, 233; флуктуирующая, 189; должна быть скоординирована, 231; математическая вероятность координации, 233; материал для отбора, 229; происхождение, 230; отбирается организмом, 237; причина вариации — псевдопроблема, 242; возникают de novo, 244. Переменные (математические), 343. Разновидности, специфические, 194. Растительная жизнь, 265. Позвоночные, 249; адаптации, обеспечивающие подвижность, 275; происхождение, 253; морфология, 249; доминирующая группа, 259; распространение, 260. Ферворн и механизм в жизни, 127. Везалий, анатомическая школа, 121. Жизненные активности, интеграция, 128; координация, 171. Де Фриз и мутации, 191; флуктуирующие вариации наследуются,

220. Жизненная сила, 318. Ван-дер-Ваальса уравнение, 308. В Вейсман, гипотеза наследственности, 182; гипотеза зародышевого отбора, 241; гипотеза развития, 132; мозаичная теория, 131; гипотеза преформизма, 133; гипотеза зародышевой плазмы, непрерывность зародышевой плазмы, 181; зародышевые изменения немыслимы, 224; размер биофоров, 183; происхождение жизни, 339; самозарождение — логическая необходимость, 339. Вейсманизм, серия логических гипотез, 320; физико-химические аналогии и вспомогательные гипотезы, 223. Киты, неудачная линия эволюции, 274. Уайтхед и математическое рассуждение, 347. Вильсон, мозаичная теория развития, 139. Й Йеркс и поведение ракообразных, 293. З Зимогены, 92. Зимоиды, 94.

ОТПЕЧАТАНО В ТИПОГРАФИИ ТЕРНБУЛЛА И СПИРСА, ЭДИНБУРГ

СНОСКИ:

1 Все это, конечно, является аргументом более ранних книг Бергсона: «Материя и память» и «Опыт о непосредственных данных сознания».

2 См. приложение, стр. 350.

3 См. приложение, стр. 346.

4 За исключением того, что, конечно, реакции, которые, как предполагается, происходят, являются очень сложными.

5 Читатель может узнать в этом аргументе аргумент из книги Дриша «Три окна в Абсолютное».

6 См. приложение, стр. 356.

7 Основная причина, по которой мы не верим в призраков, заключается в том, что эти явления не сохраняются.

8 См. приложение, стр. 369. Энтропия — это туманное понятие, которое трудно уловить. Но опять же мы можем указать, что читатель, который хотел бы распространить понятие механизма на жизнь, просто обязан его усвоить.

9 Метеориты, космическая пыль и другие мелкие частицы, движущиеся в Солнечной системе под влиянием солнечной гравитации.

10 Не полностью, конечно, но каким бы ни было преобразование, оно заканчивается производством тепла.

11 Абсолютная температура — это температура по Цельсию + 273. Это, конечно, не полное определение, но его достаточно для нашего текущего обсуждения.

12 Действительно необходимо подчеркнуть различие между доступной и недоступной энергией, поскольку многие биологи, по-видимому, игнорируют его. Так, в популярной книге о создании Земли делается попытка доказать, что существенных различий между живой и неорганической материей не существует. Одно из этих различий заключается в том, что организмы поглощают энергию, и этот автор указывает на поглощение «скрытой теплоты» тающим льдом как на пример поглощения энергии в чисто физическом процессе. Рассмотрим систему, состоящую из куска льда и небольшого парового котла. Мы можем получить работу из этого путем таяния льда — то есть его «поглощения скрытой теплоты». Система «лед при 0° C + пар при 100° C» обладает доступной энергией, но система «растаявшая вода + конденсированный пар», обе при одной и той же температуре, не содержит ее. Молекулы воды при 0° C «поглощают энергию», то есть их кинетическая энергия становится больше, но их доступная энергия в системе исчезла. Говоря, что организм поглощает энергию, мы, конечно, имеем в виду, что он накапливает доступную энергию, то есть способность производить физические преобразования. (См. далее, приложение, стр. 366.)

13 Брайан, «Термодинамика»: Тойбнер, Лейпциг, 1907, стр. 40.

14 Брайан, «Термодинамика», стр. 195.

15 См. приложение, стр. 363.

16 Это, конечно, аргумент части II главы книги Бергсона «Творческая эволюция». Читатель нигде больше в биологической литературе не найдет столь четкого изложения существенных различий между растениями и животными.

17 Бесполезно говорить, что без электрической искры комбинация не произошла бы, ибо мы не знаем, не соединяются ли O и H смеси очень медленно, молекула за молекулой, так сказать. Во всяком случае, нет никакой функциональности между бесконечно малым количеством энергии, поставляемой искрой, и энергией, которая становится кинетической при взрыве.

18 Интересное утверждение в свете огромного количества «ферментов», открытых физиологами. По-видимому, любая ткань в любом организме способна дать фермент при современном исследовании.

19 Мы не упоминали «психическую секрецию». Если мы чувствуем запах какого-то очень вкусного вещества, у нас «текут слюнки», то есть происходит выделение слюны. Если мы даже видим такое вещество, происходит то же самое выделение. Все это ясно и может быть «объяснено» механистически: стимуляция обонятельных или зрительных органов начинает своего рода рефлекторный процесс. Но если мы даже думаем о каком-то очень вкусном кусочке, слюна может выделиться. Мы должны предположить теперь, что наше сознание — нечто, что не имеет ничего общего, следует отметить, с энергетическими изменениями в теле, — может реагировать на тело. Если мы покажем собаке привлекательную кость, у нее выделится слюна; если мы покажем ее снова и снова, происходит то же самое. Но после нескольких таких попыток собака поймет, что с ней играют, и демонстрация кости больше не вызывает потока секреции. Почему это так? Весь процесс стал теперь еще более загадочным, чем когда-либо.

20 Невозможно в том смысле, что, хотя мы не способны «отменить» физический закон, конечный демон Максвелла мог бы это сделать, хотя его способности были по природе подобны нашим.

21 Многие замечательные исследования Жака Леба указывают в этом направлении.

22 Так, у обычной женщины вид коровы посреди проселочной дороги вызывает определенное чувство опасения, которое всегда одинаково, хотя оптический образ животного заметно различается в разных случаях.

23 Мы не находим этого прямо сформулированным таким образом в механистических биологических трудах. Тем не менее это подразумевается и является законным выводом из используемых аргументов.

24 Зрительный образ может, конечно, быть чем-то, что никогда не было реально увидено. Но тогда его элементы имели реальное перцептивное существование в прошлом.

25 Или, более широко, эффекторный механизм. Это позволяет нам включить реакции, такие как секреторные, которые не являются моторными.

26 Описание, конечно, является лишь удобным. Понятие индивидуальности, как оно выражено в первой части этого абзаца, является интуитивно ощущаемым или субъективным. Лучше всего назвать его личностью.

27 Общества и цивилизации, ассоциации пчел и муравьев или современное государство, очевидно, демонстрируют эту дифференциацию. Она морфологическая и функциональная в случае членистоногих, поскольку особи, выполняющие разные обязанности, изменены по форме. Она функциональна только в случае человеческих обществ. Интеграция деятельности индивидов в обоих видах обществ осуществляется путем коммуникации: членораздельные символы в случае низших животных, язык в случае человека. Если бы концепция «порядков индивидуальности» была чем-то большим, чем удобный, хотя и искусственный анализ естественно целостных сущностей, мы могли бы говорить об идеальном государстве или обществе насекомых как о «четвертом порядке индивидуальности».

28 «Но, — говорит Вейсман, ссылаясь на возражение такого рода, — скорее следовало бы спросить, является ли размер атомов и молекул фактом, а не скорее весьма сомнительным результатом ненадежного метода исследования».

29 См. приложение, стр. 350.

30 См. приложение, стр. 351.

31 Мы знаем теперь, что это утверждение не совсем точно.

32 Предполагается, что Вселенная конечна. Если бы она была бесконечной, все обсуждение становится бессмысленным, и мы должны отказаться от этой и других проблем.

33 Ее плотность составляла бы 1/58 × 10^8 от плотности нашей атмосферы.

34 Это описание в значительной степени является расширением «Аналитического определения индивидуального живого организма» Дриша. Читатель должен также отметить, что оно включает бергсоновскую идею длительности и идею организма как типичной фазы в эволюционном потоке как части описания.

35 Следует понимать, что некоторые вещи, рассматриваемые в этих приложениях, очень трудно понять читателю, знакомому только с результатами биологической науки. Мы настаиваем, однако, что все они актуальны, если биологические результаты должны использоваться спекулятивно.

36 Если читатель этого не понимает, он должен прочитать «Введение в математику» Уайтхеда. Он должен прочитать эту книгу в любом случае.

Вернуться к примечаниям транскрибера

Исправления орфографии: animo-acids → amino-acids, animo-substances → amino-substances, differen tkinds → different kinds, algae → algæ, organsim → organism (x2), diffusbility → diffusibility, marjoity → majority, hythothesis → hypothesis, execretory → excretory, conconsidered → considered

Вернуться к примечаниям транскрибера