Bauer - Biologie théorique. ES

Tous les systèmes vivants, et seuls, ne sont jamais en équilibre et, grâce à leur énergie gratuite, ils effectuent constamment un travail contre l'équilibre requis par les lois de la physique et de la chimie dans les conditions extérieures existantes.

Bauer E.S. Biologie théorique, M.-L., Ed. VIEM, 1935, p. 43.

Erwin Bauer a orienté ses efforts vers l'étude des propriétés thermodynamiques de la matière vivante et considérait comme cette substance les molécules de protéines dans un état particulier de non-équilibre. Dans le même temps, Bauer croyait qu'il ne s'agissait pas seulement d'un état de non-équilibre, mais d'un état de non-équilibre auto-entretenu ou, selon ses propres termes, d'un état de non-équilibre stable. Et en fait - la vie est soutenue par un afflux constant d'énergie (écriture, lumière). L'énergie est dépensée dans les processus d'activité vitale et l'énergie de la nourriture y est libérée pour maintenir cet état particulier de la matière vivante. Il est difficile de discuter avec cela. Mais Bauer pensait qu'il s'agissait en fait d'un flux d'énergie spécial soutenu et donc stable, d'un état particulier des molécules protéiques. Il a formulé cette idée sous la forme du principe de non-équilibre stable !

Tous et seulement les systèmes vivants ne sont jamais en équilibre et, en raison de leur énergie libre, effectuent constamment un travail contre l'équilibre requis par les lois de la physique et de la chimie dans les conditions extérieures existantes.

Partant de ce principe, il tire comme conséquences toutes les propriétés fondamentales des systèmes biologiques - métabolisme, division cellulaire, reproduction, vieillissement.

Il en résulte une image très harmonieuse - un principe caractéristique du vivant et seulement du vivant - et toutes les autres propriétés et manifestations de la vie en découlent par déduction, comme ses conséquences.

Bauer souligne la nécessité d'une telle approche. Il dit que, d'une manière étrange, des difficultés insurmontables surviennent généralement dans la définition des concepts de vie et de vivant. Les manuels de biologie énumèrent des signes de vie au lieu d'une définition stricte de ce concept. De plus, dans de telles listes, aucun des signes n'est absolument spécifique à l'état vivant (les cristaux se multiplient également, des réactions chimiques complexes sont catalysées dans des systèmes non vivants, etc.). La biologie, selon Bauer, est la seule science dont le sujet n'est pas défini.

Bauer croyait qu'un état de non-équilibre stable est réalisé dans une configuration spéciale tendue et déformée (conformation) de molécules de protéines. Cet état de ces molécules - leur énergie structurelle - détermine leur activité catalytique (enzymatique) (et, par conséquent, tous les processus métaboliques, les phénomènes de mobilité biologique, la distribution asymétrique des ions dans l'environnement cellulaire-extracellulaire et, par conséquent, l'irritabilité (excitabilité ). maintenu ou constamment restauré en raison de l'énergie des processus d'alignement continus circulant dans les tissus vivants....

Une grande partie des idées de Bauer sont fructueuses. En particulier, d'eux découle l'idée d'une molécule de protéine en tant que machine qui remplit ses fonctions - conversion d'énergie - en raison des mouvements rapides de ses parties. Beaucoup est fructueux, et les résultats sont beaux. Et l'existence même dans un état stable de non-équilibre de molécules de protéines, c'est-à-dire conformation hors d'équilibre des chaînes polypeptidiques - une hypothèse non confirmée. Les molécules de protéines, d'acides nucléiques et d'autres composés biologiquement importants et présents dans la cellule sont en équilibre thermodynamique avec l'environnement.

Shnol S.E., Héros, méchants, conformistes de la science russe, M., Kron-press, 2001, p. 258-259.

Biographie

Il est né le 19 octobre 1890 dans la ville de Lech en Autriche-Hongrie, (aujourd'hui la ville de Levice (slovaque. Levice) en Slovaquie), dans la famille de Simon Bauer, professeur de français et Allemand dans une vraie école. Il est diplômé de la faculté de médecine de Göttingen en Allemagne, où il a étudié l'histologie et l'anatomie pathologique. En 1914, il réussit l'examen de médecin et fut mobilisé dans l'armée austro-hongroise. En 1915-1918. travaillé à l'hôpital de la garnison. Sa première épouse, la célèbre écrivaine hongroise Margit Kafka, et leur jeune fils sont morts en 1918 de la grippe. Fasciné par les idées socialistes, B. devient communiste et participe à la révolution hongroise de 1919. Après sa répression à l'automne 1919, avec sa seconde épouse Stéphanie Szilard, il émigre à Vienne, puis à Göttingen. En 1921, ils viennent à Prague, où B. devient l'assistant du prof. Ružčki au Département de biologie générale et de morphologie expérimentale de l'Université Charles.

En 1925, à l'invitation du directeur de l'Institut des maladies professionnelles. Butt à Moscou B. déménage en URSS et travaille dans le laboratoire de biologie générale. En 1931, il organise un laboratoire de biologie générale à l'Institut de biologie nouvellement créé. K. A. Timiriazev. En 1934, il s'installe avec sa famille à Leningrad, où il est invité au tout nouvel Institut de médecine expérimentale de l'Union (VIEM) pour organiser un département de biologie générale avec des laboratoires : biologie générale, cancer, métabolisme, chimie biologique et physique, électrobiologique, biophysique. Sous les auspices du VIEM, le principal ouvrage de B. "Biologie théorique" a été publié. En 1937, B. et sa femme ont été arrêtés et ont disparu dans le Goulag, et leurs enfants, les jeunes fils Mikhail et Karl, ont été confiés à des orphelinats.

Le principe de non-équilibre stable des systèmes vivants

B. n'a pas traité spécifiquement des questions d'espace et de temps, mais ses études spécifiques sur les problèmes de biologie théorique y sont directement liées et leur fournissent des orientations importantes. Dans son livre principal, B. a formulé le principe du non-équilibre durable des systèmes vivants : "Tous et seuls les systèmes vivants ne sont jamais en équilibre et fonctionnent en raison de leur énergie libre travaillant constamment contre l'équilibre requis par les lois de la physique et de la chimie sous conditions extérieures existantes. (Biologie théorique, p. 43). Ce principe sert à distinguer fondamentalement un système vivant qui fonctionne et un système ou une machine mécanique qui fonctionne.

Le déséquilibre signifie, dit B., que toutes les structures des cellules vivantes au niveau moléculaire sont préchargées d'énergie "supplémentaire", en excès par rapport à la même molécule non vivante, qui s'exprime dans l'inégalité des potentiels, dans la création gradient chimique ou électrique, tandis que dans un système fermé non vivant, tous les gradients sont répartis uniformément conformément à la règle d'entropie. Cette énergie "supplémentaire" qui existe dans les cellules non vivantes à n'importe quel niveau, B. l'appelle "énergie structurelle" et la comprend comme déformation, déséquilibre dans la structure d'une molécule vivante.

La signification du principe de déséquilibre stable réside dans les aspects biophysiques de la direction du mouvement de l'énergie dans les systèmes vivants. B. soutient que le travail produit par une structure donnée d'une cellule vivante est effectué uniquement en raison d'un déséquilibre, et non en raison de l'énergie provenant de l'extérieur, alors que dans une machine, le travail est effectué directement à partir d'une source d'énergie externe. Le corps utilise l'énergie venant de l'extérieur non pas pour travailler, mais uniquement pour maintenir ces structures hors d'équilibre. « Par conséquent, pour les conserver, c'est-à-dire les conditions du système, il faut sans cesse les renouveler, c'est-à-dire sans cesse dépenser du travail. Ainsi, l'énergie chimique des aliments est consommée dans l'organisme pour créer l'énergie libre de la structure, pour construire, renouveler, entretenir cette structure, et n'est pas directement convertie en travail. (Ibid., p. 55). Le travail requis par la fonction de cette structure est effectué automatiquement, en raison du redressement spontané de la déformation structurelle.

Ainsi, le corps n'est engagé que dans la création de structures moléculaires non équilibrées ou non équilibrées, et chaque fonction donnée est exécutée en raison de leur recherche d'équilibre.

Dans cette construction théorique centrale de B. réside la possibilité de retrouver un certain rythme biologique, inextricablement lié à la structure spatiale des cellules vivantes. La structure hors équilibre de la matière vivante ne reste pas inerte et constante, elle est rythmiquement chargée et spontanément déchargée en fonction de la fonction exercée. B. cite des données empiriques qu'il a pu identifier, caractériser ou évaluer la durée de charge, qui n'est pas instantanée, tout comme il n'y a pas d'instantané et de relaxation d'une molécule vivante, qui se produit que le travail soit fait ou non . C'est le temps pendant lequel la molécule reste dans un état chargé et peut être considéré comme un indicateur du rythme biologique, ainsi que du processus principal, car il est révélé au niveau biophysique et, éventuellement, est commun à toutes les structures du corps de n'importe quel niveau d'évolution. Résumant les recherches de l'époque, B. arrive à la conclusion que dans un état libre et incohérent, à l'extérieur du corps, l'égalisation du potentiel d'une molécule chargée se produit en 10-8 - 10-7 secondes. "Si les molécules sont associées, ou plus encore incluses dans le réseau cristallin, de sorte qu'il n'est plus possible de parler de molécules individuelles, alors l'alignement de l'état déformé excité durera beaucoup plus longtemps." (Ibid., p. 191-192). Combien de temps encore, il n'y a pas de telles données dans le champ de vision de B., donc seule l'hypothèse la plus générale demeure. Ces données sont apparues après la mort de B. dans les travaux d'autres scientifiques.

Ainsi, ces observations concrètes de B., découlant de son principe de non-équilibre du système vivant, donnent aux chercheurs du temps biologique et à d'autres théoriciens la base de travaux ultérieurs dans cette direction.

Ouvrages imprimés

• Bower E. Introduction à l'étude expérimentale de l'hérédité. // Annexe 8 aux Actes de botanique appliquée, 1913
• Bauer E.S. Fondements physiques en biologie. - M. : Éd. Mosoblzdravtdel, 1930. - 103 p.
• Bauer E.S. Biologie théorique. M.-L. : Éd. VIEM, 1935. - 206 p.

Littérature

• Tokin B.P. Biologie théorique et créativité de E. S. Bauer, 2e éd., L., 1965
• Erwin Bauer et la biologie théorique (Au 100e anniversaire de sa naissance). / Assis. travaux scientifiques. Réponse. éd. S. E. Shnol. - Pouchchino, 1993. - 256 p.
• Aksenov G.P. Cause du temps. - M. : URSS, 2000. - Ch. dix-neuf.

Liens

Fondation Wikimédia. 2010 .

• Erwin Bodki
• Erwin Wurm

Voyez ce qu'est "Erwin Bauer" dans d'autres dictionnaires :

Erwin Simonovitch Bauer- Bauer Erwin Simonovich, un théoricien biologiste soviétique exceptionnel Date de naissance: 19 octobre 1890 Lieu de naissance ... Wikipedia

Bauer, Erwin Simonovitch- Wikipédia contient des articles sur d'autres personnes portant ce nom de famille, voir Bauer. Bauer Erwin Simonovich, remarquable théoricien biologiste soviétique Date de naissance : 19 octobre 1890 (1890 10 19) ... Wikipedia

Bauer- (allemand Bauer) nom de famille allemand. Cela se traduit par paysan ou agriculteur. Porteurs connus : Bauer, Alain (né en 1962) Criminologue et avocat français, ancien Grand Maître du Grand Orient de France. Bauer, Anatoly Ernestovitch ... ... Wikipédia

Bauer Erwin Simonovitch- (19/10/1890, Locze, Autriche-Hongrie, ‒ 1942), biologiste théorique. Il est diplômé de la Faculté de médecine de l'Université de Budapest (1914). Il a émigré de Hongrie en 1919 après la défaite de la République soviétique hongroise. Il a travaillé en Allemagne et en Tchécoslovaquie, à partir de 1935 ... ... Grande Encyclopédie soviétique

Erwin Simonovitch Bauer(Hongrois Bauer Ervin; 19 octobre 1890, Lech, Autriche-Hongrie - 11 janvier 1938) - Biologiste théoricien soviétique hongrois. Frère de Bela Balazs.

Biographie

Né dans la famille de Simon Bauer, professeur de français et d'allemand dans une vraie école. Il est diplômé de la faculté de médecine de Göttingen en Allemagne, où il a étudié l'histologie et l'anatomie pathologique. En 1914, il réussit l'examen de médecin et fut mobilisé dans l'armée austro-hongroise. En 1915-1918, il travaille à l'hôpital de la garnison.

Sa première épouse, la célèbre écrivaine hongroise Margit Kaffka, et leur jeune fils sont morts en 1918 de la grippe. Fasciné par les idées socialistes, Bauer devient communiste et participe à la révolution hongroise de 1919. Après sa suppression à l'automne 1919, avec sa seconde épouse, Stéphanie Szilard, il émigre à Vienne, puis à Göttingen. En 1921, ils arrivèrent à Prague, où Bauer devint assistant du professeur Ruzczka au Département de biologie générale et de morphologie expérimentale de l'Université Charles.

En 1925, à l'invitation du directeur de l'Institut des maladies professionnelles. Butt à Moscou Bauer déménage en URSS et travaille dans le laboratoire de biologie générale. En 1931, il organise un laboratoire de biologie générale à l'Institut de biologie nouvellement créé. K. A. Timiriazev. En 1934, il s'installe avec sa famille à Leningrad, où il est invité au tout nouvel Institut de médecine expérimentale de l'Union (VIEM) pour organiser un département de biologie générale avec des laboratoires : biologie générale, cancer, métabolisme, chimie biologique et physique, électrobiologique, biophysique. Sous les auspices du VIEM, l'ouvrage principal de Bauer "Biologie théorique" a été publié. Bauer et sa femme ont été arrêtés le même jour, le 3 août 1937, leurs enfants, les jeunes fils Mikhail et Karl, ont été envoyés dans des orphelinats.

Le principe de non-équilibre stable des systèmes vivants

Bauer n'a pas traité spécifiquement des questions d'espace et de temps, mais ses études spécifiques de problèmes de biologie théorique y sont directement liées et leur fournissent des orientations importantes. Dans son livre principal, Bauer a formulé le principe du non-équilibre durable des systèmes vivants :

"Tous et seuls les systèmes vivants ne sont jamais en équilibre et fonctionnent, en raison de leur énergie libre, travaillent constamment contre l'équilibre requis par les lois de la physique et de la chimie dans les conditions externes existantes."

(Biologie théorique, p. 43).

Ce principe sert à distinguer fondamentalement un système vivant qui fonctionne et un système ou une machine mécanique qui fonctionne.

Le déséquilibre signifie, dit Bauer, que toutes les structures des cellules vivantes au niveau moléculaire sont préchargées d'énergie "supplémentaire", en excès par rapport à la même molécule non vivante, qui s'exprime dans l'inégalité des potentiels, dans la substance chimique créée. ou gradient électrique, tandis que dans un système fermé non vivant, tous les gradients sont répartis uniformément selon la règle d'entropie. Cette énergie "supplémentaire" qui existe dans les cellules non vivantes à n'importe quel niveau, Bauer l'appelle "énergie structurelle" et la comprend comme une déformation, un déséquilibre dans la structure d'une molécule vivante.

La signification du principe de déséquilibre stable réside dans les aspects biophysiques de la direction du mouvement de l'énergie dans les systèmes vivants. B. soutient que le travail produit par une structure donnée d'une cellule vivante est effectué uniquement en raison d'un déséquilibre, et non en raison de l'énergie provenant de l'extérieur, alors que dans une machine, le travail est effectué directement à partir d'une source d'énergie externe. Le corps utilise l'énergie venant de l'extérieur non pas pour travailler, mais uniquement pour maintenir ces structures hors d'équilibre.

« Par conséquent, pour les conserver, c'est-à-dire les conditions du système, il faut sans cesse les renouveler, c'est-à-dire sans cesse dépenser du travail. Ainsi, l'énergie chimique des aliments est consommée dans l'organisme pour créer l'énergie libre de la structure, pour construire, renouveler, entretenir cette structure, et n'est pas directement convertie en travail.

AVANT-PROPOS
Le livre proposé a plus de 16 ans d'histoire de développement. La première étape de cette histoire est le livre « Grundprinzipien d. rêne, naturewiss. Biologie", la deuxième étape - le livre "Physical Foundations in Biology", publié en 1930. Maintenant, cinq ans plus tard, ce livre devrait constituer la troisième étape.
Bien qu'il y ait un écart de dix ans entre les deux premiers livres, et seulement cinq ans entre les deux derniers, la différence de contenu dans le second cas est beaucoup plus grande que dans le premier.
Et pourtant, le développement est encore loin d'être achevé. Le matériel expérimental se développe rapidement, et ne pouvait plus être entièrement présenté dans ce livre.
En ce qui concerne la présentation, le livre est un tout logique, et aucun point ne peut être correctement compris sans lien avec le reste. Par conséquent, il est impossible de se faire une idée correcte de l'interprétation d'un problème particulier en ne lisant qu'un chapitre particulier. D'autre part, les preuves de diverses affirmations concernant, par exemple, l'irritation, les lois de l'évolution, l'échange, la structure de la matière vivante, etc., ne sont nullement épuisées par les expériences et les faits rapportés dans les chapitres correspondants. Ces propositions sont également appuyées par des faits autrement donnés dans d'autres endroits.
Quant à la justification par les faits, il faut garder à l'esprit que les principes généraux et de base que nous énonçons ici sont basés non seulement sur les faits donnés dans le livre, mais aussi sur un grand nombre de faits connus, qui, après tout, ne peut pas tout donner.
Que la préservation du déséquilibre au sens thermodynamique soit une propriété caractéristique des systèmes vivants - c'était, par exemple, la conclusion de tous les chercheurs qui étaient plus étroitement engagés dans la signification d'un métabolisme au repos. Le matériel factuel qui a conduit ces chercheurs à arriver à une telle conclusion, naturellement, ne pourrait pas être présenté ici.
Ainsi, par exemple, A. Hill écrit: "Une cellule vivante est un système organisé complexe ... qui est thermodynamiquement infiniment improbable et ne peut être dans cet état que tant que l'énergie libre peut être utilisée pour maintenir cette organisation."
Ainsi, I. Straub arrive à la conclusion que « L'analogie dans la relation entre le jaune et la protéine, les cellules sanguines et le sérum, les cellules de levure et la solution nutritive, les algues et l'environnement rend nécessaire de considérer systématiquement l'écart par rapport à l'équilibre comme le propriété première des êtres vivants indépendants » 2. Des déclarations similaires peuvent être trouvées chez de nombreux autres chercheurs. C'est d'autant plus surprenant que, tout en reconnaissant cette position, ils n'en tirent pas toutes les conclusions et adhèrent fermement à l'idée d'une violation constante de l'équilibre par l'extérieur. La tâche consistait donc non seulement à étayer les principes par des faits, mais aussi à étayer théoriquement les faits eux-mêmes.
Il ne fait aucun doute qu'il y a des lacunes et des erreurs dans la plupart des chapitres. Pour toute correction factuelle et pour l'indication de tout fait qui pourrait contredire ou confirmer les propositions théoriques pertinentes, je serais extrêmement reconnaissant aux spécialistes travaillant dans les domaines concernés.
Lors de la lecture des épreuves et de l'édition du texte, de nombreux employés m'ont aidé, en particulier mon collègue V.S. Brandgendler, à qui j'exprime ici ma gratitude. Je suis particulièrement redevable à ma femme S.S. Bauer, qui est allé jusqu'au bout depuis le début de ce travail, m'aidant surtout dans le côté physique et mathématique des choses, vérifiant les calculs, faisant des dessins, etc.
Fondamentalement, je suis redevable de la rédaction de ce livre au revirement de la construction de notre patrie socialiste, qui a placé devant la science la tâche d'une justification scientifique approfondie des mesures pratiques dans agriculture et la médecine et en apportant un soutien idéologique et matériel à ce travail difficile.
E. Bauer
27/IV 1935

Partie I THÉORIE GÉNÉRALE DE LA MATIÈRE VIVANTE

INTRODUCTION
SUJET ET MÉTHODE DE LA BIOLOGIE THÉORIQUE
La biologie est la science de la vie, ou plutôt des êtres vivants. C'est la science des lois du mouvement (au sens le plus large du terme) de la matière vivante organisée. Au vu de l'immense variété de formes et de fonctions de la matière vivante organisée que l'on retrouve chez les êtres vivants, il apparaît qu'il fallait avant tout décrire et ordonner cette variété de formes et de fonctions, ainsi que établir certaines de ses régularités. Dans le même temps, au début, l'attention était principalement portée sur les manifestations de la vie qui peuvent être observées et décrites dans des conditions naturelles (telles que la reproduction, la croissance, la métamorphose, le mode de vie). Sur la base de la similitude de la structure et des fonctions de certains organes, par exemple les organes sexuels, et du mode de reproduction, les êtres vivants ont été réunis en groupes et, par conséquent, avec un approfondissement des connaissances sur la structure des organismes , le concept et la différenciation des espèces sont apparus. scientifique, base théorique cette connexion et différenciation des divers organismes selon leur structure et leur mode de vie n'a été obtenue que dans la théorie de l'évolution, justifiée et développée par Darwin, selon laquelle toutes les formes diverses, différentes sortes, provenaient l'une de l'autre. Seule la connaissance que toutes les différentes espèces existantes ont des degrés divers de "relation par le sang" les unes avec les autres, a rendu possible la construction arbre généalogique espèces, sur la base desquelles il est devenu possible à la fois d'expliquer les modèles déjà trouvés et d'en trouver de nouveaux. La théorie de l'évolution a eu la même importance décisive pour l'approfondissement des connaissances sur les régularités des diverses formes des phénomènes vitaux précités, comme la reproduction, la métamorphose, etc., ainsi que pour la doctrine qui s'est développée à cette époque sur l'émergence et la préservation de nouvelles formes, c'est-à-dire pour cette doctrine de l'hérédité des propriétés, étroitement liée à l'évolution, qui a reçu sa justification scientifique dans les lois de l'hérédité découvertes par Mendel. Ainsi, la morphologie comme science des formes et de la structure des êtres vivants, l'embryologie comme science du développement individuel et de la formation des formes et des organes chez un individu, la doctrine de l'hérédité et de l'origine des espèces, ou la doctrine de l'histoire des l'origine des êtres vivants, développés comme les principales branches de la biologie. Quant aux manifestations vitales de fonctions telles que la reproduction, la fécondation, le mode de vie (mode de nutrition, conditions générales d'existence, etc.), la biologie est encore comprise aujourd'hui comme l'étude de ces fonctions vitales observables et décrites dans les conditions naturelles. Diverses formes extrêmement diverses de ces manifestations vitales ont reçu leur explication historique naturelle théorique sur la base de la théorie de l'évolution en relation avec l'explication de la diversité de structure et avec l'histoire descriptive du développement de divers êtres vivants.
Ainsi, la théorie de l'évolution est la théorie à laquelle a conduit le matériel accumulé par la biologie descriptive sur la diversité des formes et des manifestations de la vie des organismes observés dans les conditions naturelles, et qui est devenue le principe directeur de ces études.
Peu à peu, cependant, il est devenu de plus en plus clair que la description de la structure, du développement et des manifestations de la vie ne révèle finalement que les régularités de la manifestation de la matière vivante, que le résultat de ses lois de mouvement, et non ces lois. eux-mêmes; il s'ensuit que la théorie de l'évolution est une théorie de la manifestation de la matière vivante au cours de l'histoire, qu'elle ne prend en compte qu'une partie des phénomènes de la vie et ne présente pas une théorie de la loi du mouvement de la matière vivante qui conduise à ces phénomènes. La théorie de l'évolution est donc l'aboutissement théorique, la plus grande réalisation scientifique de la première période descriptive de la biologie. Lorsque nous désignons la théorie de l'évolution comme l'achèvement théorique de la première période descriptive de la biologie, cela n'est nullement contredit par le fait qu'un riche matériel expérimental (surtout des sélectionneurs d'animaux et de plantes) a également servi à étayer cette théorie. Pour le contenu et le sens d'une théorie, ce ne sont pas les méthodes de justification qui sont décisives, mais les phénomènes à expliquer.
En conséquence, ces directions et branches de la biologie se sont développées de plus en plus, qui ont étudié les lois du mouvement de la matière organisée vivante, qui trouvent leur expression dans diverses manifestations et formes de vie observables. Cela a conduit au développement de la physiologie, de la mécanique du développement, de la génétique, c'est-à-dire sciences expérimentales, en raison du désir d'analyser les forces actives individuelles ou les mouvements et les changements dans le corps qui conduisent à ces manifestations vitales. Ainsi, la physiologie étudie les fonctions et le mécanisme des organes individuels qui composent le corps dans son ensemble, leur métabolisme et leur énergie, les lois par lesquelles ils réagissent aux influences extérieures, c'est-à-dire leur irritabilité; la mécanique du développement étudie les facteurs ou les conditions qui déterminent la formation des formes et des fonctions au cours du développement embryonnaire et, en utilisant également des méthodes expérimentales, elle influence systématiquement le cours de ce développement et modifie ou élimine certaines conditions. Ainsi, la génétique moderne cherche, par des croisements systématiques et un examen cytologique simultané des chromosomes, à dériver les lois observées de l'hérédité des lois selon lesquelles se produisent les réactions et les modifications de la masse héréditaire localisée dans les cellules germinales. Parallèlement au développement de ces sciences et avec une pénétration plus profonde des processus individuels et de leur mécanisme, c'est-à-dire avec la clarification des lois et des forces agissant dans ce cas, de plus en plus d'attention a été accordée aux phénomènes physiques et chimiques impliqués dans ces processus, à l'étude de ces phénomènes, et même des tentatives ont été faites pour réduire les processus de vie individuels dans le corps exclusivement à eux.
Ici, nous devons souligner ce qui suit. La différence essentielle entre des sciences comme la physiologie, la mécanique du développement, la génétique, et en général celles que nous regroupons sous le nom de biologie expérimentale, n'est nullement dans leur caractère expérimental (comme on le décrit souvent) par opposition aux branches antérieures de la biologie, comme morphologie comparée et biologie descriptive. La différence essentielle entre ces branches nouvellement développées de la biologie réside dans la nouvelle et profonde formulation du problème et dans les nouvelles tâches que ces sciences se sont fixées. En même temps, la méthode expérimentale est un moyen naturel, mais en aucun cas le seul et décisif pour résoudre ces problèmes. La différence essentielle et la nouveauté des tâches que ces sciences se sont fixées consistaient précisément dans le désir de trouver les lois du mouvement de la matière vivante et, avec leur aide, d'expliquer les schémas des diverses formes de leurs manifestations dans diverses conditions. Ces sciences se sont donné pour tâche d'étudier les lois du mouvement de la matière vivante, qui lui sont inhérentes et se manifestent nécessairement dans tous les phénomènes de la vie. Tout comme la solution de la première tâche - trouver des modèles dans les formes de manifestation de la matière vivante - devait inévitablement commencer par une description des formes individuelles et des phénomènes de la vie, leur classification et leur systématisation, il était également naturel que la solution de la seconde tâche aurait dû commencer par une description et une découverte des lois individuelles du mouvement de la matière vivante, qui sont à la base des diverses manifestations individuelles de la vie et des processus de formation.
Ainsi, divers départements spéciaux de physiologie se sont développés comme la doctrine du métabolisme et de l'énergie, qui s'est divisée en branches séparées, correspondant à divers processus d'approvisionnement en énergie, comme la doctrine de la respiration, de la fermentation, de l'azote, de la graisse, du métabolisme interstitiel et des synthèses dans le corps; puis la doctrine des réactions de l'organisme et de son irritabilité, qui se décompose en doctrine de la contraction musculaire, de la conduction de l'irritation, avec les phénomènes chimiques et physiques accompagnant ces processus ; la doctrine des réflexes, etc. sort différent des cellules individuelles et facteurs déterminant ce sort, y compris les phénomènes chimiques et physiques. Nous voyons la même chose dans la génétique, qui, dans sa forme moderne, s'est principalement transformée en une étude expérimentale de la structure des chromosomes, de ses changements, etc., afin de dériver ainsi la manifestation externe des signes et les lois de leur hérédité à partir du les lois du mouvement et les forces agissantes inhérentes aux porteurs de ces traits héréditaires.
Ainsi, la théorie de Darwin a donné un principe général pour expliquer la variété des formes et des fonctions des organismes, tels qu'ils apparaissaient sur la croûte terrestre, une théorie couvrant les régularités des formes des êtres vivants, leur origine et leur loi de mouvement pour tous les organismes vivants ; Maintenant la question se pose de savoir si la même théorie est possible pour toute matière organisée vivante, quelles que soient les conditions historiques de son développement. En d'autres termes, est-il possible de trouver de telles lois universelles du mouvement de la matière vivante qui soient valables dans toutes ses formes de manifestation, aussi diverses que soient ces formes, c'est-à-dire si elles sont basées sur toutes les différentes lois du mouvement qui ont déjà été découvertes ou seront découvertes par des disciplines biologiques individuelles dans le domaine de la génétique, de la physiologie, de la mécanique du développement, etc. - si elles sont basées sur de telles lois universelles du mouvement du vivant la matière, dont les diverses manifestations sont ces lois distinctes des départements spéciaux nommés de la biologie, ainsi que les lois particulières et distinctes des sciences descriptives - la morphologie et la biologie descriptive - sont diverses manifestations des lois générales de l'évolution. Mais cette question équivaut à la question de savoir si la matière vivante a ses propres lois spéciales de mouvement. Et puisque nous avons défini la biologie comme la science des lois du mouvement de la matière vivante organisée, cette question est similaire à la question de savoir s'il existe une science de la vie, la biologie, ou s'il s'agit simplement d'un département de physique et de chimie appliquées. Après tout, si nous attribuons à la matière vivante et organisée nos propres lois du mouvement, qui sont propres à la matière vivante et à elle seule, étant son attribut, une forme de son existence, alors ces lois devraient se révéler dans toute forme de manifestation de matière vivante. Alors toutes les lois spéciales du mouvement qui ont été et seront découvertes par des branches séparées de la biologie, telles que les lois de la physiologie, de la mécanique du développement, de la génétique, etc., doivent se révéler être des cas spéciaux, des manifestations spéciales des lois universelles du mouvement inhérentes. dans la matière vivante, même si ces manifestations, et se sont produites dans des conditions historiquement conditionnées et considérablement modifiées, et donc sous une forme considérablement modifiée. Il n'y a que deux possibilités pour contourner l'inévitabilité de cette conclusion.
1. Nous pouvons affirmer que la matière vivante n'a pas ses propres lois de mouvement, que les lois de mouvement de la matière vivante sont essentiellement les mêmes que celles de la matière inanimée. Ensuite, étant cohérents, nous n'avons pas du tout le droit de parler de matière vivante. Mais alors la biologie n'est rien d'autre que la physique et la chimie appliquées, c'est-à-dire l'application des lois de la physique et de la chimie à ces systèmes complexes que sont les êtres vivants.
2. Soit on affirme que les êtres vivants ont leurs propres régularités, leurs propres lois du mouvement, mais que ces lois ne sont pas déterminées par l'état, l'organisation, la structure de la matière des êtres vivants, c'est-à-dire ne sont pas une forme de manifestation et d'existence, un attribut de la matière vivante, mais le résultat (et cette conclusion est alors inévitable) de forces supramatérielles, divines, qui ne modifient pas les lois de la physique et de la chimie, mais les dirigent constamment.
Le premier de ces points de vue est défendu par le courant connu en biologie sous le nom de mécanisme, le second par le vitalisme. Les deux directions s'arrêtent avant d'atteindre le point décisif et essaient de couvrir cet arrêt avec une fausse philosophie. Mais la recherche scientifique ne s'arrête pas et, malgré l'influence retardatrice de ces deux directions, elle pénètre de plus en plus profondément dans les lois spéciales et générales qui régissent le mouvement de la matière vivante. Il n'y a, bien sûr, qu'une seule manière correcte de prouver l'inadmissibilité de ces deux points de vue, qui nient l'existence de lois générales du mouvement inhérentes à toute matière vivante et à elle seule, en tant que forme d'existence de ce qui est organisé, la matière vivante : cette voie consiste à trouver et à étudier les lois générales de la matière vivante, à révéler comment elles se manifestent sous différentes formes dans différentes formes d'êtres vivants, d'autre part, à montrer que dans toutes les diverses lois particulières la même loi générale lois de la matière vivante se manifestent, qui dans diverses, changeant au cours du développement des êtres vivants sur terre, les lois des phénomènes de la vie trouvent leur expression dans les mêmes lois du mouvement, qui sont caractéristiques de la matière vivante et seulement à elle.
Ainsi, nous arrivons à la conclusion que si nous attribuons à la matière organisée vivante des lois spéciales de mouvement qui lui sont propres, c'est-à-dire nous parlons d'une science spéciale - la biologie - et en même temps nous voulons rester sur la base du matérialisme, alors nous ne devons pas seulement donner une réponse affirmative à notre question, est-il possible de trouver de telles lois générales qui sous-tendent tous les lois du mouvement dans des domaines distincts et spéciaux de la biologie, ou dont une manifestation concrète particulière sont ces lois spéciales de la physiologie, de la mécanique du développement, de la génétique, etc., mais nous devons également dire que trouver ces lois, faire ces généralisations et appliquer leurs résultats en tant que théorie de pointe dans la recherche est une tâche urgente biologie théorique.
Sur la base de ce qui précède, nous pouvons dresser la représentation schématique suivante du développement de la biologie, de sa partie spéciale, expérimentale, descriptive et théorique générale :
Biologie spéciale ou descriptive Biologie générale ou théorique
Zoologie, botanique, morphologie, embryologie descriptive, biologie descriptive, écologie, etc. Physiologie, mécanique du développement, génétique, recherche sur le protoplasme. Théorie de l'évolution ou doctrine de l'origine des espèces. Théorie générale de la matière vivante.
Bien sûr, chaque point de ce schéma nécessite une explication.
Premièrement, nous assimilons le particulier au descriptif-expérimental, d'une part, et le théorique au général, d'autre part. Il nous semble que cette assimilation est justifiée et fondamentalement correcte. Après tout, le traitement théorique de tout phénomène consiste précisément dans le fait que nous extrayons la régularité générale d'une grande variété de phénomènes spéciaux et spécifiques et étudions cette régularité abstraite particulière, analysons et identifions ses diverses formes possibles. Nous permettons certaines conditions et déterminons comment le processus doit se dérouler dans des conditions données, sous quelle forme la régularité se manifestera dans des conditions spécifiques données. Ensuite, nous comparons le résultat obtenu de cette manière avec des données expérimentales, en étudiant comment ces phénomènes se déroulent dans la nature où les conditions acceptées par nous sont réalisées, ou nous créons nous-mêmes ces conditions dans l'expérience et examinons si le processus se déroule réellement comme nous l'avons déduit de la droit général que nous avons abstrait dans les conditions que nous avons admises. Si la loi générale abstraite ainsi obtenue est réellement justifiée, c'est-à-dire si les conclusions qui en sont tirées sous l'hypothèse de diverses conditions sont confirmées par l'expérience ou dans une expérience, si notre loi est vraiment une régularité générale, alors nous pouvons, avec son aide et sur la base d'une analyse des données de l'expérience des conditions spécifiques, prédire le cours des processus ou, à l'aide d'un changement correspondant des conditions, les diriger dans la direction souhaitée, c'est-à-dire alors cette loi générale abstraite deviendra la propriété de la science théorique. En ce sens, on parle de science théorique par opposition à expérimentale ou descriptive. On parle de science théorique quand on part de l'ensemble des lois générales purement abstraites d'un champ donné de phénomènes, obtenues à partir de toute l'expérience d'une science donnée, et que l'on représente les phénomènes observés dans l'expérience comme des cas particuliers de ces lois. sous certaines conditions. Au contraire, nous parlons de science descriptive ou expérimentale lorsque, sur la base d'observations et de résultats expérimentaux individuels, nous recueillons du matériel factuel pour la science théorique ou, en le généralisant, nous parvenons à des modèles généraux.
À première vue, il pourrait sembler que la différence ici se résume uniquement à la méthode de présentation. Mais cette idée est complètement fausse, puisque, premièrement, la science descriptive expérimentale diffère de la science théorique non seulement par la manière dont elle présente les faits et les lois générales : de plus, les lois de la science descriptive expérimentale sont dérivées dans la science théorique d'une manière complètement différente. de sorte que la différence entre les deux sciences réside non seulement dans la méthode de présentation, mais aussi dans la méthode de recherche, et d'autre part, les lois obtenues par la science théorique ne sont pas équivalentes en contenu avec les lois obtenues par la science descriptive expérimentale à travers généralisations.
En ce qui concerne la première différence, la science descriptive-expérimentale obtient des lois en généralisant les observations et les données expérimentales, mais la loi ainsi déduite n'est nullement une théorie d'un groupe donné de phénomènes et ne constitue donc nullement le contenu de la science théorique. Cette loi ne devient le contenu de la science théorique que lorsqu'elle peut être déduite de certaines lois générales et de certains concepts théoriques comme cas particulier des conditions dans lesquelles la loi a été trouvée. C'est alors et seulement alors que nous parlons d'une théorie de ces phénomènes. Ainsi, la science expérimentale tire ses lois de l'expérience par la généralisation, tandis que la science théorique tire les mêmes lois de propositions et d'hypothèses abstraites générales, et certaines conditions de concrétisation sont acceptées. Bien entendu, ces lois et hypothèses abstraites sont également abstraites de l'expérience et autorisées sur la base de celle-ci, mais elles dépassent les limites des données directes de l'expérience.
Expliquons cette différence avec quelques exemples.
Comme première, prenons la loi de la chute des corps de la mécanique. Dans les manuels de physique expérimentale, cette loi est présentée comme le résultat d'une généralisation d'observations et d'expériences systématiques et de mesures du chemin parcouru par la chute des corps à différents intervalles de temps. En effet, Galilée a obtenu cette loi précisément de cette manière, et depuis l'époque de Galilée, la voie d'une expérience causale-analytique systématique a été considérée comme un modèle de recherche expérimentale en biologie. V. Ru a pensé à ce modèle lorsqu'il a fondé la mécanique du développement. Il est également souligné par Hartmann dans sa "Biologie générale" comme la voie qui fera avancer la biologie :
"Le grand mérite de Galilée réside dans le fait qu'il a introduit une expérience systématique et, grâce à cela, a découvert le nouveau genre l'induction, qui, ayant conduit avec l'inévitabilité de la nécessité logique à la connaissance causale, s'est en même temps révélée hautement fructueuse sur le plan créatif pour l'avancement de la science. La loi ainsi obtenue stipule, comme on le sait, que tout corps en chute libre (si l'on peut négliger la résistance de l'air) tombe avec une accélération constante et que la distance parcourue est égale à la moitié du produit de cette accélération par le carré du temps, c'est-à-dire (...)
Autant que nous pouvons déjà parler ici de la théorie de la loi de la chute et d'où, de quelle manière ces lois générales du mouvement ont été obtenues, nous en dirons davantage plus tard, lorsque nous examinerons plusieurs exemples dans divers domaines. En tout cas, on voit que la loi de chute obtenue par la seconde méthode donne plus dans son contenu que la loi obtenue en généralisant les expériences analytiques et les observations. Ainsi, par exemple, il montre qu'il s'agit d'une loi approchée, qu'elle n'est valable que dans la mesure où la longueur du chemin parcouru lors de la chute par rapport au rayon de la terre peut être négligée. Il est impossible de déduire tout cela des résultats obtenus en généralisant les données expérimentales de la loi.
Prenons comme deuxième exemple la loi bien connue de Boyle-Mariotte. Elle stipule qu'à température constante, la pression d'un gaz est proportionnelle à sa masse volumique ou inversement proportionnelle au volume par unité de masse, soit :
PV = Const,
si p est la pression et V est le volume par unité de masse. Cette loi est également décrite en physique expérimentale comme une généralisation d'expériences analytiques et d'observations systématiquement effectuées sur divers gaz à diverses pressions, etc., et en effet elle a été obtenue de cette manière.
En physique théorique, cependant, cette loi est dérivée comme un cas particulier de certains concepts généraux et lois du mouvement des molécules de gaz. On suppose que le gaz est constitué de molécules individuelles se déplaçant à des vitesses différentes, et on suppose que les vitesses sont réparties sur trois coordonnées selon la courbe d'erreur gaussienne, et que le carré moyen des vitesses est proportionnel à la température et, par conséquent , est constant à température constante. De plus, on suppose que les lois générales du mouvement sont également valables pour les molécules. Avec l'hypothèse de ces idées et lois générales, il est possible de dériver la loi de Boyle-Mariotte comme cas particulier.
En effet, on note m le poids des molécules individuelles d'un gaz donné, le nombre de molécules se déplaçant à une vitesse comprise entre v et v + dv par unité de masse égale à N, puis le nombre de molécules passant par unité de temps avec cette vitesse par la surface unitaire sera égale à Nv, et leur nombre de mouvements - mNv2 ; si l'on prend le carré moyen de la vitesse de la composante normale correspondante, alors la pression sur la paroi sera égale au tiers de cette valeur, soit (...)
et c'est la loi de Boyle - Mariotte
pV = Const
si l'on se rappelle l'hypothèse générale selon laquelle le carré moyen de la vitesse des molécules dépend de la température et est donc constant à température constante.
Dans ce cas, nous avons encore déduit la loi généralisée des données de l'expérience comme un cas particulier de lois et règlements plus généraux. On voit encore que dans le second cas la même loi exprime plus dans son contenu : elle contient aussi des énoncés sur les molécules et leur mouvement, dont la loi, obtenue causalement analytiquement au moyen de la généralisation, ne dit rien, et qui ne sont pas données directement dans expérience. . Là encore se pose la question de savoir où l'on prend ces idées et propositions générales, qui, d'une part, sont abstraites et générales, et, d'autre part, ont un contenu plus riche. Après tout, à partir de ces idées et dispositions générales et abstraites, il est possible, comme on le sait, de dériver non seulement la loi de Boyle-Mariotte, mais, en acceptant les conditions appropriées, également d'autres lois des gaz obtenues par généralisation à partir de l'expérience. On parle donc de théorie cinétique gaz dans le cadre de la physique théorique. Ces idées générales et ces lois de la théorie cinétique des gaz contiennent les lois particulières du mouvement de toute matière gazeuse, quelles que soient les conditions dans lesquelles elles se manifestent, tant que les parties qui composent cette matière, c'est-à-dire les molécules elles-mêmes, ne subissent pas changements - en d'autres termes, jusqu'à ce que les changements chimiques. Cela nous amène également à répondre à la question de savoir où et comment ces propositions et représentations abstraites générales sont obtenues, telles que, par exemple, les lois du mouvement de Newton en mécanique, la loi générale d'attraction de masse de Newton, et les propositions et représentations de la théorie cinétique des gaz. Elles ne sont pas le résultat d'une généralisation ultérieure d'une quelconque loi empirique, par exemple la loi de la chute ou la loi de Boyle-Mariotte, mais le résultat de la réunion de diverses lois empiriques et de données individuelles d'expérience, de la concentration de toutes ces données de l'expérience et les lois empiriques en certaines propositions et idées générales qui, elles-mêmes, dépassent déjà les limites de l'expérience directe et sont nécessairement abstraites, puisqu'elles font abstraction du général, de l'essentiel, c'est-à-dire des lois générales du mouvement inhérentes à un état matériel donné. Ce n'est qu'à la condition de pouvoir abstraire ces lois générales du mouvement propres à un état matériel donné, et de dépeindre les diverses lois empiriques individuelles comme une manifestation de ces lois générales du mouvement dans certaines conditions, alors seulement parlera-t-on d'un état théorique ou général. science de ce domaine. La collecte et la présentation des lois individuelles d'un domaine donné, obtenues par généralisation, est la tâche de la science descriptive et expérimentale.
Ce qui a été dit est correct non seulement pour la mécanique et pour d'autres domaines de la physique. On retrouve la même chose en chimie, où, sur la base du même critère, on distingue la chimie générale ou théorique et la chimie spéciale, organique et inorganique. La chimie générale ou théorique ne traite que des processus et des lois qui sont communs à tous les processus chimiques et valables pour tous, quelles que soient les conditions particulières auxquelles ces processus peuvent se produire. Il expose les lois du mouvement qui s'accompagnent d'un changement dans la structure des molécules, quelle que soit la particularité de la structure de ces molécules. Elle formule ces lois comme des cas particuliers sous les conditions données de quelques idées et dispositions plus générales sur la structure des molécules et leur mouvement, elle les déduit de ces dispositions. Ainsi, les lois de l'électrolyse trouvées par Faraday en généralisant les résultats d'expériences analytiques causales sont, comme on le sait, dérivées en chimie théorique d'idées et de dispositions générales sur la structure des molécules et sur leur dissociation électrolytique. Ainsi, en chimie théorique, ces régularités dérivent des idées générales sur le mouvement et la structure, selon lesquelles diverses réactions se produisent en fonction de l'équilibre, de la vitesse et de l'écoulement dans le temps, et les lois de la dynamique chimique ainsi obtenues font l'objet de chimie théorique. La présentation des diverses lois de l'électrolyse, de la statique et de la dynamique chimiques sur la base d'une généralisation des observations et expériences correspondantes ne serait pas encore de la chimie théorique. Ce n'est que lorsque nous pouvons représenter ces lois sur la base de représentations et de propositions générales obtenues par abstraction, c'est-à-dire concentration de diverses propositions empiriques sur le mouvement des composés chimiques, quand on peut en déduire des cas particuliers, seulement alors et seulement dans la mesure où il s'agit de chimie théorique ou générale. Les exemples ci-dessus l'expliquent suffisamment.
Ici, donc, notre assimilation du général au théorique, d'une part, et du particulier au descriptif-expérimental, d'autre part, est correcte.
Comment ça se passe avec la biologie ? À première vue, il semble qu'il y ait une différence essentielle entre la physique et la chimie, d'une part, et la biologie, d'autre part. La physique traite des lois du mouvement de la matière inanimée, puisqu'il n'y a pas de changements dans sa structure chimique, et quelle que soit la forme sous laquelle ces corps existent, si ces mouvements se trouvent réellement dans la nature et quelles lois d'existence, de distribution et les changements dans le temps sont soumis au mouvement de diverses formes physiques concrètes. La chimie traite également des lois de la structure chimique et de ses changements, quels que soient l'endroit et la quantité de ces divers corps chimiques présents dans la nature et à quelles lois relatives à l'existence, à la distribution et au changement dans le temps divers corps chimiques concrets sont soumis dans la nature. Ainsi, par exemple, la physique des gaz ne traite pas des régularités des changements de pression, de la formation, etc., des accumulations de gaz existant dans la nature et de leurs changements dans le temps. La physique des gaz appliquée traite de cela en partie pour des raisons pratiques : la météorologie, qui étudie les régularités des vents, etc. L'hydrodynamique ne traite pas des régularités qui régissent les liquides naturels avec leurs mouvements, leur apparence et leurs changements dans le temps ; par exemple, il ne traite pas des régularités du mouvement des fleuves rencontrés sur terre et de leurs évolutions dans le temps. Il en va de même pour l'électrodynamique, etc. De plus, la chimie ne traite pas des régularités qui régissent l'existence, la quantité, la formation, la distribution et les changements dans le temps de divers composés chimiques dans la nature. C'est en partie la responsabilité du Département de chimie appliquée en géologie.
La biologie, au contraire, s'occupe des êtres vivants qui existent dans la nature, des corps naturels, tels qu'ils sont donnés dans la nature, et sa première tâche, on le voit, a été d'étudier précisément l'existence de la forme de ces êtres vivants, tels qu'ils sont ainsi que les lois de leur formation, de leur répartition sur terre et de leurs évolutions dans le temps.
Cependant, cette différence n'est qu'une différence dans le développement historique de l'orientation de la recherche dans ces sciences et n'est pas due à l'essence même du sujet.
Nous pensons que la différence dans le développement de la direction de la recherche était due à la signification différente que l'inorganique et l'organique, pour la satisfaction de ses besoins pratiques, ont pour l'humanité, la nature et leurs lois du mouvement.
La nature inorganique et ses lois du mouvement ont toujours eu pour l'homme la signification qu'il pouvait, dans des conditions d'existence données, les utiliser et les diriger, pouvait avec leur aide fabriquer ses premiers outils de travail, et ensuite construire ses machines. Les premiers outils de travail primitifs étaient machines simples comme un levier, etc. La mécanique s'est développée à partir d'un besoin pratique d'améliorer ces machines : à partir des mêmes besoins, une dynamique s'est développée afin de construire de meilleures armes ou de mieux les utiliser au moyen des lois de la balistique. L'hydrodynamique est née de la nécessité pratique de construire des pompes et des machines hydrauliques sur la base des lois des fluides, mais pas de la nécessité d'utiliser les forces naturelles de l'eau en tant que telles, car pour la meilleure utilisation de ces dernières, des machines appropriées avec une connaissance appropriée de les lois de l'hydrodynamique et de la mécanique sont nécessaires. L'aérodynamique s'est développée notamment en relation avec l'aéronautique. La thermodynamique s'est également développée en relation avec
le développement des mots de passe de la machine, et non en rapport avec la question de savoir où et sous quelle forme les transformations énergétiques qui nous sont utiles ont lieu dans la nature, etc. Il en va de même dans une large mesure pour la chimie, qui est née de la nécessité pratique de créer des composés et des substances utiles à l'homme à partir de produits naturels, afin de ne pas dépendre de produits disponibles dans la nature, qui ne se trouvent qu'en quantités limitées. Le précurseur de la chimie scientifique moderne était l'alchimie, qui a recueilli de nombreuses observations et connaissances chimiques précieuses dans le but de créer de l'or précieux à partir de substances sans valeur.
Mais la matière vivante organisée, les êtres vivants ont toujours joué un rôle différent pour l'humanité. Les plantes et les animaux ont toujours été pour l'homme des conditions d'existence de la plus haute importance ; elles étaient sa nourriture et, de plus, sous la forme telle qu'elles se trouvent dans la nature ; une personne ne pouvait les utiliser que dans la mesure où elle connaissait leur distribution, leurs conditions d'existence dans la nature, leur reproduction et leur mode de vie. Les premiers moyens par lesquels l'homme se procurait sa propre nourriture étaient la pêche, la chasse et la cueillette de certains fruits trouvés dans la nature. Même à l'heure actuelle, il ne peut encore être question de fabriquer des denrées alimentaires indépendamment des êtres vivants, végétaux et animaux présents dans la nature. Cela a causé le fait que l'homme était principalement intéressé par la connaissance des différents êtres vivants trouvés dans la nature, leur distribution et leur reproduction, leur mode de vie et les lois qui régissent les conditions de leur apparition dans la nature. Pour cette raison, en biologie, le moment naturel-historique s'est développé d'abord et avant tout, tandis que la direction expérimentale, étudiant les lois générales du mouvement de la matière vivante, quelles que soient les conditions aléatoires de son apparition, n'est apparue que plus tard. Dans les sciences inorganiques, nous voyons le tableau inverse. Cependant, il serait faux de penser que cette différence est due à l'objet lui-même, à étudier, à la différence d'état et de lois du mouvement entre la matière vivante et la matière inanimée. La nature inanimée a aussi sa propre histoire, ainsi que l'inanimé, et le but ultime de toute science est d'étudier les lois de cette histoire de la nature et, sur la base d'elles, de prédire les phénomènes et de les contrôler.
Mais pour retrouver les schémas de l'histoire de la nature animée ou inanimée, il ne suffit nullement de connaître les conditions d'existence, de distribution et d'évolution dans le temps de ces diverses formes de phénomènes et de mouvements. Ce n'est que dans ce cas qu'on peut parler de régularité historique, si l'on peut déduire des lois du mouvement inhérentes à une matière donnée la nécessité, la régularité de ces changements dans le temps, l'apparition et la disparition de certaines formes de mouvement et l'apparition d'autres. - si l'on, sur la base de ces lois générales, caractéristiques d'une matière donnée et des lois internes du mouvement qui lui sont propres, on peut montrer que ces lois et leurs changements dans le temps avec la nécessité interne s'effectuent par des voies particulières et aléatoires. Il n'y a qu'un seul domaine de connaissance, une seule science, où ce problème est résolu, où, sur la base de lois internes générales du mouvement, obtenues au moyen d'une abstraction poussée, c'est-à-dire d'une condensation des propositions empiriques les plus diverses, la nécessité de la régularité historique dans le sens ci-dessus est démontrée. C'est la doctrine marxiste de la société. Les lois générales du mouvement de la société humaine trouvées par Marx ont fourni une méthode pour étudier toute forme de société, et c'est pourquoi, sur la base d'elles, il est possible, en utilisant l'analyse de tout système social, avec l'inévitabilité de la loi de la nature, pour prédire les changements (et leur direction) de ce système, et aussi influencer systématiquement le cours de ces changements.
En comparant tout ce qui a été dit, on voit que la différence entre les sciences inorganiques et la biologie n'est due qu'à développement historique de ces sciences, et non par des différences fondamentales dans le but qu'elles se fixent, ou des différences dans la méthode par laquelle ce but est ou peut être atteint.
Ainsi, nos conclusions concernant les sciences théoriques sont pleinement applicables à la biologie. De plus, nous voyons dans les sciences inorganiques que les modèles historiques de la matière inanimée, l'inévitabilité de l'émergence, du vieillissement, de la mort et des changements des corps célestes, ainsi que la direction de ces changements, puisqu'ils sont encore
étudié avec succès, ne pouvait être étudié avec précision que sur la base et à l'aide des concepts généraux et des lois du mouvement obtenus par la physique et la chimie théoriques. Sans les lois générales du mouvement de la mécanique, la force d'attraction, les lois des gaz, la thermodynamique, les lois de la radioactivité, etc. les sciences naturelles ne seraient pas arrivées aux idées modernes sur l'origine et l'histoire des corps célestes. Il en va de même pour l'histoire de notre terre, ses couches, etc.
Nous arrivons maintenant au deuxième point de notre schéma, qui nécessite une explication - c'est la question du contenu et de la signification de la théorie de l'évolution et de sa relation avec la théorie générale de la matière vivante dans le cadre de la biologie théorique ou générale. En ce qui concerne le contenu de la théorie de l'évolution, il est sans doute correct de présenter celle-ci comme un aboutissement de la biologie théorique au sens indiqué ci-dessus. La théorie de l'évolution n'est pas seulement une généralisation de données empiriques directes ou une loi empirique. Elle est un caillot un grand nombre diverses données empiriques et modèles de morphologie comparative, de biologie descriptive, etc. et va au-delà de l'expérience immédiate ; il exprime une régularité générale, obtenue par abstraction et à partir de quelques idées générales sur les êtres vivants, régularité qui dit que les êtres vivants sur terre, animaux et plantes sont nés les uns des autres au cours de l'histoire de la terre, qu'ils ont un point commun arbre généalogique, c'est-à-dire qu'ils sont en relation "sanguine" plus ou moins étroite les uns avec les autres. Toutes les données empiriques individuelles obtenues par la morphologie comparée, la zoogéographie, la paléontologie, etc., peuvent être représentées comme des cas particuliers de cette principe général , ou ce schéma général. Plus encore : la théorie de l'évolution a aussi un moment historiquement temporel, puisqu'elle contient la nécessité de l'émergence de nouvelles formes et de la mort des autres. Mais il n'exprime aucune régularité historique. Rien ne peut être déduit de la théorie de l'évolution dans sa forme moderne et avec sa justification moderne quant à quelles formes d'êtres vivants ont pu ou auraient dû apparaître dans certaines conditions et dans une certaine période historique, quelles régularités sont nécessairement réalisées au cours de l'histoire. des êtres vivants à travers particulier et accidentel. Rien ne peut être dit sur comment et dans quelle direction les dernières formes de vie ont dû différer des premières. Les principes de l'évolution et la théorie de l'évolution dans leur forme moderne contiennent la proposition que diverses formes d'êtres vivants, que la matière vivante ont leur propre histoire, mais ils ne disent rien sur les lois de cette histoire et ne permettent aucune affirmation. Que la théorie de l'évolution, telle que développée et étayée par Darwin, n'ait pas dépassé ces limites n'est, bien sûr, pas un hasard. Cela est dû au fait qu'il s'agit d'une réalisation théorique de la première phase descriptive de la biologie. Selon le degré de développement de la science alors, elle ne pouvait pas aller plus loin. Cela reflétait les lacunes de son époque. Les véritables régularités historiques dans le sens ci-dessus ne peuvent être reconnues que sur la base des lois générales du mouvement inhérentes à la matière vivante. Ce n'est qu'en connaissant ces lois générales du mouvement que nous pouvons montrer comment elles changent de forme lorsque les conditions changent, et dans quelle direction un tel changement est possible et doit se produire. Sur quelles lois générales et caractéristiques des êtres vivants Darwin pouvait-il s'appuyer ? Sur celles que l'on pourrait obtenir en généralisant à partir des données empiriques de la première phase descriptive de la biologie, c'est-à-dire sur les lois de la reproduction, de la variabilité et de l'hérédité. En étayant ses enseignements, Darwin les a pleinement utilisés. Mais il ne pouvait s'appuyer que sur ces lois générales des manifestations de la matière vivante, et non sur les lois internes du mouvement de cette matière elle-même. Une théorie générale de la matière vivante n'existait pas encore à cette époque. Il n'y avait pas non plus de lois spéciales du mouvement des phénomènes individuels. Il n'y avait pas de théorie de l'hérédité au sens de la génétique moderne, qui tente de dériver les phénomènes de l'hérédité des lois du mouvement inhérentes à la substance héréditaire. Une théorie similaire de la variabilité, de la reproduction, etc. manque à ce jour. Par conséquent, il est compréhensible que dans la biologie moderne, il y ait des tentatives de la part de la génétique pour approfondir la théorie de l'évolution, pour la réduire à la théorie de l'hérédité. Que ces tentatives restent insatisfaisantes s'explique précisément par le fait que la génétique elle-même ne peut fonctionner qu'avec ces lois particulières du mouvement de la matière vivante sur lesquelles reposent les lois de l'hérédité, et non avec ces lois universelles de la matière vivante qui sont obtenues par condensation, c'est à dire. abstractions, non seulement des phénomènes de l'hérédité, mais aussi des phénomènes de croissance, de reproduction, d'adaptation, de développement, etc., c'est-à-dire à partir de données empiriques également issues de la physiologie, de la mécanique du développement, etc. Ce n'est que sur la base et avec l'aide de telles lois générales de la matière vivante qu'un approfondissement réussi de la théorie de l'évolution peut être atteint, uniquement sur la base et avec l'aide de telles lois, c'est-à-dire la théorie générale de la matière vivante , la théorie de l'évolution peut-elle être développée et approfondie en une véritable théorie historique, qui embrasse les régularités historiques et leur nécessité et permet des déclarations à leur sujet.
Dans sa forme moderne, la théorie de l'évolution non seulement ne permet aucune déclaration sur les régularités historiques, c'est-à-dire lois concernant différents types les animaux et les plantes comparés à leur passé ; elle nie même fondamentalement toute régularité au sens d'une régularité réalisée dans le temps avec nécessité à travers le particulier et l'accidentel, c'est-à-dire en termes de direction dans le temps. Ainsi, nous avons une situation quelque peu paradoxale dans la théorie évolutionniste moderne, à savoir une théorie qui postule et justifie l'histoire des êtres vivants, mais nie fondamentalement l'existence de régularités dans cette histoire. Il est dominé par le moment de l'accidentel, recouvrant le moment de l'historiquement nécessaire, naturel.
Ce phénomène paradoxal a deux raisons : premièrement, toute science doit rejeter catégoriquement toute théorie qui admet que les régularités historiques, au sens d'orientation, d'orthogenèse, sont causées par des forces immanentes, immatérielles, directrices, ou tente d'expliquer ces régularités de telle manière , c'est-à-dire . dans une direction vitaliste. Par conséquent, il faut fondamentalement rejeter comme non scientifiques toutes les explications et théories qui procèdent de telles hypothèses et conduisent ou même ne peuvent que conduire à celles-ci. Dans la lutte contre ces tendances, cependant, la biologie scientifique s'est développée, qui, adhérant au postulat de l'histoire des êtres vivants, a de plus en plus prouvé la présence d'un élément de hasard dans cette histoire.
Deuxièmement, le moment du nécessaire historiquement, régulier, réalisé à travers le particulier et l'accidentel, ne saurait et ne peut être reconnu, saisi et expliqué matérialistement s'il ne s'appuie sur les lois générales du mouvement inhérentes à la matière vivante.
Ces deux causes se combinent dans la biologie moderne de telle sorte que, compte tenu de l'absence d'explication matérialiste des régularités historiques, c'est-à-dire pour celles qui s'effectuent nécessairement dans le temps dans une certaine direction, les biologistes nient fondamentalement ces régularités et leur existence, les présentant comme contraires à la manière de penser et à la vision du monde matérialiste-dialectique, scientifique.
Mais l'inexactitude d'un tel point de vue est démontrée par le fait que, étant donné un certain degré de développement des forces productives, la direction du développement du système social est nécessairement prédéterminée et « la roue de l'histoire ne peut être retournée en arrière. " Il suffit, par exemple, de connaître l'argument de Lénine contre les populistes, fondé sur les lois générales du mouvement de la société, pour voir que l'hypothèse d'une régularité historique au sens de celle qui se déroule nécessairement dans une certaine direction ne signifie pas contredit en aucune façon le matérialisme dialectique, mais, au contraire, est un élément essentiel de ce dernier. D'autre part, sur l'exemple du marxisme et de certains des domaines ci-dessus des sciences naturelles inorganiques, nous voyons que matérialiste, c'est-à-dire scientifiquement, il n'est possible de comprendre et d'expliquer ces régularités historiques qu'à partir et à l'aide des lois générales du mouvement d'une matière donnée.
Avec cela, nous avons également répondu à la question de la relation entre la théorie de l'évolution et la théorie générale de la matière vivante dans le cadre de la biologie théorique selon notre schéma ci-dessus. La théorie de l'évolution a besoin d'être approfondie pour devenir une véritable théorie historique de la matière vivante. Ce développement ultérieur ne peut être atteint que sur la base des lois générales du mouvement de la matière vivante. Par conséquent, la tâche immédiate de la biologie théorique est le développement des lois générales du mouvement des êtres vivants.
matière, c'est-à-dire la théorie de ce dernier. La tâche qui attend la biologie théorique, à laquelle elle s'approche, est donc de présenter et de dériver les lois et les données empiriques de la biologie descriptive et expérimentale avec ses sections comme des moments particuliers dans le développement de lois et d'idées plus générales qui vont au-delà de l'expérience directe. matière vivante. Ces lois générales doivent être les lois du mouvement inhérentes à la matière vivante, c'est-à-dire unique à elle. Mais ils doivent représenter les lois du mouvement qui lui sont inhérentes partout et toujours, la forme de son existence, sous quelque forme spéciale qu'elles puissent apparaître. Elles doivent donc être valables pour toute matière vivante et uniquement pour elle. Elles doivent permettre de déduire de l'analyse des conditions particulières l'émergence de formes particulières de mouvement et le sens de leur évolution. C'est un long chemin. Le premier et le plus grand pas dans cette direction a été franchi par la théorie de l'évolution fondée par Darwin. D'autres travaux préliminaires importants ont été effectués par les sciences expérimentales spéciales en développement, qui ont abordé l'étude de ces lois du mouvement de la matière vivante, à partir desquelles il est possible de dériver des modèles individuels de manifestations de cette matière, principalement la théorie de l'hérédité ou la génétique. , qui cherche à présenter ses modèles comme des cas particuliers d'idées plus générales. Le pas suivant doit être fait dans la direction d'une théorie générale de la matière vivante pour aborder avec son aide la solution des problèmes indiqués ci-dessus. Savoir, dans la mesure du possible maintenant, montrer que cette voie nous est ouverte, et faire un pas de plus dans cette direction, tel est le but de ce livre.

Chapitre 1 LE PRINCIPE DE NON-EQUILIBRE STABLE
Certains systèmes matériels sont désignés par nous sur la base de certains phénomènes comme des êtres vivants, des systèmes vivants. L'ensemble des phénomènes à partir desquels nous désignons un système comme vivant, ou les conditions internes nécessaires à cet ensemble de phénomènes, nous l'appelons vie. Dans le langage familier ordinaire, par exemple, ils disent: «Il y a encore des signes de vie chez l'animal», et par là ils veulent dire que les conditions de manifestation des phénomènes mentionnés chez l'animal sont toujours préservées. Mais si l'on veut aborder la définition de ces phénomènes ou des conditions auxquelles ils sont associés, ils se heurtent à une difficulté frappante et apparemment contradictoire. D'une part, nous voulons caractériser certains systèmes matériels, que nous désignons comme vivants sur la base de propriétés connues, et ainsi les distinguer des autres systèmes ; en revanche, il nous est difficile d'indiquer au moins une propriété qui serait caractéristique de ces systèmes et les distinguerait des autres. Le contraste entre la clarté et la certitude avec lesquelles la désignation « vivant » est utilisée dans le langage ordinaire et scientifique, et la difficulté et l'incertitude, ainsi que la certitude avec laquelle la science essaie de donner un sens précis et clair à cette désignation, est vraiment frappant. La façon la plus simple de comprendre cette contradiction est de prendre des manuels de biologie et d'établir que leurs parties introductive et générale parlent de la difficulté et même de l'impossibilité d'une telle distinction, alors que lorsqu'il s'agit de décrire un être vivant et d'interpréter des phénomènes vivants dans le texte, il n'y a jamais aucun doute que l'objet considéré ou le phénomène considéré doivent être classés comme des êtres vivants ou des phénomènes de la vie et que, par conséquent, ils occupent à juste titre une place dans les manuels de biologie.
Cet état de choses a conduit, dans l'exposition concrète de la biologie, à un accord tacite selon lequel, en exposant la biologie et en la délimitant comme telle des autres sciences, on doit s'appuyer au mieux sur cette distinction instinctive-empirique ; par conséquent, la description et l'analyse des phénomènes de la vie ne sont faites ni du point de vue des propriétés et des modèles caractéristiques généraux qui dominent tous les phénomènes de la vie (systèmes vivants), ni du point de vue des conditions nécessaires à leur identification .
Mais nous n'adhérerons pas à cette coutume ici, mais essaierons de mettre en évidence les propriétés et les lois qui caractérisent les systèmes vivants, et de voir comment ces propriétés et ces lois se manifestent chez divers êtres vivants.
Bien sûr, il y a eu pas mal de tentatives pour isoler ces propriétés et donner une définition de la vie, mais ces tentatives avaient surtout l'inconvénient que leurs initiateurs ne les prenaient pas assez au sérieux, et n'essayaient pas de vérifier l'exactitude de leurs définitions sur la vie. phénomènes, parce que cela a été fait sous une forme trop générale, de sorte qu'ils ne pouvaient pas être confirmés ou réfutés au moyen d'observations ou d'expériences spécifiques, c'est-à-dire qu'ils ne pouvaient pas être vérifiés du tout.
Nous essaierons à notre tour de donner une définition de la vie dont la justesse pourrait être vérifiée, et nous essaierons de procéder à cette vérification.
Notre tâche est de combiner et d'exprimer sous la forme d'une ou plusieurs lois ce qui est caractéristique de tous les systèmes que nous désignons comme vivants, et ce qui n'est caractéristique que d'eux.
Changements dans l'état des systèmes vivants dans des conditions externes constantes.
Tous les êtres vivants se caractérisent, tout d'abord, par un changement spontané de leur état, c'est-à-dire un changement d'état, qui est causé par des causes externes qui se trouvent en dehors de l'être vivant. Personne ne définira un corps ou un système matériel comme vivant s'il ne peut y détecter aucun changement, ou s'il ne peut détecter que des changements de nature purement "passive", c'est-à-dire qui sont sans doute le résultat de modifications de l'environnement ou de l'influence de forces extérieures, sans aucune participation "active" du système lui-même. Ainsi, si un système matériel est au repos complet et se déplace, par exemple, uniquement quand et où il est déplacé ou lancé, et uniquement en fonction de sa masse, de son inertie et de sa résistance au frottement ; s'il a une température ambiante et seulement alors et tant se réchauffe ou se refroidit quand et dans quelle mesure la température ambiante change et, de plus, selon sa capacité calorifique ; si aucune réaction chimique ne se produit dans le système matériel, ou si elles ne se produisent que lorsque des substances capables de réagir y sont ajoutées de l'extérieur, et seulement dans une mesure et à une vitesse qui correspondent à la loi d'action de masse et à la cinétique chimique dans des conditions données conditions initiales dans le système matériel, même si ces réactions sont très fortes ou dues à la présence de diverses enzymes, etc. - alors personne ne pensera à définir ce système matériel comme vivant, c'est-à-dire que personne ne le verra comme vivant être. Par conséquent, une des exigences que nous posons au système matériel, pour le désigner comme un être vivant, n'est pas remplie dans les exemples donnés.
Quelle est cette exigence et comment la formuler plus précisément ?
Si, dans les conditions existantes, sans modification de l'environnement, le système ne doit pas être au repos complet, si des changements peuvent s'y produire "spontanément", cela signifie que le système doit contenir de telles accumulations d'énergies que, dans les conditions qui prévalent dans le système et dans des conditions environnementales inchangées, les environnements peuvent être déchargés. Dans le système, il doit y avoir de telles différences de potentiel qui, en plus de l'aide extérieure, donc, sans changer l'environnement, ou, ce qui revient au même, sans influence extérieure sur le système, peuvent être déchargées, c'est-à-dire égaliser, et l'énergie libérée lors de cet alignement, lors de cette décharge peut se manifester de diverses manières, qu'il s'agisse d'un travail mécanique ou de la formation de chaleur, d'énergie électrique, etc. De quelle manière l'énergie libérée dans ce cas doit se manifester, dans quel type de travail - à cet égard, nous ne fixons pas encore d'exigences.
Cette première exigence, que l'on impose certes à un système matériel pour le désigner comme vivant, n'est bien sûr pas suffisante, puisqu'elle peut être remplie par n'importe quelle machine « remontée », mise en mouvement. Une horloge à remontage avec un pendule montre indépendamment les changements; ils marchent sans aide extérieure, sans changer l'environnement, tandis que l'énergie potentielle des poids enroulés se stabilise progressivement, c'est-à-dire que le poids tombe et, en même temps, se transforme en partie en énergie cinétique du mouvement du pendule, le mouvement de la flèche, etc.; une montre de poche enroulée a de l'énergie potentielle dans le ressort d'horloge courbe, sous la forme de l'énergie dite de déformation, qui s'égalise progressivement et peut s'égaliser sans aide extérieure, et cette énergie de déformation diminue et se révèle sous la forme du travail de la roue dentée et le mouvement de la flèche. Une machine à vapeur chauffée a une énergie potentielle sous la forme d'une différence de température qui existe entre une chaudière chauffée et un réfrigérateur ; cette différence de température s'égalise et peut s'égaliser sans aide extérieure, et se manifeste alors en partie sous la forme de divers travaux mécaniques pour lesquels la machine est conçue. Un accumulateur chargé présente à ses pôles une différence de potentiel électrique qui, lorsque les deux pôles sont reliés par un conducteur, s'égalise et peut s'égaliser sans influence extérieure, et l'énergie électrique, en fonction de la structure du conducteur reliant le système, peut être façonné en différentes énergies, etc.
On voit que l'exigence que le système spontanément, sans aide extérieure, donc, sans modifier l'environnement, montre des changements et accomplisse divers travaux, ou, de manière équivalente, qu'il ait une énergie potentielle qui se décharge, qu'il ait des différences de potentiel qui peuvent s'égaliser avec conditions données sans aide extérieure - que cette exigence peut être satisfaite par toute machine "démarrée", "mise en marche", "chargée".
Cependant, nous n'appellerons jamais ces machines mises en mouvement vivantes. » Et cela signifie que nous imposons d'autres exigences bien connues à ces systèmes matériels que nous désignons comme vivants. Cependant, de nombreux naturalistes et biologistes ont tendance à considérer ces autres exigences, que nous associons à l'appellation "vivant", comme non fondées ou du moins comme des exigences de nature sans principes, et ils disent que les systèmes vivants, donc, les systèmes pour lesquels nous gardons les appellations "vivant", "organismes vivants" ou "êtres vivants" dans le langage courant, ne représentent pour la plupart que des machines mises en mouvement, dont les actions se déroulent, comme les actions de toutes les autres machines, selon les lois de la physique, de la chimie et prévalant dans le système et dans l'environnement. Sans aucun doute que les processus physiques et chimiques se produisant dans les systèmes désignés comme vivants obéissent aux lois de la physique et de la chimie et sont clairement définis par elles, ainsi que par les conditions du système et de l'environnement, nous croyons cependant que notre tâche n'est naturellement pas seulement de s'installer là-dessus, mais de voir si ces autres exigences, auxquelles on associe l'appellation "vivre", ne peuvent pas être réellement établies et en quoi elles consistent réellement, c'est-à-dire, ne montrent pas ces systèmes matériels parmi d'autres , tout de même des propriétés ou régularités particulières qui les caractérisent et les distinguent des autres systèmes et qui modifient les lois de la physique et de la chimie.
Changement d'état lorsque les conditions externes changent
Nous avons dit plus haut que personne ne désignera un corps ou un système matériel comme vivant lorsqu'il ne pourra y déceler aucun changement ou seulement ceux qui sont de nature purement "passive", c'est-à-dire qui sont sans aucun doute le résultat d'un changement d'état ou de l'influence de forces extérieures, sans aucune aide "active" spéciale du système lui-même.
Si notre première exigence se résumait au fait qu'un système vivant, même sans aide extérieure, donc à environnement inchangé, montre un changement, est efficace, donc, a de l'énergie potentielle et peut la convertir, alors l'expression « ou seulement ceux qui sont purement" passives "caractère", etc., comprend une autre exigence qui se rapporte au comportement, en d'autres termes, aux processus dans le système avec des changements dans les conditions environnementales.
Comme nous le verrons dans un instant, cette deuxième exigence requiert la satisfaction de la première exigence comme condition nécessaire.
Pour comprendre le sens de la deuxième exigence, nous reviendrons à nouveau sur les exemples précédemment donnés. Si nous forçons une force (P) à agir sur un système matériel de masse (m), alors le corps recevra une accélération (a) dont la valeur est fixée par le rapport :
Force = masse x accélération.
Lorsque le frottement s'ajoute à cela, il est clair que la force doit également le vaincre, et une force importante sera nécessaire pour produire la même accélération, c'est-à-dire que le rapport sera obtenu :
Force - masse x accélération + frottement.
De plus, le corps peut se trouver, à l'aide de dispositifs connus, le long d'un certain trajet ou le long d'une certaine surface, par exemple, en cercle, lorsqu'il est lié à une extrémité d'un fil dont l'autre extrémité est fixée à un point : si le corps tourne autour de ce point avec une vitesse connue, il sera toujours contraint par le fil à se déplacer en cercle ; ou, par exemple, lorsque le corps repose sur un plan incliné, etc. L'action de telles conditions, qui font que le corps reste sur un certain chemin ou sur une certaine surface, nous pouvons remplacer par des forces qui produisent le même effet, et nous désignerons ces forces comme
"forces coercitives" par opposition aux "forces motrices" agissant sur le corps. Un corps de masse (m) subit une accélération réelle (a) sous l'action de ces forces forcées et motrices. En mécanique, il existe une loi générale du mouvement appelée principe d'Alembert, selon laquelle la somme des forces forcées et motrices et le produit négatif de m x a (masse multipliée par l'accélération réelle), également appelée force d'inertie , est égal à zéro, c'est-à-dire les forces coercitives, les forces motrices et les forces d'inertie sont toujours en équilibre :
Z + P - m a = 0, où Z signifie forces forcées, P - forces motrices.
Après ces brèves explications, essayons maintenant de considérer ce que l'on entend par le fait qu'un corps, sous l'action d'une force motrice, ne se déplace qu'en fonction de son inertie, de sa masse ou de sa résistance au frottement, et ce que nous exigeons de systèmes vivants qu'ils déplacent non seulement conformément à cela.
Commençons par l'exemple le plus simple : un corps allongé sur une surface horizontale est affecté par une force motrice dans la direction de la surface, c'est-à-dire que la force déplace le corps le long de la surface.
Dans ce cas, les forces motrices sont : la force de traction effective (K), la force gravitationnelle que produit la terre, mg (g est l'accélération de la pesanteur) ; la force forcée dans ce cas est égale en grandeur à la force de gravité et est dirigée dans la direction opposée, puisque c'est elle qui ne lui permet pas de se manifester, donc elle est égale à mg, et si le corps subit des accélérations a , alors la loi du mouvement mentionnée ci-dessus dit : (...)
Mais la force nécessaire pour propulser un animal vivant ne correspond presque jamais à la force d'inertie et de frottement, sauf lorsque l'animal est mort ou se comporte tout à fait « passivement » vis-à-vis des forces de traction ou de propulsion agissant sur lui ; l'animal "répond" à la traction ou à la poussée en s'enfuyant ou en produisant une résistance, c'est-à-dire il présente une résistance qui sera supérieure ou inférieure à ce qui correspond à la force d'inertie ou de frottement. Le point, bien sûr, n'est pas que le principe de la mécanique d'Alembert est invalide, mais simplement que, en plus des forces externes forcées et motrices agissant sur le système, le système développe pendant la poussée ou la poussée certaines forces internes que nous n'ont pas été pris en compte ici, c'est-à-dire que le mouvement se produit non seulement en fonction de la force d'inertie et de frottement, mais également non sans l'assistance "active" du système lui-même.
Exactement de la même manière, on peut montrer que chez les animaux vivant dans l'eau, l'effet de la poussée est principalement dû non seulement au frottement sur l'eau, à la gravité, au moment d'inertie et à la force appliquée, respectivement, qu'aux lois de mouvement de la mécanique, mais aussi les forces que le système vivant développe lors de l'impact s'ajoutent à cette force extérieure et modifient ainsi l'effet moteur. Dans quelle direction le système doit développer cette force et comment il doit modifier le mouvement - rien n'est encore dit à ce sujet et c'est la deuxième exigence.
Considérant plus avant l'action des forces mécaniques, nous constatons que ce qui vient d'être dit reste valable non seulement pour le mouvement du système sous l'action d'une force, mais aussi, par exemple, pour
les changements de forme que subit le système sous l'action d'une traction ou d'une pression ; ces changements de forme sont déterminés dans les systèmes vivants non seulement au moyen de la pression ou de la traction, ou au moyen du module d'élasticité du tissu, qu'ils possédaient avant l'action donnée : le protoplasme influence également cette action de déformation, et il se développe lors de la pression ou de la traction, certaines forces entraînent une modification du module d'élasticité ; d'autres influences non mécaniques : on sait que le corps lui-même s'échauffe lorsque l'environnement est chauffé, et cette augmentation de température est déterminée par la quantité de la chaleur transmise et la capacité calorifique des différentes parties du système de matériaux ; dans les systèmes vivants, cependant, comme nous le savons, l'augmentation de la température n'est pas déterminée par cela seul, puisque le système vivant "réagit" à l'afflux de chaleur en modifiant la génération et le transfert de chaleur. Aussi, il ne suffit pas d'avoir une connaissance précise de la concentration des substances présentes dans une cellule ou un tissu et entrant dans une réaction, des constantes de réaction, etc., pour déterminer la vitesse des processus dans les systèmes vivants et l'état final à qu'ils conduisent, selon les lois de la cinétique chimique, puisque ces systèmes développent dans le temps de réaction des forces qui modifient les conditions et le déroulement d'une réaction chimique.
Cette opposition "active" aux forces extérieures influençant et aux changements de l'état de l'environnement, que nous exigeons du système matériel pour le désigner comme vivant, a, comme nous l'avons vu dans les exemples, une condition préalable nécessaire qui, dans le système lui-même lors de changements d'état externes, de tels changements se produisent qui ne sont pas la seule conséquence des changements de l'état de l'environnement et des conditions initiales existant sous l'action des forces. Pour cela, cependant, la première exigence doit être remplie, à savoir que le système soit capable de détecter un changement d'état "spontanément", afin qu'il dispose d'une énergie potentielle qu'il peut appliquer pour le développement de la force nécessaire ici lors d'une influence extérieure. Mais la deuxième exigence contient, bien sûr, plus que la première, à savoir que les différences de potentiel existantes soient égalisées dans une certaine dépendance aux influences extérieures, ou que les énergies libérées lors de leur égalisation soient appliquées à l'exécution d'un tel travail, qui sont dans une dépendance connue aux changements de l'état de l'environnement, ils affectent en outre l'effet de ces derniers, c'est-à-dire lors d'une influence extérieure, les conditions existant dans le système sont modifiées de telle manière que cela provoque une modification de l'action. Dans quelle direction ce travail devrait-il avoir lieu et quel changement devrait-il se produire - la deuxième exigence n'en dit rien non plus: elle exige seulement que les systèmes vivants sous influences externes aient lieu un tel travail qui modifie les conditions initiales du système, et par conséquent l'effet de l'action.l'environnement.
Si l'on se demande maintenant si cette deuxième exigence, jointe à la première, suffit à dire que les systèmes dans lesquels elles sont remplies seront désignés comme "vivants", alors il faut répondre que cela ne suffit pas et, surtout, , pour la raison qu'elle ne représente pas une exigence inconditionnelle. Nous n'exigeons pas que les systèmes vivants soient inconditionnels, c'est-à-dire dans chaque cas et à chaque impact externe, ils ont réagi avec un travail qui modifie l'effet de l'impact, mais de sorte qu'ils ne montrent pas seulement des changements "passifs" qui peuvent être déterminés uniquement sur la base de l'impact externe sur le système et de son les conditions. Si toutefois cela ne représente pas une exigence inconditionnelle, on peut encore imaginer de telles constructions qui répondent à certaines actions extérieures par le développement de forces qui influencent cet effet. Pour ce faire, ces systèmes doivent avoir des mécanismes de résolution connus qui, sous certaines influences externes, entrent en action et produisent dans le système des processus connus qui donnent de l'énergie, et l'énergie libérée est utilisée pour influencer l'effet de l'influence externe. A titre d'exemple, un chariot entraîné par une batterie avec un mécanisme qui, lors de la poussée, allume une tension plus élevée et confère ainsi une énergie cinétique plus élevée au chariot pendant la poussée, influençant ainsi l'effet de poussée, qui sera différent de celui calculé de la force de poussée au plus à son moment, de la vitesse et de la masse du chariot, etc. Le deuxième exemple: un ressort élastique avec une source de courant électrique et un mécanisme qui, lorsque le ressort est tiré, active le courant et le conduit à travers le ressort, ce qui fait que ce dernier chauffe et modifie son module d'élasticité. Ou, par exemple, un mélange de substances réactives reliées à un élément thermoélectrique, qui, lorsqu'il est chauffé, envoie un courant à travers le mélange et provoque une réaction exothermique qui ne se serait pas produite sans courant à cette température ; par conséquent, le chauffage sera supérieur à celui calculé à partir de la quantité de chaleur utilisée pour chauffer l'élément, la constante de réaction, etc.
Toutes ces constructions sont un exemple de systèmes qui satisfont à la deuxième exigence, car elles disposent de dispositifs à l'aide desquels elles modifient l'influence de cette influence externe sur les influences externes (poussée, traction, apport de chaleur) par des processus qui fournissent de l'énergie en raison de la différences potentielles existant dans le système.
Dans ces exemples, nous voyons que notre deuxième exigence contient encore beaucoup plus que la première. Alors qu'un chariot mis en mouvement au moyen d'un accumulateur, seul et sans le mécanisme mentionné, satisfait à la première exigence parce que des processus s'y déroulent "spontanément", sans aide extérieure, il ne satisfait pas à la seconde exigence sans le mécanisme mentionné, car bien que l'action de la poussée sur le déplacement le mouvement de celle-ci affecte également le chariot, mais l'effet peut être calculé à partir de la vitesse, de la masse du chariot, et de la force de la poussée, tandis que le mécanisme mentionné conduit à l'exécution de travail par le système, ce qui modifie l'influence calculée à partir de ces grandeurs. Un mélange de substances réactives dans lequel la réaction a encore lieu satisfait également à la première exigence, parce que des processus s'y déroulent sans influence extérieure, et donc sans apport de chaleur ; mais le résultat d'une augmentation connue de la température peut être calculé à partir de la quantité de chaleur réduite et de la constante de réaction, dans le cas où le mécanisme mentionné n'existe pas : ce dernier est nécessaire pour répondre à la deuxième exigence, car ce n'est qu'avec l'aide de celui-ci que le l'ajout de chaleur provoque non seulement un changement "purement passif" de l'équilibre chimique, respectivement une température élevée, mais également un autre processus générateur d'énergie qui modifie la direction ou le degré de changement de l'équilibre. Afin d'éviter les malentendus, il convient également d'ajouter ici qu'avec l'existence de ces mécanismes, le changement d'état provoqué est naturellement déterminé uniquement par les conditions initiales dans le système et les influences externes, puisque les influences externes mentionnées provoquent nécessairement l'activité de ces mécanismes ; compte tenu de toutes ces conditions, le changement d'effet peut être déterminé sans ambiguïté.
Si de cette manière la deuxième exigence n'est remplie qu'à l'aide de structures complexes, de machines équipées d'adaptations connues, alors personne ne désigne encore ces structures complexes comme "vivantes".
Il en résulte clairement que, en plus de la satisfaction des première et deuxième exigences, nous ajoutons la satisfaction d'autres conditions à la désignation "en direct". Il convient néanmoins de noter que si les constructions que nous avons données en exemple ne satisfont à la deuxième exigence que pour une action extérieure très précise et ponctuelle, cette deuxième exigence est très courante pour les systèmes que nous avons désignés comme vivants, et est remplie presque à toute influence extérieure et sous toutes influences répétées. Afin de construire des systèmes qui satisferaient à la deuxième exigence sous presque toutes les influences extérieures et, de plus, répétées, des mécanismes extrêmement complexes devraient être inventés.
Par conséquent, le respect de la deuxième exigence est souvent considéré comme caractéristique essentielle système vivant et est désignée par « irritabilité » ou « excitabilité ».
Irritabilité, excitabilité.
Par "irritabilité" ou "excitabilité" en général, on entend cette propriété des organismes vivants, en vertu de laquelle ils réagissent aux changements de l'état de l'environnement, c'est-à-dire aux influences extérieures, avec des changements d'état, c'est-à-dire des processus difficiles à déduire des influences extérieures soi-disant irritation; l'action ne correspond pas à la force de l'influence externe - les influences insignifiantes sont résolues par des processus intenses: très souvent, il n'y a pas non plus de corrélation en place: «l'irritation» agit à un endroit et le processus qui en résulte se produit dans un complètement différent placer dans le corps. Par conséquent, les concepts : « irritabilité » et « excitabilité » font référence aux concepts qui ont été créés pour mettre en évidence et caractériser le comportement particulier des systèmes vivants par rapport aux influences extérieures.
Voyons maintenant en quoi consiste réellement ce comportement spécial, ce qu'il signifie et dans quelle relation il se situe avec nos première et seconde exigences.
S'il ne s'agit que de l'écart quantitatif entre l'influence extérieure et le changement d'état qu'elle provoque, entre "l'irritation" et une réponse, alors cela signifie qu'il s'agit ici de phénomènes dits de raréfaction. Il y a de l'énergie potentielle dans le système sous la forme de diverses différences de potentiel, qui ne peuvent être déchargées ou égalisées sans aide extérieure ; cependant, seule une légère influence de l'extérieur suffit pour provoquer cette égalisation, et alors tout à fait indépendamment de l'influence de décharge, d'énormes quantités d'énergie sont libérées et une action très forte peut être obtenue.
De tels phénomènes de raréfaction sont également connus de manière compréhensible dans les systèmes non vivants, par exemple dans les fortes explosions, qui sont provoquées en appuyant légèrement sur un bouton, ce qui provoque connexion électrique, qui transmet une étincelle électrique ou un courant à travers un mélange explosif ; en même temps, le lieu d'action du changement externe et le processus de réponse sont différents. Si, avec cette propriété des systèmes vivants, que nous appelons irritabilité ou excitabilité, il ne s'agissait en réalité que de la propriété selon laquelle des phénomènes de raréfaction similaires sont très fréquents dans les systèmes vivants, alors il n'y aurait guère de sens à isoler cette propriété en particulier et elle serait difficile de comprendre pourquoi cependant, ils le font toujours.
De nombreux biologistes sont arrivés à la conclusion qu'il n'est juste de distinguer les phénomènes d'irritation comme un groupe particulier de phénomènes, qui seraient à certains égards caractéristiques des êtres vivants, que dans la mesure où nos connaissances imparfaites ne permettent pas encore de les analyser.
Hartmann, par exemple, écrit : « S'il était possible de connaître et d'analyser pleinement les processus chimico-énergétiques se produisant dans les phénomènes dits d'irritation par des moyens de recherche modernes, alors il ne serait pas nécessaire de restreindre spécialement les concepts de ce groupe de phénomènes vitaux, qui sont unis par le concept de "phénomènes de stimulation".
« Mais comme nous sommes encore très loin de ce but à l'heure actuelle, une telle délimitation et une considération séparée des phénomènes d'irritation sont nécessaires dans l'étude du processus organique. Cela est particulièrement nécessaire lorsque le changement physiologique des processus stationnaires du système servant de stimulation est, dans son ensemble, résolu par une action qui, tout d'abord, ne peut être mise en aucune relation chimico-énergétique notable avec l'irritation et pour le la plupart montrent une disproportion frappante entre l'ampleur de l'irritation et son action. Conséquence de ce phénomène, les irritations sont le plus souvent de la nature de soi-disant autorisations..."
"... On sait cependant que de tels processus de résolution ne se limitent pas aux seuls phénomènes de la vie, mais se produisent également dans les systèmes inorganiques, et la seule différence est que dans ces derniers, le rapport d'énergie peut pour la plupart être clairement indiqué , tandis que dans le premier cas, la cause et l'action de réponse divergent pour la plupart, et les processus physico-chimiques qui se produisent entre eux restent
inconnu" 1.
Et dans un autre endroit, il écrit: "... la soi-disant irritabilité est cependant un phénomène qui, à proprement parler, ne peut être caractérisé et défini que négativement, précisément comme une action physiologique, dont les chaînes de réaction individuelles sont pour la plupart inconnues dans l'organisme lui-même »2 .
Nous pensons toujours que les concepts d'"irritabilité" et d'"excitabilité" ont été introduits dans un but particulier, puisque des idées bien connues étaient associées aux phénomènes d'irritation, qui ne contiennent pas seulement ce simple fait de disproportion et d'ignorance des processus intermédiaires. Et même si on ne connaît pas toute la chaîne de réaction lors des phénomènes d'irritation, alors il suffit de connaître les effets finaux pour établir que lorsque les organismes sont irritables, il s'agit non seulement d'un signe négatif, mais aussi des processus et des conditions nécessaires afin de désigner un système comme actif.
Tout d'abord, il convient de souligner que les phénomènes de résolution mentionnés dans les systèmes non vivants ne peuvent être causés qu'une seule fois par la même force correspondant aux actions. Le fait est toujours que certaines différences de potentiel, certaines tensions, ne peuvent pas s'égaliser dans des conditions données ; lorsque l'égalisation commence en raison d'une influence externe, elle se poursuit jusqu'à la fin et la seconde influence de ce type ne sera pas valide. Le ressort tendu à l'aide d'un fil sera considérablement raccourci lorsque le fil sera coupé et prendra sa position fixe antérieure, mais la coupe ou l'affaiblissement secondaire ne produira rien d'autre. Un mélange réactionnel explosif explosera avec une plus grande force à partir d'une légère pression sur le contact et atteindra l'équilibre de réaction approprié; appuyer une deuxième fois sur le bouton et après un long moment ne produira aucun effet ... Par "irritabilité" ou "excitabilité", on entend précisément cette propriété des systèmes vivants qu'ils répondent généralement toujours d'une certaine manière à l'irritation, qu'ils le font ne perdent pas leur "irritabilité" à la suite d'une réponse ponctuelle. Lorsqu'un muscle est irrité par un courant électrique, il se contracte ; s'il est irrité une seconde fois, il se contracte à nouveau, et lorsque le muscle, après des stimulations trop fréquentes, ne répond plus, on ne dit pas qu'il a complètement perdu la capacité d'être irrité, mais que le muscle "fatigué"; on sait donc qu'après un certain intervalle le même stimulus provoquera la même contraction, et l'irritabilité reparaîtra ainsi. Cette caractéristique des systèmes vivants est naturellement liée au concept d'irritabilité en tant que propriété permanente. Si, par conséquent, le mécanisme des stimuli à réponse unique consiste en fait en une décharge d'énergie, tout comme, par exemple, lorsqu'un ressort tendu est affaibli ou qu'un mélange explose, alors le concept d'irritabilité est également lié au fait que dans à ces décharges dans les systèmes vivants s'ajoute pour la plupart une nouvelle charge, et c'est précisément cette dernière régularité des phénomènes dans les systèmes vivants, et non pas du tout l'ignorance de la chaîne réactionnelle, qui a conduit à l'établissement du concept de irritabilité.
Si nous regardons maintenant laquelle des exigences que nous avons établies doit être satisfaite pour l'irritabilité ainsi formulée, il s'avère que l'existence de réponses uniques au sens de processus de résolution n'est contenue dans aucune de nos exigences - pour la première exigence c'est que dans les systèmes vivants il faut avoir accumulé des réserves d'énergie, des différences de potentiel, qui "spontanément", donc, sans aide extérieure, c'est-à-dire étant donné le même environnement, ils peuvent et se stabilisent. En d'autres termes, nous exigeons qu'un système vivant, dans des conditions externes inchangées, montre des changements, donc qu'il ne soit pas au repos, en équilibre. Un ressort tendu par un fil ou un mélange explosif dans les exemples que nous avons donnés ci-dessus reste au repos dans des conditions extérieures inchangées ; le ressort et le mélange sont en équilibre dans ces conditions jusqu'à ce que les conditions extérieures changent - le ressort est coupé ou le mélange explosif est chauffé par le courant conduit. Une circonstance souvent regardée comme très caractéristique des phénomènes d'irritation, à savoir que
1 Hartmann, M., Allgemeine Biologie, Iéna, page 16, 1925.
2 Ibid., p. 629.
des changements insignifiants des conditions externes conduisent à des processus intensifs - cela montre seulement que le système est dans l'équilibre dit instable, mais cela n'est pas nécessaire pour les systèmes vivants; au contraire, la première exigence contient la condition opposée, à savoir que le système n'est pas en équilibre (à la fois stable et instable) et que les différences de potentiel existantes sont égalisées "spontanément", juste sans aucune aide extérieure.
Si, cependant, par irritabilité, nous entendons précisément la propriété des systèmes vivants qu'après une seule réponse irritation, l'irritabilité ne disparaît pas, mais continue à rester comme une propriété caractéristique, qui par conséquent après décharges, après égalisation des différences de potentiel, une nouvelle charge se produit régulièrement, la restauration des différences de potentiel, - alors cette propriété contient notre première exigence, puisque pour produire cette nouvelle charge, c'est la restauration des différences de potentiel, il faut du travail, il faut de l'énergie, qui ne peut être donnée que par le système lorsqu'il se produit "spontanément", sans processus d'excitation externes, c'est-à-dire lorsque notre première exigence est remplie. Pour retendre un ressort affaibli, il faut travailler ; nous faisons ce travail en resserrant le ressort à sa position d'origine, qu'il avait avant son affaiblissement ; ici, donc, le travail doit être fait de l'extérieur. Dans un muscle, ce travail s'effectue après sa contraction due à l'irritation, au moyen de processus énergétiques, et ces processus se déroulent dans le muscle sans aide extérieure. C'est ce changement, qui se produit généralement naturellement après chaque stimulation, délivre de l'énergie et restaure à nouveau les différences de potentiel, et distingue un muscle d'un simple ressort. C'est la raison pour laquelle on n'applique pas à un ressort tendu la notion d'« irritabilité » que l'on applique à un muscle. Par conséquent, la satisfaction de notre première exigence est une condition nécessaire à la manifestation de "l'irritabilité". La deuxième exigence n'est pas incluse. Ce dernier signifiait que l'égalisation des différences de potentiel provoquée par la résolution ne se déroulait pas comme on pourrait s'y attendre d'après les conditions initiales, la vitesse de réaction, etc., mais qu'elle serait modifiée dans son cours par un processus qui donne de l'énergie dans le organisme. Cette deuxième exigence est en effet mise en avant, par exemple, par Mangold1 pour le concept d'« excitation », qu'il oppose au concept d'« irritation », en disant : « L'excitation est tout changement actif dans les processus se produisant dans un être vivant. organisme », et il définit l'irritation comme « tout changement extérieur capable d'influencer un être vivant de telle manière qu'au cours de ses processus vitaux, il réagisse lui-même par un changement. En conséquence, Mangold fait la distinction entre la conduction de la stimulation et la conduction de l'excitation. Comme conduction de l'irritation, il désigne de tels processus dans lesquels "la transmission d'un changement physique ou chimique externe se produit à travers des parties d'un organisme vivant, sans la participation active de l'organisme lui-même". Au contraire, comme conduction de l'excitation, il désigne de tels processus dans lesquels "un changement physico-chimique d'un type inconnu est en outre effectué avec la participation active d'un être vivant". Selon cette définition donnée par Mangold, la notion d' « excitabilité » correspond donc exactement à notre seconde exigence. A savoir, l'excitabilité, selon ces définitions, signifie cette propriété des systèmes vivants qu'ils peuvent influencer le cours d'un processus provoqué par une influence physico-chimique externe par une participation active, donc, par tout processus qui fournit de l'énergie, nécessitant une dépense de travail de la part de l'organisme. Cela signifie que le déroulement d'un processus provoqué par une excitation externe ne peut être déterminé à partir de l'ampleur de cet effet et des conditions initiales des parties du système qui sont affectées, car ce sont ces conditions qui changent à l'aide de processus accompagnés de la dépense de travail dans le corps. Dans quelle direction ce changement de processus devrait avoir lieu n'est pas non plus mentionné ici; ce changement actif peut être à la fois une accélération et une décélération. Avec une telle définition de l'excitation et de l'irritation, la satisfaction de notre deuxième exigence n'est pas
1 Mangold, Ergebnisse d. Physiol, tome 21, 1923 op. par Broemser dans Handb. norme, pathol. physiologique. tome I, page 278 suivante.
nécessaire comme condition générale indispensable pour les systèmes vivants. Par conséquent, comme pour notre deuxième exigence, il n'est pas nécessaire que toute action extérieure s'accompagne inconditionnellement d'un changement actif et consommateur de travail dans le flux attendu sur la base des conditions initiales, c'est-à-dire répondrait avec enthousiasme. Une seule chose est requise : non seulement des changements passifs doivent se produire, qui ne sont déterminés que par l'impact et les conditions initiales. D'après cela, toutes les influences extérieures ne seront pas désignées comme irritation, mais seulement celles qui s'accompagnent d'excitation. La même influence extérieure viendra ou ne viendra pas, selon qu'elle provoque ou non l'excitation, selon que l'effet de l'influence extérieure se manifeste d'une manière ou d'une autre, telle qu'elle sera déterminée à partir de celle-ci et des conditions initiales de pièces, systèmes qui ont été touchés. Avec cette restriction de la désignation «irritation» uniquement aux changements externes qui provoquent une excitation, il est clair que les concepts d'irritabilité et d'excitabilité sont inséparables l'un de l'autre. D'autre part, le concept d'irritabilité, tel que nous l'avons établi ci-dessus, à savoir, en tant que propriété des systèmes vivants de répondre aux processus d'égalisation provoqués par des influences extérieures avec d'autres processus qui fournissent de l'énergie et conduisent à une nouvelle augmentation du potentiel égalisé différence, est un concept (si nous attribuons à la fois des processus plus ou moins éloignés l'un de l'autre, mais se produisant régulièrement à ceux causés par des influences externes) coïncide complètement avec le concept d'excitabilité et contient également notre deuxième exigence, puisque nous n'obtenons pas l'attendu disparition des différences de potentiel par effet d'influence. Ainsi, bien que l'irritation et l'excitation soient différentes, elles se transforment dans certaines conditions l'une en l'autre.
L'excitabilité ou l'irritabilité ainsi définie, dont nous utilisons maintenant les expressions dans leur rapport réel dans le sens ci-dessus, comme équivalent, contient donc notre deuxième exigence, dont la satisfaction est associée à la désignation du système comme vivant, et est donc condition caractéristique et nécessaire pour les systèmes vivants.
Ainsi, nous nous considérons en droit d'appliquer ces concepts afin de les utiliser pour désigner une certaine relation qui existe dans les systèmes vivants entre une influence extérieure, c'est-à-dire un changement de l'état de l'environnement, et un changement de l'état du système. , et cette relation a une signification physique exacte.
Il n'y a aucune raison d'isoler le concept d '"irritabilité" sous la forme dans laquelle il est généralement compris comme une propriété des organismes vivants, dans laquelle l'action externe et le changement d'état ultérieur montrent une certaine disproportion, et les chaînes de réaction individuelles sont inconnues , et, cependant, on suppose que cela ne s'applique qu'aux décharges individuelles, aux égalisations de potentiel individuelles, qui ne sont déterminées que par les conditions initiales. De plus, cette propriété, comme nous l'avons montré ci-dessus, non seulement n'est pas typique des systèmes vivants, mais ne correspond pas du tout aux exigences de base que nous avons présentées à la désignation «vivant».
Ici, il est nécessaire de souligner une circonstance, qui se rencontre très souvent dans la formation d'un concept et dans l'explication des processus de la vie, qui conduit, comme nous aurons souvent l'occasion de le montrer dans d'autres exemples particuliers, à l'utilisation de termes trompeurs. concepts et à des explications erronées.
Cette circonstance consiste dans le fait que les biologistes n'analysent pas soigneusement le cours de phénomènes remarquables qui semblent caractéristiques des systèmes de vie, mais les comparent sans réfléchir avec le cours de phénomènes purement physiques et chimiques, et donc, dans un effort pour amener le phénomène dans la vie sous les lois de la physique et de la chimie, ils proposent des conditions qui sont censées exister dans un organisme pour que le cours des phénomènes en lui corresponde à ces lois déjà connues de la physique et de la chimie.
Pour ces phénomènes caractéristiques, on ne recherche pas les lois spécifiques nécessaires et on ne fait sur ces dernières aucune hypothèse vérifiable expérimentalement, mais on suppose à l'avance que la loi du phénomène considéré est essentiellement identique aux lois physico-chimiques déjà connues. phénomènes.
Les hypothèses ne sont pas faites sur les conditions physiques et chimiques qui déterminent l'unicité des lois des phénomènes de la vie. Au contraire, ces lois sont supposées connues avant même l'étude des phénomènes de la vie, et des hypothèses ne sont faites que sur les conditions qui déterminent le cours de ces phénomènes, si nous supposons à l'avance que les lois de ces phénomènes sont déjà connues. Mais comme la science n'explique les phénomènes qu'elle étudie qu'en tant qu'elle en établit les lois, cette façon « d'expliquer » les phénomènes vitaux n'explique essentiellement rien. Grâce à cette méthode, les phénomènes de la vie qui nécessitent une explication reçoivent pour la plupart une explication très simplifiée qui ne correspond pas aux faits, et les concepts biologiques qui ont été établis pour ces phénomènes caractéristiques sont identifiés avec le concept physico-chimique utilisé pour les expliquer. Par conséquent, il est naturel que ces concepts biologiques paraissent superflus et sans fondement, non parce qu'il en est vraiment ainsi, mais parce qu'ils ont ainsi été privés de leur véritable sens.
En discutant divers phénomènes spéciaux de la vie et leurs théories, nous aurons souvent l'occasion de donner des exemples de ce mode d'explication physico-chimique erroné. Il suffit ici de signaler que le concept d'irritabilité, on l'a vu, a subi le même sort. Il a été établi comme un concept biologique pour combiner certains phénomènes caractéristiques. Au lieu de le soumettre à une analyse détaillée et d'enquêter sur les conditions physico-chimiques qui doivent être remplies lors de ces phénomènes vitaux, ils ont été comparés sans réfléchir aux phénomènes de décharge déjà connus, c'est pourquoi le concept biologique d'irritabilité n'a cependant pas reçu de sens physico-chimique, ayant perdu sa signification biologique.
Type et direction des changements d'état d'un système vivant en fonction de l'état et des changements de l'environnement
Jusqu'ici, nous avons discuté de deux propriétés caractéristiques de tous les systèmes que nous désignons comme vivants, dont la présence est absolument nécessaire pour désigner un système comme vivant. Ces propriétés, comme nous l'avons vu, ont une signification physique claire, et nous les considérons donc comme des conditions nécessaires qui doivent être remplies et sont remplies dans chaque être vivant. Cependant, nous avons également vu que la simple présence de ces deux propriétés ne suffit pas à désigner des systèmes comme vivants. Il y a encore d'autres exigences pour la désignation "vivant" à l'invisible, dont nous allons maintenant discuter.
Notre première exigence était que les systèmes vivants, avec un environnement inchangé, ne soient pas en équilibre, mais aient des différences de potentiel qui s'égalisent sans aide extérieure, c'est-à-dire qu'ils doivent pouvoir travailler. La deuxième condition exigeait que sous toute influence de l'extérieur, donc, sous tout changement d'état de l'environnement, le système produise un travail qui affecterait les changements d'état causés par cette influence extérieure et les changerait. Mais ici et là, nous avons laissé ouverte la question de savoir quel type de performance au travail devrait être exprimé et quel devrait être l'impact du système sur les changements induits de l'extérieur dans son état. Nous n'avons pas encore établi d'exigences concernant le type, la direction et l'ampleur du travail que nous avons exigé des systèmes vivants, à la fois avec un environnement inchangé et avec des changements dans son état. Nous avons maintenant l'intention de formuler également une demande sur ce point.
Nous affirmons que les systèmes matériels que nous désignons comme vivants ont une propriété caractéristique à cet égard, et nous n'appelons vivants que les systèmes qui possèdent cette propriété. Nous formulerons cette propriété comme suit : pour désigner un système comme vivant, nous lui demandons de dépenser sa capacité de travail, c'est-à-dire son énergie libre, qu'il possède dans un environnement inchangé, toujours sur un tel travail qui se traduit dans un environnement donné. aux changements des conditions du système qui augmentent ses performances. En d'autres termes,
il doit y avoir des dispositions dans le système pour garantir que les performances du système, même dans un environnement constant, sont toujours consacrées à un travail qui augmente les performances du système lui-même. En bref, la performance doit être utilisée dans l'intérêt de sa propre performance.
Puisqu'un système n'est opérationnel que lorsqu'il n'est pas en équilibre, puisqu'à l'équilibre aucun changement ne peut s'y produire sans aide extérieure dans des conditions extérieures inchangées, nous pouvons aussi formuler notre exigence de cette manière : dans les systèmes vivants, il doit toujours y avoir
dispositifs qui convertissent les performances d'un système dans un environnement inchangé en travail contre l'équilibre qui se produirait dans un environnement donné et dans un état donné du système.
Par cela, nous avons posé une condition quant au type et à la direction de l'œuvre à utiliser dans un environnement inaltéré. Avec des influences externes, c'est-à-dire avec des changements dans l'état de l'environnement, nous trouvons obligatoire dans notre deuxième exigence que le système effectue un travail qui modifie l'effet de l'influence externe. Pour ce cas, nous avons fixé la même exigence concernant le type et la direction des travaux. Ici, nous devons nous rappeler que nous n'avons pas fixé cette exigence inconditionnellement pour toute influence externe, mais avons seulement exigé qu'un tel travail, modifiant l'effet de l'influence externe, soit effectué du tout. Alors notre troisième exigence pour ce cas s'exprimera comme suit : s'il y a un impact externe sur un système vivant et que ce dernier effectue un travail qui affecte l'effet attendu de cet impact et de l'état initial du système, alors le fonctionnement du système système consiste en un tel changement dans l'effet, à la suite duquel, pour une influence externe donnée, avec un environnement modifié, les performances du système ont augmenté, ou, en d'autres termes, si le système exécute un travail sous influence externe, alors ce travail est dirigé contre l'équilibre qui se serait produit avec un environnement modifié et l'état initial du système.
Brièvement exprimée, notre troisième exigence dit donc : le travail des systèmes vivants dans n'importe quel environnement est dirigé contre l'équilibre qui aurait dû se produire avec un environnement donné étant donné l'état initial du système.
Il convient de noter encore une fois que cette exigence, comme la seconde, ne contredit en rien les lois de la physique, notamment de la thermodynamique, puisque, après tout, l'état du système, donc, pression, volume, température, réserve d'énergie, entropie , etc. de ses différentes phases, avec d'une part, et par des conditions externes, d'autre part, l'état d'équilibre à venir ne peut être clairement défini sans ambiguïté que lorsqu'aucune adaptation à l'intérieur du système n'est supposée être liée de quelque manière que ce soit à un changement dans l'état du système ou de ses phases individuelles, ou lorsque, par rapport à ces adaptations, connexions, concernant les propriétés de la frontière des surfaces, etc., il existe des indications précises.
Mais si de telles adaptations existent et dans quelle relation elles se trouvent, cela ne ressort pas des propriétés énumérées du système. Nos exigences que nous adressons aux systèmes vivants en termes de performance et d'application dans une certaine direction, représentent donc les conditions réelles d'adaptations, de relations, etc., qui doivent être remplies dans les systèmes vivants.
Les lois de la thermodynamique en général disent seulement que l'équilibre se produit lorsqu'aucun changement n'est incompatible avec les conditions données du système, ce qui s'accompagnerait d'une augmentation ou d'une diminution d'une valeur connue de l'état, de l'entropie ou de l'énergie libre. Que l'équilibre vienne à un certain état ou non, par conséquent, que le système soit opérationnel à un certain état ou non, dépend des conditions du système. Si de cette manière les processus se produisant dans le système et lui servant de source d'énergie changent en même temps les conditions du système, s'il y a des adaptations dans le système qui contribuent à la transformation de l'énergie libre en travail qui change les conditions dans le système lui-même, puis, à la suite de ce travail, à ceux
sous les mêmes conditions et influences extérieures, et sous le même état initial, il restera opérationnel, alors que sans ces adaptations et sous les mêmes grandeurs d'état, il serait déjà parvenu à l'équilibre. Ainsi, notre troisième exigence signifie que dans les systèmes vivants, le travail doit toujours consister à modifier la structure des parties du système elles-mêmes.
Nous expliquerons cela par un exemple : prenons un vase (fig. 1) avec un piston mobile imperméable à l'air ; le vase est en partie rempli d'une solution de substance combustible R à 20° ; le piston est sous une certaine pression p, par exemple la pression de l'atmosphère. La substance R réagira avec l'oxygène atmosphérique et les produits de réaction connus R1, R2, etc. peuvent se former. Alors la réaction sera sous la forme d'une équation : O2 + R = R1 + R2 + ... et, selon la loi d'action des masses, l'équilibre se produira si (...)
où CO2, CR, etc. désigne la concentration molaire des substances correspondantes, et K est une valeur constante pour une température donnée, dite constante d'équilibre. Si dans ce cas les produits de réaction R1, R2 ne sont pas gazeux, alors dans l'espace gazeux au-dessus du liquide O2 diminuera, et donc la pression du gaz sera moindre; donc le piston se déplacera dans l'atmosphère
pression vers le bas jusqu'à ce que la pression atmosphérique soit également établie à l'intérieur. À
cela diminuera la pression partielle d'oxygène, et puisque la concentration d'oxygène dans la solution est déterminée par sa pression partielle, alors, par conséquent, le CO2 diminuera également jusqu'à ce que l'équilibre soit établi selon l'équation ci-dessus. Si l'un des produits de réaction se transforme en gaz pendant la combustion, par exemple du CO2, il pénètre dans l'espace gazeux, la pression partielle 02 diminuera encore plus rapidement et l'équilibre viendra encore plus tôt. Dans cette réaction, une certaine quantité de chaleur est libérée, qui n'est cependant convertie en aucun travail avec cet appareil, car la paroi du piston est perméable à la chaleur et le processus se déroule de manière isotherme.
Imaginez maintenant qu'un piston est relié à un autre piston similaire situé dans un récipient rempli de gaz ou de vapeur d'eau, et que ce piston est chargé d'un poids. La chaleur dégagée lors de la réaction réchauffe le gaz ou la vapeur d'eau, ce qui fait augmenter sa pression, le poids monte et va être déplacé vers le premier piston au moyen, par exemple, d'un ressort maintenu par un plateau et ouvert par un piston montant (K1,) (Fig. 2). Cela augmente la pression sur le premier piston, augmentant ainsi la pression partielle d'O2 sur le mélange réactionnel, et donc la concentration d'O2, et la réaction peut se poursuivre encore plus loin jusqu'à ce que l'équilibre soit atteint selon la loi d'action de masse selon ce qui précède équation. Cela signifie que l'équilibre ne viendra plus dans le même état. Le système a effectué un travail contre l'équilibre qui se serait produit sans ce travail, ou, en d'autres termes, le système, avec une quantité connue d'oxygène dans l'air, est toujours opérationnel, ce qui n'aurait pas été le cas sans ce travail sous la mêmes conditions. Que la chaleur dégagée lors de la réaction se transforme en travail ou non - cela ne peut pas être déduit à l'avance des valeurs susmentionnées de l'état des phases individuelles, telles que: des pressions partielles des gaz, de la température, de la concentration de la réaction mélange, énergie du système, etc.; cela dépend uniquement si la séparation entre les deux pistons est perméable à la chaleur de la machine. Que le travail soit dirigé précisément contre l'équilibre qui se serait produit sans ce travail ne dépend pas non plus des valeurs données de l'état du système, mais du fait que la plaque est ouverte par un couvercle levant; si la plaque était placée au-dessus du ressort, alors bien que le travail soit effectué par le système et que le poids soit levé, ce travail ne changerait pas l'équilibre venant en sens inverse.
De cet exemple, il ressort clairement que l'état dans lequel le système entre en équilibre avec et avec un environnement connu, et le travail effectué contre l'équilibre, dépendent en fait non seulement des valeurs thermodynamiques de l'état des phases individuelles, mais aussi sur les conditions du système.
Nous avons délibérément choisi un tel exemple illustratif basé sur des mécanismes primitifs, afin que, par comparaison avec les processus de la respiration, nous puissions également clarifier le plus clairement possible aux biologistes et aux physiologistes la signification de tous ces arguments pour la biologie. Il convient de mentionner que la question des écarts à la loi d'action des masses ou de l'établissement d'un soi-disant "faux équilibre" qui ne correspond pas à cette loi est redevenue d'actualité en chimie physique. Ces écarts par rapport à l'équilibre attendu sur la base de la loi d'action des masses et des lois de la thermodynamique se produisent dans un système homogène ; par exemple, dans un mélange de P4 avec de la vapeur d'eau. Dans ce cas, les vapeurs de phosphore et d'oxygène réagissent les unes avec les autres à une vitesse élevée. Mais juste à la suite de cette réaction, la concentration en oxygène chute à une certaine valeur, car la vitesse de réaction tombe soudainement à zéro. La réaction s'arrête bien avant que l'équilibre ne soit atteint.
Dans ces cas, nous n'avons pas affaire à des parties macroscopiquement grossières du système agissant comme des transformateurs, comme dans nos exemples précédents, mais le principe reste le même ici. Ces cas s'expliquent par les réactions dites en chaîne, dans lesquelles l'énergie libre des molécules activées active d'autres molécules avant d'entrer dans la réaction ou avant de revenir à l'état initial. Donc, nous avons affaire ici en principe au même phénomène, à savoir qu'ici l'énergie libre du système modifie la structure des parties du système elles-mêmes, et ne travaille pas directement contre l'environnement ou est directement libérée sous forme de chaleur . On comprend donc que c'est précisément à propos de ces cas que Semenov pointe l'insuffisance de la thermodynamique pour déterminer la position d'équilibre. Il écrit : « Un système en véritable équilibre ne peut pas réagir sous l'action de forces internes et ainsi perturber l'équilibre. La thermodynamique interdit les perturbations macroscopiques de l'équilibre établi. De plus: la thermodynamique exige que tous les processus en cours aillent dans le sens d'un équilibre proche. Cependant, il serait faux de dire que la thermodynamique exige que dans un système qui n'est pas en équilibre, des processus d'approche de l'équilibre doivent toujours se produire. "Les considérations ci-dessus peuvent être formulées de cette manière : tous les changements interdits par la thermodynamique ne se produisent pas réellement, mais si la thermodynamique permet un changement, il peut également ne pas se produire"2. Comme nous l'avons vu, il est caractéristique des systèmes vivants qu'ils produisent un travail contre l'équilibre attendu en raison de leur énergie libre, et nous n'avons donc pas affaire à une contradiction avec les lois de la thermodynamique, mais avec d'autres lois, qui, entre autres choses , consistent dans le fait que ce qui est permis par la thermodynamique ne se produit naturellement pas. Plus loin dans le chapitre sur la théorie générale de la matière vivante, nous verrons que dans les systèmes vivants, nous n'avons finalement pas affaire à des mécanismes et des structures macroscopiques aussi grossiers que ceux donnés dans les exemples précédents, mais à des structures hors d'équilibre de la matière. molécules elles-mêmes et avec du travail, soutenant cette structure moléculaire. Là où il y a des réactions en chaîne, où, par conséquent, l'énergie libre du système effectue partiellement un travail qui modifie la structure des parties du système elles-mêmes, activant les molécules, il n'y a pas non plus assez de lois et de concepts de physique et de chimie, en particulier de thermodynamique , pour étudier les lois de la dynamique chimique de ces processus. "La question repose ici sur la recherche de nouvelles caractéristiques dynamiques des substances initiales, c'est-à-dire les propriétés qu'une substance présente au cours de l'une ou l'autre de ses transformations." « Il faut seulement rappeler que la construction de la théorie de la dynamique chimique est associée à une série de restructurations profondes dans le système même de nos sciences, adaptées jusqu'ici principalement à la résolution de systèmes statiques ou, au mieux, à l'équilibre »3.
Si, par conséquent, déjà en dynamique chimique, en relation avec la formation de réactions en chaîne, il n'y a pas assez de thermodynamique adaptée aux états d'équilibre, alors il est clair que là où le travail est contre l'équilibre, et, par conséquent, contre les parties du système elles-mêmes ,
1 N. N. Semenov, Réactions en chaîne, p.37, Goshimtekhizdat, Leningrad, 1934.
2 Semenov, ibid., p.33.
3 Semenov, ibid., p. 12-13
apparaît comme une propriété de base et une régularité générale, comme c'est le cas pour les systèmes vivants, on se trouve là devant d'autres régularités nouvelles qui ne peuvent plus être représentées à l'aide d'amendements apportés à d'anciens concepts, puisqu'il s'agit ici précisément de ces déviations qui deviennent des régularités. .
Dans notre dernière exigence, nous avons dit que le travail des systèmes vivants est dirigé, sous n'importe quel environnement, contre l'équilibre qui aurait dû se produire sous l'environnement donné et sous l'état initial donné du système.
Ainsi, dans notre dernier exemple, nous avons présenté un système qui transformait son énergie gratuite en travail, ce qui augmentait l'efficacité du système.
Alors, ce système répond-il à nos exigences que nous avons fixées pour les systèmes vivants ? Non, loin de là ! Premièrement, le système est conçu uniquement de manière à pouvoir convertir la chaleur dégagée en travail à une pression atmosphérique donnée, mais ne peut pas effectuer un tel travail dans un environnement modifié, par exemple à pression atmosphérique réduite : le piston K ne sera alors pas pouvoir descendre, puisque la réaction selon la loi l'action des masses cessera plus tôt, la chaleur produite ne suffira pas à élever le piston K jusqu'au plateau, et l'ensemble du dispositif sera inutile ; aucun travail ne sera effectué contre l'équilibre attendu dans cet environnement. Cela ne serait possible que si, en raison de la chaleur de réaction, un travail était effectué qui modifierait les conditions du système. Le système, pour ainsi dire, ne peut plus s'adapter à la pression extérieure réduite. Ou - selon notre définition ci-dessus de l'irritation comme un changement de l'état de l'environnement qui provoque l'excitation, c'est-à-dire un effet qui ne se déroule pas comme on pourrait s'y attendre sur la base d'un changement de l'environnement et de l'état initial du système - pour ce système, une diminution de la pression externe ne représente aucune irritation.
Notre troisième exigence dit que le travail contre l'équilibre est possible dans n'importe quel environnement. Mais ce n'est qu'un côté de la question. Nous avons exigé de travailler non seulement contre l'équilibre qui se produirait dans n'importe quel environnement, mais aussi contre ce qui est déterminé par cet environnement et l'état initial du système.
Dans la construction que nous avons donnée à titre d'exemple, non seulement les valeurs de l'état des phases individuelles du système et les valeurs de l'état de l'environnement sont données, mais également les conditions initiales du système avec tous les relations et les conditions des surfaces adjacentes (conditions aux limites). Avec un tel état initial et avec un environnement constant, c'est précisément l'équilibre qui se produit après le transfert du poids au piston K. Dans ce cas, notre exigence ne serait satisfaite que si la chaleur était convertie en travail dirigé contre ce dernier. équilibre. Ceci, encore une fois, n'est possible que lorsque le travail est appliqué au cours du processus lui-même pour modifier les conditions du système.
Nous voyons que la condition nécessaire pour remplir notre troisième exigence est que le travail du système soit appliqué pour changer les conditions du système, donc pour changer la structure, pour créer une différence de potentiel dans le système, et pas seulement pour effectuer un travail externe. . Soulever un poids avec un piston dans notre exemple crée également des différences de potentiel, mais pas en modifiant la structure du système, mais en travaillant contre l'environnement, c'est-à-dire sous forme de travail extérieur. Les deux pistons sont ici reliés de manière purement externe. Voyons maintenant ce qui devrait se passer dans notre dernier exemple pour que la conception réponde aux exigences que nous imposons à un système vivant.
Premièrement, dans le même environnement, les conditions du système devraient changer de telle manière que l'équilibre ne serait pas celui que nous attendions dans les conditions initiales données que nous avons décrites ci-dessus ; c'est-à-dire que pour que l'équilibre ne se produise pas dans notre exemple après la chute du poids sur le piston K., la chaleur de la réaction chimique libérée dans ce cas doit être utilisée pour le travail, ce qui modifierait les conditions du système de sorte que le système reste opérationnel.
Cela peut bien sûr être imaginé de la manière la plus variée, à savoir qu'en raison de cette chaleur de réaction, les conditions du système doivent changer, ce qui va soit augmenter la pression partielle d'oxygène, soit réduire la concentration des produits de réaction. Le premier ne peut être atteint que si, en raison de la chaleur d'oxydation, une compression supplémentaire du gaz se produit en modifiant les conditions du système, par exemple en modifiant l'élasticité des parois si elles sont élastiques. La seconde ne pourrait se produire que si la chaleur d'oxydation, due à une modification des conditions du système, provoque une diffusion ou un écoulement de produits de réaction, ce qui nécessiterait également un travail, à savoir la création de différences de potentiel, une différence de pression de concentration ou de pression hydrostatique dans le système.
Si nous considérons maintenant un organisme vivant d'une personne ou d'un animal qui respire avec les poumons, qui, comme on le sait, a également l'énergie d'oxydation de l'oxygène comme principale source d'énergie, et où ces processus d'oxydation se produisent également principalement dans un liquide milieu, dans des solutions aqueuses colloïdales, alors nous verrons que les exigences ci-dessus sont remplies ici exactement de la manière décrite. L'espace aérien au-dessus du piston correspond ici à l'espace aérien du poumon, la paroi du cylindre correspond à la poitrine, et le mélange réactionnel liquide correspond aux tissus du corps. Et nous savons qu'une partie de l'énergie d'oxydation est convertie en travail qui modifie l'élasticité ou la contrainte des parois du cylindre, c'est-à-dire muscles de la poitrine - c'est le travail de la respiration. Une autre partie de l'énergie d'oxydation est utilisée pour produire un courant de produits de réaction - c'est le travail du cœur, une partie de l'énergie est utilisée pour éliminer les produits de réaction en créant des différences de concentration dans le système - c'est le travail des reins. Toutes ces adaptations servent donc dans l'organisme animal qui respire avec les poumons afin de remplir les exigences que nous nous sommes fixées : produire du travail aux dépens de l'énergie libre du système, ce qui changerait les conditions du système dans une telle situation. une manière qu'il reste utilisable, par conséquent, dans les conditions externes existantes n'étaient pas en équilibre. Dans les organismes animaux inférieurs - dans les organismes unicellulaires - et dans les plantes, la même exigence est satisfaite au moyen de mécanismes complètement différents et d'une manière complètement différente. Mais ces organismes ont également les adaptations nécessaires pour effectuer ce travail contre l'équilibre attendu à mesure que l'environnement change. On sait, en reprenant l'exemple précédent, que les animaux respirent plus intensément avec une pression d'oxygène réduite, c'est-à-dire que le travail pour créer des différences d'élasticité de la poitrine devient plus intense ; il en va de même pour la création de différences de pression hydrostatique, c'est-à-dire travail du cœur, etc., de sorte que l'intensité de l'oxydation est largement indépendante de la pression d'oxygène dans l'environnement. Le fait que les organismes unicellulaires possèdent également de telles adaptations qui leur permettent de travailler contre l'équilibre lorsque l'environnement change, découle du fait qu'ils ont également une large indépendance similaire de l'intensité de l'oxydation par rapport à la pression d'oxygène. Cependant, on voit aussi que toutes ces adaptations ne consistent pas en une transformation directe en travail externe, mais ont comme préalable nécessaire un travail allant changer la structure des parties qui composent le système, dans le sens de maintenir l'efficacité de ce la structure.
D'après les explications et exemples ci-dessus, il s'ensuit que si la première exigence correspond approximativement à l'exigence des propriétés d'une machine en marche, la deuxième exigence à l'irritabilité et à l'excitabilité, la troisième exigence correspond aux propriétés des êtres vivants, qui sont généralement notées comme l'adaptabilité, l'opportunité, la régulation, l'intégrité et sont considérés comme caractéristiques des êtres vivants.
D'autre part, nous avons vu que la deuxième exigence présuppose la satisfaction de la première, et la troisième - la satisfaction de la seconde, car seul un système qui n'est pas en équilibre, et donc un système dont l'énergie libre peut décroître sans changer conditions externes, peut effectuer un travail qui modifie cet effet de l'impact externe qui serait attendu en raison des conditions initiales, et donc être excitable. Et ce n'est qu'en ce sens qu'un système excitable peut toujours effectuer un travail contre l'équilibre, et donc remplir la troisième exigence. Cela signifie cependant que la troisième exigence, si nous prenons en compte toutes ses conséquences et comprenons pleinement sa signification, contient les trois exigences.
Maintenant, nous devons à nouveau poser la question : désignons-nous réellement un système matériel qui satisfait à notre troisième exigence comme système vivant, ou existe-t-il des systèmes qui satisfont à la troisième exigence, mais nous ne les désignons toujours pas comme vivants ?
Il est clair qu'il est théoriquement tout à fait possible d'avoir de tels systèmes répondant à cette exigence et que l'on ne désignera toujours pas comme vivants. En revanche, nous ne pouvons pas vérifier si tous les êtres vivants disponibles répondent à notre troisième exigence. Nous pouvons cependant fonder nos recherches biologiques sur l'hypothèse que tous les êtres vivants satisfont à cette troisième exigence et que la possibilité théorique de l'existence d'un système non vivant répondant néanmoins à notre exigence est fondamentalement exclue. Nous obtiendrons alors la loi universelle de la biologie, qui dit: "tous et seulement les systèmes vivants ne sont jamais en équilibre et, en raison de leur énergie libre, effectuent constamment un travail contre l'équilibre requis par les lois de la physique et de la chimie dans les conditions extérieures existantes. ”
Ayant accepté cette loi comme valide, nous pouvons alors l'appliquer dans chaque cas particulier, c'est-à-dire avec tout phénomène vital de tout être vivant, et, partant de son exactitude, nous pouvons indiquer que le phénomène vital considéré est en fait un cas particulier de cette loi et ne la contredit pas. Une telle loi générale, dans la mesure où elle est correcte et conduit dans chaque cas particulier à des conclusions correctes qui ne contredisent pas les faits, et est donc toujours placée à la tête de toute enquête, s'appelle un principe. Ainsi, par exemple, ils disent «principe d'Alembert», «principe de Hamilton», «principe d'inertie», etc. en mécanique, «principe de conservation de l'énergie» - en thermodynamique, etc.
Nous désignerons ce principe comme le « principe de non-équilibre stable » des systèmes vivants. Cette appellation exprime bien le sens du principe et les traits caractéristiques des systèmes vivants du point de vue de la thermodynamique. De même qu'un équilibre stable se caractérise par le fait que, lorsqu'il est perturbé, il revient toujours, de même dans les systèmes vivants, un état de non-équilibre est constamment conservé et présente tous les signes de stabilité. Notre principe exprime également sous une forme succincte une propriété caractéristique des systèmes vivants, puisque nous ne connaissons aucun système non vivant dans lequel un état de non-équilibre aurait des signes de stabilité.
Le principe que nous avons formulé ne parle que du comportement général des êtres vivants et de la direction des processus qui s'y déroulent ; il ne contient cependant aucune caractéristique quantitative. Par conséquent, nous devons le compléter de manière à ce qu'il reçoive une expression quantitative. Nous soutenons qu'un système vivant convertit toujours toute son énergie gratuite en travail contre l'équilibre attendu. Cette expression est quantitative et son exactitude peut être vérifiée expérimentalement par des mesures.
Le principe quantitatif doit, bien entendu, s'exprimer par une formule. Avant de faire cela, nous aimerions clarifier un peu le sens de cette expression quantitative. Tout d'abord, il résulte de cette expression qu'un système vivant ne travaille pas du tout autre que travailler contre l'équilibre. En fait, s'il utilise toute son énergie gratuite pour ce travail, alors il ne peut pas faire d'autre travail. Si l'on désigne un travail dirigé contre l'équilibre attendu ou, comme on l'a vu, conduisant à la reproduction des différences de potentiel dans le système, et donc à la préservation de son efficacité, comme une activité régulatrice, alors il découle du principe quantitatif qu'il n'y a que des activités vitales régulatrices, ou que toute activité vitale est régulatrice. Ensuite, il découle du principe quantitatif que si nous séparons le système vivant sous certaines conditions constantes, et donc ne permettons aucune influence extérieure, c'est-à-dire aucun afflux d'énergie, alors bien que le système vivant entrera également en équilibre, l'égalisation de tous les différences de potentiel ne se dérouleront pas de la même manière que dans une machine en marche avec des conditions de système inchangées, sinon, c'est toute l'énergie libre du système qui sera dirigée pour ralentir le nivellement. Cette deuxième conséquence de notre expression quantitative peut être exprimée par une formule et est accessible à des tests expérimentaux directs.
Nous allons maintenant tenter de donner cette formulation de manière élémentaire. Imaginez que nous ayons un système isotherme fermé, c'est-à-dire dont la paroi est perméable à la chaleur, et le processus se déroule si lentement que la température peut être considérée comme approximativement constante. La deuxième loi de la thermodynamique dit que dans ce cas, premièrement, l'équilibre viendra nécessairement; cela signifie qu'un tel système ne peut pas effectuer un travail indéfiniment, car cela contredirait la deuxième loi, selon laquelle il est impossible de construire un système qui effectue constamment un travail extérieur aux dépens de la chaleur. Le travail maximum qui peut être extrait du système dans de telles circonstances est une mesure de l'énergie libre du système, et il découle de la deuxième loi que l'équilibre se produira dans un état dans lequel l'énergie libre dans des conditions données du système peut ne diminuent plus, par conséquent, dans cet état où l'énergie libre est le minimum. Notre principe montre de telle manière que dans un système vivant isothermement fermé, l'énergie libre totale du système est convertie en travail, ce qui produit de tels changements dans les conditions du système que ce minimum prend non seulement relativement, mais aussi absolument la plus petite valeur possible.
Il s'ensuit que l'énergie libre d'un système vivant isotherme fermé au début de l'équilibre sera inférieure à celle d'un système inanimé, bien que pour les deux au début la somme des différences de potentiel, exprimées en valeurs absolues, soit la même . Dans ces conditions, la différence d'énergie libre entre un système vivant et un système non vivant au début de l'équilibre est exactement égale à la valeur par laquelle le travail du système vivant pendant tout le processus d'égalisation a dépassé le travail du système non vivant. système.
Ainsi, si l'on note l'énergie libre d'un système vivant au début de l'équilibre par F, la somme des différences de potentiel, sinon les facteurs de travail, - comme une différence de pression, une différence de concentration, une différence de potentiel électrique, etc., - on désignera par X les changements provoqués par ces facteurs - en passant par Dx et le temps pendant lequel ce changement s'est produit, en passant par At, et ces mêmes quantités, mais pour un système inanimé, on désignera par les mêmes lettres, mais avec l'ajout d'un signe, on obtient la formule suivante : (...)
Dans ce cas, la sommation du côté droit doit être comprise de telle manière que nous divisons le processus de nivellement en intervalles de temps At et successivement pour chaque intervalle de temps At le facteur de travail correspondant X et la vitesse du facteur de travail causé par le travail facteur
changements - nous multiplions les uns par les autres et par le temps At et additionnons séquentiellement ces At
travaux. Ainsi, nous obtenons à la fois pour le système non vivant et pour le système vivant le travail total effectué par eux au cours du processus d'alignement ; la différence donne alors la performance du système vivant vis-à-vis de l'alignement. Cette différence doit être égale à la différence des énergies libres, ce qui montre bien notre principe quantitatif, à savoir que l'énergie libre totale se transforme en travail contre l'équilibre. Puisque les facteurs de travail changent naturellement à chaque instant, alors, en supposant des intervalles de temps finis At, nous n'obtenons qu'une valeur approximative pour exprimer le travail. Les intervalles de temps doivent être pris de plus en plus petits, et le nombre limite de la somme que nous obtenons si nous continuons à réduire les intervalles de temps sera la quantité réelle de travail. Ce nombre limite est désigné en mathématiques par le signe dit intégral, et la formulation exacte du principe dans le langage des mathématiques supérieures sera alors la suivante : (...)
C'est la formulation mathématique de notre principe quantitatif de biologie.
Si nous regardons la formule plus en détail, nous verrons que la différence entre les deux valeurs intégrales, sinon les valeurs des sommes, est basée sur le fait que les conditions du système, ou, parlant dans la langue de la mécanique, les forces coercitives ou systémiques elles-mêmes, représentent d'autres fonctions du temps dans les systèmes vivants que celles des systèmes non vivants, et précisément parce que ce sont des forces qui empêchent l'alignement. Les forces coercitives, qui sont des fonctions du temps, effectuent un travail dirigé contre le processus d'alignement, et la source de ce travail réside dans le système vivant lui-même - par conséquent, à la fin, il devrait avoir moins d'énergie libre et tout autant moins que bon travail forces du système exécutées lors de l'alignement. En fin de compte, cela se résume, comme on peut s'y attendre, aux travaux nécessaires pour maintenir les conditions de la structure.
Deux petits exemples nous l'expliqueront : la différence des expressions intégrales, qui exprime donc le travail des forces du système, donc, les conditions du système, c'est-à-dire le travail requis pour changer les conditions de la structure en fonction du temps exige que dans les systèmes vivants x soit une fonction différente de (...)
où R signifie résistance; celles. le rapport caractérise la conductivité du matériau.
En général, on peut dire que si les processus d'alignement dans les systèmes non vivants sont déterminés par les propriétés immédiates de la structure, la situation est différente dans les systèmes vivants, car les propriétés de la structure elles-mêmes changent au cours du processus d'alignement ; d'autre part, comme nous le verrons dans d'autres exemples, les forces motrices des processus d'alignement eux-mêmes, c'est-à-dire les facteurs de travail (x) montrent une dépendance différente vis-à-vis de la vitesse d'alignement - puisque les premiers peuvent être à nouveau réduits pendant l'alignement ; d'autre part, le taux de nivellement est autrement lié aux facteurs de travail qu'il ne l'est dans les systèmes non vivants, ce qui dépend naturellement de certaines caractéristiques de la structure. La principale différence est, d'une part, que cette autre dépendance est caractéristique des systèmes vivants, puisqu'elle est toujours dirigée contre l'égalisation, et d'autre part, que la quasi-totalité de l'énergie est gratuite.
Sur le rapport à l'équilibre dynamique, au principe de Lechatelier et à la signification de la structure des systèmes vivants
Dans le chapitre précédent, nous avons analysé en détail le contenu de notre principe qualitatif et quantitatif, que nous avons mis à la base de toute notre description. Cette explication détaillée était bien sûr nécessaire pour comprendre la signification physique exacte du principe et s'y habituer. D'autres preuves de ce principe et de son application souligneront plus clairement sa signification biologique aussi bien que physique. Avant de passer aux preuves et aux applications, il est également important de nous préciser dans quel rapport le système que nous avons caractérisé est à l'équilibre dit « dynamique », et quelles relations existent entre notre principe et le principe dit de Lechâtelier, puisque sur ces deux points de grands malentendus. La question de la signification de la structure des systèmes vivants est étroitement liée à celle-ci.
LIVRES DE KOHETS FRAGMEHTA

La biologie théorique décrit les lois générales de l'origine de l'existence des organismes vivants. Elle a le rare droit de poser les questions les plus audacieuses sur la vie, d'y chercher des réponses et d'établir des parallèles entre la chimie, la physique, la biologie, l'économie et les sciences sociales. Pourtant, à l'aube de son existence en Russie, ce domaine scientifique a été interdit et est devenu meurtrier. T&P raconte l'histoire du développement de la biologie théorique dans notre pays et liste ses tâches modernes.

Il y a 77 ans, tous les créateurs de ce matériel - du correcteur d'épreuves à l'éditeur - après sa publication, auraient probablement été immédiatement arrêtés, puis - dans un camp de concentration ou exécutés en vertu de l'article 58 du Code pénal de la RSFSR : « activité contre-révolutionnaire », « diffusion, production et conservation de la littérature. Dans l'URSS de l'ère stalinienne, la biologie théorique d'Erwin Bauer était un livre dangereux, car en 1938 son auteur fut abattu avec sa femme, leurs jeunes enfants furent séparés, envoyés au centre d'accueil du NKVD puis dans des orphelinats spéciaux, et l'ensemble du type de la monographie a été presque entièrement détruite. Des copies n'en ont été conservées que dans certaines grandes bibliothèques et parmi les casse-cou qui n'avaient pas peur de garder le livre de l'auteur exécuté.

Le contenu même de Theoretical Biology, à première vue, ne semble pas figurer parmi les raisons principales de cette tragédie : selon les chercheurs, les Bauer ont été arrêtés en tant que communistes hongrois, membres possibles de la 3e Internationale. La famille a été victime de la soi-disant Grande Terreur - une campagne d'arrestations massives brutales et de meurtres qui s'est poursuivie en URSS de 1937 à 1938.

Ensuite, selon le "Mémorial" international historique et éducatif, 1 700 000 personnes ont été arrêtées pour des motifs politiques.

Le principe d'Erwin Bauer : le fondement de la synergie

En 1937-1938, la biologie théorique d'Erwin Bauer ne pouvait guère être dangereuse en elle-même pour les processus politiques qui se déroulaient en Russie soviétique. Néanmoins, il s'est avéré être révolutionnaire utile pour le développement de la science, même si, en le créant, le scientifique s'est en partie trompé dans ses vues. À cette époque, la croyance dominait dans le domaine des sciences naturelles selon laquelle des substances spéciales correspondent à chaque phénomène naturel, ou même les phénomènes naturels eux-mêmes ne deviennent qu'une conséquence de propriétés physiques substances similaires. Erwin Bauer, comme beaucoup de ses collègues, a supposé que l'on pouvait en dire autant de la vie - et a conclu que la "matière vivante" devait lui correspondre.

Au début du XXe siècle, une telle substance semblait aux biologistes un "protoplasme" - une masse gélatineuse qu'ils trouvaient dans les cellules des êtres vivants. Partout, elle avait la même apparence, ce qui signifie qu'elle pourrait bien être le porteur souhaité de la "vie" de la propriété. Le "protoplasme" coagulait à des températures élevées, ressemblant aux protéines du lait, du sang et des œufs d'oiseaux, de sorte que son composant central putatif était appelé "protéine" pour éviter toute confusion avec la "protéine ordinaire".

Erwin Bauer voulait étudier les propriétés thermodynamiques de la "matière vivante", puisque c'est ce domaine de la physique théorique qui s'est avéré le plus développé avec le début du XXe siècle. Il a supposé que les molécules de "matière vivante" - sont constamment dans un état de déséquilibre naturel, de sorte que les tissus se fanent sans nourriture ni lumière - et fleurissent avec leur apparence.

Le principe de non-équilibre stable, formulé par Erwin Bauer, s'énonce ainsi : "Tous et seuls les systèmes vivants ne sont jamais en équilibre et, en raison de leur énergie libre, effectuent constamment un travail contre l'équilibre requis par les lois de la physique et de la chimie sous conditions extérieures existantes. Le biologiste soviétique en conclut que les principales propriétés des systèmes vivants sont le métabolisme, la division cellulaire, la reproduction et le vieillissement. Cela contredit le principe de l'équilibre thermodynamique (c'est-à-dire le repos), de sorte que l'auto-mouvement des systèmes vivants ressemble à sa violation.

Preuve d'Ilya Prigozhin: auto-organisation des systèmes vivants

L'existence d'un déséquilibre stable a été prouvée en 1947 par le physicien et physicochimiste belge d'origine russe Ilya Prigogine. En 1977, pour ses travaux en thermodynamique, il reçoit le prix Nobel de chimie. Parmi les travaux de Prigozhin figuraient des travaux sur l'auto-organisation dans des systèmes ouverts, qui constituaient la base d'un nouveau domaine interdisciplinaire de la science - la synergétique. Elle se concentre sur les lois générales des phénomènes et des processus dans des systèmes complexes hors équilibre (physiques, chimiques, biologiques, écologiques, sociaux et autres) sur la base de leurs principes inhérents d'auto-organisation.

Un système vivant, en effet, est ouvert (il est influencé par Environnement) et est loin de l'équilibre. Chaque organisme vivant reçoit régulièrement de l'énergie (dans le cas des plantes, la lumière du soleil) et des nutriments (dans le cas des animaux, de la nourriture), les utilise pour maintenir ses fonctions et libère des déchets qui peuvent ensuite être utilisés par d'autres systèmes.

Les systèmes vivants sont capables de réagir avec souplesse aux changements de l'environnement : par exemple, les amibes unicellulaires de la faim peuvent se rassembler en un "corps" multicellulaire qui se déplace dans son ensemble à la recherche de nourriture. Dans le même temps, les amibes dans sa composition sont divisées en deux types: certaines forment une sorte de jambe, tandis que d'autres forment un corps fructifère à l'intérieur duquel mûrissent les spores. Puis ces spores se dispersent, et si les conditions sont favorables, de nouvelles amibes en « naissent ». La réponse d'un système ouvert - une amibe unicellulaire - à un manque de nutriments conduit à l'émergence d'un nouveau niveau d'organisation avec un comportement coordonné de nombreuses cellules individuelles. Il est probablement redondant de mentionner que ce principe est vrai dans le cas d'organismes beaucoup plus complexes - y compris les humains, qui sont poussés par la faim et les catastrophes vers des révolutions et d'autres actions de masse concertées.

Les questions les plus audacieuses : que fait la biologie théorique aujourd'hui

Aujourd'hui, la biologie théorique couvre toutes les perspectives théoriques qui portent d'une manière ou d'une autre sur les processus biologiques et décrit les lois générales de l'existence, du mouvement et du développement de la matière vivante. Cette discipline se concentre sur la biologie cellulaire, la biologie du développement, l'écologie, l'immunologie, l'étude des maladies infectieuses, la modélisation mathématique et les statistiques, diverses branches de la médecine, la phytopathologie, la microbiologie, la biologie moléculaire, la biochimie et la psychologie.

La recherche de réponses à des questions fondamentales audacieuses aux frontières de la philosophie relève directement de la responsabilité de la biologie théorique. Comment la vie est-elle née et comment a-t-elle évolué ? Pourquoi les gens ont-ils l'air comme ils ont l'air ? Qu'est-ce qui explique la complexité et la diversité des systèmes vivants sur notre planète ? La vie terrestre est-elle unique ?

La définition précise des termes biologiques et la description du processus de cognition à l'aide d'outils formels est également l'une des principales tâches de la biologie théorique. De par sa nature, ce domaine scientifique est interdisciplinaire. Il se déplace entre le particulier et le général, absorbant de grandes idées d'autres domaines et les développant par une description et un raffinement quantitatifs. Ainsi, la biologie théorique se transforme peu à peu en une science structurale à grande échelle des systèmes organisés, qui a un droit rare et précieux d'établir des parallèles et de rechercher des similitudes entre les systèmes physico-chimiques, biologiques, économiques et sociaux. C'est peut-être elle qui deviendra à l'avenir un arbitre dans la résolution de nombreux conflits de longue date : entre créationnistes et darwinistes, ufologues et partisans du principe anthropique et autres débatteurs. Après tout, au final, malgré le pas de géant fait par la science depuis un siècle et demi, nous n'avons toujours pas encore résolu la plupart des mystères les plus passionnants du monde qui nous entoure.

Qu'est ce que la vie? Comment un animal est-il devenu un humain ? Cela pourrait-il se reproduire : ici, avec une autre espèce, ou sur une autre Terre ?