rumah » Masyarakat dan budaya » Bauer - Biologi teoretis. E.S.

Bauer - Biologi teoretis. E.S.

Semua sistem kehidupan tidak pernah berada dalam kesetimbangan dan, karena energi bebasnya, terus-menerus melakukan kerja melawan keseimbangan yang disyaratkan oleh hukum fisika dan kimia dalam kondisi eksternal yang ada.

Bauer E.S. Biologi teoretis, M.-L., Ed. VIEM, 1935, hal. 43.

Erwin Bauer mengarahkan upayanya untuk meneliti sifat termodinamika makhluk hidup.Dia menganggap zat ini sebagai molekul protein dalam keadaan non-kesetimbangan khusus. Pada saat yang sama, Bauer percaya bahwa ini bukan hanya keadaan nonequilibrium, tetapi keadaan nonequilibrium yang mandiri atau, dalam kata-katanya, keadaan nonequilibrium yang stabil. Faktanya, kehidupan didukung oleh aliran energi yang konstan (makanan, cahaya). Energi dihabiskan dalam proses-proses vital, dan di dalamnya energi makanan dilepaskan untuk mempertahankan keadaan khusus makhluk hidup ini. Sulit untuk membantahnya. Namun Bauer percaya bahwa sebenarnya yang kita bicarakan adalah keadaan khusus molekul protein yang didukung oleh aliran energi dan oleh karena itu merupakan keadaan stabil dan khusus. Ia merumuskan gagasan ini dalam bentuk prinsip ketidakseimbangan yang stabil!

Berdasarkan prinsip ini, ia memperoleh konsekuensi dari semua sifat dasar sistem biologis - metabolisme, pembelahan sel, reproduksi, penuaan.

Sebuah gambaran yang sangat harmonis muncul - satu prinsip yang menjadi ciri makhluk hidup dan hanya makhluk hidup - dan semua sifat serta manifestasi kehidupan lainnya diturunkan darinya melalui deduksi, sebagai konsekuensinya.

Bauer menekankan perlunya pendekatan seperti itu. Ia mengatakan bahwa dengan cara yang aneh, kesulitan yang tidak dapat diatasi biasanya muncul dalam mendefinisikan konsep kehidupan dan makhluk hidup. Buku teks biologi mencantumkan tanda-tanda kehidupan alih-alih mendefinisikan konsep ini secara ketat. Terlebih lagi, dalam daftar tersebut, tidak ada satupun tanda yang benar-benar spesifik untuk keadaan hidup (kristal juga berkembang biak, reaksi kimia kompleks dikatalisis dalam sistem tak hidup, dll.). Biologi, menurut Bauer, adalah satu-satunya ilmu yang subjeknya tidak terdefinisi.

Bauer percaya bahwa keadaan nonequilibrium yang stabil diwujudkan dalam konfigurasi (konformasi) molekul protein yang tertekan dan terdeformasi. Keadaan molekul-molekul ini - energi strukturalnya - menentukan aktivitas katalitik (enzimatik) (dan, akibatnya, semua proses metabolisme, fenomena mobilitas biologis, distribusi ion asimetris dalam sel - sistem lingkungan ekstraseluler dan, akibatnya, iritabilitas ( rangsangan). Bauer menulis: ...Sumber kerja yang dihasilkan oleh sistem kehidupan pada akhirnya adalah energi bebas yang melekat dalam struktur molekul ini, keadaan molekul ini... Keadaan non-ekuilibrium ini, struktur molekul yang terdeformasi ini... dipertahankan atau terus-menerus dipulihkan karena energi proses penyelarasan terus menerus yang mengalir dalam jaringan hidup....

Banyak ide Bauer yang membuahkan hasil. Secara khusus, berikut ini gagasan tentang molekul protein sebagai mesin yang menjalankan fungsinya - konversi energi - karena pergerakan bagian-bagiannya yang bijaksana. Banyak hal yang membuahkan hasil, dan konsekuensinya indah. Dan keberadaan molekul protein dalam keadaan tidak seimbang secara stabil, yaitu. konformasi rantai polipeptida yang tidak seimbang adalah hipotesis yang belum dikonfirmasi. Molekul protein, asam nukleat dan senyawa biologis penting lainnya di dalam sel berada dalam keseimbangan termodinamika dengan lingkungan.

Shnol S.E., Pahlawan, penjahat, konformis sains Rusia, M., Kron-press, 2001, hal. 258-259.

Biografi

Lahir pada 19 Oktober 1890 di Lecz di Austria-Hongaria, (sekarang Levice (Slovak. Levice) di Slovakia), dalam keluarga Simon Bauer, seorang guru bahasa Prancis dan bahasa Jerman di sekolah sungguhan. Ia lulus dari Fakultas Kedokteran di Göttingen di Jerman, tempat ia mempelajari histologi dan anatomi patologis. Pada tahun 1914 ia lulus ujian menjadi dokter dan dimobilisasi menjadi tentara Austria-Hongaria. Pada tahun 1915-1918 bekerja di rumah sakit garnisun. Istri pertamanya, penulis terkenal Hongaria Margit Kafka, dan putra kecil mereka meninggal pada tahun 1918 karena influenza. Terpesona oleh ide-ide sosialis, B. menjadi seorang komunis dan mengambil bagian dalam revolusi Hongaria tahun 1919. Setelah penindasannya pada musim gugur 1919, bersama istri keduanya Stefania Szilard, ia beremigrasi ke Wina, lalu ke Göttingen. Pada tahun 1921 mereka datang ke Praha, dimana B. menjadi asisten Prof. Tangan di Departemen Biologi Umum dan Morfologi Eksperimental Universitas Charles.

Pada tahun 1925, atas undangan direktur Institut Penyakit Akibat Kerja. Obukha di Moskow B. pindah ke Uni Soviet dan bekerja di laboratorium biologi umum. Pada tahun 1931 ia mengorganisir laboratorium biologi umum di Institut Biologi yang baru didirikan. K.A.Timiryazeva. Pada tahun 1934, ia pindah bersama keluarganya ke Leningrad, di mana ia diundang ke All-Union Institute of Experimental Medicine (VIEM) yang baru dibentuk untuk mengatur departemen biologi umum dengan laboratorium: biologi umum, kanker, metabolisme, biologi dan kimia fisik. , elektrobiologis, biofisik. Di bawah naungan VIEM, karya utama B., “Theoretical Biology,” diterbitkan. Pada tahun 1937, B. dan istrinya ditangkap dan dihilangkan di Gulag, dan anak-anak mereka, putra kecil Mikhail dan Karl, dikirim ke panti asuhan.

Prinsip ketidakseimbangan sistem kehidupan yang stabil

B. tidak secara khusus mengkaji permasalahan ruang dan waktu, namun kajian spesifiknya mengenai permasalahan biologi teoritis berkaitan langsung dengannya dan memberikan pedoman penting bagi permasalahan tersebut. Dalam buku utamanya, B. merumuskan prinsip ketidakseimbangan stabil sistem kehidupan: “Semua sistem kehidupan tidak pernah berada dalam keseimbangan dan, dengan menggunakan energi bebasnya, terus-menerus melakukan kerja melawan keseimbangan yang disyaratkan oleh hukum fisika dan kimia di bawah kondisi yang ada. kondisi eksternal.” (Biologi Teoritis, hal. 43). Prinsip ini berfungsi untuk membedakan secara mendasar suatu sistem kehidupan yang bekerja dengan sistem atau mesin mekanis yang bekerja.

Ketidakseimbangan berarti, kata B., bahwa semua struktur sel hidup pada tingkat molekuler telah diisi sebelumnya dengan energi “ekstra”, berlebih dibandingkan dengan molekul tak hidup yang sama, yang dinyatakan dalam ketimpangan potensial, dalam bahan kimia yang diciptakan. atau gradien listrik, sedangkan dalam sistem tertutup tak hidup setiap gradien terdistribusi secara merata sesuai dengan aturan entropi. B. menyebut energi “ekstra” ini, yang ada pada sel tak hidup pada tingkat mana pun, sebagai “energi struktural” dan memahaminya sebagai deformasi dan ketidakseimbangan dalam struktur molekul hidup.

Makna prinsip ketidakseimbangan stabil terletak pada aspek biofisik arah pergerakan energi dalam sistem kehidupan. B. berpendapat bahwa kerja yang dilakukan oleh suatu struktur sel hidup tertentu dilakukan hanya karena ketidakseimbangan, dan bukan karena energi yang disuplai dari luar, sedangkan dalam mesin kerja dilakukan langsung dari sumber energi eksternal. Tubuh menggunakan energi yang disuplai dari luar bukan untuk bekerja, tetapi hanya untuk mempertahankan struktur non-ekuilibrium tersebut. “Oleh karena itu, untuk melestarikannya, yaitu kondisi sistem, perlu terus diperbarui, yaitu terus mengeluarkan tenaga kerja. Dengan demikian, energi kimia dari makanan dikonsumsi di dalam tubuh untuk menciptakan energi bebas struktur, untuk konstruksi, pembaruan, pelestarian struktur ini, dan tidak secara langsung diubah menjadi kerja.” (Ibid., hal. 55). Pekerjaan yang diperlukan oleh fungsi struktur ini dilakukan secara otomatis, karena pelurusan deformasi struktur secara spontan.

Dengan demikian, organisme hanya terlibat dalam penciptaan struktur molekul disekuilibrium, atau nonequilibrium, dan setiap fungsi tertentu dilakukan karena keinginan mereka untuk keseimbangan.

Di pusat ini konstruksi teoritis B. mengandung kemungkinan ditemukannya ritme biologis tertentu yang terkait erat dengan struktur spasial sel hidup. Struktur materi hidup yang tidak seimbang tidak bersifat inert dan konstan; ia bermuatan secara ritmis dan dilepaskan secara spontan sesuai dengan fungsi yang dijalankannya. B. memberikan data empiris yang dapat ia identifikasi untuk mengkarakterisasi atau memperkirakan durasi pengisian, yang tidak terjadi secara instan, seperti halnya tidak ada relaksasi sesaat pada molekul hidup, yang terjadi terlepas dari apakah pekerjaan dilakukan atau tidak. Ini adalah waktu suatu molekul tetap dalam keadaan bermuatan dan dapat dianggap sebagai indikator ritme biologis, serta proses utama, karena diidentifikasi pada tingkat biofisik dan, mungkin, umum terjadi pada struktur tubuh mana pun pada tingkat evolusi mana pun. Meringkas penelitian pada waktu itu, B. sampai pada kesimpulan bahwa dalam keadaan bebas dan tidak terikat, di luar tubuh, pemerataan potensial molekul bermuatan terjadi dalam 10-8 - 10-7 detik. “Jika molekul-molekul tersebut bersatu, atau terlebih lagi termasuk dalam kisi kristal, sehingga tidak mungkin lagi membicarakan molekul individu, maka penyelarasan keadaan tereksitasi yang terdeformasi akan memakan waktu lebih lama.” (Ibid., hal. 191-192). Tepatnya berapa lama lagi, tidak ada data seperti itu di bidang pandang B., jadi yang tersisa hanyalah tebakan paling umum. Data ini muncul setelah kematian B. dalam karya ilmuwan lain.

Dengan demikian, pengamatan spesifik B. ini, yang muncul dari prinsip non-ekuilibrium sistem kehidupan, memberikan dasar bagi para peneliti waktu biologis dan ahli teori lain untuk bekerja lebih lanjut ke arah ini.

Karya cetak

Bauer E. Pengantar studi eksperimental hereditas. // Lampiran 8-e Prosiding Botani Terapan, 1913
Bauer E.S. Landasan fisik dalam biologi. - M.: Penerbitan. Departemen Kesehatan Daerah Moskow, 1930. - 103 hal.
Bauer E.S. Biologi teoretis. M.-L.: Penerbitan. VIEM, 1935. - 206 hal.

literatur

Tokin B.P. Biologi teoretis dan kreativitas E. S. Bauer, edisi ke-2, Leningrad, 1965
Erwin Bauer dan biologi teoretis (Untuk peringatan 100 tahun kelahirannya). / Duduk. karya ilmiah. Menjawab. ed. S.E.Shnol. - Pushchino, 1993. - 256 hal.
Aksenov G.P. Penyebab waktu. - M.: URSS, 2000. - Bab. 19.

Tautan

Yayasan Wikimedia. 2010.

Erwin Bodky
Erwin Wurm

Lihat apa itu "Erwin Bauer" di kamus lain:

Erwin Simonovich Bauer- Bauer Erwin Simonovich, seorang ahli biologi dan ahli teori Soviet terkemuka Tanggal lahir: 19 Oktober 1890 Tempat lahir ... Wikipedia

Bauer, Erwin Simonovich- Wikipedia memiliki artikel tentang orang lain dengan nama keluarga ini, lihat Bauer. Bauer Erwin Simonovich, ahli biologi dan ahli teori Soviet terkemuka Tanggal lahir: 19 Oktober 1890 (1890 10 19) ... Wikipedia

Bauer- (Bauer Jerman) Nama keluarga Jerman. Ini diterjemahkan sebagai petani, atau petani. Operator yang dikenal: Bauer, Alain (lahir 1962) kriminolog dan pengacara Perancis, mantan Grand Master Grand Orient Perancis. Bauer, Anatoly Ernestovich... ... Wikipedia

Bauer Erwin Simonovich- (19/10/1890, Lecze, Austria-Hongaria, ‒ 1942), ahli biologi teoretis. Lulus dari Fakultas Kedokteran Universitas Budapest (1914). Beremigrasi dari Hongaria pada tahun 1919 setelah kekalahan Republik Soviet Hongaria. Bekerja di Jerman dan Cekoslowakia sejak 1935... ... Ensiklopedia Besar Soviet

Erwin Simonovich Bauer(Bauer Ervin dari Hongaria; 19 Oktober 1890, Lecz, Austria-Hongaria - 11 Januari 1938) - Ahli biologi teoretis Soviet Hongaria. Saudara dari Bela Balazs.

Biografi

Lahir dari keluarga Simon Bauer, seorang guru bahasa Prancis dan Jerman di sekolah sungguhan. Ia lulus dari Fakultas Kedokteran di Göttingen di Jerman, tempat ia mempelajari histologi dan anatomi patologis. Pada tahun 1914 ia lulus ujian menjadi dokter dan dimobilisasi menjadi tentara Austria-Hongaria. Pada tahun 1915-1918 ia bekerja di rumah sakit garnisun.

Istri pertamanya, penulis terkenal Hongaria Margit Kaffka, dan putra kecil mereka meninggal pada tahun 1918 karena influenza. Terpesona oleh ide-ide sosialis, Bauer menjadi seorang komunis dan mengambil bagian dalam revolusi Hongaria tahun 1919. Setelah penindasannya pada musim gugur 1919, bersama istri keduanya, Stefanie Szilard, dia beremigrasi ke Wina, lalu ke Göttingen. Pada tahun 1921 mereka datang ke Praha, di mana Bauer menjadi asisten Profesor Ruzczka di departemen biologi umum dan morfologi eksperimental di Universitas Charles.

Pada tahun 1925, atas undangan direktur Institut Penyakit Akibat Kerja. Obukha di Moskow Bauer pindah ke Uni Soviet dan bekerja di laboratorium biologi umum. Pada tahun 1931 ia mengorganisir laboratorium biologi umum di Institut Biologi yang baru dibentuk. K.A.Timiryazeva. Pada tahun 1934, ia pindah bersama keluarganya ke Leningrad, di mana ia diundang ke All-Union Institute of Experimental Medicine (VIEM) yang baru dibentuk untuk mengatur departemen biologi umum dengan laboratorium: biologi umum, kanker, metabolisme, biologi dan kimia fisik. , elektrobiologis, biofisik. Di bawah naungan VIEM, karya utama Bauer, “Theoretical Biology,” diterbitkan. Bauer dan istrinya ditangkap pada hari yang sama, 3 Agustus 1937, dan anak-anak mereka, putra kecil Mikhail dan Karl, dikirim ke panti asuhan.

Prinsip ketidakseimbangan sistem kehidupan yang stabil

Bauer tidak secara khusus mempelajari pertanyaan-pertanyaan tentang ruang dan waktu, tetapi studi spesifiknya tentang masalah-masalah biologi teoretis berhubungan langsung dengan masalah-masalah tersebut dan memberikan panduan penting bagi masalah-masalah tersebut. Dalam buku utamanya, Bauer merumuskan prinsip ketidakseimbangan sistem kehidupan yang stabil:

“Semua sistem kehidupan tidak pernah berada dalam kesetimbangan dan, karena energi bebasnya, terus-menerus melakukan kerja melawan keseimbangan yang disyaratkan oleh hukum fisika dan kimia dalam kondisi eksternal yang ada.”

(Biologi Teoritis, hal. 43).

Prinsip ini berfungsi untuk membedakan secara mendasar suatu sistem kehidupan yang bekerja dengan sistem atau mesin mekanis yang bekerja.

Disekuilibrium berarti, menurut Bauer, bahwa semua struktur sel hidup pada tingkat molekuler telah diisi sebelumnya dengan energi “ekstra”, berlebihan dibandingkan dengan molekul tak hidup yang sama, yang dinyatakan dalam ketimpangan potensial, dalam bahan kimia atau bahan yang diciptakan. gradien listrik, sedangkan dalam sistem tertutup tak hidup setiap gradien terdistribusi secara merata menurut aturan entropi. Bauer menyebut energi “ekstra” ini, yang ada pada sel tak hidup pada tingkat mana pun, sebagai “energi struktural” dan memahaminya sebagai deformasi, ketidakseimbangan dalam struktur molekul hidup.

“Oleh karena itu, untuk melestarikannya, yaitu kondisi sistem, perlu terus diperbarui, yakni terus mengeluarkan tenaga kerja. Dengan demikian, energi kimia dari makanan dikonsumsi di dalam tubuh untuk menciptakan energi bebas struktur, untuk konstruksi, pembaruan, pelestarian struktur ini, dan tidak secara langsung diubah menjadi kerja.”

KATA PENGANTAR
Buku yang diusulkan memiliki sejarah perkembangan lebih dari 16 tahun. Tahap pertama dari cerita ini adalah buku “Grundprinzipien d.,” yang diterbitkan pada tahun 1920. kendali, wajar saja. Biologie”, tahap kedua adalah buku “Physical Foundations in Biology”, yang diterbitkan pada tahun 1930. Kini, lima tahun kemudian, buku ini seharusnya menjadi tahap ketiga.
Meskipun terdapat jarak sepuluh tahun antara dua buku pertama, dan hanya lima tahun antara dua buku terakhir, perbedaan isi dalam kasus kedua jauh lebih besar dibandingkan dengan kasus pertama.
Namun perkembangannya masih jauh dari dianggap selesai. Materi eksperimen berkembang pesat dan tidak dapat lagi disajikan secara lengkap dalam buku ini.
Sejauh menyangkut penyajian, buku ini mewakili keseluruhan yang logis, dan tidak ada satu posisi pun yang dapat dipahami dengan benar tanpa hubungan dengan posisi lainnya. Oleh karena itu, tidak mungkin mendapatkan gambaran yang benar tentang penafsiran suatu masalah tertentu hanya dengan membaca satu bab tertentu. Di sisi lain, bukti-bukti berbagai ketentuan mengenai, misalnya iritasi, hukum evolusi, pertukaran, struktur makhluk hidup, dan lain-lain, sama sekali tidak terbatas pada eksperimen dan fakta yang diberikan dalam bab-bab terkait. Proposisi-proposisi ini juga didukung oleh fakta-fakta yang diberikan dalam hubungan berbeda di tempat lain.
Adapun pembuktian berdasarkan fakta, perlu diingat bahwa prinsip umum dan dasar yang kami kemukakan di sini tidak hanya didasarkan pada fakta-fakta yang disajikan dalam buku ini, tetapi juga pada sejumlah besar fakta yang diketahui, yang tidak dapat dikutip semuanya. .
Bahwa terpeliharanya ketidakseimbangan dalam istilah termodinamika adalah ciri khas sistem kehidupan - ini, misalnya, adalah kesimpulan yang dicapai oleh semua peneliti yang lebih terlibat dalam pentingnya metabolisme diam. Materi faktual yang memaksa para peneliti tersebut sampai pada kesimpulan seperti itu, tentu saja tidak dapat disajikan di sini.
Misalnya, A. Hill menulis: “Sel hidup adalah sistem terorganisir yang kompleks... yang secara termodinamika sangat mustahil dan hanya dapat bertahan dalam keadaan ini selama energi bebas dapat digunakan untuk mempertahankan organisasi ini.”
Dengan demikian, I. Straub sampai pada kesimpulan bahwa “Analogi hubungan antara kuning telur dan putih telur, sel darah dan serum, sel ragi dan larutan nutrisi, alga dan lingkungan mengharuskan kita untuk secara sistematis mempertimbangkan penyimpangan dalam kaitannya dengan keseimbangan sebagai hal utama. milik makhluk hidup yang mandiri.” 2. Pernyataan serupa dapat ditemukan di banyak peneliti lain. Lebih mengejutkan lagi bahwa, meskipun mengakui posisi ini, mereka tidak menarik semua kesimpulan darinya dan dengan tegas menganut gagasan tentang ketidakseimbangan yang terus-menerus dari luar. Oleh karena itu, tugasnya bukan hanya membuktikan prinsip-prinsip tersebut dengan fakta, tetapi juga membuktikan fakta itu sendiri secara teoritis.
Tidak dapat dipungkiri bahwa sebagian besar bab mempunyai kekurangan dan kesalahan. Untuk setiap koreksi faktual dan untuk indikasi setiap fakta yang mungkin bertentangan atau membenarkan posisi teoretis terkait, saya akan sangat berterima kasih kepada para spesialis yang bekerja di bidang terkait.
Banyak karyawan yang membantu saya ketika membaca bukti dan mengedit teks, terutama karyawan saya V.S. Brandgendler, kepada siapa saya mengucapkan terima kasih di sini. Saya sangat berhutang budi kepada istri saya S.S. Bauer, yang telah menyelesaikan pekerjaan ini sejak awal, membantu saya terutama dalam bidang fisika dan matematika, memeriksa perhitungan, membuat gambar, dll.
Pada dasarnya, penulisan buku ini saya berutang pada perubahan haluan dalam pembangunan tanah air sosialis kita, yang memberikan tugas pembuktian ilmiah yang mendalam atas langkah-langkah praktis di hadapan ilmu pengetahuan. pertanian dan obat-obatan serta memberikan dukungan ideologis dan material untuk pekerjaan sulit ini.
E.Bauer
27/IV 1935

Bagian I TEORI UMUM MASALAH HIDUP

PERKENALAN
SUBJEK DAN METODE BIOLOGI TEORITIS
Biologi adalah ilmu tentang kehidupan, atau lebih tepatnya, tentang makhluk hidup. Ini adalah ilmu tentang hukum gerak (dalam arti luas) materi hidup yang terorganisir. Mengingat begitu banyaknya ragam bentuk dan fungsi materi hidup yang kita jumpai pada makhluk hidup, maka jelaslah bahwa pertama-tama kita perlu mendeskripsikan dan menata ragam bentuk dan fungsi tersebut, serta menertibkannya. menetapkan beberapa keteraturannya. Pada saat yang sama, perhatian pertama diberikan terutama pada manifestasi kehidupan yang dapat diamati dan dijelaskan dalam kondisi alami (seperti reproduksi, pertumbuhan, metamorfosis, gaya hidup). Berdasarkan kesamaan struktur dan fungsi beberapa organ, misalnya organ reproduksi, dan cara reproduksinya, makhluk hidup dikelompokkan ke dalam kelompok-kelompok, sehingga dengan semakin memperdalam pengetahuan tentang struktur organisme, maka konsep dan pembatasan spesies muncul. Ilmiah landasan teori itu adalah koneksi dan demarkasi berbagai organisme berdasarkan struktur dan cara hidupnya hanya diperoleh dalam teori evolusi yang dibuktikan dan dikembangkan oleh Darwin, yang menurutnya segala bentuk yang beragam, jenis yang berbeda, muncul dari satu sama lain. Hanya pengetahuan bahwa semua spesies berbeda yang ada memiliki tingkat "hubungan darah" yang berbeda-beda satu sama lain yang memungkinkan untuk membangunnya pohon keluarga spesies, yang menjadi dasar untuk menjelaskan pola yang sudah ditemukan dan menemukan pola baru. Teori evolusi juga sangat penting untuk memperdalam pengetahuan tentang pola-pola berbagai bentuk fenomena kehidupan di atas, seperti reproduksi, metamorfosis, dan lain-lain, serta untuk doktrin yang berkembang selama ini tentang kemunculan dan kemunculan. pelestarian bentuk-bentuk baru, mis. karena doktrin pewarisan sifat, berkaitan erat dengan evolusi, yang mendapat pembenaran ilmiah dalam hukum hereditas yang ditemukan oleh Mendel. Dengan demikian, morfologi sebagai ilmu tentang bentuk dan struktur makhluk hidup, embriologi sebagai ilmu tentang perkembangan individu dan pembentukan bentuk dan organ dalam suatu individu, doktrin hereditas dan asal usul spesies, atau doktrin tentang sejarah. asal usul makhluk hidup, dikembangkan sebagai cabang utama biologi. Adapun manifestasi fungsi-fungsi vital seperti reproduksi, pembuahan, gaya hidup (cara nutrisi, kondisi umum keberadaan, dll), biologi masih dipahami sebagai studi tentang fungsi-fungsi vital yang dapat diamati dan dijelaskan dalam kondisi alam. Bentuk-bentuk manifestasi kehidupan yang beraneka ragam dan sangat beragam ini mendapat penjelasan teoretis alam-historisnya berdasarkan teori evolusi dalam kaitannya dengan penjelasan tentang keanekaragaman struktur dan dengan sejarah deskriptif perkembangan berbagai makhluk hidup.
Dengan demikian, teori evolusi adalah teori yang menjadi landasan materi yang dikumpulkan oleh biologi deskriptif mengenai keanekaragaman bentuk dan manifestasi kehidupan organisme yang diamati dalam kondisi alam, dan yang menjadi prinsip panduan penelitian ini.
Namun lambat laun, menjadi semakin jelas bahwa uraian tentang struktur, perkembangan, dan manifestasi kehidupan, pada akhirnya, hanya mengungkapkan pola-pola manifestasi materi hidup, hanya hasil dari hukum geraknya, dan bukan hukum-hukum itu sendiri; Oleh karena itu, teori evolusi adalah teori tentang manifestasi makhluk hidup dalam perjalanan sejarah, yang hanya memperhitungkan sebagian dari fenomena kehidupan dan tidak mewakili teori hukum gerak makhluk hidup yang mengarah pada fenomena tersebut. . Dengan demikian, teori evolusi merupakan penyelesaian teoritis, pencapaian ilmiah terbesar dari periode deskriptif biologi yang pertama. Ketika kita menyebut teori evolusi sebagai penyelesaian teoretis dari periode deskriptif biologi yang pertama, hal ini sama sekali tidak bertentangan dengan fakta bahwa bahan eksperimen yang kaya (terutama dari para pemulia hewan dan tumbuhan) juga berfungsi untuk mendukung teori ini. Yang menentukan isi dan makna suatu teori bukanlah metode pembenarannya, melainkan fenomena yang ingin dijelaskan.
Sejalan dengan itu, arah dan cabang biologi yang mempelajari hukum gerak benda hidup yang terorganisir, yang terekspresikan dalam berbagai manifestasi dan bentuk kehidupan yang dapat diamati, semakin berkembang. Hal ini menyebabkan perkembangan fisiologi, mekanika perkembangan, genetika, yaitu. ilmu eksperimental, karena keinginan untuk menganalisis kekuatan atau gerakan akting individu dan perubahan dalam tubuh yang mengarah pada manifestasi kehidupan tertentu. Dengan demikian, fisiologi mempelajari fungsi dan mekanisme organ-organ individu yang membentuk tubuh secara keseluruhan, metabolisme dan energinya, hukum-hukum yang dengannya mereka bereaksi terhadap pengaruh-pengaruh eksternal, yaitu. sifat lekas marah mereka; mekanika perkembangan mempelajari faktor-faktor atau kondisi-kondisi yang menentukan pembentukan bentuk dan fungsi selama perkembangan embrio, dan juga dengan menggunakan metode eksperimental, secara sistematis mempengaruhi jalannya perkembangan ini dan mengubah atau menghilangkan kondisi-kondisi tertentu. Dengan demikian, genetika modern berusaha, melalui persilangan sistematis dan pemeriksaan sitologi kromosom secara simultan, untuk memperoleh hukum hereditas yang diamati dari hukum-hukum yang menurutnya reaksi dan perubahan terjadi pada massa herediter yang terletak di sel germinal. Sejalan dengan perkembangan ilmu-ilmu tersebut dan dengan penetrasi yang lebih dalam ke dalam proses individu dan mekanismenya, yaitu. Dengan klarifikasi hukum dan gaya yang bekerja dalam kasus ini, semakin banyak perhatian diberikan pada fenomena fisik dan kimia yang terlibat dalam proses ini, pada studi tentang fenomena ini, dan bahkan upaya dilakukan untuk mengurangi proses kehidupan individu dalam tubuh. eksklusif untuk mereka.
Di sini kita harus menunjukkan hal berikut. Perbedaan mendasar antara ilmu-ilmu seperti fisiologi, mekanika perkembangan, genetika, dan secara umum ilmu-ilmu yang kita satukan dengan nama biologi eksperimental sama sekali tidak terletak pada sifat eksperimentalnya (seperti yang sering digambarkan) dibandingkan dengan cabang-cabang biologi sebelumnya seperti morfologi komparatif. dan biologi deskriptif. Perbedaan signifikan antara cabang-cabang biologi yang baru dikembangkan ini terletak pada rumusan pertanyaan yang baru dan mendalam serta tugas-tugas baru yang telah ditetapkan oleh ilmu-ilmu tersebut. Pada saat yang sama, metode eksperimen adalah hal yang wajar, tetapi bukan satu-satunya cara yang menentukan untuk memecahkan masalah ini. Perbedaan esensial dan kebaruan tugas-tugas yang ditetapkan oleh ilmu-ilmu ini justru terletak pada keinginan untuk menemukan hukum gerak materi hidup dan, dengan bantuannya, menjelaskan pola berbagai bentuk manifestasinya dalam berbagai kondisi. Ilmu-ilmu ini menetapkan tugas untuk mempelajari hukum-hukum gerak benda hidup yang melekat pada dirinya sendiri dan harus memanifestasikan dirinya dalam semua fenomena kehidupan. Sebagaimana penyelesaian tugas pertama - menemukan pola-pola dalam bentuk-bentuk manifestasi makhluk hidup - mau tidak mau harus dimulai dengan deskripsi bentuk-bentuk individu dan fenomena kehidupan, klasifikasi dan sistematisasinya, demikian pula penyelesaian tugas kedua secara alami harus dilakukan. dimulai dengan uraian dan penemuan hukum-hukum individual gerak materi hidup yang menjadi dasar berbagai manifestasi individu kehidupan dan proses pembentukannya.
Dari sinilah berkembang berbagai cabang khusus fisiologi, seperti doktrin metabolisme dan energi, yang terpecah menjadi cabang-cabang tersendiri menurut berbagai proses penyediaan energi, seperti doktrin respirasi, fermentasi, nitrogen, lemak, metabolisme interstisial, dan sintesis dalam tubuh; selanjutnya doktrin reaksi tubuh dan sifat lekas marahnya, yang dipecah menjadi doktrin kontraksi otot, pelaksanaan rangsangan, bersama dengan fenomena kimia dan fisika yang menyertai proses tersebut; doktrin refleks, dll. Kita melihat hal serupa dalam embriologi, di mana mekanisme perkembangan yang didirikan oleh V. Roux (atau, seperti yang sering disebut sekarang, fisiologi perkembangan) menganalisis individu, terutama tahap-tahap awal perkembangan, mengeksplorasi perbedaan nasib masing-masing sel, dan faktor-faktor yang menentukan nasib ini, termasuk fenomena kimia dan fisika. Kita melihat hal yang sama dalam genetika, yang dalam bentuknya yang modern terutama telah berubah menjadi studi eksperimental tentang struktur kromosom, perubahannya, dll., untuk menyimpulkan manifestasi eksternal dari karakteristik dan pola pewarisannya dari genetika. hukum gerak dan gaya-gaya kerja yang melekat pada pembawa sifat-sifat turun-temurun tersebut.
Jadi, teori Darwin memberikan prinsip umum untuk menjelaskan keanekaragaman bentuk dan fungsi organisme sebagaimana kemunculannya kerak bumi, teori yang mencakup pola-pola bentuk makhluk hidup, asal-usulnya, dan hukum gerak semua organisme hidup; Sekarang timbul pertanyaan apakah teori yang sama mungkin terjadi pada materi hidup yang terorganisir, apapun kondisi historis perkembangannya. Dengan kata lain, mungkinkah menemukan hukum universal tentang gerak benda hidup yang berlaku dalam semua bentuk manifestasinya, tidak peduli betapa beragamnya bentuk-bentuk tersebut, yaitu. apakah hukum-hukum tersebut mendasari berbagai hukum gerak yang telah ditemukan atau akan ditemukan oleh masing-masing disiplin ilmu biologi di bidang genetika, fisiologi, mekanika perkembangan, dan lain-lain. - apakah hukum-hukum tersebut mendasari hukum-hukum universal tentang gerak benda hidup, berbagai manifestasinya mewakili hukum-hukum individual dari departemen-departemen khusus biologi, seperti halnya hukum-hukum khusus dan individual dari ilmu-ilmu deskriptif - morfologi dan biologi deskriptif - mewakili berbagai manifestasi dari hukum-hukum umum evolusi. Namun pertanyaan ini setara dengan pertanyaan apakah benda hidup mempunyai hukum geraknya sendiri yang khusus. Dan karena kita telah mendefinisikan biologi sebagai ilmu tentang hukum gerak benda hidup yang terorganisir, pertanyaan ini mirip dengan pertanyaan apakah ada ilmu kehidupan, biologi, atau hanya sebuah departemen fisika dan kimia terapan. Lagi pula, jika kita mengaitkan hukum gerak kita sendiri pada materi yang hidup dan terorganisir, yang khusus khusus untuk materi hidup dan hanya padanya, yang merupakan atributnya, bentuk keberadaannya, maka hukum-hukum ini harus diungkapkan dalam setiap bentuk manifestasinya. materi hidup. Maka semua hukum khusus gerak yang telah dan akan ditemukan oleh masing-masing cabang biologi, seperti hukum fisiologi, mekanika perkembangan, genetika, dan lain-lain, harus berubah menjadi kasus-kasus khusus, manifestasi khusus dari hukum-hukum universal. gerak yang melekat pada materi hidup, setidaknya manifestasi-manifestasi ini, dan terjadi dalam kondisi yang terkondisi secara historis dan berubah secara signifikan, dan oleh karena itu dalam bentuk yang berubah secara signifikan. Hanya ada dua kemungkinan untuk menghindari keniscayaan kesimpulan ini.
1. Kita dapat menyatakan bahwa benda hidup tidak mempunyai hukum geraknya sendiri, bahwa hukum gerak benda hidup pada dasarnya sama dengan hukum gerak benda mati. Maka kita, jika konsisten, tidak punya hak sama sekali untuk membicarakan materi hidup. Namun biologi tidak lebih dari fisika dan kimia terapan, yaitu penerapan hukum fisika dan kimia pada sistem kompleks seperti makhluk hidup.
2. Atau kita menyatakan bahwa makhluk hidup mempunyai hukumnya sendiri, hukum geraknya sendiri, tetapi hukum tersebut tidak ditentukan oleh keadaan, organisasi, struktur materi makhluk hidup, yaitu. bukanlah suatu bentuk manifestasi dan keberadaan, suatu sifat materi hidup, tetapi hasil (dan kesimpulan ini tidak dapat dihindari) dari kekuatan ilahi yang supermaterial, yang tidak mengubah hukum fisika dan kimia, tetapi terus-menerus membimbingnya.
Sudut pandang pertama dipertahankan oleh aliran yang dikenal dalam biologi dengan nama mekanisme, dan yang kedua oleh vitalisme. Kedua arah berhenti sebelum mencapai titik penentu dan mencoba menutupi perhentian ini dengan filosofi yang salah. Namun penelitian ilmiah tidak tinggal diam dan, meskipun pengaruh kedua arah ini melambat, penelitian ini menembus lebih dalam ke dalam pola-pola khusus dan umum pergerakan materi hidup. Tentu saja hanya ada satu cara yang benar untuk membuktikan tidak dapat diterimanya keduanya poin yang ditentukan pandangan yang menyangkal keberadaan hukum-hukum umum gerak yang melekat pada semua materi hidup dan hanya itu, sebagai bentuk keberadaan materi hidup yang terorganisir ini: jalan ini terdiri dari menemukan dan mempelajari hukum-hukum umum materi hidup, dalam mengidentifikasi bagaimana mereka bermanifestasi diri mereka sendiri dalam berbagai bentuk dalam berbagai bentuk makhluk hidup, sebaliknya, adalah untuk menunjukkan bahwa dalam semua berbagai hukum partikular hukum umum yang sama tentang materi hidup diwujudkan, bahwa dalam beragam hukum kehidupan fenomena yang berubah selama perkembangan makhluk hidup makhluk-makhluk di bumi, hukum-hukum gerak yang sama dan sama, ciri-ciri materi hidup dan hanya itu saja.
Jadi, kita sampai pada kesimpulan bahwa jika kita mengatribusikan hukum gerak khusus yang unik pada materi hidup yang terorganisir, yaitu. Kita berbicara tentang ilmu khusus - biologi - dan pada saat yang sama kita ingin tetap berdasarkan materialisme, maka kita tidak hanya harus memberikan jawaban tegas atas pertanyaan kita, apakah mungkin menemukan hukum-hukum umum yang mendasari semua hukum. gerak dalam bidang biologi individu dan khusus, atau manifestasi konkret tertentu yang berupa hukum-hukum khusus fisiologi, mekanika perkembangan, genetika, dll., tetapi kita juga harus mengatakan bahwa dengan menemukan hukum-hukum ini, membuat generalisasi-generalisasi ini dan menerapkan hasilnya sebagai teori terkemuka dalam penelitian adalah tugas biologi teoretis berikutnya yang mendesak.
Berdasarkan uraian di atas, kita dapat merumuskan gambaran skema perkembangan biologi, bagian-bagian khususnya, deskriptif eksperimental, dan teori umum sebagai berikut:
Biologi khusus atau deskriptif Biologi umum atau teoretis
Zoologi, botani, morfologi, embriologi deskriptif, biologi deskriptif, ekologi, dll. Fisiologi, mekanisme perkembangan, genetika, studi tentang protoplasma. Teori evolusi atau doktrin asal usul spesies. Teori umum tentang materi hidup.
Tentu saja, setiap poin diagram ini memerlukan penjelasan.
Pertama, kita menyamakan yang spesifik dengan yang deskriptif-eksperimental di satu sisi, dan yang teoretis dengan yang umum di sisi lain. Tampaknya bagi kami persamaan ini dapat dibenarkan dan pada dasarnya benar. Lagi pula, perlakuan teoretis terhadap fenomena apa pun justru terletak pada kenyataan bahwa kita mengabstraksikan fenomena umum dan alami dari sejumlah besar fenomena khusus dan konkret dan mempelajari pola abstrak khusus ini, menganalisis dan mengidentifikasi berbagai kemungkinan bentuknya. Kami mengasumsikan kondisi tertentu dan menentukan bagaimana proses harus dilanjutkan dalam kondisi tertentu, dalam bentuk apa pola tersebut akan muncul dalam kondisi spesifik ini. Kemudian kita membandingkan hasil yang diperoleh dengan cara ini dengan data eksperimen, mengeksplorasi bagaimana fenomena ini terjadi di alam di mana kondisi yang telah kita terima terwujud, atau kita sendiri yang menciptakan kondisi ini dalam eksperimen dan menyelidiki apakah proses tersebut benar-benar berjalan seperti yang kita simpulkan dari percobaan. hukum umum yang telah kami abstraksi berdasarkan kondisi yang kami asumsikan. Jika hukum umum yang diabstraksikan yang diperoleh sebenarnya dapat dibenarkan, yaitu. jika pengalaman atau percobaan tersebut menegaskan hal-hal yang dibuat berdasarkan asumsi tersebut berbagai kondisi kesimpulannya, jika hukum kita benar-benar merupakan pola umum, maka dengan bantuannya dan berdasarkan analisis data dalam pengalaman kondisi tertentu, kita dapat memprediksi jalannya proses atau, dengan bantuan perubahan kondisi yang sesuai, mengarahkannya. ke arah yang diinginkan, mis. maka hukum umum yang abstrak ini akan menjadi milik ilmu teoritis. Dalam pengertian ini, kita berbicara tentang ilmu teoretis dan bukan ilmu eksperimental atau deskriptif. Kita berbicara tentang ilmu teoretis ketika kita berangkat dari seperangkat hukum umum yang murni abstrak dari suatu bidang fenomena tertentu, yang diperoleh berdasarkan seluruh pengalaman ilmu tertentu, dan menyajikan fenomena yang diamati dalam pengalaman sebagai kasus khusus dari hukum-hukum ini. di bawah kondisi tertentu. Sebaliknya, kita berbicara tentang ilmu deskriptif atau eksperimental ketika, berdasarkan observasi dan hasil eksperimen individu, kita mengumpulkan materi faktual untuk ilmu teoretis, atau, dengan menggeneralisasikannya, kita sampai pada pola-pola umum.
Sepintas sepertinya perbedaan di sini hanya terletak pada metode penyajiannya. Tetapi gagasan ini sepenuhnya salah, karena, pertama, ilmu deskriptif eksperimental berbeda dari ilmu teoretis tidak hanya dalam cara ia menyajikan fakta dan hukum umum: selain itu, hukum ilmu deskriptif eksperimental diturunkan dalam ilmu teoretis dengan cara yang sama sekali berbeda. , sehingga perbedaan kedua ilmu tersebut tidak hanya terletak pada cara penyajiannya, tetapi juga pada metode penelitiannya, dan kedua, hukum-hukum yang diperoleh ilmu teoritis tidak setara isinya dengan hukum-hukum yang diperoleh ilmu deskriptif eksperimental melalui generalisasi. .
Adapun perbedaan pertama, ilmu deskriptif-eksperimental memperoleh hukum-hukum dengan menggeneralisasi pengamatan dan data eksperimen, tetapi hukum yang diturunkan dengan demikian sama sekali bukan teori tentang sekelompok fenomena tertentu dan oleh karena itu sama sekali bukan merupakan isi ilmu teoretis. Hukum ini hanya menjadi muatan ilmu pengetahuan teoritis bila dapat diturunkan dari hukum-hukum umum tertentu dan konsep-konsep teoritis tertentu sebagai kasus khusus untuk kondisi di mana hukum itu ditemukan. Baru setelah itu kita membicarakan teori fenomena ini. Dengan demikian, sains eksperimental memperoleh hukum-hukumnya dari pengalaman melalui generalisasi, sedangkan sains teoretis memperoleh hukum-hukum yang sama berdasarkan prinsip-prinsip dan asumsi-asumsi umum yang abstrak, dan kondisi-kondisi spesifik tertentu diterima. Tentu saja, hukum-hukum dan asumsi-asumsi abstrak ini juga diabstraksikan dari pengalaman dan diasumsikan atas dasar pengalaman tersebut, namun hukum-hukum dan asumsi-asumsi tersebut melampaui batas-batas data pengalaman langsung.
Mari kita jelaskan perbedaan ini dengan beberapa contoh.
Pertama, mari kita ambil hukum benda jatuh dari mekanika. Dalam buku teks fisika eksperimental, hukum ini disajikan sebagai hasil generalisasi pengamatan dan eksperimen yang dilakukan secara sistematis serta pengukuran lintasan yang ditempuh benda jatuh pada berbagai interval waktu. Memang, Galileo memperoleh hukum ini dengan cara yang persis sama, dan sejak zaman Galileo, jalur eksperimen analitik kausal yang sistematis telah dianggap sebagai model penelitian eksperimental dalam biologi. V. Ru memikirkan model ini ketika ia mendirikan mekanisme pembangunan. Hartmann juga menyebutkannya dalam “Biologi Umum” sebagai jalur yang akan membawa biologi ke depan:
“Kelebihan besar Galileo adalah dia memperkenalkan eksperimen sistematis dan berkat penemuan ini jenis baru induksi, yang, yang, dengan keharusan logis yang tak terhindarkan, mengarah pada pengetahuan kausal, pada saat yang sama ternyata sangat bermanfaat secara kreatif bagi kemajuan ilmu pengetahuan”1. Hukum yang diperoleh dengan cara ini menyatakan, seperti diketahui, bahwa setiap benda yang jatuh bebas (jika hambatan udara dapat diabaikan) jatuh dengan percepatan konstan dan jarak yang ditempuh sama dengan setengah produk percepatan ini dikalikan kuadrat waktu, yaitu. (...)
Sejauh mana kita sudah dapat membicarakan teori hukum jatuh di sini dan dari mana, dengan cara apa hukum-hukum umum gerak ini diperoleh, kita akan membicarakan hal ini lebih jauh ketika kita mengkaji beberapa contoh dari berbagai bidang. Bagaimanapun, kita melihat bahwa hukum kejatuhan yang diperoleh dengan metode kedua memberikan lebih banyak isinya daripada hukum yang diperoleh dengan menggeneralisasi eksperimen dan observasi analitis. Jadi, misalnya, ia menunjukkan bahwa ini adalah hukum perkiraan, yang hanya berlaku sepanjang panjang lintasan yang ditempuh selama jatuh dapat diabaikan dibandingkan dengan jari-jari bumi. Semua ini tidak dapat disimpulkan dari hukum yang diperoleh dengan menggeneralisasi data eksperimen.
Mari kita ambil contoh kedua hukum Boyle-Mariotte yang terkenal. Dinyatakan bahwa pada suhu tetap, tekanan suatu gas sebanding dengan massa jenisnya atau berbanding terbalik dengan volume suatu satuan massa, yaitu:
pV = Konstanta,
jika p adalah tekanan dan V adalah volume per satuan massa. Hukum ini juga digambarkan dalam fisika eksperimental sebagai generalisasi dari eksperimen analitik yang dilakukan secara sistematis dan pengamatan terhadap berbagai gas pada berbagai tekanan, dll., dan memang diperoleh dengan cara ini.
Dalam fisika teoretis, hukum ini diturunkan sebagai kasus spesial dari beberapa konsep umum dan hukum gerak molekul gas. Diasumsikan bahwa gas terdiri dari molekul-molekul individual yang bergerak dengan kecepatan berbeda, dan diasumsikan bahwa kecepatan didistribusikan pada tiga koordinat menurut kurva kesalahan Gaussian, dan kuadrat rata-rata kecepatan sebanding dengan suhu dan oleh karena itu adalah konstan pada suhu konstan. Selain itu, diasumsikan bahwa hukum umum gerak juga berlaku untuk molekul. Dengan asumsi konsep dan hukum umum tersebut, hukum Boyle-Marriott dapat diturunkan sebagai kasus khusus.
Memang, mari kita nyatakan berat masing-masing molekul gas tertentu sama dengan m, jumlah molekul yang bergerak dengan kecepatan antara v dan v + dv per satuan massa sama dengan N, maka jumlah molekul yang lewat per satuan waktu dengan ini kecepatan per satuan permukaan akan sama dengan Nv, dan jumlah pergerakannya - mNv2; jika kita mengambil kuadrat rata-rata kecepatan komponen normal yang bersesuaian, maka tekanan pada dinding akan sama dengan sepertiga dari nilai ini, yaitu (...)
dan ini adalah hukum Boyle - Mariotte
pV = Konstan
jika kita mengingat asumsi umum bahwa kuadrat rata-rata kecepatan molekul bergantung pada suhu dan oleh karena itu konstan pada suhu konstan.
Dalam hal ini, kita kembali menurunkan suatu hukum yang digeneralisasikan dari data eksperimen sebagai kasus khusus dari hukum dan ketentuan yang lebih umum. Sekali lagi kita melihat bahwa dalam kasus kedua, hukum yang sama mengungkapkan lebih banyak isinya: ia juga berisi pernyataan tentang molekul dan pergerakannya, yang mana hukum yang diperoleh dengan metode analitis kausal dengan bantuan generalisasi tidak mengatakan apa-apa, dan mana yang tidak. diberikan secara langsung dalam pengalaman. Pertanyaan kembali muncul dari mana kita memperoleh gagasan dan ketentuan umum tersebut, yang di satu sisi bersifat abstrak dan umum, dan di sisi lain lebih kaya isinya. Dari gagasan dan ketentuan umum dan abstrak ini, seperti diketahui, kita dapat memperoleh tidak hanya hukum Boyle-Mariotte, tetapi, dengan menerima kondisi yang sesuai, juga hukum gas lainnya yang diperoleh melalui generalisasi dari pengalaman. Itu sebabnya kita bicarakan teori kinetik gas sebagai bagian dari fisika teoretis. Gagasan umum dan hukum teori kinetik gas ini mengandung hukum gerak tertentu dari setiap zat gas, dalam kondisi apa pun kemunculannya, hingga bagian-bagian penyusun zat tersebut, yaitu molekul itu sendiri, mengalami perubahan - dengan kata lain, sampai reaksi kimia yang timbul di dalamnya berubah. Hal ini juga membawa kita pada jawaban atas pertanyaan dari mana dan bagaimana ketentuan dan gagasan umum yang abstrak tersebut diperoleh, seperti hukum gerak Newton dalam mekanika, hukum umum tarik-menarik massa Newton, ketentuan dan gagasan teori kinetik gas. Hal-hal tersebut bukanlah hasil generalisasi lebih lanjut dari hukum empiris apa pun, misalnya hukum kejatuhan, atau hukum Boyle-Mariotte, tetapi hasil dari menyatukan berbagai hukum empiris dan data pengalaman individual, yang memadatkan semua data pengalaman dan data empiris tersebut. hukum-hukum menjadi ketentuan-ketentuan umum dan gagasan-gagasan tertentu yang dengan sendirinya telah melampaui batas-batas pengalaman langsung dan tentu saja abstrak, karena mengabstraksikan yang umum, esensial, yaitu hukum-hukum umum gerak yang menjadi ciri suatu keadaan material tertentu. Hanya dengan syarat bahwa kita dapat mengabstraksikan hukum-hukum umum tentang gerak yang khas pada suatu keadaan material tertentu, dan menyatakan berbagai hukum empiris individual sebagai manifestasi dari hukum-hukum umum tentang gerak dalam kondisi-kondisi tertentu, barulah kita dapat berbicara mengenai hukum teoritis atau hukum umum. ilmu pengetahuan di bidang tertentu. Pengumpulan dan penyajian hukum-hukum individual suatu bidang tertentu, yang diperoleh melalui generalisasi, merupakan tugas ilmu deskriptif dan eksperimental.
Hal di atas benar tidak hanya untuk mekanika dan bidang fisika lainnya. Hal yang sama kita temukan dalam kimia, di mana, berdasarkan kriteria yang sama, kita membedakan antara kimia umum atau teoritis dan khusus, organik dan anorganik. Kimia umum atau kimia teoretis hanya membahas proses-proses dan hukum-hukum yang umum pada semua proses kimia dan berlaku untuk semua proses tersebut, tidak peduli dalam kondisi khusus apa pun proses-proses tersebut terjadi. Ini menguraikan hukum gerak yang disertai dengan perubahan struktur molekul, tidak peduli apa pun struktur khusus yang dimiliki molekul tersebut. Dia merumuskan hukum-hukum ini sebagai kasus-kasus khusus dalam kondisi tertentu dari beberapa gagasan dan ketentuan yang lebih umum tentang struktur molekul dan pergerakannya, dia menyimpulkannya dari ketentuan-ketentuan ini. Dengan demikian, hukum elektrolisis, yang ditemukan oleh Faraday dengan menggeneralisasi hasil eksperimen kausal-analitik, diketahui diturunkan dalam kimia teoretis dari gagasan umum dan ketentuan tentang struktur molekul dan disosiasi elektrolitiknya. Jadi, dalam kimia teoretis, dari gagasan umum tentang gerak dan struktur, pola-pola tersebut diturunkan sesuai dengan terjadinya berbagai reaksi dalam kaitannya dengan keseimbangan, kecepatan, dan perkembangan waktu, dan hukum dinamika kimia yang diperoleh dengan cara ini merupakan subjeknya. kimia teoretis. Eksposisi berbagai hukum elektrolisis, statika kimia, dan dinamika berdasarkan generalisasi pengamatan dan eksperimen yang relevan belum merupakan kimia teoretis. Hanya ketika kita dapat membayangkan hukum-hukum ini berdasarkan gagasan dan ketentuan umum, diperoleh dengan abstraksi, mis. kondensasi berbagai ketentuan empiris tentang pergerakan senyawa kimia, ketika kita dapat menurunkannya sebagai kasus khusus, hanya jika dan hanya sejauh kita berbicara tentang teori atau kimia umum. Contoh di atas memperjelas hal ini.
Oleh karena itu, di sini tepat untuk menyamakan yang umum dengan yang teoritis, di satu sisi, dan yang khusus dengan deskriptif-eksperimental, di sisi lain.
Bagaimana dengan biologi? Sekilas terlihat ada perbedaan yang signifikan antara fisika dan kimia di satu sisi dan biologi di sisi lain. Fisika berkaitan dengan hukum gerak benda mati, karena tidak ada perubahan struktur kimia di dalamnya dan apapun bentuk keberadaan benda tersebut, apakah pergerakan tersebut benar-benar terjadi di alam dan hukum apa yang berkaitan dengan keberadaan, distribusi, dan perubahan dalam waktu. tunduk pada beragam bentuk fisik tertentu gerakan. Kimia juga membahas hukum-hukum struktur kimia dan perubahannya, terlepas dari di mana dan dalam jumlah berapa berbagai benda kimia ini ditemukan di alam dan hukum apa yang berkaitan dengan keberadaan, distribusi, dan perubahan dari waktu ke waktu berbagai benda kimia tertentu di alam. tunduk pada. Jadi, misalnya, fisika gas tidak membahas pola perubahan tekanan, pembentukan, dll., akumulasi gas yang ada di alam dan perubahannya seiring waktu. Hal ini sebagian dilakukan karena alasan praktis melalui fisika gas terapan: meteorologi, yang mempelajari pola angin, dll. Hidrodinamika tidak membahas pola yang mengatur cairan alami beserta pergerakan, kemunculan, dan perubahannya seiring waktu; misalnya, buku ini tidak membahas pola pergerakan sungai yang terdapat di bumi dan perubahannya seiring berjalannya waktu. Hal yang sama berlaku untuk elektrodinamika, dll. Selain itu, kimia tidak berkaitan dengan hukum yang mengatur keberadaan, kuantitas, pembentukan, distribusi, dan perubahan berbagai senyawa kimia di alam seiring waktu. Hal ini sebagian menjadi tanggung jawab Departemen Kimia Terapan Geologi.
Biologi, sebaliknya, berurusan dengan makhluk hidup yang ada di alam, dengan tubuh alami, sebagaimana diberikan di alam, dan tugas pertamanya, seperti yang bisa kita lihat, adalah mempelajari keberadaan bentuk makhluk hidup ini, juga. sebagai pola pembentukan dan penyebarannya di bumi serta perubahannya seiring berjalannya waktu.
Namun perbedaan tersebut hanya sekedar perbedaan sejarah perkembangan arah penelitian pada ilmu-ilmu tersebut dan bukan karena hakikat pokok bahasannya.
Kami berpendapat bahwa perbedaan perkembangan arah penelitian disebabkan oleh perbedaan signifikansi anorganik dan organik bagi umat manusia, untuk memenuhi kebutuhan praktisnya. Alam yang hidup dan hukum geraknya.
Alam anorganik dan hukum geraknya selalu mempunyai arti bagi manusia bahwa, dalam kondisi keberadaan tertentu, ia dapat menggunakan dan mengarahkannya, dengan bantuannya, dapat membuat alat kerja pertamanya, dan kemudian membuat mesinnya. Alat kerja primitif yang pertama adalah mesin sederhana, seperti tuas, dll. Mekanika berkembang dari kebutuhan praktis untuk meningkatkan mesin-mesin ini: dari kebutuhan yang sama, dinamika berkembang untuk membuat alat yang lebih baik atau menggunakannya dengan lebih baik dengan bantuan hukum balistik. Hidrodinamika muncul dari kebutuhan praktis untuk membangun pompa dan mesin hidrolik berdasarkan hukum fluida, tetapi bukan dari kebutuhan untuk menggunakan gaya air alami, karena untuk penggunaan terbaik dari gaya air tersebut, diperlukan mesin yang sesuai dengan pengetahuan yang tepat tentang hukum fluida. hidrodinamika dan mekanika diperlukan. Aerodinamika mengalami perkembangan khususnya yang berhubungan dengan aeronautika. Termodinamika juga berkembang karena
pengembangan kata sandi mesin, dan bukan sehubungan dengan pertanyaan di mana dan dalam bentuk apa transformasi energi yang berguna bagi kita terjadi di alam, dll. Hal yang sama juga berlaku dalam bidang kimia, yang muncul dari kebutuhan praktis untuk menciptakan senyawa dan zat yang berguna bagi manusia dari produk alami, agar tidak bergantung pada produk alami yang hanya ditemukan dalam jumlah terbatas. Cikal bakal ilmu kimia modern adalah alkimia, yang mengumpulkan banyak pengamatan kimia dan pengetahuan berharga dalam upaya menciptakan emas berharga dari zat-zat tak berharga.
Namun makhluk hidup yang terorganisir, makhluk hidup selalu memainkan peran berbeda bagi umat manusia. Tumbuhan dan hewan selalu menjadi kondisi keberadaan yang sangat penting bagi manusia; mereka adalah makanannya dan, terlebih lagi, dalam bentuk yang ditemukan di alam; manusia dapat menggunakannya hanya sejauh ia mengetahui distribusinya, kondisi keberadaannya di alam, reproduksi dan cara hidup. Cara pertama manusia memperoleh makanan adalah dengan memancing, berburu, dan mengumpulkan buah-buahan tertentu yang ditemukan di alam. Bahkan sekarang, masih belum ada pembicaraan untuk memproduksi produk makanan secara mandiri dari makhluk hidup, tumbuhan dan hewan yang ditemukan di alam. Hal ini menunjukkan bahwa manusia terutama tertarik untuk memahami berbagai makhluk hidup yang ditemukan di alam, distribusi dan reproduksinya, cara hidup mereka, dan pola yang mengatur kondisi kemunculannya di alam. Oleh karena itu, dalam biologi, aspek sejarah alam berkembang pertama dan paling kuat, sedangkan arah eksperimental, yang mempelajari hukum umum gerak benda hidup, terlepas dari kondisi acak kemunculannya, baru muncul kemudian. Dalam ilmu anorganik kita melihat gambaran sebaliknya. Akan tetapi, keliru jika kita berpikir bahwa perbedaan ini disebabkan oleh objek yang diteliti, perbedaan keadaan dan hukum gerak antara benda hidup dan benda mati. Alam mati juga memiliki sejarahnya sendiri, sama seperti alam mati, dan tujuan akhir dari ilmu pengetahuan apa pun adalah untuk mengeksplorasi pola-pola sejarah alam ini dan, berdasarkan sejarah tersebut, memprediksi fenomena dan mengendalikannya.
Namun untuk menemukan pola-pola dalam sejarah alam hidup atau mati, tidak cukup hanya mengetahui kondisi keberadaan, sebaran dan perubahan berbagai bentuk fenomena dan pergerakan tersebut dari waktu ke waktu. Hanya jika kita dapat berbicara tentang keteraturan sejarah jika kita dapat menyimpulkan dari hukum-hukum gerak yang melekat pada suatu benda tertentu tentang perlunya, keteraturan perubahan-perubahan ini dalam waktu, muncul dan lenyapnya beberapa bentuk gerakan dan munculnya bentuk-bentuk gerakan lainnya - jika, berdasarkan sifat-sifat umum yang menjadi ciri suatu materi tertentu dan hukum-hukum internal gerak yang hanya melekat padanya, kita dapat menunjukkan bahwa pola-pola ini dan perubahan-perubahannya seiring waktu dengan kebutuhan internal dilakukan melalui yang khusus dan acak. Hanya ada satu bidang pengetahuan, satu ilmu, di mana masalah ini diselesaikan, di mana, berdasarkan hukum gerak internal umum, yang diperoleh melalui abstraksi yang luas, yaitu, kondensasi ketentuan empiris yang paling beragam, kebutuhan keteraturan sejarah dalam pengertian di atas ditunjukkan. Ini adalah doktrin masyarakat Marxis. Hukum-hukum umum pergerakan masyarakat manusia yang ditemukan oleh Marx memberikan suatu metode untuk mempelajari segala bentuk masyarakat, dan itulah sebabnya, berdasarkan hukum-hukum tersebut, dimungkinkan untuk menggunakan analisis sistem sosial mana pun dengan hukum yang tidak dapat dihindari. sifatnya, untuk memprediksi perubahan (dan arahnya) dari sistem ini, serta secara sistematis mempengaruhi arah perubahan tersebut.
Membandingkan semua hal di atas, kita melihat bahwa perbedaan antara ilmu-ilmu anorganik dan biologi hanya disebabkan oleh hal tersebut perkembangan sejarah ilmu-ilmu ini, dan bukan karena perbedaan mendasar dalam tujuan yang mereka tetapkan untuk diri mereka sendiri, atau perbedaan dalam metode yang digunakan atau dapat mencapai tujuan tersebut.
Jadi, kesimpulan kami mengenai ilmu-ilmu teoretis sepenuhnya dapat diterapkan pada biologi. Terlebih lagi, dalam ilmu anorganik kita melihat pola sejarah benda mati, keniscayaan kemunculan, penuaan, kematian dan perubahan benda langit, serta arah perubahan tersebut, sejak masih ada.
diselidiki dengan sukses, dapat dipelajari secara tepat berdasarkan dan dengan bantuan konsep umum dan hukum gerak yang diperoleh dari teori fisika dan kimia. Tanpa hukum umum gerak, mekanika, gravitasi, hukum gas, termodinamika, hukum radioaktivitas, dll. ilmu pengetahuan alam tidak akan sampai pada gagasan modern tentang asal usul dan sejarah benda langit. Hal yang sama juga berlaku pada sejarah bumi kita, lapisan-lapisannya, dan sebagainya.
Sekarang kita sampai pada poin kedua dari skema kita yang memerlukan penjelasan - ini adalah pertanyaan tentang isi dan makna teori evolusi dan hubungannya dengan teori umum materi hidup dalam kerangka teori atau biologi umum. Mengenai isi teori evolusi, tidak diragukan lagi benar jika menyajikan teori evolusi sebagai pencapaian biologi teoretis dalam pengertian di atas. Teori evolusi bukan sekedar generalisasi data empiris langsung atau hukum empiris. Dia adalah gumpalan jumlah besar berbagai data empiris dan pola morfologi komparatif, biologi deskriptif, dll. dan melampaui pengalaman langsung; ia mengungkapkan suatu pola umum, yang diperoleh melalui abstraksi dan berdasarkan gagasan umum tertentu tentang makhluk hidup, suatu pola yang mengatakan bahwa makhluk hidup di bumi, hewan dan tumbuhan, muncul satu sama lain selama sejarah bumi, bahwa mereka mempunyai a pohon silsilah yang sama, yaitu, mereka berada dalam hubungan “darah” yang kurang lebih dekat satu sama lain. Semua data empiris individu yang diperoleh dengan perbandingan morfologi, zoogeografi, paleontologi, dll., dapat disajikan sebagai beberapa kasus khusus dari hal ini. prinsip umum , atau pola umum ini. Lebih dari itu: teori evolusi juga memiliki unsur historis yang bersifat temporal, karena mengandung kebutuhan akan munculnya bentuk-bentuk baru dan matinya bentuk-bentuk lain. Tapi dia tidak mengungkapkan pola sejarah apa pun. Dari teori evolusi dalam bentuknya yang modern dan dengan pembenarannya yang modern, tidak ada yang dapat disimpulkan mengenai bentuk makhluk hidup apa yang dapat atau seharusnya muncul dalam kondisi tertentu dan dalam periode sejarah tertentu, pola apa yang perlu diwujudkan dalam perjalanan sejarah. makhluk hidup melalui partikular dan aksidental. Tidak ada yang bisa dikatakan tentang bagaimana atau ke arah mana bentuk-bentuk kehidupan selanjutnya berbeda dari bentuk-bentuk kehidupan sebelumnya. Prinsip-prinsip evolusi dan teori evolusi dalam bentuknya yang modern memuat pendirian bahwa berbagai bentuk makhluk hidup, bahwa materi hidup mempunyai sejarahnya sendiri-sendiri, tetapi prinsip-prinsip tersebut tidak mengatakan apa pun tentang hukum sejarah ini dan tidak memperbolehkan pernyataan apa pun. Bahwa teori evolusi, yang didirikan dan dikembangkan oleh Darwin, tidak melampaui batas-batas ini, tentu saja, bukanlah suatu kebetulan. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa ini merupakan pencapaian teoretis dari fase deskriptif biologi yang pertama. Mengingat tingkat perkembangan ilmu pengetahuan saat itu, ia tidak bisa melangkah lebih jauh. Kekurangan pada zamannya tercermin dalam dirinya. Pola-pola sejarah yang sebenarnya dalam pengertian yang disebutkan di atas hanya dapat dikenali berdasarkan hukum-hukum umum gerak yang melekat pada benda hidup. Hanya dengan mengetahui hukum-hukum umum gerak ini kita dapat menunjukkan bagaimana mereka berubah bentuk ketika kondisi berubah dan ke arah mana perubahan tersebut mungkin dan harus terjadi. Hukum umum apa yang menjadi ciri makhluk hidup yang dapat diandalkan oleh Darwin? Yang dapat diperoleh dengan menggeneralisasi data empiris tahap pertama biologi deskriptif, yaitu hukum reproduksi, variabilitas dan hereditas. Darwin memanfaatkannya sepenuhnya ketika membenarkan ajarannya. Tapi dia hanya bisa mengandalkan hukum-hukum umum tentang manifestasi materi hidup, dan bukan pada hukum internal gerak materi itu sendiri. Teori umum tentang materi hidup belum ada. Juga tidak ada hukum gerak khusus untuk fenomena individu. Belum ada teori hereditas dalam pengertian genetika modern yang mencoba menurunkan fenomena hereditas dari hukum gerak yang melekat pada substansi hereditas. Teori variabilitas, reproduksi, dan lain-lain yang serupa belum ada hingga saat ini. Oleh karena itu, jelas bahwa dalam biologi modern terdapat upaya dari pihak genetika untuk memperdalam teori evolusi dan mereduksinya menjadi teori hereditas. Bahwa upaya-upaya ini tetap tidak memuaskan justru dijelaskan oleh fakta bahwa genetika itu sendiri hanya dapat bekerja dengan hukum-hukum khusus gerak materi hidup yang menjadi dasar hukum hereditas, dan bukan dengan hukum-hukum universal materi hidup yang diperoleh melalui kondensasi. yaitu abstraksi, tidak hanya dari fenomena hereditas, tetapi juga dari fenomena pertumbuhan, reproduksi, adaptasi, perkembangan, dan lain-lain, yaitu. dari data empiris juga dari fisiologi, mekanika perkembangan, dll. Hanya atas dasar dan bantuan hukum-hukum umum mengenai materi hidup, pendalaman lebih lanjut teori evolusi dapat berhasil. Hanya atas dasar dan bantuan hukum-hukum tersebut, yaitu teori umum tentang materi hidup, kita dapat teori evolusi dikembangkan dan diperdalam menjadi teori sejarah sejati, yang mencakup pola-pola sejarah dan kebutuhannya serta memungkinkan pernyataan mengenai hal tersebut.
Dalam bentuknya yang modern, teori evolusi tidak hanya tidak mengizinkan pernyataan apa pun mengenai pola sejarah, yaitu pola mengenai jenis yang berbeda hewan dan tumbuhan dibandingkan dengan masa lalunya; ia bahkan secara mendasar menyangkal keteraturan apa pun dalam arti keteraturan yang diwujudkan dalam waktu melalui yang partikular dan aksidental, yakni melalui hal-hal yang bersifat partikular dan aksiden. dalam arti arah dalam waktu. Oleh karena itu, dalam teori evolusi modern kita mempunyai posisi yang agak paradoks, yaitu teori yang mendalilkan dan mendukung sejarah makhluk hidup, namun pada dasarnya menyangkal keberadaan hukum sejarah tersebut. Momen aksidental mendominasi di dalamnya, momen-momen yang bersifat historis dan alamiah dicakup di dalamnya.
Fenomena paradoks ini mempunyai dua alasan: pertama, ilmu apa pun harus dengan tegas menolak teori apa pun yang mengakui bahwa pola-pola sejarah, dalam pengertian arah, ortogenesis, disebabkan oleh kekuatan-kekuatan yang imanen, tidak berwujud, yang mengarahkan, atau mencoba menjelaskan pola-pola ini dengan cara ini, yaitu.. ke arah yang vitalistik. Oleh karena itu, seseorang pada dasarnya harus menolak penjelasan dan teori apa pun yang berangkat dari asumsi tersebut dan mengarah atau bahkan hanya dapat mengarah pada asumsi tersebut sebagai tidak ilmiah. Namun, dalam perjuangan melawan kecenderungan ini, biologi ilmiah berkembang, yang dengan berpegang pada postulat sejarah makhluk hidup, semakin membuktikan adanya unsur kebetulan dalam sejarah ini.
Kedua, momen yang secara historis perlu, alami, diwujudkan melalui yang partikular dan aksiden, tidak dapat dan tidak dapat dikenali, ditangkap, dan dijelaskan secara materialistis jika tidak didasarkan pada hukum-hukum umum gerak yang melekat pada benda hidup.
Kedua alasan ini digabungkan dalam biologi modern sedemikian rupa sehingga karena kurangnya penjelasan materialistis terhadap pola sejarah, yaitu. bagi hal-hal yang perlu dilakukan dalam waktu ke arah tertentu, para ahli biologi pada dasarnya menyangkal pola-pola ini dan keberadaannya, dan menganggapnya bertentangan dengan cara berpikir dan pandangan dunia yang materialistis-dialektis dan ilmiah.
Namun sudut pandang tersebut tidak benar, ditunjukkan kepada kita oleh fakta bahwa pada tingkat tertentu perkembangan tenaga-tenaga produktif, arah perkembangan sistem sosial sudah ditentukan sebelumnya dan “roda sejarah tidak dapat diputar kembali. ” Misalnya, cukup mengetahui argumentasi Lenin menentang kaum Narodnik, berdasarkan hukum-hukum umum gerakan sosial, untuk melihat bahwa asumsi keteraturan sejarah dalam arti keteraturan yang harus dilakukan ke arah tertentu tidaklah berarti apa-apa. bertentangan dengan materialisme dialektis, namun sebaliknya, merupakan elemen penting dari materialisme dialektis. Di sisi lain, dengan menggunakan contoh Marxisme dan beberapa bidang ilmu alam anorganik di atas, kita melihat bahwa secara materialistis, yaitu. Secara ilmiah, pola-pola sejarah ini hanya dapat dipahami dan dijelaskan berdasarkan dan dengan bantuan hukum-hukum umum gerak suatu materi tertentu.
Dengan ini kami juga memberikan jawaban atas pertanyaan tentang hubungan antara teori evolusi dan teori umum tentang makhluk hidup dalam kerangka biologi teoretis menurut skema kami di atas. Teori evolusi perlu diperdalam agar menjadi teori sejarah yang sebenarnya tentang materi hidup. Perkembangan lebih lanjut ini hanya dapat dicapai berdasarkan hukum-hukum umum gerak benda hidup. Oleh karena itu, tugas langsung biologi teoretis adalah mengembangkan hukum-hukum umum gerak makhluk hidup.
penting, yaitu teori yang terakhir. Oleh karena itu, tugas yang dihadapi biologi teoretis, yang solusinya didekati, adalah menyajikan dan memperoleh hukum dan data empiris dari biologi deskriptif dan eksperimental dengan bagian-bagiannya sebagai momen-momen khusus dalam pengembangan hukum-hukum dan gagasan-gagasan yang lebih umum yang melampaui batas-batasnya. pengalaman langsung tentang benda hidup. Hukum umum ini pastilah hukum gerak yang melekat pada benda hidup, yaitu hukum gerak. khusus hanya untuknya. Tetapi mereka harus mewakili hukum-hukum gerak yang menjadi cirinya di mana-mana dan selalu, bentuk keberadaannya, tidak peduli dalam bentuk khusus apa pun bentuk-bentuk itu muncul. Oleh karena itu, mereka harus berlaku untuk semua makhluk hidup dan hanya untuknya. Mereka harus memungkinkan kita untuk menyimpulkan dari analisis kondisi-kondisi tertentu munculnya bentuk-bentuk gerakan khusus dan arah perubahannya. Ini masih jauh. Langkah pertama dan terbesar ke arah ini diambil oleh teori evolusi Darwin. Pekerjaan pendahuluan yang signifikan lebih lanjut dilakukan oleh ilmu-ilmu eksperimental khusus yang sedang berkembang, yang mendekati studi tentang hukum-hukum gerak materi hidup yang darinya pola-pola manifestasi individu dari materi ini dapat disimpulkan, terutama doktrin hereditas, atau genetika, yang mana berupaya menyajikan pola-polanya sebagai kasus-kasus khusus dari gagasan-gagasan yang lebih umum. Langkah selanjutnya harus diambil menuju teori umum tentang materi hidup untuk dapat mendekati solusi masalah di atas dengan bantuannya. Untuk mengetahui sejauh mana hal ini mungkin dilakukan, untuk menunjukkan bahwa jalan ini terbuka bagi kita, dan untuk mengambil langkah lebih jauh ke arah ini adalah tujuan dari buku ini.

Bab 1 PRINSIP DISEKUILIBRIUM BERKELANJUTAN
Kami menetapkan beberapa sistem material berdasarkan fenomena tertentu sebagai makhluk hidup, sistem kehidupan. Totalitas fenomena yang menjadi dasar kita menetapkan suatu sistem sebagai makhluk hidup, atau kondisi internal yang diperlukan untuk rangkaian fenomena ini, kita sebut kehidupan. Dalam bahasa lisan biasa mereka mengatakan, misalnya: “Masih ada tanda-tanda kehidupan pada hewan,” yang berarti bahwa kondisi manifestasi fenomena tersebut pada hewan masih tetap terjaga. Namun jika mereka ingin mendekati definisi fenomena-fenomena ini atau kondisi-kondisi yang terkait dengannya, mereka menemui kesulitan yang mencolok dan tampaknya kontradiktif. Di satu sisi, kami ingin mengkarakterisasi sistem material yang diketahui, yang kami tetapkan sebagai makhluk hidup berdasarkan sifat-sifat yang diketahui, dan dengan demikian membedakannya dari sistem lain; di sisi lain, kami merasa sulit untuk menunjukkan setidaknya satu properti yang akan menjadi karakteristik sistem ini dan membedakannya dari yang lain. Kontras antara kejelasan dan kepastian penggunaan sebutan "hidup", baik dalam bahasa umum maupun ilmiah, dan kesulitan dan ketidakpastian, serta kepastian, yang dengannya ilmu pengetahuan berupaya memberikan makna yang pasti dan jelas terhadap sebutan ini adalah benar-benar mencolok. Cara termudah untuk memahami kontradiksi ini adalah dengan mengambil buku teks biologi dan menetapkan bahwa bagian pendahuluan dan umum menunjukkan kesulitan dan bahkan ketidakmungkinan pembedaan tersebut, sedangkan ketika menggambarkan makhluk hidup dan menafsirkan fenomena kehidupan dalam teks tidak pernah ada. keraguan mengenai apakah suatu benda atau fenomena yang dimaksud harus diklasifikasikan sebagai makhluk hidup atau fenomena kehidupan, dan oleh karena itu, benda-benda tersebut berhak ditempatkan dalam buku teks biologi.
Keadaan ini, dalam pemaparan konkrit biologi, telah mengarah pada kesepakatan diam-diam bahwa dalam menyajikan biologi dan membedakannya dari ilmu-ilmu lain, yang terbaik adalah mengandalkan pembedaan naluriah-empiris ini; oleh karena itu, deskripsi dan analisis fenomena kehidupan tidak dilakukan baik dari sudut pandang sifat-sifat umum dan pola-pola yang mendominasi semua fenomena kehidupan (sistem kehidupan), atau dari sudut pandang kondisi-kondisi yang diperlukan untuk identifikasi mereka.
Namun kami tidak akan menganut tradisi ini di sini, tetapi kami akan mencoba menyoroti sifat-sifat dan hukum-hukum yang menjadi ciri sistem kehidupan, dan melihat bagaimana sifat-sifat dan hukum-hukum ini terwujud dalam berbagai makhluk hidup.
Tentu saja ada banyak upaya untuk mengisolasi sifat-sifat ini dan memberikan definisi tentang kehidupan, namun upaya-upaya ini sebagian besar memiliki kelemahan karena penggagasnya tidak menganggapnya cukup serius, dan tidak mencoba memeriksa kebenaran definisi mereka tentang fenomena kehidupan. , karena hal ini dilakukan dalam bentuk yang terlalu umum, sehingga tidak mungkin untuk mengkonfirmasi atau menyangkalnya melalui pengamatan atau eksperimen tertentu, yaitu untuk memverifikasinya sama sekali.
Kami akan mencoba, pada gilirannya, memberikan definisi tentang kehidupan, yang kebenarannya dapat diverifikasi, dan kami akan mencoba melakukan verifikasi ini.
Tugas kita adalah menggabungkan dan mengungkapkan dalam bentuk satu atau lebih hukum apa yang menjadi ciri semua sistem yang kita tetapkan sebagai makhluk hidup, dan apa yang hanya menjadi ciri sistem tersebut.
Perubahan keadaan sistem kehidupan dalam kondisi eksternal yang konstan.
Semua makhluk hidup dicirikan, pertama-tama, oleh perubahan keadaannya secara spontan, yaitu perubahan keadaan yang disebabkan oleh sebab-sebab eksternal yang berada di luar makhluk hidup. Tidak seorang pun akan mendefinisikan suatu benda atau sistem material sebagai makhluk hidup jika ia tidak dapat mendeteksi perubahan apa pun di dalamnya atau hanya dapat mendeteksi perubahan yang murni bersifat “pasif”, yaitu perubahan yang bersifat pasif. yang tidak diragukan lagi merupakan akibat dari perubahan lingkungan atau pengaruh kekuatan eksternal, tanpa adanya partisipasi “aktif” dari sistem itu sendiri. Jadi, jika suatu sistem material berada dalam keadaan diam dan bergerak total, misalnya, hanya jika dan di mana ia dipindahkan atau dilempar, dan hanya sesuai dengan massa, inersia, dan hambatan geseknya; jika ia mempunyai suhu lingkungan dan hanya pada saat itu dan sejauh mana ia memanas atau mendingin, kapan dan sejauh mana suhu lingkungan berubah dan, terlebih lagi, menurut kapasitas panasnya; jika tidak ada reaksi kimia yang terjadi dalam sistem material atau hanya terjadi jika zat yang mampu bereaksi ditambahkan ke dalamnya dari luar - dan hanya pada tingkat dan kecepatan yang sesuai dengan hukum aksi massa dan kinetika kimia pada kondisi awal tertentu. kondisi dalam sistem material, meskipun reaksi ini sangat kuat atau disebabkan oleh adanya berbagai enzim, dll. - maka tidak seorang pun akan berpikir untuk mendefinisikan sistem material ini sebagai makhluk hidup, yaitu. tidak seorang pun akan melihat di dalamnya Makhluk hidup. Akibatnya, salah satu persyaratan yang kita tempatkan pada sistem material untuk menetapkannya sebagai makhluk hidup tidak terpenuhi dalam contoh yang diberikan.
Apa saja persyaratan ini, dan bagaimana cara merumuskannya dengan lebih tepat?
Jika, dalam kondisi yang ada, tanpa perubahan lingkungan, sistem tidak boleh berada dalam keadaan diam total, jika perubahan dapat terjadi “secara spontan” di dalamnya, maka ini berarti sistem tersebut harus mengandung akumulasi energi yang, dalam kondisi yang berlaku di sistem. sistem dan dalam kondisi lingkungan yang konstan, media dapat dibuang. Di dalam sistem harus terdapat perbedaan potensial sedemikian rupa sehingga, selain bantuan dari luar, oleh karena itu, tanpa mengubah lingkungan, atau, dengan cara yang sama, tanpa pengaruh eksternal pada sistem, energi tersebut dapat dibuang, yaitu diratakan, dan energi. dilepaskan selama pemerataan ini, selama pelepasan ini dapat memanifestasikan dirinya dalam berbagai cara, baik itu kerja mekanis atau pembentukan panas, energi listrik, dll. Dengan cara apa energi yang dilepaskan dalam hal ini harus memanifestasikan dirinya, dalam pekerjaan apa - dalam hal ini kami belum menetapkan persyaratan apa pun.
Persyaratan pertama ini, yang tentu saja kita kenakan pada suatu sistem material untuk menetapkannya sebagai makhluk hidup, tentu saja tidak cukup, karena persyaratan tersebut dapat dipenuhi oleh mesin apa pun yang “dimulai” dan dioperasikan. Jam putar dengan pendulum menunjukkan perubahan dengan sendirinya; mereka berjalan tanpa bantuan dari luar, tanpa mengubah lingkungan, sedangkan energi potensial dari beban yang dililitkan berangsur-angsur mendatar, yaitu. beban diturunkan dan sekaligus sebagian berubah menjadi energi kinetik gerak pendulum, gerak pendulum. panah, dll.; Sebuah arloji saku luka mempunyai energi potensial pada pegas jam tangan yang melengkung, dalam bentuk apa yang disebut energi deformasi, yang secara bertahap mendatar dan dapat diratakan tanpa bantuan eksternal, dan energi deformasi ini berkurang dan menampakkan dirinya dalam bentuk dari kerja penggerak roda dan gerakan tangan. Mesin uap yang dipanaskan mempunyai energi potensial berupa perbedaan suhu antara ketel uap yang dipanaskan dan lemari es; perbedaan suhu ini ada dan dapat disamakan tanpa bantuan dari luar dan kemudian muncul sebagian dalam bentuk berbagai pekerjaan mekanis yang dirancang untuk mesin tersebut. Baterai yang terisi daya menunjukkan beda potensial listrik pada kutub-kutubnya, yang jika kedua kutub dihubungkan oleh suatu penghantar, adalah seimbang dan dapat disamakan tanpa pengaruh luar, dan energi listrik, tergantung pada desain konduktor yang menghubungkan baterai. sistem, dapat diberikan bentuk energi yang berbeda, dll.
Kita melihat bahwa syarat bahwa suatu sistem secara spontan, tanpa bantuan dari luar, oleh karena itu, tanpa mengubah lingkungan, menunjukkan perubahan dan melakukan berbagai kerja, atau, yang setara, memiliki energi potensial yang dilepaskan, mempunyai beda potensial yang dapat disamakan. mengingat kondisi tertentu tanpa bantuan eksternal - bahwa persyaratan ini dapat dipenuhi oleh mesin apa pun yang “dihidupkan”, “digerakkan”, “diisi”.
Namun, kami tidak akan pernah menyebut mesin-mesin yang diluncurkan ini hidup.” Dan ini berarti bahwa untuk sistem-sistem material yang kami tetapkan sebagai makhluk hidup, kami juga menerapkan persyaratan-persyaratan umum lainnya. Akan tetapi, banyak ilmuwan alam dan ahli biologi yang cenderung menganggap persyaratan-persyaratan lain ini, yang kita kaitkan dengan sebutan “hidup”, sebagai sesuatu yang tidak berdasar atau, setidaknya, sebagai persyaratan suatu sifat yang tidak berprinsip, dan mereka mengatakan bahwa sistem kehidupan, oleh karena itu, adalah sistem-sistem tersebut. yang dalam bahasa sehari-hari kita mempertahankan sebutan “hidup”, “organisme hidup” atau “makhluk hidup”, sebagian besar mewakili tidak lebih dari mesin yang digerakkan, yang tindakannya berlangsung, seperti tindakan semua mesin lainnya, menurut hukum fisika, kimia dan kondisi yang berlaku dalam sistem dan lingkungan. Tanpa ragu sedikit pun bahwa proses fisika dan kimia yang terjadi dalam apa yang disebut sebagai sistem kehidupan tunduk pada hukum fisika dan kimia dan secara jelas ditentukan oleh hukum tersebut, serta oleh kondisi sistem dan lingkungan, kita, namun, percayalah bahwa tugas kita secara alami bukanlah, untuk sekadar menenangkan diri akan hal ini, namun untuk melihat apakah persyaratan-persyaratan lain ini, yang kita kaitkan dengan sebutan “hidup”, tidak dapat benar-benar ditetapkan dan terdiri dari apa sebenarnya, yaitu, apakah sistem material tersebut antara lain tidak menunjukkan sifat atau pola khusus yang menjadi ciri khasnya dan membedakannya dengan sistem lain serta mengubah hukum fisika dan kimia.
Perubahan keadaan ketika kondisi eksternal berubah
Kami katakan di atas bahwa tidak ada seorang pun yang akan menyebut suatu tubuh atau sistem material sebagai makhluk hidup jika ia tidak dapat mendeteksi perubahan apa pun di dalamnya atau hanya perubahan yang murni bersifat “pasif”, yaitu. yang tentunya merupakan akibat dari perubahan kondisi atau pengaruh kekuatan luar, tanpa adanya bantuan “aktif” khusus dari sistem itu sendiri.
Jika syarat pertama kita bermuara pada kenyataan bahwa suatu sistem kehidupan, bahkan tanpa bantuan dari luar, dengan lingkungan yang konstan, menunjukkan perubahan, efisien, oleh karena itu, mempunyai energi potensial dan dapat mengubahnya, maka ungkapan “atau hanya mereka yang adalah murni "karakter" pasif, dll. juga mencakup persyaratan lain yang berkaitan dengan perilaku, jika tidak - dengan proses dalam sistem ketika ada perubahan kondisi lingkungan.
Seperti yang akan kita lihat sekarang, persyaratan kedua ini mengandaikan terpenuhinya persyaratan pertama sebagai syarat perlu.
Untuk memahami maksud syarat kedua, kita kembali lagi ke contoh yang diberikan sebelumnya. Jika kita memaksa suatu gaya (P) bekerja pada sistem material yang bermassa (m), maka benda akan menerima percepatan (a), yang besarnya ditentukan oleh hubungan:
Gaya = massa x percepatan.
Ketika gesekan ditambahkan padanya, jelas bahwa gaya harus mengatasinya, dan diperlukan gaya yang lebih besar untuk menghasilkan percepatan yang sama, yaitu diperoleh perbandingan:
Gaya adalah massa x percepatan + gesekan.
Selanjutnya, suatu benda dapat, dengan bantuan alat-alat yang diketahui, mengikuti jalur tertentu atau sepanjang permukaan tertentu, misalnya, dalam lingkaran, bila diikatkan pada salah satu ujung seutas benang, ujung lainnya dipasang pada salah satu ujung benang. titik: jika benda berputar di sekitar titik ini dengan kecepatan yang diketahui, ia akan selalu dipaksa karena menggerakkan benang dalam lingkaran; atau, misalnya, ketika benda terletak pada bidang miring, dll. Kita dapat mengganti aksi dari kondisi seperti itu, yang memaksa benda untuk tetap berada pada jalur atau permukaan tertentu, dengan gaya yang menghasilkan efek yang sama, dan kita menyatakan gaya ini sebagai
“kekuatan koersif” dan bukan “kekuatan pendorong” yang bekerja pada tubuh. Sebuah benda bermassa (m) mengalami percepatan nyata (a) di bawah pengaruh gaya paksa dan gaya penggerak ini. Dalam mekanika, terdapat hukum umum gerak yang disebut asas d'Alembert, yang menyatakan bahwa jumlah gaya paksa dan gaya penggerak serta hasil kali negatif kuantitas m x a (massa dikalikan percepatan sebenarnya), yang juga disebut sebagai gaya inersia, sama dengan nol, mis. kekuatan koersif, kekuatan motif dan kekuatan inersia selalu seimbang:
Z + P - m a = 0, dimana Z berarti gaya paksa, P - gaya penggerak.
Setelah penjelasan singkat ini, sekarang mari kita coba memikirkan apa yang dimaksud dengan fakta bahwa suatu benda, di bawah pengaruh gaya penggerak, hanya bergerak sesuai dengan gaya inersianya, massanya, atau hambatan geseknya, dan yang kita perlukan dari sistem kehidupan yang mereka gerakkan tidak hanya sesuai dengan ini.
Mari kita mulai dengan contoh paling sederhana: sebuah benda yang terletak pada permukaan horizontal dikenai gaya gerak yang searah dengan permukaan tersebut, yaitu gaya yang menggerakkan benda di sepanjang permukaan.
Dalam hal ini gaya penggeraknya adalah: gaya traksi efektif (K), gaya gravitasi yang dihasilkan bumi, mg (g adalah percepatan gravitasi); gaya paksa dalam hal ini sama besarnya dengan gaya gravitasi dan diarahkan ke arah yang berlawanan, karena justru inilah yang tidak memungkinkannya terwujud, oleh karena itu sama dengan mg, dan jika benda mengalami percepatan a, maka hukum gerak tersebut di atas berbunyi: (...)
Namun gaya yang diperlukan untuk menggerakkan hewan hidup hampir tidak pernah sebanding dengan gaya inersia dan gesekan, kecuali jika hewan tersebut mati atau berperilaku “pasif” sepenuhnya sehubungan dengan gaya tarik atau gaya dorong yang bekerja padanya; hewan “bereaksi” terhadap tarikan atau dorongan dengan melarikan diri atau melawan, yaitu. ia menunjukkan hambatan yang lebih besar atau lebih kecil daripada gaya inersia atau gesekan. Intinya, tentu saja, bukan karena prinsip mekanika d'Alembert tidak valid, tetapi selain gaya wajib dan gaya penggerak eksternal yang bekerja pada sistem, sistem mengembangkan gaya internal tertentu selama traksi atau dorongan, yang telah kita lakukan. Artinya, pergerakan terjadi tidak hanya karena gaya inersia dan gesekan, tetapi juga bukan tanpa bantuan “aktif” dari sistem itu sendiri.
Dengan cara yang persis sama, dapat ditunjukkan bahwa pada hewan yang hidup di air, pengaruh dorongan sebagian besar disebabkan tidak hanya oleh gesekan terhadap air, gravitasi, momen inersia, dan gaya yang diterapkan, hanya sesuai dengan hukum. hukum gerak mekanika, tetapi juga gaya-gaya yang dikembangkan oleh sistem kehidupan selama tumbukan ditambahkan gaya eksternal dan dengan demikian mengubah efek motorik. Ke arah mana sistem harus mengembangkan gaya ini dan bagaimana ia harus mengubah gerakan - belum ada yang menjelaskan hal ini, dan ini adalah persyaratan kedua.
Mempertimbangkan lebih jauh aksi gaya-gaya mekanis, kita menemukan bahwa apa yang telah dikatakan tetap berlaku tidak hanya untuk pergerakan suatu sistem di bawah pengaruh gaya, tetapi juga, misalnya, untuk
perubahan bentuk yang dialami sistem di bawah pengaruh traksi atau tekanan; perubahan bentuk ini ditentukan dalam sistem kehidupan tidak hanya oleh tekanan atau traksi atau oleh modulus elastisitas jaringan, yang dimilikinya sebelum adanya pengaruh tertentu: protoplasma juga mempengaruhi tindakan deformasi ini, dan berkembang selama tekanan atau traksi. yang menyebabkan perubahan modulus elastisitas, dll. Persyaratan kedua ini, yang bermuara pada fakta bahwa sistem kehidupan harus mendeteksi tidak hanya perubahan-perubahan yang merupakan akibat nyata dari perubahan eksternal tanpa adanya partisipasi “aktif” dari pihak masyarakat. sistem itu sendiri, harus diterapkan dengan cara yang persis sama dan terhadap pengaruh non-mekanis lainnya: diketahui bahwa ketika lingkungan memanas, benda itu sendiri memanas, dan kenaikan suhu ini ditentukan oleh jumlah panas yang diberikan dan kapasitas panas berbagai bagian sistem material; Dalam sistem kehidupan, seperti yang kita ketahui, peningkatan suhu tidak ditentukan oleh hal ini saja, karena sistem kehidupan “bereaksi” terhadap masuknya panas dengan mengubah pembangkitan panas dan perpindahan panas. Selain itu, pengetahuan akurat tentang konsentrasi zat yang ada dalam sel atau jaringan yang bereaksi, konstanta reaksi, dll., tidak cukup, menurut hukum kinetika kimia, untuk menentukan laju proses dalam sistem kehidupan dan keadaan akhir. yang mereka pimpin, karena sistem ini berkembang dalam waktu reaksi yang disebabkan oleh perubahan kondisi dan aliran reaksi kimia.
Penanggulangan “aktif” terhadap kekuatan-kekuatan eksternal yang mempengaruhi dan perubahan-perubahan dalam keadaan lingkungan, yang kita tuntut dari suatu sistem material untuk menetapkannya sebagai makhluk hidup, sebagaimana telah kita lihat dalam contoh-contoh, mempunyai prasyarat yang diperlukan dalam sistem. dirinya sendiri selama perubahan eksternal menyatakan, perubahan-perubahan yang terjadi bukan semata-mata akibat dari perubahan keadaan lingkungan dan kondisi awal yang ada di bawah pengaruh gaya-gaya. Namun untuk hal ini, syarat pertama harus dipenuhi, yaitu bahwa sistem dapat mendeteksi perubahan keadaan “secara spontan”, sehingga mempunyai energi potensial yang dapat digunakan untuk pengembangan gaya yang diperlukan di sini selama pengaruh eksternal. Tetapi persyaratan kedua, tentu saja, mengandung lebih dari yang pertama - yaitu, bahwa perbedaan potensial yang ada diratakan dalam ketergantungan tertentu pada pengaruh eksternal, atau bahwa energi yang dilepaskan selama pemerataan diterapkan pada kinerja pekerjaan yang ada di dalamnya. ketergantungan tertentu pada perubahan keadaan lingkungan, dan perubahan tersebut mempengaruhi dampak yang terakhir ini, yaitu. pada saat pengaruh eksternal, kondisi yang ada dalam sistem diubah sedemikian rupa sehingga menyebabkan perubahan tindakan. Ke arah mana pekerjaan ini harus dilakukan dan perubahan apa yang harus terjadi - persyaratan kedua tidak menjelaskan apa pun tentang hal ini: persyaratan ini hanya mensyaratkan bahwa dalam sistem kehidupan, selama pengaruh eksternal, terjadi pekerjaan yang mengubah kondisi awal sistem, dan oleh karena itu pengaruh lingkungan tindakan.
Jika sekarang kita bertanya pada diri sendiri: apakah persyaratan kedua ini, jika digabungkan dengan persyaratan pertama, cukup untuk mengatakan bahwa sistem yang memenuhi persyaratan tersebut akan dianggap “hidup”, maka kita harus menjawab bahwa ini tidak cukup dan, yang terpenting, , dengan alasan bahwa hal itu tidak mewakili persyaratan tanpa syarat. Kami tidak mengharuskan sistem kehidupan tanpa syarat, yaitu dalam setiap kasus dan setiap pengaruh eksternal mereka merespons dengan pekerjaan yang mengubah efek dari pengaruh tersebut, tetapi agar mereka tidak hanya menunjukkan perubahan “pasif” yang dapat ditentukan secara jelas berdasarkan pengaruh eksternal pada sistem dan dari kondisi awalnya. Namun, jika hal ini tidak merupakan persyaratan tanpa syarat, maka masih mungkin untuk membayangkan struktur yang merespons tindakan eksternal tertentu dengan mengembangkan kekuatan yang mempengaruhi pengaruh ini. Untuk melakukan hal ini, sistem ini harus mempunyai mekanisme resolusi yang diketahui, yang, di bawah pengaruh eksternal tertentu, beraksi dan menghasilkan proses yang diketahui dalam sistem yang menyediakan energi, dan energi yang dilepaskan digunakan untuk mempengaruhi efek pengaruh eksternal. Contohnya adalah kereta yang ditenagai oleh baterai dengan mekanisme yang menyalakan tegangan lebih tinggi ketika didorong dan dengan demikian memberikan energi kinetik yang lebih tinggi ke kereta selama dorongan, sehingga mempengaruhi efek dorongan, yang akan berbeda dari yang dihitung. dari kekuatan dorongan pada momen maksimumnya, dari kecepatan dan massa kereta, dll. Contoh kedua: pegas elastis dengan sumber arus listrik dan mekanisme yang, ketika pegas dikencangkan, menyalakan arus dan mengalirkannya melalui pegas, menyebabkan pegas memanas dan mengubah modulus elastisitasnya. Atau, misalnya, campuran zat reaktif yang dihubungkan ke elemen termoelektrik, yang bila dipanaskan, mengirimkan arus melalui campuran dan menyebabkan reaksi eksotermik yang tidak akan terjadi tanpa arus pada suhu tersebut; akibatnya pemanasan akan lebih besar dari yang dihitung dari jumlah panas yang digunakan untuk memanaskan unsur, konstanta reaksi, dll.
Semua struktur ini adalah contoh sistem yang memenuhi persyaratan kedua, karena mereka memiliki perangkat yang dengannya mereka, berdasarkan pengaruh eksternal (mendorong, menarik, menyalurkan panas) melalui proses yang menyediakan energi karena perbedaan potensial yang ada dalam sistem, mengubah pengaruh pengaruh eksternal ini.
Dari contoh-contoh ini kita melihat bahwa persyaratan kedua kita masih berisi lebih banyak daripada persyaratan pertama. Meskipun kereta yang digerakkan oleh baterai saja dan tanpa mekanisme yang disebutkan memenuhi persyaratan pertama karena proses terjadi di dalamnya “secara spontan”, tanpa bantuan dari luar, ia tidak memenuhi persyaratan kedua tanpa mekanisme yang disebutkan, karena meskipun aksi dorong Pergerakan kereta juga dipengaruhi oleh pergerakan kereta, namun pengaruhnya dapat dihitung dari kecepatan, massa kereta dan gaya dorongnya, sedangkan mekanisme tersebut mengarah pada pelaksanaan kerja oleh sistem, yaitu mengubah pengaruh yang dihitung dari nilai-nilai ini. Campuran zat-zat yang mampu bereaksi, yang reaksinya masih berlangsung, juga memenuhi syarat pertama, karena proses-proses berlangsung di dalamnya tanpa pengaruh luar, dan karenanya tanpa penambahan panas; tetapi hasil kenaikan suhu tertentu dapat dihitung dari jumlah panas yang disuplai dan konstanta reaksi, jika mekanisme tersebut tidak ada: mekanisme tersebut diperlukan untuk memenuhi persyaratan kedua, karena hanya dengan bantuannya penambahan panas tidak hanya menyebabkan perubahan “pasif murni”. kesetimbangan kimia seiring dengan peningkatan suhu, tetapi juga proses pemberian energi lebih lanjut yang mengubah arah atau derajat perubahan keseimbangan. Untuk menghindari kesalahpahaman, perlu juga ditambahkan di sini bahwa dengan adanya mekanisme-mekanisme tersebut, maka perubahan keadaan yang ditimbulkan secara alamiah ditentukan secara unik oleh kondisi-kondisi awal dalam sistem dan pengaruh-pengaruh luar, karena pengaruh-pengaruh luar tersebut tentu saja menyebabkan aktifnya mekanisme-mekanisme tersebut. ; Dengan mempertimbangkan semua kondisi ini, perubahan yang terjadi dapat ditentukan dengan jelas.
Jika, dengan cara ini, persyaratan kedua dipenuhi hanya dengan bantuan struktur kompleks dan mesin yang dilengkapi dengan perangkat yang diketahui, maka tidak ada yang menyebut struktur kompleks ini sebagai “hidup”.
Dari sini jelas bahwa pada sebutan “hidup”, selain terpenuhinya syarat pertama dan kedua, kami juga menambahkan terpenuhinya syarat-syarat lainnya. Perlu dicatat bahwa meskipun struktur yang kami berikan sebagai contoh memenuhi persyaratan kedua hanya untuk pengaruh eksternal yang sangat spesifik dan hanya satu kali, persyaratan kedua untuk sistem yang kami tetapkan sebagai makhluk hidup sangat umum dan terpenuhi. hampir pada pengaruh eksternal apa pun dan pengaruh berulang apa pun. Untuk membangun sistem yang dapat memenuhi persyaratan kedua di bawah hampir semua kondisi dan, terlebih lagi, pengaruh eksternal yang berulang, diperlukan mekanisme yang sangat kompleks.
Oleh karena itu, pemenuhan syarat kedua sering dianggap sebagai fitur penting sistem kehidupan dan ditetapkan sebagai "iritabilitas" atau "rangsangan".
Iritabilitas, rangsangan.
“Iritabilitas” atau “rangsangan” umumnya mengacu pada sifat organisme hidup, yang karenanya mereka merespons perubahan keadaan lingkungan, yaitu pengaruh eksternal, dengan perubahan keadaan, yaitu proses yang sulit untuk diturunkan. pengaruh luar yang disebut iritasi; tindakan tidak sesuai dengan kekuatan pengaruh eksternal - pengaruh kecil diselesaikan dengan proses intensif: seringkali juga tidak ada korelasi di tempat: "iritasi" bertindak di satu tempat, dan proses yang disebabkan olehnya terjadi di tempat yang sama sekali tempat yang berbeda di dalam tubuh. Oleh karena itu, konsep: "iritabilitas" dan "rangsangan" mengacu pada konsep-konsep yang diciptakan untuk menyoroti dan mengkarakterisasi perilaku khusus sistem kehidupan dalam kaitannya dengan pengaruh eksternal.
Sekarang mari kita lihat apa sebenarnya perilaku khusus ini, apa maksudnya dan apa hubungannya dengan persyaratan pertama dan kedua kita.
Jika masalahnya hanya pada perbedaan kuantitatif antara pengaruh eksternal dan perubahan keadaan yang disebabkan olehnya, antara “iritasi” dan respons, maka ini berarti bahwa di sini kita berbicara tentang apa yang disebut fenomena penghalusan. Terdapat energi potensial dalam sistem dalam bentuk berbagai beda potensial, yang tidak dapat dibuang atau disamakan tanpa bantuan dari luar; Namun, sedikit pengaruh eksternal saja sudah cukup untuk menghasilkan pemerataan ini, dan kemudian, sepenuhnya terlepas dari efek pemakaian, sejumlah besar energi dilepaskan dan efek yang sangat kuat dapat dicapai.
Fenomena pelepasan muatan listrik yang serupa juga diketahui dengan jelas pada sistem tak hidup, misalnya pada saat terjadi ledakan kuat yang disebabkan oleh penekanan ringan pada sebuah tombol, yang menyebabkan sambungan listrik, mentransmisikan percikan atau arus listrik melalui campuran yang dapat meledak; pada saat yang sama, tempat terjadinya perubahan eksternal dan proses responsnya berbeda. Jika sifat-sifat sistem kehidupan ini, yang kita sebut sebagai iritabilitas atau rangsangan, sebenarnya hanya menyangkut sifat-sifat yang sangat sering terjadi dalam sistem kehidupan, maka tidak ada gunanya menekankan sifat ini secara khusus dan akan sulit. untuk memahami alasannya, mereka selalu melakukannya.
Banyak ahli biologi sampai pada kesimpulan bahwa mengisolasi fenomena iritasi ke dalam kelompok fenomena khusus, yang dalam hal tertentu merupakan karakteristik makhluk hidup, adalah benar hanya sejauh pengetahuan kita yang tidak sempurna belum memungkinkan untuk menganalisisnya.
Hartmann, misalnya, menulis: “Jika mungkin, dengan menggunakan sarana penelitian modern, untuk sepenuhnya memahami dan menganalisis proses kimia-energi yang terjadi dalam apa yang disebut fenomena iritasi, maka tidak diperlukan pembatasan khusus pada konsep kelompok fenomena kehidupan ini, yang disatukan oleh konsep “fenomena iritasi”.
“Tetapi karena kita saat ini masih sangat jauh dari tujuan tersebut, pembatasan dan pertimbangan terpisah terhadap fenomena iritasi diperlukan ketika mempelajari proses organik. Hal ini terutama diperlukan ketika perubahan fisiologis dalam proses stasioner dalam sistem secara keseluruhan, yang menyebabkan iritasi, diselesaikan dengan suatu tindakan yang, pertama-tama, tidak dapat dibawa ke hubungan kimia-energi yang nyata dengan iritasi dan untuk sebagian besar menunjukkan disproporsionalitas yang mencolok antara besarnya iritasi dan dampaknya. Akibat fenomena ini, iritasi sebagian besar bersifat apa yang disebut resolusi…”
“...Namun, diketahui bahwa proses penyelesaian seperti itu tidak terbatas pada fenomena kehidupan saja, tetapi juga ditemukan dalam sistem anorganik, dan satu-satunya perbedaan adalah bahwa dalam sistem anorganik, hubungan energi sebagian besar dapat ditunjukkan dengan jelas. , sedangkan pada kasus yang pertama, penyebab dan responsnya sebagian besar berbeda, dan proses fisik dan kimia yang terjadi di antara keduanya tetap ada
tidak diketahui"1.
Dan di tempat lain ia menulis: “... namun apa yang disebut iritabilitas mewakili sebuah fenomena yang, sebenarnya, hanya dapat dicirikan dan didefinisikan secara negatif, yaitu sebagai tindakan fisiologis, yang rantai reaksi individunya ada di dalam tubuh. itu sendiri sebagian besar tidak diketahui”2 .
Kami masih berpikir bahwa konsep "iritabilitas" dan "rangsangan" diperkenalkan untuk tujuan khusus, karena ide-ide terkenal dikaitkan dengan fenomena iritasi, yang tidak hanya mengandung fakta sederhana tentang disproporsi dan ketidaktahuan akan proses peralihan. Dan jika selama fenomena iritasi kita tidak mengetahui keseluruhan rantai reaksi, maka pengetahuan tentang efek akhir sudah cukup untuk menetapkan bahwa iritabilitas organisme tidak hanya menyangkut tanda negatif, tetapi juga proses dan kondisi yang diperlukan. untuk menetapkan sistem sebagai hidup.
Pertama-tama, harus ditunjukkan bahwa fenomena resolusi yang disebutkan dalam sistem tak hidup dapat disebabkan oleh tindakan yang bersesuaian dengan kekuatan yang sama hanya satu kali. Intinya adalah perbedaan potensial yang diketahui, tegangan tertentu tidak dapat disamakan dalam kondisi tertentu; ketika pemerataan dimulai sebagai akibat dari pengaruh eksternal, kemudian berlanjut hingga selesai, dan pengaruh serupa yang kedua tidak akan berlaku. Pegas yang dikencangkan dengan bantuan benang akan memendek secara signifikan ketika benang dipotong dan akan kembali ke posisi diam sebelumnya, tetapi pemotongan atau pelonggaran kembali tidak akan menghasilkan apa-apa lagi. Campuran reaksi eksplosif akan meledak dengan kekuatan yang lebih besar dari tekanan kontak ringan dan mencapai kesetimbangan reaksi yang sesuai; menekan tombol untuk kedua kalinya dan setelah waktu yang lama tidak akan menghasilkan efek apa pun... Yang kami maksud dengan "iritabilitas" atau "rangsangan" adalah sifat sistem kehidupan, yang secara umum selalu merespons iritasi dengan cara tertentu, yaitu mereka tidak kehilangan “sifat lekas marah” mereka sebagai akibat dari respons yang hanya dilakukan satu kali saja. Ketika otot teriritasi oleh arus listrik, ia berkontraksi, jika teriritasi untuk kedua kalinya, ia berkontraksi lagi, dan ketika otot, setelah terlalu sering diiritasi, tidak lagi meresponsnya, kita tidak mengatakan bahwa otot tersebut telah hilang sama sekali. kemampuan untuk mengiritasi, tetapi otot "lelah"; oleh karena itu kita tahu bahwa setelah jangka waktu tertentu iritasi yang sama akan menyebabkan kontraksi yang sama, dan sifat mudah tersinggung akan muncul kembali. Ciri sistem kehidupan ini secara alami dikaitkan dengan konsep mudah tersinggung sebagai sifat yang tidak berubah-ubah. Oleh karena itu, jika mekanisme rangsangan respon tunggal pada prinsipnya sebenarnya terdiri dari pelepasan energi, seperti misalnya ketika pegas yang dikencangkan dilonggarkan atau suatu campuran meledak, maka konsep iritabilitas juga dikaitkan dengan fakta bahwa dalam Selain pelepasan dalam sistem kehidupan ini, sebagian besar muatan baru juga mengikuti, dan justru keteraturan fenomena dalam sistem kehidupan yang terakhir inilah, dan sama sekali bukan ketidaktahuan tentang rantai reaksi, yang mengarah pada pembentukan konsep iritabilitas. .
Jika sekarang kita melihat persyaratan mana yang telah kita tetapkan yang harus dipenuhi untuk sifat lekas marah yang dirumuskan dengan cara ini, ternyata keberadaan respons individu dalam arti proses resolusi tidak terkandung dalam persyaratan kita apa pun - lagipula, persyaratan persyaratan pertama adalah bahwa sistem kehidupan harus mempunyai akumulasi cadangan energi, perbedaan potensial, yang bersifat “spontan”, oleh karena itu, tanpa bantuan eksternal, yaitu mengingat lingkungan yang konstan, mereka dapat dan berhasil naik level. Dengan kata lain, kita menuntut agar sistem kehidupan, di bawah kondisi eksternal yang konstan, menunjukkan perubahan, sehingga tidak berada dalam keadaan diam, dalam keseimbangan. Pegas yang diregangkan dengan benang atau campuran bahan peledak pada contoh yang kami berikan di atas tetap diam pada kondisi luar yang tidak berubah; pegas dan campuran berada dalam kesetimbangan dalam kondisi ini sampai kondisi eksternal berubah - pegas dipotong atau campuran bahan peledak dipanaskan oleh arus konduksi. Suatu keadaan yang sering dianggap sebagai ciri khas dari fenomena kejengkelan, yaitu
1 Hartmann, M., Allgemeine Biologie, Jena, hal.16, 1925.
2 Ibid., hal.629.
perubahan kecil pada kondisi eksternal menyebabkan proses yang intens - hanya menunjukkan bahwa sistem berada dalam apa yang disebut keseimbangan tidak stabil, tetapi hal ini tidak diperlukan untuk sistem kehidupan; sebaliknya, syarat pertama mengandung syarat sebaliknya, yaitu sistem tidak boleh berada dalam keadaan setimbang (baik stabil maupun tidak stabil) dan perbedaan potensial yang ada harus disamakan “secara spontan”, tepatnya tanpa bantuan pihak luar.
Namun, jika yang dimaksud dengan iritabilitas adalah sifat sistem kehidupan, maka setelah satu kali iritasi timbal balik, sifat lekas marah tidak hilang, tetapi tetap menjadi sifat karakteristik, yang, oleh karena itu, setelah pelepasan, setelah pemerataan perbedaan potensial, a muatan baru terjadi secara teratur, pemulihan beda potensial, - maka sifat ini mengandung persyaratan pertama kita, karena untuk menghasilkan muatan baru ini, pemulihan perbedaan potensial ini, diperlukan usaha, diperlukan energi, yang hanya dapat diberikan oleh sistem dalam hal “secara spontan”, tanpa bantuan dari luar terjadi proses yang memberi energi, yaitu ketika persyaratan pertama kita terpenuhi. Untuk mengencangkan kembali pegas yang melemah, pekerjaan harus dilakukan; Kami melakukan pekerjaan ini dengan mengencangkan kembali pegas ke posisi semula, sebelum melemah; di sini, oleh karena itu, pekerjaan harus dilakukan dari luar. Di otot, pekerjaan ini dilakukan setelah kontraksi akibat iritasi, melalui proses yang menyediakan energi, dan proses ini terjadi di otot tanpa bantuan dari luar. Perubahan inilah, yang biasanya terjadi secara alami setelah setiap iritasi, menyalurkan energi dan mengembalikan perbedaan potensial, yang membedakan otot dari pegas sederhana. Inilah alasan mengapa kita tidak menerapkan konsep “iritabilitas” yang sama pada pegas yang tegang seperti yang kita terapkan pada otot. Oleh karena itu, pemenuhan persyaratan pertama kita adalah kondisi yang diperlukan untuk manifestasi “iritabilitas”. Itu tidak memuat persyaratan kedua. Hal ini berarti bahwa pemerataan beda potensial yang disebabkan oleh resolusi tidak akan berlangsung seperti yang diharapkan dari kondisi awal, laju reaksi, dan sebagainya, namun akan diubah dalam perjalanannya oleh suatu proses yang menyediakan energi dalam tubuh. . Persyaratan kedua ini, sebenarnya, dikemukakan, misalnya, oleh Mangold1 untuk konsep “eksitasi”, yang dikontraskannya dengan konsep “iritasi”, dengan mengatakan: “Kegembiraan adalah setiap perubahan aktif dalam proses yang terjadi pada organisme hidup. ,” dan ia mendefinisikan iritasi sebagai “setiap perubahan eksternal yang mampu mempengaruhi makhluk hidup sedemikian rupa sehingga selama proses kehidupannya ia sendiri bereaksi dengan perubahan.” Oleh karena itu, Mangold membedakan antara konduksi iritasi dan konduksi eksitasi. Sebagai konduksi rangsangan, ini menunjukkan proses-proses di mana “penularan perubahan fisik atau kimia eksternal terjadi melalui bagian-bagian organisme hidup, tanpa partisipasi aktif dari organisme itu sendiri.” Sebaliknya, sebagai penghantaran eksitasi, ini merujuk pada proses-proses di mana “perubahan fisika-kimia yang tidak diketahui jenisnya dilakukan lebih lanjut dengan partisipasi aktif makhluk hidup.” Menurut definisi yang diberikan oleh Mangold, konsep “rangsangan” sesuai dengan persyaratan kedua. Yaitu, rangsangan, menurut definisi ini, menunjukkan sifat sistem kehidupan yang dapat mempengaruhi jalannya suatu proses yang disebabkan oleh pengaruh fisiko-kimia eksternal melalui partisipasi aktif, oleh karena itu melalui beberapa proses yang menyediakan energi, memerlukan pengeluaran kerja pada sistem kehidupan. bagian tubuh. Artinya jalannya proses yang disebabkan oleh eksitasi eksternal tidak dapat ditentukan dari besarnya pengaruh tersebut dan dari kondisi awal bagian-bagian sistem yang terpengaruh, karena kondisi inilah yang berubah melalui proses yang disertai dengan keluarnya energi. bekerja di dalam tubuh. Ke arah mana perubahan proses ini harus terjadi, tidak ada yang dikatakan di sini; perubahan aktif ini dapat melibatkan akselerasi atau deselerasi. Dengan definisi kegembiraan dan kejengkelan ini, persyaratan kedua kita tidak terpenuhi
1 Mangold, Ergebnisse d. Fisiol, jilid 21, 1923 cit. oleh Broemser di Handb. norma, pathol. Fisiol. jilid I, hal.278 selanjutnya.
diperlukan sebagai kondisi umum yang sangat diperlukan untuk sistem kehidupan. Oleh karena itu, seperti persyaratan kedua kami, pengaruh eksternal apa pun tidak perlu disertai dengan perubahan aliran yang aktif dan membutuhkan kerja, yang diharapkan berdasarkan kondisi awal, yaitu. akan merespons dengan semangat. Hanya satu hal yang diperlukan: tidak hanya perubahan pasif yang harus terjadi, yang hanya ditentukan oleh dampak dan kondisi awal. Oleh karena itu, tidak semua pengaruh luar akan disebut sebagai iritasi, tetapi hanya pengaruh yang disertai dengan kegembiraan. Pengaruh luar yang sama akan menimbulkan iritasi atau tidak, tergantung apakah menimbulkan kegembiraan atau tidak, tergantung apakah pengaruh pengaruh luar itu muncul dengan satu atau lain cara, yang akan ditentukan dari yang terakhir ini dan dari kondisi awal. sistem bagian yang terkena dampak. Dengan batasan sebutan “iritabilitas” hanya pada perubahan eksternal yang menimbulkan kegembiraan, jelaslah bahwa konsep iritabilitas dan eksitabilitas tidak dapat dipisahkan satu sama lain. Di sisi lain, konsep iritabilitas, seperti yang telah kami tetapkan di atas, yaitu sebagai milik sistem kehidupan untuk merespons proses penyetaraan yang disebabkan oleh pengaruh eksternal dengan proses lain yang menghantarkan energi dan mengarah pada peningkatan baru dalam perbedaan potensial yang disamakan, adalah sebuah konsep (jika kita memasukkan proses yang kurang lebih jauh satu sama lain, tetapi terjadi secara teratur ke dalam proses yang disebabkan oleh pengaruh eksternal) sepenuhnya bertepatan dengan konsep rangsangan dan juga mengandung persyaratan kedua kita, karena kita tidak menerima, sebagai akibat dari pengaruh, hilangnya perbedaan potensial yang diharapkan. Jadi, meskipun iritasi dan kegembiraan berbeda, dalam kondisi tertentu keduanya berubah menjadi satu sama lain.
Kegembiraan atau sifat lekas marah yang didefinisikan dengan cara ini, yang merupakan ekspresi yang sekarang kita gunakan dalam hubungan nyata mereka dalam pengertian yang disebutkan di atas, sebagai setara, oleh karena itu mengandung persyaratan kedua kita, yang pemenuhannya kita kaitkan dengan penunjukan sistem sebagai makhluk hidup, dan merupakan dengan demikian karakteristik, kondisi yang diperlukan untuk sistem kehidupan.
Jadi, kami menganggap diri kami berhak menerapkan konsep-konsep ini untuk menggunakannya untuk menunjukkan hubungan yang diketahui yang ada dalam sistem kehidupan antara pengaruh eksternal, yaitu perubahan keadaan lingkungan, dan perubahan keadaan sistem, dan hubungan ini memiliki makna fisik yang pasti.
Tidak ada alasan untuk mengisolasi konsep “iritabilitas” dalam bentuk yang biasanya dipahami, sebagai sifat organisme hidup di mana tindakan eksternal dan perubahan keadaan selanjutnya menunjukkan disproporsi tertentu, dan rantai reaksi individu tidak diketahui. dan, bagaimanapun, diasumsikan bahwa ini hanya berlaku untuk pelepasan terisolasi, pemerataan potensial individu, yang hanya ditentukan oleh kondisi awal. Terlebih lagi, sifat ini, seperti yang kami tunjukkan di atas, bukan hanya bukan merupakan karakteristik sistem kehidupan, namun sama sekali tidak memenuhi persyaratan dasar yang telah kami tetapkan untuk sebutan “hidup”.
Di sini kita harus menunjukkan satu keadaan yang sangat sering ditemui dalam pembentukan konsep dan penjelasan proses kehidupan, yang mengarah, seperti yang sering kita punya kesempatan untuk menunjukkan dengan contoh-contoh khusus lebih lanjut, pada penggunaan konsep-konsep yang menyesatkan dan keliru. penjelasan.
Keadaan ini terletak pada kenyataan bahwa para ahli biologi tidak secara hati-hati menganalisis jalannya fenomena-fenomena mencolok yang tampaknya merupakan karakteristik sistem kehidupan, tetapi tanpa berpikir panjang membandingkannya dengan jalannya fenomena fisika dan kimia murni dan oleh karena itu, mencoba untuk membawa fenomena tersebut dalam sistem kehidupan ke dalam konteks. hukum fisika dan kimia, mereka menciptakan kondisi yang konon harus ada di dalam tubuh agar jalannya fenomena di dalamnya sesuai dengan hukum yang telah diketahui dari fisika dan kimia.
Untuk fenomena karakteristik ini, hukum spesifik yang diperlukan tidak dicari, dan mengenai yang terakhir, tidak ada asumsi yang dapat diverifikasi secara eksperimental, tetapi diasumsikan sebelumnya bahwa hukum fenomena yang dipertimbangkan pada dasarnya identik dengan hukum yang sudah diketahui. dari fenomena fisikokimia.
Tidak ada asumsi yang dibuat mengenai kondisi fisikokimia yang menentukan keunikan hukum fenomena kehidupan. Sebaliknya, hukum-hukum tersebut diasumsikan telah diketahui bahkan sebelum adanya kajian fenomena kehidupan, dan asumsi yang dibuat hanya mengenai kondisi-kondisi yang menentukan jalannya fenomena tersebut, jika kita berasumsi terlebih dahulu bahwa hukum-hukum fenomena tersebut telah diketahui. Namun karena sains hanya menjelaskan fenomena yang dipelajarinya sepanjang ia menetapkan hukum-hukumnya, maka metode “menjelaskan” fenomena kehidupan ini pada hakikatnya tidak menjelaskan apa pun. Akibat metode ini, fenomena kehidupan yang memerlukan penjelasan sebagian besar mendapat penjelasan yang sangat disederhanakan dan tidak sesuai dengan fakta, dan konsep biologis yang telah ditetapkan untuk fenomena karakteristik tersebut diidentikkan dengan konsep fisikokimia yang digunakan untuk menjelaskannya. Oleh karena itu, wajar jika konsep-konsep biologis ini tampak berlebihan dan tidak berdasar, namun bukan karena konsep-konsep tersebut memang benar adanya, namun karena konsep-konsep tersebut telah kehilangan arti sebenarnya dengan cara ini.
Ketika membahas berbagai fenomena kehidupan khusus dan teorinya, kita sering mendapat kesempatan untuk memberikan contoh metode penjelasan fisika-kimia yang salah ini. Di sini kami hanya perlu menunjukkan bahwa konsep mudah tersinggung, seperti yang telah kita lihat, mengalami nasib yang sama. Itu didirikan sebagai konsep biologis untuk mengelompokkan fenomena karakteristik tertentu. Alih-alih melakukan analisis terperinci dan mengeksplorasi kondisi fisikokimia yang harus dipenuhi selama fenomena vital ini, mereka tanpa berpikir panjang membandingkannya dengan fenomena pelepasan yang sudah diketahui, itulah sebabnya konsep biologis iritabilitas tidak menerima makna fisikokimia, tetapi, tetapi, namun, kehilangan makna biologisnya.
Jenis dan arah perubahan keadaan suatu sistem kehidupan tergantung pada keadaan dan perubahan lingkungan
Sejauh ini kita telah membahas dua sifat yang menjadi ciri semua sistem yang kita nyatakan sebagai makhluk hidup, yang keberadaannya mutlak diperlukan agar suatu sistem dapat disebut sebagai makhluk hidup. Sifat-sifat ini, sebagaimana telah kita lihat, mempunyai makna fisik yang jelas, dan oleh karena itu kami menganggapnya sebagai syarat-syarat penting yang harus dan dipenuhi dalam setiap makhluk hidup. Namun kita juga telah melihat bahwa kehadiran kedua sifat ini saja tidak cukup untuk menyebut suatu sistem sebagai makhluk hidup. Secara tidak terlihat, persyaratan lain juga dikenakan pada sebutan “hidup”, yang sekarang akan kita bahas.
Persyaratan pertama kami adalah bahwa sistem kehidupan, dengan lingkungan yang konstan, tidak boleh berada dalam keseimbangan, namun harus memiliki perbedaan potensial yang dapat menyamakan kedudukan tanpa bantuan dari luar, yaitu, mereka harus mampu menghasilkan pekerjaan. Kondisi kedua mensyaratkan bahwa di bawah pengaruh eksternal apa pun, oleh karena itu, dengan perubahan apa pun dalam keadaan lingkungan, sistem harus menghasilkan kerja yang akan mempengaruhi perubahan keadaan yang disebabkan oleh pengaruh eksternal tersebut dan mengubahnya. Namun di sana-sini kita membiarkan pertanyaan terbuka tentang efisiensi kerja seperti apa yang harus diungkapkan dan apa pengaruh sistem terhadap perubahan yang disebabkan oleh faktor eksternal dalam keadaannya. Kami belum menetapkan persyaratan apa pun mengenai jenis, arah, dan besarnya pekerjaan yang kami tuntut dari sistem kehidupan, baik dengan lingkungan yang konstan maupun dengan perubahan kondisinya. Kami sekarang bermaksud untuk mengajukan satu permintaan mengenai hal ini juga.
Kami menegaskan bahwa sistem-sistem material yang kami sebut sebagai kehidupan juga dalam hal ini mempunyai suatu sifat yang khas, dan kami hanya menyebut sistem-sistem yang memiliki sifat ini sebagai kehidupan. Kita merumuskan sifat ini sebagai berikut: untuk menetapkan suatu sistem sebagai makhluk hidup, kita mengharuskan sistem tersebut mengeluarkan kapasitas kerjanya, yaitu energi bebasnya, yang dimilikinya dalam lingkungan yang tidak berubah, selalu pada kerja yang menyebabkan perubahan pada lingkungan. kondisi sistem yang meningkatkan kinerjanya. Dengan kata lain,
harus ada perangkat dalam sistem yang memastikan bahwa kinerja sistem, bahkan dengan lingkungan yang konstan, selalu dihabiskan untuk pekerjaan yang meningkatkan kinerja sistem itu sendiri. Singkatnya, kinerja harus digunakan untuk kepentingan kinerja diri sendiri.
Karena suatu sistem hanya efisien jika tidak berada dalam kesetimbangan, karena dalam kesetimbangan tidak ada perubahan yang dapat terjadi di dalamnya tanpa bantuan eksternal dan dalam kondisi eksternal yang tidak berubah, maka kita dapat merumuskan persyaratan kita sebagai berikut: dalam sistem kehidupan harus selalu ada
adaptasi yang mengubah kinerja suatu sistem dalam lingkungan yang tidak berubah menjadi kerja melawan keseimbangan yang akan terjadi dalam lingkungan tertentu dan dalam keadaan sistem tertentu.
Dengan ini kami telah menetapkan kondisi mengenai jenis dan arah pekerjaan yang harus digunakan dalam lingkungan yang tidak berubah. Di bawah pengaruh eksternal, yaitu, ketika keadaan lingkungan berubah, kami menganggap persyaratan kedua kami wajib bahwa sistem melakukan pekerjaan yang mengubah efek pengaruh eksternal. Untuk kasus ini Kami membuat persyaratan yang sama mengenai jenis dan arah pekerjaan. Di sini kita harus ingat bahwa kita tidak menetapkan persyaratan ini tanpa syarat untuk pengaruh eksternal apa pun, tetapi hanya menuntut agar pekerjaan yang mengubah pengaruh pengaruh eksternal dilakukan sama sekali. Maka persyaratan ketiga kita untuk kasus ini akan dinyatakan sebagai berikut: jika pengaruh eksternal terjadi pada suatu sistem kehidupan dan sistem tersebut melakukan kerja yang mempengaruhi akibat yang diharapkan dari pengaruh ini dan dari keadaan awal sistem, maka kerja sistem tersebut. terdiri dari perubahan efek, sebagai akibatnya, pada pengaruh eksternal tertentu, dengan lingkungan yang berubah, kinerja sistem meningkat, atau, dengan kata lain, jika sistem melakukan pekerjaan di bawah pengaruh eksternal, maka pekerjaan ini diarahkan terhadap keseimbangan yang akan terjadi dengan perubahan lingkungan dan keadaan awal sistem.
Persyaratan ketiga kami, yang diungkapkan secara singkat, oleh karena itu berbunyi: kerja sistem kehidupan di lingkungan mana pun diarahkan melawan keseimbangan yang seharusnya terjadi di lingkungan tertentu, mengingat keadaan awal sistem tersebut.
Perlu dicatat sekali lagi bahwa persyaratan ini, seperti persyaratan kedua, sama sekali tidak bertentangan dengan hukum fisika, terutama termodinamika, karena keadaan sistem, oleh karena itu, tekanan, volume, suhu, cadangan energi, entropi, dll. berbagai fase, dengan di satu sisi, dan oleh kondisi eksternal, di sisi lain, keadaan keseimbangan yang akan datang dapat ditentukan dengan jelas hanya jika tidak ada adaptasi dalam sistem yang diasumsikan terkait dengan perubahan keadaan sistem. sistem atau fase individualnya, atau ketika, sehubungan dengan adaptasi, koneksi ini, terdapat instruksi yang tepat mengenai sifat-sifat batas permukaan, dll.
Tetapi apakah perangkat tersebut ada dan apa hubungannya tidak jelas dari properti sistem yang terdaftar. Persyaratan kami, yang kami tempatkan pada sistem kehidupan dalam hal kinerja dan penerapannya dalam arah tertentu, dengan demikian mewakili kondisi aktual terkait adaptasi, hubungan, dan lain-lain, yang harus dipenuhi dalam sistem kehidupan.
Hukum termodinamika secara umum hanya mengatakan bahwa kesetimbangan terjadi bila tidak ada perubahan yang sesuai dengan kondisi sistem tertentu, yang akan disertai dengan kenaikan atau penurunan nilai keadaan, entropi, atau energi bebas yang diketahui. Akankah keseimbangan terjadi ketika keadaan tertentu atau tidak, oleh karena itu, berfungsi atau tidaknya sistem dalam kondisi tertentu bergantung pada kondisi sistem tersebut. Jika, dengan cara ini, proses-proses yang terjadi dalam sistem dan berfungsi sebagai sumber energinya, pada saat yang sama mengubah kondisi sistem, jika ada perangkat dalam sistem yang berkontribusi pada transformasi energi bebas menjadi kerja yang mengubah kondisi dalam sistem itu sendiri, kemudian, sebagai hasil dari pekerjaan ini, pada kondisi tersebut
kondisi dan pengaruh eksternal yang sama dan dengan keadaan awal yang sama akan tetap beroperasi, sedangkan tanpa adaptasi tersebut dan dengan nilai keadaan yang sama maka akan mencapai keseimbangan. Jadi syarat ketiga kita berarti bahwa dalam sistem kehidupan, pekerjaannya harus selalu berupa perubahan struktur bagian-bagian dari sistem itu sendiri.
Kami akan menjelaskan hal ini dengan sebuah contoh: misalkan sebuah bejana diberikan (Gbr. 1) dengan piston yang dapat digerakkan dan tidak dapat ditembus udara; bejana diisi sebagian dengan larutan bahan mudah terbakar R pada suhu 20°; piston berada pada tekanan tertentu p, misalnya tekanan atmosfer. Zat R akan bereaksi dengan oksigen atmosfer dan produk reaksi yang diketahui R1, R2, dan seterusnya dapat terbentuk. Maka akan diperoleh reaksi dalam bentuk persamaan : O2 + R = R1 + R2 + ... dan menurut hukum aksi massa, kesetimbangan akan terjadi jika (...)
di mana CO2, CR, dll. berarti konsentrasi molar zat-zat yang bersesuaian, dan K adalah nilai konstan untuk suhu tertentu, yang disebut konstanta kesetimbangan. Jika produk reaksi R1, R2 tidak berbentuk gas, maka pada ruang gas di atas cairan O2 akan berkurang, sehingga tekanan gas akan menjadi lebih kecil; dengan demikian piston akan bergerak secara atmosferik
tekanan ke bawah sampai tekanan atmosfer juga terbentuk di dalam. Pada
Hal ini akan menurunkan tekanan parsial oksigen, dan karena konsentrasi oksigen dalam larutan ditentukan oleh tekanan parsialnya, maka CO2 akan berkurang hingga tercapai kesetimbangan sesuai persamaan di atas. Jika salah satu hasil reaksi pembakaran berubah menjadi gas, misalnya CO2, kemudian masuk ke ruang gas, tekanan parsial 02 akan berkurang lebih cepat, dan kesetimbangan akan terjadi lebih awal. Reaksi ini melepaskan sejumlah panas, yang, bagaimanapun, dengan perangkat ini tidak diubah menjadi kerja apa pun, karena dinding piston dapat ditembus panas, dan prosesnya berlangsung secara isotermal.
Sekarang mari kita bayangkan piston tersebut dihubungkan dengan piston serupa lainnya yang terletak di dalam bejana berisi gas atau uap air, dan piston tersebut dibebani dengan suatu beban. Panas yang dilepaskan selama reaksi menghangatkan gas atau uap air sehingga menyebabkan tekanannya meningkat, beratnya naik dan akan dipindahkan ke piston pertama melalui, misalnya pegas, yang ditahan oleh pelat dan dibuka oleh piston yang naik (K1,) (Gbr. 2). Hal ini meningkatkan tekanan pada piston pertama, sehingga meningkatkan tekanan parsial O2 di atas campuran reaksi, dan akibatnya konsentrasi O2, dan reaksi dapat berlanjut lebih jauh lagi hingga tercapai kesetimbangan sesuai dengan hukum aksi massa di atas. persamaan. Artinya keseimbangan kini tidak akan terjadi dalam keadaan yang sama. Sistem melakukan kerja melawan kesetimbangan yang akan terjadi tanpa kerja ini, atau, dengan kata lain, sistem, dengan sejumlah oksigen di udara, masih beroperasi, yang tidak akan terjadi tanpa kerja ini dalam kondisi yang sama. . Apakah panas yang dilepaskan selama reaksi akan diubah menjadi kerja atau tidak - ini tidak dapat disimpulkan terlebih dahulu dari nilai keadaan masing-masing fase yang disebutkan di atas, seperti: dari tekanan parsial gas, suhu, konsentrasi campuran reaksi, energi sistem, dan lain-lain; itu hanya bergantung pada apakah panas dari mesin yang memisahkan kedua piston dapat ditembus. Apakah usaha akan diarahkan secara khusus terhadap kesetimbangan yang akan terjadi tanpa usaha ini juga tidak bergantung pada nilai keadaan sistem yang diberikan, tetapi pada kenyataan bahwa pelat dibuka oleh penutup yang meninggi; jika pelat ditempatkan di atas pegas, maka meskipun sistem akan melakukan usaha dan beban akan dinaikkan, usaha ini tidak akan mengubah keseimbangan yang muncul.
Dari contoh ini jelas bahwa keadaan di mana sistem, dengan lingkungan yang diketahui, mencapai kesetimbangan, dan usaha yang dilakukan melawan kesetimbangan, sebenarnya tidak hanya bergantung pada nilai termodinamika keadaan masing-masing fase, tetapi juga juga pada kondisi sistem.
Kami sengaja memilih contoh yang begitu jelas, berdasarkan mekanisme primitif, sehingga dibandingkan dengan proses respirasi, para ahli biologi dan fisiologi juga dapat memahami sejelas mungkin pentingnya semua pertimbangan ini bagi biologi. Perlu disebutkan bahwa pertanyaan tentang penyimpangan dari hukum aksi massa atau pembentukan apa yang disebut “kesetimbangan palsu” yang tidak sesuai dengan hukum ini kembali menjadi sangat relevan dalam kimia fisika. Penyimpangan dari kesetimbangan ini, yang diperkirakan berdasarkan hukum aksi massa dan hukum termodinamika, terjadi dalam sistem homogen; misalnya pada campuran P4 dengan uap air. Dalam hal ini, pasangan fosfor dan oksigen bereaksi satu sama lain dengan kecepatan tinggi. Namun begitu konsentrasi oksigen turun hingga nilai tertentu akibat reaksi ini, laju reaksi tiba-tiba turun menjadi nol. Reaksi berhenti jauh sebelum kesetimbangan1.
Dalam kasus ini kita tidak berurusan dengan bagian sistem yang kasar secara makroskopis yang bertindak sebagai transformator, seperti pada contoh sebelumnya, namun prinsipnya tetap sama di sini. Kasus-kasus ini dijelaskan dengan menggunakan apa yang disebut reaksi berantai, di mana energi bebas dari molekul yang diaktifkan, bahkan sebelum bereaksi atau sebelum kembali ke keadaan semula, mengaktifkan molekul lain. Jadi di sini kita pada prinsipnya berhadapan dengan fenomena yang sama, yaitu di sini energi bebas sistem mengubah struktur bagian-bagian sistem itu sendiri, dan tidak secara langsung menghasilkan usaha terhadap lingkungan atau langsung dilepaskan dalam bentuk panas. Oleh karena itu jelas bahwa Semenov, tepatnya dalam kaitannya dengan kasus-kasus ini, menunjukkan ketidakcukupan termodinamika untuk menentukan posisi kesetimbangan. Dia menulis: “Suatu sistem yang berada dalam keseimbangan sejati tidak dapat bereaksi di bawah pengaruh kekuatan internal dan dengan demikian mengganggu keseimbangan. Termodinamika melarang gangguan makroskopis terhadap keseimbangan yang ada. Lebih lanjut: termodinamika mensyaratkan bahwa semua proses terjadi dalam arah mendekati kesetimbangan. Namun, salah jika mengatakan bahwa termodinamika mensyaratkan bahwa dalam sistem yang tidak berada dalam kesetimbangan, proses mendekati kesetimbangan harus selalu terjadi.” “Pertimbangan di atas dapat kita rumuskan sebagai berikut: semua perubahan yang dilarang oleh termodinamika tidak benar-benar terjadi, tetapi jika termodinamika mengizinkan perubahan apa pun, hal itu mungkin juga tidak terjadi.”2 Sebagaimana telah kita lihat, merupakan ciri khas sistem kehidupan yang, karena energi bebasnya, menghasilkan kerja yang berlawanan dengan keseimbangan yang diharapkan, dan dengan demikian kita tidak berhadapan dengan kontradiksi terhadap hukum termodinamika, namun dengan hukum-hukum lain, yang antara lain hal-hal lain, terdiri dari kenyataan bahwa apa yang diperbolehkan oleh termodinamika tidak terjadi secara alami. Lebih lanjut dalam bab teori umum materi hidup, kita akan melihat bahwa dalam sistem kehidupan, kita pada akhirnya tidak berurusan dengan mekanisme dan struktur makroskopis yang kasar seperti yang diberikan dalam contoh sebelumnya, namun dengan struktur non-ekuilibrium dari molekul itu sendiri dan strukturnya. dengan pekerjaan yang mendukung struktur molekul ini. Di mana terdapat reaksi berantai, di mana energi bebas sistem sebagian menghasilkan kerja yang mengubah struktur bagian-bagian sistem itu sendiri, mengaktifkan molekul, hukum dan konsep fisika dan kimia, khususnya termodinamika, juga tidak cukup. , untuk mempelajari hukum dinamika kimia dari proses ini. “Pertanyaannya di sini terletak pada penemuan karakteristik dinamis baru dari zat asli, yaitu sifat-sifat yang ditunjukkan zat tersebut selama transformasi tertentu.” “Kita hanya perlu mengingat bahwa konstruksi teori dinamika kimia dikaitkan dengan sejumlah restrukturisasi mendalam dalam sistem ilmu pengetahuan kita, yang sejauh ini diadaptasi terutama untuk menyelesaikan masalah statis atau skenario kasus terbaik sistem keseimbangan"3.
Oleh karena itu, jika dalam dinamika kimia, sehubungan dengan pembentukan reaksi berantai, termodinamika yang disesuaikan dengan keadaan setimbang saja tidak cukup, maka jelas bahwa jika usaha berlawanan dengan kesetimbangan, dan, akibatnya, berlawanan dengan bagian-bagian sistem,
1 N. N. Semenov, Reaksi berantai, hal.37, Goskhimtekhizdat, L-d, 1934.
2 Semenov, ibid., hal.33.
3 Semenov, ibid., hal.12 - 13
muncul sebagai sifat dasar dan pola umum, seperti halnya dalam sistem kehidupan, di sana kita berdiri di hadapan pola-pola baru lainnya yang tidak dapat lagi direpresentasikan dengan bantuan amandemen terhadap konsep-konsep lama, karena di sinilah justru penyimpangan-penyimpangan inilah yang menjadi. pola.
Dalam persyaratan terakhir kami, kami mengatakan bahwa kerja sistem kehidupan diarahkan pada lingkungan apa pun melawan keseimbangan yang seharusnya terjadi pada lingkungan tertentu dan pada keadaan awal sistem tertentu.
Jadi, pada contoh terakhir kita memberikan sebuah sistem yang mengubah energi bebasnya menjadi kerja, sehingga meningkatkan efisiensi sistem.
Jadi, apakah sistem ini memenuhi persyaratan yang telah kita tetapkan untuk sistem kehidupan? Tidak, jauh dari itu! Pertama, sistem dirancang hanya sedemikian rupa sehingga dapat mengubah panas yang dilepaskan menjadi kerja pada tekanan atmosfer tertentu, tetapi tidak dapat menghasilkan kerja serupa pada lingkungan yang berubah, misalnya, pada tekanan atmosfer berkurang: piston K kemudian tidak akan menjadi mampu menurunkan, karena reaksi mengikuti hukum aksi massa akan berhenti lebih awal, panas yang dihasilkan tidak akan cukup untuk menaikkan piston K ke pelat, dan seluruh perangkat akan menjadi tidak berguna; tidak ada usaha yang dilakukan terhadap keseimbangan yang diharapkan dalam lingkungan ini. Hal ini hanya mungkin terjadi jika, karena panas reaksi, dilakukan usaha yang akan mengubah kondisi sistem. Sistem ini, bisa dikatakan, tidak dapat lagi beradaptasi dengan berkurangnya tekanan eksternal. Atau – menurut definisi kami di atas, iritasi adalah perubahan keadaan lingkungan yang menimbulkan kegembiraan, yaitu. efek yang tidak terjadi seperti yang diharapkan berdasarkan perubahan lingkungan dan keadaan awal sistem - untuk sistem tertentu, penurunan tekanan eksternal tidak menunjukkan adanya iritasi.
Persyaratan ketiga kami mengatakan bahwa upaya melawan keseimbangan dapat dilakukan di lingkungan mana pun. Tapi ini hanya satu sisi saja. Kami menuntut untuk bekerja tidak hanya melawan keseimbangan yang akan terjadi di lingkungan mana pun, tetapi juga melawan keseimbangan yang ditentukan oleh lingkungan ini dan keadaan awal sistem.
Dalam desain yang kami berikan sebagai contoh, tidak hanya nilai keadaan fase individu sistem dan nilai keadaan lingkungan yang diberikan, tetapi juga kondisi awal sistem dengan semua hubungan dan kondisi permukaan yang berbatasan (boundary condition). Dengan keadaan awal seperti itu dan dengan lingkungan yang konstan, kesetimbangan yang terjadi setelah perpindahan berat ke piston K. Dalam hal ini, persyaratan kita akan terpenuhi hanya jika panas diubah menjadi kerja yang diarahkan melawan kesetimbangan terakhir ini. Sekali lagi, hal ini hanya mungkin terjadi ketika usaha diterapkan selama proses itu sendiri untuk mengubah kondisi sistem.
Kita melihat bahwa syarat yang diperlukan untuk memenuhi syarat ketiga kita adalah bahwa kerja sistem digunakan untuk mengubah kondisi sistem, oleh karena itu, untuk mengubah struktur, untuk menciptakan beda potensial dalam sistem, dan bukan hanya untuk melakukan aktivitas eksternal. bekerja. Menaikkan beban dengan piston dalam contoh kita juga menciptakan perbedaan potensial, tetapi tidak dengan mengubah struktur sistem, tetapi dengan melakukan kerja melawan lingkungan, yaitu dengan melakukan kerja terhadap lingkungan. dalam bentuk pekerjaan luar. Kedua piston terhubung di sini secara eksternal. Sekarang mari kita lihat apa yang harus terjadi pada contoh terakhir kita agar desain memenuhi persyaratan yang kita tempatkan pada sistem kehidupan.
Pertama, dengan lingkungan yang konstan, kondisi sistem harus berubah sedemikian rupa sehingga tidak terjadi keseimbangan seperti yang kita harapkan pada kondisi awal yang dijelaskan di atas; yaitu, agar kesetimbangan tidak terjadi pada contoh kita setelah beban jatuh pada piston K., panas dari reaksi kimia yang dilepaskan dalam hal ini harus digunakan untuk usaha, yang akan mengubah kondisi sistem sehingga sistem tetap beroperasi.
Hal ini tentu saja dapat dibayangkan dalam berbagai cara, yaitu karena panas reaksi ini, kondisi sistem akan berubah, yang akan meningkatkan tekanan parsial oksigen atau menurunkan konsentrasi produk reaksi. Yang pertama hanya dapat dicapai jika, karena panas oksidasi, gas dikompresi lebih lanjut dengan mengubah kondisi sistem, misalnya, mengubah elastisitas dinding jika elastis. Yang kedua hanya dapat terjadi jika panas oksidasi akibat perubahan kondisi sistem menyebabkan difusi atau arus produk reaksi, yang juga memerlukan usaha, yaitu terciptanya beda potensial, perbedaan tekanan konsentrasi atau tekanan hidrostatik dalam sistem. sistem.
Jika sekarang kita perhatikan organisme hidup manusia atau hewan yang bernapas melalui paru-paru, yang seperti diketahui, sumber energi utamanya juga energi oksidasi oksigen udara, dan di mana proses oksidasi ini juga terjadi terutama dalam media cair. , dalam larutan air koloid, maka kita akan melihat bahwa persyaratan di atas dipenuhi persis seperti yang dijelaskan. Ruang udara di atas piston di sini berhubungan dengan ruang udara paru-paru, dinding silinder ke dada, dan campuran reaksi cairan ke jaringan tubuh. Dan kita tahu bahwa sebagian energi oksidasi diubah menjadi kerja, yang mengubah elastisitas atau tegangan dinding silinder, yaitu. otot-otot dada - ini adalah pekerjaan pernapasan. Bagian lain dari energi oksidasi digunakan untuk menghasilkan arus produk reaksi - ini adalah kerja jantung; sebagian energi digunakan untuk menghilangkan produk reaksi dengan menciptakan perbedaan konsentrasi dalam sistem - ini adalah kerja ginjal. Oleh karena itu, semua adaptasi ini berfungsi dalam organisme hewan yang bernapas melalui paru-paru untuk memenuhi persyaratan yang kita tetapkan: untuk menghasilkan kerja dengan menggunakan energi bebas sistem, yang akan mengubah kondisi sistem sehingga tetap efisien. , oleh karena itu, sehingga dalam kondisi eksternal yang ada tidak mencapai keseimbangan. Pada organisme hewan tingkat rendah - pada organisme bersel tunggal - dan pada tumbuhan, persyaratan yang sama dipenuhi melalui mekanisme yang sama sekali berbeda dan dengan cara yang sama sekali berbeda. Namun organisme ini juga mempunyai adaptasi untuk dapat melakukan pekerjaan ini melawan keseimbangan yang diharapkan ketika lingkungan berubah. Kita tahu, dengan mengambil contoh sebelumnya, bahwa hewan bernapas lebih intens dengan berkurangnya tekanan oksigen, yaitu upaya untuk menciptakan perbedaan elastisitas dada menjadi lebih intens; hal yang sama berlaku untuk menciptakan perbedaan tekanan hidrostatik, yaitu. fungsi jantung, dll., sehingga intensitas oksidasi sebagian besar tidak bergantung pada tekanan oksigen di lingkungan. Hewan bersel tunggal juga mempunyai adaptasi yang memungkinkan mereka melakukan kerja melawan keseimbangan ketika lingkungan berubah, berdasarkan fakta bahwa mereka juga mempunyai independensi yang luas dalam hal intensitas oksidasi dan tekanan oksigen. Namun, kami juga melihat bahwa semua adaptasi ini tidak berupa transformasi langsung menjadi pekerjaan eksternal, tetapi memiliki prasyarat yang diperlukan pekerjaan yang dilakukan untuk mengubah struktur bagian-bagian yang membentuk sistem, dalam arti menjaga pengoperasian struktur ini.
Dari penjelasan dan contoh di atas dapat disimpulkan bahwa persyaratan pertama kira-kira sesuai dengan persyaratan sifat-sifat mesin yang sedang berjalan, persyaratan kedua berkaitan dengan iritabilitas dan rangsangan, persyaratan ketiga berkaitan dengan sifat-sifat makhluk hidup yang biasanya disebut sebagai kemampuan beradaptasi, kemanfaatan, regulasi, integritas dan dianggap sebagai ciri makhluk hidup.
Sebaliknya kita melihat bahwa syarat kedua mengandaikan terpenuhinya syarat pertama, dan syarat ketiga terpenuhinya syarat kedua, karena hanya sistem yang tidak berada dalam keadaan setimbang, oleh karena itu sistem yang energi bebasnya dapat berkurang tanpa mengubah kondisi luar. , dapat melakukan pekerjaan yang mengubah efek pengaruh eksternal yang diharapkan sebagai akibat dari kondisi awal, dan dengan demikian menjadi bersemangat. Dan hanya dalam pengertian ini sistem yang dapat dirangsang selalu dapat melakukan kerja melawan keseimbangan, dan karenanya memenuhi persyaratan ketiga. Namun ini berarti bahwa syarat ketiga, jika kita memperhitungkan segala konsekuensinya dan memahami sepenuhnya maknanya, memuat ketiga syarat tersebut.
Sekarang kita harus kembali mengajukan pertanyaan: apakah kita benar-benar menetapkan suatu sistem material yang memenuhi persyaratan ketiga kita sebagai sistem yang hidup, atau adakah sistem yang memenuhi persyaratan ketiga, namun kita tetap tidak menetapkannya sebagai sistem yang hidup.
Jelas bahwa secara teoritis sangat mungkin adanya sistem yang memenuhi persyaratan ini dan yang tetap tidak akan kita tetapkan sebagai sistem yang hidup. Di sisi lain, kita tidak dapat memeriksa apakah semua makhluk hidup yang ada memenuhi persyaratan ketiga. Namun, kita dapat mendasarkan penelitian biologi kita pada asumsi bahwa semua makhluk hidup memenuhi persyaratan ketiga ini dan bahwa kemungkinan teoritis adanya sistem tak hidup yang tetap memenuhi persyaratan kita pada dasarnya dikecualikan. Kita kemudian akan menerima hukum universal biologi, yang menyatakan: “semua sistem kehidupan tidak pernah berada dalam keseimbangan dan, karena energi bebasnya, terus-menerus melakukan kerja melawan keseimbangan yang disyaratkan oleh hukum fisika dan kimia dalam kondisi eksternal yang ada. ”
Setelah menerima undang-undang ini sebagai sah, kami kemudian dapat menerapkannya dalam kasus individual apa pun, yaitu. dengan setiap gejala kehidupan setiap makhluk hidup, dan berdasarkan kebenarannya, kita dapat menunjukkan bahwa gejala kehidupan yang dimaksud sebenarnya merupakan kasus khusus dari hukum ini dan tidak bertentangan dengannya. Hukum umum seperti itu, karena benar dan dalam setiap kasus mengarah pada kesimpulan yang benar yang tidak bertentangan dengan fakta, dan oleh karena itu selalu ditempatkan di puncak penelitian apa pun, disebut prinsip. Jadi, misalnya, mereka mengatakan "prinsip D'Alembert", "prinsip Hamilton", "prinsip inersia", dll. dalam mekanika, "prinsip kekekalan energi" - dalam termodinamika, dll.
Kami akan menetapkan prinsip ini sebagai “prinsip ketidakseimbangan yang stabil” dalam sistem kehidupan. Sebutan ini dengan jelas mengungkapkan arti prinsip dan ciri-ciri sistem kehidupan dari sudut pandang termodinamika. Sebagaimana keseimbangan stabil dicirikan oleh fakta bahwa, jika dilanggar, keseimbangan itu selalu terjadi lagi, demikian pula dalam sistem kehidupan, keadaan non-ekuilibrium terus dipertahankan dan memiliki semua tanda stabilitas. Prinsip kami juga mengungkapkan secara singkat sifat-sifat karakteristik sistem kehidupan, karena kita tidak mengetahui satu pun sistem tak hidup di mana keadaan non-ekuilibrium akan memiliki tanda-tanda stabilitas.
Prinsip yang kami rumuskan hanya berbicara tentang perilaku umum makhluk hidup dan arah proses yang terjadi di dalamnya; namun, hal ini tidak mengandung karakteristik kuantitatif apa pun. Oleh karena itu, kita harus melengkapinya lebih jauh agar mendapat ekspresi kuantitatif. Kami menegaskan bahwa suatu sistem kehidupan selalu mengubah seluruh energi bebasnya menjadi kerja yang bertentangan dengan keseimbangan yang diharapkan. Ungkapan ini bersifat kuantitatif dan kebenarannya dapat diverifikasi secara eksperimental melalui pengukuran.
Prinsip kuantitatif tentu saja harus dinyatakan dengan rumus. Sebelum melakukan hal ini, kami ingin menjelaskan sedikit arti dari ekspresi kuantitatif ini. Pertama-tama, dari ungkapan ini dapat disimpulkan bahwa suatu sistem kehidupan tidak melakukan kerja lain sama sekali kecuali kerja melawan keseimbangan. Faktanya, jika dia menggunakan seluruh energi bebasnya untuk pekerjaan ini, maka dia tidak dapat lagi melakukan pekerjaan lain. Jika kita menunjuk kerja yang diarahkan terhadap keseimbangan yang diharapkan atau, seperti telah kita lihat, mengarah pada reproduksi perbedaan potensial dalam sistem, oleh karena itu, untuk menjaga efisiensinya, sebagai pengatur aktivitas, maka dari prinsip kuantitatif berikut ini: yang ada hanya mengatur aktivitas vital, atau setiap aktivitas kehidupan bersifat mengatur. Kemudian, dari prinsip kuantitatif, dapat disimpulkan bahwa jika kita memisahkan suatu sistem kehidupan di bawah kondisi konstan tertentu, dan oleh karena itu tidak mengizinkan pengaruh eksternal apa pun, yaitu masuknya energi apa pun, maka meskipun sistem kehidupan juga akan mencapai keseimbangan, pemerataan Semua beda potensial akan berjalan tidak seperti mobil yang berjalan dengan kondisi sistem konstan, sebaliknya seluruh energi bebas sistem akan diarahkan untuk memperlambat pemerataan. Konsekuensi kedua dari ekspresi kuantitatif kami dapat dinyatakan dengan rumus dan dapat diakses melalui pengujian eksperimental langsung.
Sekarang kami akan mencoba memberikan rumusan ini secara mendasar. Mari kita bayangkan bahwa kita mempunyai sistem tertutup secara isotermal, yaitu dinding yang permeabel terhadap panas, dan prosesnya berlangsung sangat lambat sehingga suhunya dianggap mendekati konstan. Hukum kedua termodinamika mengatakan bahwa dalam hal ini, pertama, kesetimbangan pasti akan terjadi; ini berarti bahwa sistem seperti itu tidak dapat melakukan kerja tanpa henti, karena hal ini bertentangan dengan prinsip kedua, yang menyatakan bahwa tidak mungkin membangun sistem yang terus-menerus melakukan kerja eksternal karena panas. Usaha maksimum yang dapat diekstraksi dari sistem dalam keadaan seperti itu adalah ukuran energi bebas sistem, dan dari hukum kedua maka kesetimbangan akan terjadi dalam keadaan di mana energi bebas dalam kondisi sistem tertentu Oleh karena itu, tidak dapat lagi mengecil pada keadaan dimana energi bebasnya minimum. Prinsip kami dengan demikian menunjukkan bahwa dengan sistem kehidupan yang tertutup secara isotermal, total energi bebas sistem diubah menjadi kerja, yang menghasilkan perubahan-perubahan dalam kondisi sistem sehingga nilai minimum ini tidak hanya secara relatif, tetapi juga secara mutlak mengambil nilai sekecil mungkin. .
Oleh karena itu, energi bebas suatu sistem kehidupan yang tertutup secara isotermal pada permulaan kesetimbangan akan lebih kecil dibandingkan energi bebas sistem tak hidup, meskipun untuk keduanya pada awalnya jumlah beda potensial, yang dinyatakan dalam nilai absolut, akan sama. Dalam kondisi ini, perbedaan energi bebas antara sistem hidup dan sistem tak hidup pada awal kesetimbangan sama persis dengan jumlah kerja sistem hidup selama seluruh proses pemerataan melebihi kerja sistem tak hidup.
Jadi, jika kita menyatakan energi bebas suatu sistem kehidupan pada kesetimbangan dengan F, jumlah beda potensial, jika tidak, faktor kerja, seperti perbedaan tekanan, perbedaan konsentrasi, perbedaan potensial listrik, dll., kita nyatakan dengan X perubahan yang disebabkan oleh faktor-faktor ini - melalui Dx dan waktu terjadinya perubahan ini, melalui At, dan kami menyatakan besaran yang sama ini, tetapi untuk sistem tak hidup, dengan huruf yang sama, tetapi dengan penambahan ikon, kami memperoleh rumus berikut: ( ...)
Dalam hal ini, penjumlahan di sisi kanan harus dipahami sedemikian rupa sehingga kita membagi proses pemerataan menjadi interval waktu Pada dan berurutan untuk setiap interval waktu Pada faktor kerja yang sesuai X dan kecepatan faktor kerja yang ditimbulkan
perubahan - kalikan satu sama lain dan dengan waktu Pada dan jumlahkan secara berurutan Pada
bekerja. Dengan demikian kita memperoleh, baik untuk sistem benda mati maupun sistem kehidupan, total kerja yang dilakukan oleh keduanya selama proses penyelarasan; perbedaan tersebut kemudian memberikan kerja sistem kehidupan melawan pemerataan. Perbedaan ini harus sama dengan perbedaan energi bebas, dan inilah yang ditunjukkan oleh prinsip kuantitatif kita, yaitu bahwa energi bebas total diubah menjadi usaha melawan keseimbangan. Karena faktor-faktor kerja jelas berubah setiap saat, maka dengan mengambil selang waktu berhingga At, kita hanya akan memperoleh nilai perkiraan untuk menyatakan usaha. Interval waktu harus diambil semakin kecil, dan jumlah maksimum yang akan kita peroleh jika kita terus mengurangi interval waktu adalah jumlah pekerjaan sebenarnya. Bilangan pembatas ini dilambangkan dalam matematika dengan apa yang disebut tanda integral, dan rumusan pasti dari prinsip tersebut dalam bahasa matematika yang lebih tinggi adalah sebagai berikut: (...)
Ini adalah rumusan matematis dari prinsip kuantitatif biologi kita.
Jika kita melihat rumusnya lebih detail, kita akan melihat bahwa selisih antara kedua nilai integral, jika tidak, nilai penjumlahannya, didasarkan pada kenyataan bahwa kondisi sistem, atau dinyatakan dalam bahasa mekanika. , kekuatan yang dipaksakan atau sistem itu sendiri, mewakili fungsi waktu yang lain dalam Sistem kehidupan, selain fungsi sistem mati, dan justru karena fakta bahwa mereka adalah kekuatan yang mencegah keselarasan. Gaya-gaya paksa, yang merupakan fungsi waktu, melakukan kerja yang diarahkan terhadap proses pemerataan, dan sumber kerja ini terletak pada sistem kehidupan itu sendiri - oleh karena itu, pada akhirnya ia akan memiliki energi bebas yang lebih sedikit dan justru lebih sedikit. kerja bagus kekuatan sistem yang dilakukan selama penyelarasan. Pada akhirnya, seperti yang Anda duga, hal ini bergantung pada pekerjaan yang diperlukan untuk mempertahankan kondisi struktur.
Dua contoh kecil akan menjelaskan hal ini kepada kita: perbedaan ekspresi integral, yang dengan demikian menyatakan kerja gaya-gaya sistem, oleh karena itu, kondisi sistem, yaitu. usaha yang diperlukan untuk mengubah kondisi struktur sesuai dengan waktu mensyaratkan bahwa dalam sistem kehidupan x merupakan fungsi yang berbeda dari (...)
dimana R berarti hambatan; itu. rasio tersebut mencirikan konduktivitas material.
Secara umum dapat dikatakan bahwa meskipun proses penyelarasan dalam sistem tak hidup ditentukan oleh sifat-sifat langsung dari struktur tersebut, namun dalam sistem kehidupan situasinya berbeda, karena sifat-sifat struktur itu sendiri berubah selama proses penyelarasan; di sisi lain, seperti yang akan kita lihat pada contoh selanjutnya, kekuatan pendorong dari proses penyelarasan itu sendiri, yaitu. faktor kerja (x) menunjukkan ketergantungan yang berbeda pada kecepatan leveling - karena faktor kerja dapat dibentuk kembali selama leveling, maka faktor tersebut berkurang; di sisi lain, tingkat kesejajaran mempunyai hubungan yang berbeda dengan faktor-faktor kerja dibandingkan dengan yang terjadi pada sistem tak hidup, yang dapat dimengerti bergantung pada ciri-ciri struktur tertentu. Perbedaan utamanya adalah, pertama, bahwa ketergantungan yang berbeda ini merupakan karakteristik sistem kehidupan, karena selalu diarahkan melawan keselarasan, dan kedua, bahwa untuk pekerjaan yang diperlukan untuk mengubah ketergantungan ini, sebenarnya semua energi bebas.
Tentang hubungannya dengan keseimbangan dinamis, dengan prinsip Lechatelier dan pentingnya struktur sistem kehidupan
Pada bab sebelumnya, kita telah mengkaji secara rinci isi prinsip kualitatif dan kuantitatif, yang menjadi dasar seluruh uraian kita. Penjelasan rinci ini, tentu saja, diperlukan untuk memahami arti fisik sebenarnya dari prinsip tersebut dan membiasakannya. Bukti lebih lanjut mengenai prinsip ini dan penerapannya akan menunjukkan makna biologis dan fisiknya dengan lebih jelas. Sebelum beralih ke pembuktian dan penerapannya, penting juga untuk memahami hubungan apa yang dimiliki sistem yang telah kita cirikan dengan apa yang disebut “keseimbangan dinamis”, dan hubungan apa yang ada antara prinsip kita dan apa yang disebut prinsip Le Chatelier, karena dalam dua poin ini ada kesalahpahaman yang besar. Terkait erat dengan hal ini adalah pertanyaan tentang pentingnya struktur sistem kehidupan.
AKHIR BUKU PARAGMAHTA

Biologi teoretis menjelaskan hukum umum asal usul keberadaan organisme hidup. Dia memiliki hak langka untuk mengajukan pertanyaan paling berani tentang kehidupan, mencari jawabannya, dan menarik kesejajaran antara kimia, fisika, biologi, ekonomi, dan ilmu sosial. Namun, pada awal keberadaannya di Rusia, bidang ilmiah ini dilarang dan menjadi mematikan. T&P menceritakan sejarah perkembangan biologi teoretis di negara kita dan membuat daftar tugas-tugas modernnya.

77 tahun yang lalu, semua pembuat materi ini - mulai dari korektor hingga editor - setelah diterbitkan, mungkin akan langsung ditahan, dan kemudian ke kamp konsentrasi atau dieksekusi berdasarkan Pasal 58 KUHP RSFSR: “aktivitas kontra-revolusioner”, “distribusi, produksi dan penyimpanan literatur.” Di Uni Soviet era Stalinis, “Biologi Teoritis” karya Erwin Bauer adalah buku yang berbahaya, karena pada tahun 1938 penulisnya ditembak bersama istrinya, anak-anak kecil mereka dipisahkan, dikirim ke pusat penahanan NKVD dan kemudian ke panti asuhan khusus, dan seluruh jenis monografi hancur hampir seluruhnya. Salinannya hanya disimpan di beberapa perpustakaan besar dan di antara para pemberani yang tidak takut menyimpan buku karya penulis yang dieksekusi.

Sekilas, isi Biologi Teoretis tampaknya tidak termasuk dalam salah satu alasan utama tragedi ini: menurut para peneliti, keluarga Bauer ditangkap sebagai komunis Hongaria, kemungkinan anggota Internasional ke-3. Keluarga tersebut menjadi korban dari apa yang disebut Teror Besar, sebuah kampanye penangkapan massal dan pembunuhan brutal yang berlanjut di Uni Soviet dari tahun 1937 hingga 1938.

Kemudian, menurut “Memorial” sejarah dan pendidikan internasional, 1 juta 700 ribu orang ditangkap atas tuduhan politik.

Prinsip Erwin Bauer: landasan sinergis

Pada tahun 1937-1938, biologi teoretis Erwin Bauer sendiri hampir tidak berbahaya bagi proses politik yang terjadi di Soviet Rusia. Meski demikian, ternyata bermanfaat secara revolusioner bagi perkembangan ilmu pengetahuan, padahal ketika menciptakannya, sang ilmuwan ada yang salah dalam pandangannya. Pada saat itu, kepercayaan yang berlaku dalam bidang ilmu pengetahuan alam adalah bahwa setiap fenomena alam berhubungan dengan zat-zat khusus, atau bahkan fenomena alam itu sendiri hanya menjadi akibat. properti fisik zat serupa. Erwin Bauer, seperti banyak rekannya, berasumsi bahwa hal yang sama juga berlaku terhadap kehidupan - dan menyimpulkan bahwa “materi hidup” pasti ada hubungannya dengan kehidupan.

Pada awal abad ke-20, para ahli biologi menganggap zat ini sebagai “protoplasma” - massa seperti jeli yang mereka temukan di dalam sel makhluk hidup. Dia terlihat sama di mana-mana, yang berarti dia bisa saja menjadi pembawa “kehidupan” properti yang banyak dicari. "Protoplasma" menggumpal ketika suhu tinggi, menyerupai protein susu, darah, dan telur burung, sehingga komponen utamanya disebut "protein", berhati-hatilah agar tidak tertukar dengan "protein biasa".

Erwin Bauer ingin mengeksplorasi sifat termodinamika "materi hidup", karena bidang fisika teoretis inilah yang, dengan munculnya abad ke-20, menjadi yang paling berkembang. Dia berasumsi bahwa molekul “materi hidup” terus-menerus berada dalam keadaan tidak seimbang secara alami, sehingga jaringan akan layu tanpa makanan dan cahaya - dan berkembang dengan penampilannya.

Prinsip ketidakseimbangan stabil, yang dirumuskan oleh Erwin Bauer, berbunyi seperti ini: “Semua sistem kehidupan tidak pernah berada dalam keseimbangan dan, karena energi bebasnya, terus-menerus melakukan kerja melawan keseimbangan yang disyaratkan oleh hukum fisika dan kimia di bawah kondisi eksternal yang ada. kondisi." Dari sini, ahli biologi Soviet menyimpulkan bahwa sifat utama sistem kehidupan adalah metabolisme, pembelahan sel, reproduksi, dan penuaan. Hal ini bertentangan dengan prinsip kesetimbangan termodinamika (yaitu istirahat), sehingga gerak sendiri sistem kehidupan tampak seperti pelanggarannya.

Bukti Ilya Prigogine: pengorganisasian mandiri sistem kehidupan

Adanya ketidakseimbangan yang stabil dibuktikan pada tahun 1947 oleh fisikawan Belgia dan ahli kimia fisika asal Rusia Ilya Prigogine. Pada tahun 1977, ia menerima Hadiah Nobel Kimia atas karyanya di bidang termodinamika. Di antara karya Prigogine adalah karya tentang pengorganisasian mandiri dalam sistem terbuka, yang menjadi dasar arah ilmu interdisipliner baru - sinergis. Fokus perhatiannya adalah pada pola-pola umum fenomena dan proses dalam sistem non-ekuilibrium yang kompleks (fisik, kimia, biologi, lingkungan, sosial, dan lain-lain), yang timbul berdasarkan prinsip-prinsip pengorganisasian diri yang melekat pada mereka.

Suatu sistem kehidupan memang terbuka (dipengaruhi oleh lingkungan) dan jauh dari keseimbangan. Setiap organisme hidup secara teratur menerima energi (dalam kasus tumbuhan, sinar matahari) dan nutrisi (dalam kasus hewan, makanan), menggunakannya untuk mempertahankan fungsinya, dan menghasilkan limbah yang kemudian dapat digunakan oleh sistem lain.

Sistem kehidupan mampu merespons perubahan lingkungan secara fleksibel: misalnya, amuba uniseluler karena kelaparan dapat berkumpul menjadi “tubuh” multiseluler yang bergerak sebagai satu kesatuan untuk mencari makanan. Pada saat yang sama, amuba dalam komposisinya dibagi menjadi dua jenis: beberapa membentuk semacam tangkai, dan yang lain membentuk tubuh buah di mana spora matang. Spora ini kemudian menyebar dan, jika kondisinya mendukung, amuba baru “lahir” darinya. Respons sistem terbuka - amuba bersel tunggal - terhadap kekurangan nutrisi menyebabkan munculnya tingkat organisasi baru dengan perilaku terkoordinasi dari banyak sel individu. Mungkin tidak perlu disebutkan bahwa prinsip ini juga diterapkan pada organisme yang jauh lebih kompleks – termasuk manusia yang didorong oleh kelaparan dan bencana hingga terjadinya revolusi dan aksi massa terpadu lainnya.

Pertanyaan paling berani: apa yang dilakukan biologi teoretis saat ini?

Saat ini, biologi teoretis mencakup semua perspektif teoretis yang dalam satu atau lain cara berhubungan dengan proses biologis dan menjelaskan hukum umum keberadaan, pergerakan, dan perkembangan makhluk hidup. Fokus disiplin ilmu ini adalah biologi sel, biologi perkembangan, ekologi, imunologi, studi penyakit menular, pemodelan matematika dan statistik, berbagai cabang kedokteran, patologi tumbuhan, mikrobiologi, biologi molekuler, biokimia dan psikologi.

Pencarian jawaban atas pertanyaan-pertanyaan mendasar yang berani mengenai batas-batas filsafat adalah tanggung jawab langsung biologi teoretis. Bagaimana kehidupan muncul dan berkembang? Mengapa orang-orang berpenampilan seperti itu? Apa yang menjelaskan kompleksitas dan keragaman sistem kehidupan di planet kita? Apakah kehidupan di dunia ini unik?

Definisi yang tepat dari istilah-istilah biologis dan deskripsi proses kognisi menggunakan alat-alat formal juga merupakan salah satu tugas utama biologi teoretis. Berdasarkan sifatnya, bidang ilmu ini bersifat interdisipliner. Ia bergerak antara yang khusus dan yang umum, menyerap ide-ide besar dari bidang lain dan mengembangkannya melalui deskripsi dan penyempurnaan kuantitatif. Dengan demikian, biologi teoretis secara bertahap berubah menjadi ilmu struktural berskala besar tentang sistem terorganisir, yang memiliki hak langka dan berharga untuk menarik kesejajaran dan menemukan kesamaan antara sistem fisikokimia, biologi, ekonomi, dan sosial. Mungkin di masa depan dialah yang akan menjadi penengah dalam menyelesaikan banyak konflik yang sudah berlangsung lama: antara penganut kreasionis dan Darwinis, ahli ufologi dan pendukung prinsip antropik, serta pihak-pihak yang berselisih. Pada akhirnya, meskipun ilmu pengetahuan telah melakukan lompatan besar selama satu setengah abad terakhir, kita masih belum memecahkan sebagian besar misteri paling menarik di dunia sekitar kita.

Apa itu hidup? Bagaimana seekor binatang menjadi manusia? Mungkinkah hal ini terjadi lagi: di sini, pada spesies lain, atau di Bumi lain?

Membagikan: