В 1943 году в Дублине нобелевский лауреат по физике Эрвин Шредингер прочитал серию лекций, которые через год превратились в небольшую по объёму книгу "Что такое жизнь?"
Эта работа стала мостом между физикой и биологией и во многом определила развитие молекулярной биологии в XX веке.
Кто такой Шредингер❓️🐈
Эрвин Шрёдингер к моменту написания книги уже был одним из отцов квантовой механики. В 1926 году он создал знаменитое уравнение Шрёдингера — фундаментальное уравнение квантовой механики, которое описывает, как квантовое состояние системы изменяется со временем. За это в 1933 году он получил Нобелевскую премию по физике.
Но широкой публике Шредингер известен прежде всего благодаря мысленному эксперименту с котом. В 1935 году, пытаясь показать парадоксальность квантовой механики, он предложил представить кота в закрытом ящике вместе с устройством, которое с вероятностью 50% убьет животное. Согласно квантовой механике, до момента открытия ящика кот находится в суперпозиции — одновременно жив и мертв. Этот парадокс Шредингер придумал в полемике с Нильсом Бором и Альбертом Эйнштейном о природе квантовой реальности.
Эйнштейн, как и Шредингер, был недоволен вероятностной интерпретацией квантовой механики. Знаменитая фраза Эйнштейна "Бог не играет в кости" выражала его убеждение, что за квантовой неопределенностью должна скрываться более глубокая детерминистская реальность.
Шредингер разделял эти сомнения, и его кот был попыткой показать, насколько странными становятся следствия квантовой теории при переносе на макроскопический мир.
Почему физик взялся за биологию..
В начале 1940-х Шредингер жил в Ирландии, куда эмигрировал из нацистской Австрии. Работая в Дублинском институте перспективных исследований, он заинтересовался вопросом: можно ли объяснить жизнь через законы физики?
Биология тогда была в основном описательной наукой — ученые наблюдали клетки под микроскопом, изучали анатомию, классифицировали виды. Но как это все работает на молекулярном уровне, было неясно.
Шредингер задался конкретным вопросом: как наследственность передается с такой невероятной точностью? Почему дети похожи на родителей? Какая структура может хранить всю информацию об организме и при этом оставаться стабильной на протяжении миллионов лет эволюции?
Главная идея: жизнь vs энтропия
Шредингер начал с фундаментального закона физики — второго начала термодинамики. Этот закон утверждает, что энтропия (мера беспорядка) в замкнутой системе всегда растет. Проще говоря, все во Вселенной стремится к хаосу: горячий чай остывает, здания разрушаются, порядок превращается в беспорядок.
Но живые организмы делают прямо противоположное. Из простых молекул они строят сложные структуры, поддерживают постоянную температуру, растут, размножаются. Как такое возможно? Шредингер объяснил: организмы не нарушают второе начало термодинамики, они просто извлекают упорядоченность из окружающей среды — например, через пищу или солнечный свет. Питаясь, мы поглощаем "низкую энтропию" и выделяем "высокую" в виде тепла и отходов. Жизнь — это способ локально уменьшать энтропию, увеличивая ее где-то еще.
Апериодический кристалл как предсказание ДНК..
Самая впечатляющая часть книги — это предсказание структуры генетического материала. Шредингер рассуждал так: наследственная информация должна быть записана в какой-то молекуле. Эта молекула должна быть стабильной, как кристалл (иначе информация исказится), но в то же время достаточно сложной, чтобы закодировать огромное количество информации.
Обычный кристалл — это повторяющаяся структура, как соль или алмаз. Но повторение не несет много информации — это напоминает книгу, где на каждой странице повторяется одно и то же слово. Шредингер предположил существование "апериодического кристалла" — структуры, где элементы не повторяются регулярно, а складываются в сложную последовательность. Именно эта последовательность и есть генетический код.
В 1953 году, через девять лет после публикации книги Шредингера, Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик открыли структуру ДНК — двойную спираль, где четыре типа нуклеотидов (А, Т, Г, Ц) выстраиваются в длинные неповторяющиеся последовательности. Это был именно тот апериодический кристалл, о котором писал Шредингер. Сами Уотсон и Крик признавали, что книга Шредингера сильно повлияла на их работу.
Квантовые мутации
Еще одна интересная идея Шредингера касалась мутаций — изменений в наследственном материале, которые лежат в основе эволюции. Он предположил, что мутации могут происходить из-за квантовых скачков — внезапных перестроек атомов в молекуле. Это объясняло, почему мутации происходят редко (квантовые переходы требуют преодоления энергетического барьера), но иногда все же случаются.
Здесь Шредингер применил знания из квантовой механики к биологии. Оказалось, что для понимания наследственности нужно спуститься на уровень отдельных атомов, где работают квантовые законы. Это было революционной идеей для 1940-х годов.
Влияние на науку
"Что такое жизнь?" вдохновила целое поколение ученых заняться молекулярной биологией. Помимо Уотсона и Крика, книгу читали Морис Уилкинс (получивший вместе с ними Нобелевскую премию за открытие структуры ДНК), Сеймур Бензер (один из основателей молекулярной генетики) и многие другие. Физики массово стали переходить в биологию, принося с собой новые методы и подходы.
Книга показала, что биология — это не просто описание живых существ, а наука, которая может опираться на фундаментальные законы физики и химии. Появилась идея, что жизнь можно изучать на молекулярном уровне, расшифровывая механизмы работы клеток как сложных машин.
Почему эта книга интересна сегодня❓️
Сейчас, когда мы умеем редактировать гены, создавать искусственные клетки и даже синтезировать простые организмы, вопрос "что такое жизнь?" не потерял актуальности. Астробиологи ищут жизнь на других планетах и пытаются определить, по каким признакам ее можно узнать. Исследователи искусственного интеллекта спорят о том, может ли компьютерная программа считаться живой. Биохимики пытаются понять, как из неживой материи впервые возникла жизнь на Земле.
Шредингер напомнил нам, что за конкретными научными открытиями стоят большие философские вопросы.
Его книга написана ясно и доступно — физик объясняет сложные идеи так, чтобы их понял любой образованный читатель. Здесь нет ни одной формулы, но есть глубокие размышления о природе живого.
Интересно, что Шредингер в конце книги позволяет себе философские рассуждения о сознании и свободе воли. Если мы состоим из атомов, подчиняющихся законам физики, то что это значит для нашего ощущения себя как личностей?
Эти вопросы он оставляет открытыми, признавая, что наука пока не может дать на них окончательные ответы.
"Что такое жизнь?" — это книга, которая показывает науку в действии: как из простых вопросов рождаются большие открытия, как идеи из одной области применяются в другой, как физика помогает понять биологию. Она вдохновляет думать шире рамок одной дисциплины и искать связи между разными областями знания.
Для всех, кто интересуется наукой, эта небольшая по объёму книга — отличная точка входа в мир современной биологии и одновременно экскурс в историю идей, изменивших наше понимание жизни.
💯% рекомендую к прочтению🐱👍