Микромир это в философии определение кратко
Обновлено: 02.07.2024
Информационная теория электричества (о жизни в микромире)
Найдено книг по теме — 5
Похожие термины:
МАКРО- И МИКРОМИР
две специфические области объективной реальности. Сфера макроявлений — это обычный мир, в к-ром живет и действует человек (планеты, земные тела, кристаллы, большие молекулы и др.). Здесь длины объек
МАКРОМИР И МИКРОМИР
две основные области материального мира, кардинально различающиеся характером своих закономерностей. Противопоставление макромира и микрокосмоса восходит к древнейшим натурфилософским концеп
МАКРОМИР И МИКРОМИР — две основные области материального мира, кардинально различающиеся характером своих закономерностей. Противопоставление макромира и микрокосмоса восходит к древнейшим натурфилософским концепциям макрокосмоса и микрокосмоса. Современные представления о макромире и микромире сложились в ходе становления квантовой теории и ее осмысления: объекты исследования доквантовой физики составляют макромир, а объекты, на базе которых разрабатывается квантовая теория, составляют микромир. Квантовая теория создавалась как теория структуры и свойств атома и процессов атомного масштаба; ныне же она лежит в основе физики элементарных частиц. С точки зрения представлений классической физики, законы квантовой теории оказались весьма странными и парадоксальными, что и определило становление концепции об особом своеобразном физическом мире. Высказывается мнение, что квантовая теория представляет такой “плод человеческой мысли, который более всякого другого научного достижения углубил и расширил наше понимание мира” (Вайскопф В. Физика в двадцатом столетии. М., 1977, с. 34). Важнейшими особенностями квантовых представлений, позволяющими говорить об особом мире физических явлений, являются корпускулярно-волновой дуализм, принципиально вероятностный характер процессов микромира и относительность свойств микрообъекта, фиксируемых на макроуровне.
Исторически проникновение науки в область микропроцессов приводило к разработке научных теорий большой степени общности. Проникновение в структуру вещества привело к разработке классической статистической физики, а анализ глубинных структур наследственности — к созданию генной теории. Познание атома породило квантовую теорию — наиболее фундаментальную в современной физике. “Микрофизика вчера, сегодня и, нужно думать, завтра, — как отметил отечественный физик В. Гинзбург, — была, есть и будет передним краем физики и всего естествознания” (Гинзбург В. О перспективах развития физики и астрофизики в конце 20 в. — Физика 20 в. Развитие и перспективы. М-, 1984, с. 299). Представления о макромире и микромире взаимодополняют и взаимообусловливают друг друга. Знание свойств и законов микромира позволяет раскрыть свойства и структуры объектов макромира, а знание макромира позволяет раскрыть богатство внутренних возможностей объектов микромира.
Развитие физики микромира преобразует и основные формы теоретического выражения знаний. В частности, при переходе от классической физики к физике микромира произошли изменения в нашем понимании элементарного — переход от представлений о бесструктурных атомах (материальных точек) к представлениям об элементарных событиях как о некоторых далее неразложимых (бесструктурных) актах взаимодействия. И теория относительности, и особенно квантовая теория в своих построениях исходят из понятия события, пред
ставляющего собою бесструктурный элементарный объект. Как сказал отечественный физик А. Д. Александров, имея в виду структуру теории относительности: “Простейший элемент мира — это то, что называется событием. Оно представляет собою “точечное” явление вроде мгновенной вспышки точечной лампы или, пользуясь наглядными представлениями о пространстве и времени, явление, протяжением которого в пространстве и во времени можно пренебречь. Словом, событие аналогично точке в геометрии, и, подражая определению точки, данному Эвклидом, можно сказать, что событие — это явление, часть которого есть ничто, оно есть “атомарное” явление. Всякое явление, всякий процесс представляется как некоторая связная совокупность событий. С этой точки зрения весь мир рассматривается как множество событий” (Александров А. Д. О философском содержании теории относительности. — Эйнштейн и философские проблемы физики 20 в. М., 1979, с. 113). Анализу перехода от языка объектов к языку событий в ходе становления современной физики принципиальное значение придавал Б. Рассел (см.: Рассел Б. Человеческое познание. М., 1957. с. 358 и 497). Можно, т. о., утверждать, что мир макрофизики есть мир, построенный из объектов, а мир микрофизики есть мир, образованный из событий.
В современной физике проблема элементарной сущности (как далее неразложимого, бесструктурного элемента) во многом остается открытой. Можно предположить, что при дальнейшем проникновении науки на глубинные уровни строения материи вопрос о простейшем, бесструктурном элементе изменит свой смысл. Исходные явления физического мира с самого начала следует рассматривать как нечто сложное, т. е. системным образом; при этом само понятие системы выступает как первичное, фундаментальное. Тем самым изменится и характер теоретических построений в фундаментальных областях физики.
Новая философская энциклопедия: В 4 тт. М.: Мысль . Под редакцией В. С. Стёпина . 2001 .
Микромир – это молекулы, атомы, элементарные частицы — мир предельно малых, непосредственно не наблюдаемых микрообъектов, пространственная разномерность которых исчисляется от 10—8 до 10—16 см, а время жизни — от бесконечности до 10-24 с.
Макромир — мир устойчивых форм и соразмерных человеку величин, а также кристаллические комплексы молекул, организмы, сообщества организмов; мир макрообъектов, размерность которых соотносима с масштабами человеческого опыта: пространственные величины выражаются в миллиметрах, сантиметрах и километрах, а время — в секундах, минутах, часах, годах.
Мегамир — это планеты, звездные комплексы, галактики, метагалактики – мир огромных космических масштабов и скоростей, расстояние в котором измеряется световыми годами, а время существования космических объектов — миллионами и миллиардами лет.
МИКРОКОСМ (от микро… и космос) — человек как подобие, отражение, зеркало, символ Вселенной — макрокосма. Учение о микрокосме было распространено в древнегреческой философии (Платон, перипатетическая школа, стоицизм), философии Возрождения (Николай Кузанский, Дж. Бруно, Т. Кампанелла, Парацельс), оно присуще пантеистическим учениям И. В. Гете и немецкого романтизма. В философии Г. В. Лейбница — монада.
МАКРОКОСМ(ОС) (от макро… и космос) — Вселенная, универсум, мир в целом, в отличие от микрокосм(ос)а (человека).
Микрургия (от микро… и греч. érgon — работа), микродиссекция (от лат. dissectio — рассечение) — совокупность методических приёмов и технических средств, позволяющих производить под микроскопом операции на очень мелких объектах — микроорганизмах, простейших, клетках многоклеточных организмов или внутриклеточных структурах (ядрах, хромосомах и др.). Микрургия включает в себя также микроизоляции, микроинъекции, микровивисекционные и микрохирургические вмешательства (например, операции на глазном яблоке). Большое развитие Микрургия получила в 20 в. в связи с усовершенствованием микроманипуляторов и специальных микроинструментов — игл, микроэлектродов и др.
Объект помещают в камеру, заполненную физиологическим раствором, вазелиновым маслом, сывороткой крови или другой средой. При помощи Микрургии возможно выделение отдельных клеток, в том числе микробных, разрезание их на части, удаление и пересадка ядер и ядрышек, разрушение отдельных участков и органоидов клетки, введение в клетку микроэлектродов и химических веществ, извлечение из неё органоидов. Микрургия позволяет изучать физико-химические свойства клетки, её физиологическое состояние, пределы реактивности. Особое значение Микрургия приобретает в связи с возможностью пересадки ядер соматических клеток в яйцевые и обратно. Так, Дж. Гёрдон (1963) перенёс ядро из эпителиальной клетки кишечника земноводного в яйцевую клетку того же вида. При Микрургии резко нарушаются строение и жизнедеятельность клетки, поэтому необходим строгий контроль физиологичности производимых операций.
Микро…, микр… (от греч. mikrós — малый, маленький):
1) составная часть сложных слов, указывающая (в противоположность макро…) на малые размеры или малую величину чего-либо (например, микроклимат, микролит, микроорганизмы).
2) Приставка для образования наименований дольных единиц, по размеру равных одной миллионной доле исходных единиц. Обозначения: русское мк, международное m. Пример: 1 мксек (микросекунда) = 10-6сек.
Микромир. Атом
Морфологические и синтаксические свойства
| Им. | мѝкроми́р | мѝкромиры́ |
| Р. | мѝкроми́ра | мѝкромиро́в |
| Д. | мѝкроми́ру | мѝкромира́м |
| В. | мѝкроми́р | мѝкромиры́ |
| Тв. | мѝкроми́ром | мѝкромира́ми |
| Пр. | мѝкроми́ре | мѝкромира́х |
Существительное, неодушевлённое, мужской род, 2-е склонение (тип склонения 1c по классификации А. А. Зализняка).
В самом конце XIX в. английский физик Джон Томсон открыл существование в атоме отрицательно заряженных частиц, которые получили название электроны. Поскольку атом в целом электрически нейтрален, то было сделано предположение, что помимо электронов в нем существуют также положительно заряженные частицы. Опыты английского физика Эрнеста Резерфорда привели его к выводу о том, что в любом атоме существует ядро – положительно заряженная частица, размер которой (10 -12 см, или одна стомиллиардная часть миллиметра) очень мал по сравнению с размерами всего атома (10 -8 см, или одна десятимиллионная часть миллиметра). Ядро меньше атома в 10 000 раз, но в нем почти полностью сосредоточена вся атомная масса. Кроме того, было обнаружено, что атомы одних элементов могут самопроизвольно превращаться в атомы других в результате ядерных излучений. Это явление, впервые открытое французским физиком Антуаном Анри Беккерелем, получило название радиоактивность (от лат. radiare – испускать лучи и activus – деятельный).
Эти открытия убедительно показали, что атомы – не простейшие, неделимые и неизменные частицы вещества, а сложные, делимые и способные к превращению микрообъекты, имеющие определенное устройство. Одним из первых попытался выяснить строение атома Эрнест Резерфорд. Поскольку атом вследствие своих малых размеров недоступен никакому непосредственному наблюдению (даже с помощью сложнейших приборов), то о его устройстве можно говорить только умозрительно, на свой страх и риск нарисовать его строение. Умозрительная картина или модель атома, описывающая его структуру (строение), предложенная Резерфордом, получила название планетарная. Нам хорошо известно, что наша Солнечная система состоит из огромного центра – Солнца и вращающихся на разных расстояниях вокруг него девяти планет, одной из которых является Земля. Причем размеры и масса каждой планеты ничтожно малы по сравнению с размером и массой Солнца, то есть почти все вещество Солнечной системы сосредоточено в нем. Между Солнцем и планетами действуют силы тяготения (взаимного притяжения), обеспечивающие равномерное и стройное движение планет вокруг общего центра. Резерфорд предположил, что строение атома сходно с устройством Солнечной системы: в центре его находится положительно заряженное ядро, вокруг которого по разным орбитам движутся отрицательно заряженные электроны. Вместо сил тяготения, действующих в Солнечной системе, в атоме действуют электрические силы: положительный заряд атомного ядра уравновешивается суммой зарядов электронов, и поэтому атом электрически нейтрален. У Резерфорда получилось, что каждый атом – это целый сложно устроенный мир, только очень малых размеров. По этому поводу Валерий Брюсов писал:
Быть может, эти электроны —
Миры, где пять материков,
Искусства, знанья, войны, троны
И память сорока веков!
Еще, быть может, каждый атом —
Вселенная, где сто планет;
Там все, что здесь, в объеме сжатом,
Но также то – чего здесь нет.
Их меры малы, но все та же
Их бесконечность, как и здесь;
Там скорбь и страсть, как здесь, и даже
Там та же мировая спесь.
Модель атома Резерфорда очень наглядно описывала его строение. Однако впоследствии она столкнулась со множеством противоречий, и стало понятно, что она не совсем подходит для объяснения атомного устройства. Вспомним теорию относительности Эйнштейна, согласно которой при значительном изменении масштабов (увеличении или уменьшении) изучаемых нами объектов принципы и законы, действующие в одних условиях, могут совершенно не действовать в других, правила одних областей реальности могут полностью противоречить правилам других. Если атом – столь малая величина, то почему бы не предположить, что для него существуют совершенно иные правила и законы, чем для нашего видимого макромира, что микромир строится абсолютно по другим принципам и все наши макропредставления бессильны что-либо описать или объяснить в микрообластях. Резерфордова модель атома, просто и наглядно говорившая о его устройстве, была родом из макромира, ведь она сравнивала его с Солнечной системой, использовала понятия ядра, центра, движущихся частиц-электронов, орбит движения (а это все макропонятия или макропредставления). Видимо, об атоме надо было говорить как-то иначе, неким другим, специфическим языком. Новую модель атома построил известный датский физик Нильс Бор.
По его представлениям электрон – это не столько точка или твердый шарик, движущийся вокруг атомного ядра, сколько некий сгусток энергии, как бы размазанный вокруг ядра, но не равномерно, а с большей или меньшей плотностью на разных участках. Кроме того, надо говорить не об орбите движения электрона, а о его стационарном (неизменном) состоянии, в котором он может находиться, не излучая энергии. Если же это положение меняется, то есть электрон как бы переходит из одного стационарного состояния в другое, то он излучает или поглощает порцию энергии. Как видим, модель, предложенная Бором, была более сложной и менее понятной, чем Резерфордова, но и она не смогла с успехом объяснить атомное строение, потому что во многом использовала макроязык и макропонятия. Выяснилось, что процессы, происходящие в атоме, в принципе невозможно представить в виде какой-либо механической модели по аналогии с событиями в макромире. Даже понятия пространства и времени в существующей в макромире форме оказались неподходящими для описания микрофизических явлений. Отказавшись полностью от понятного естественного языка и наглядных моделей при изучении микромира, наука все более стала пользоваться абстрактным языком математики. Атом усилиями физиков-теоретиков постепенно превращался в ненаблюдаемый набор уравнений.
Мы уже говорили, что к концу XIX в. наука установила два вида существования материи – вещество и поле, во всем отличные и противоположные (вещество обладает корпускулярными свойствами, а поле – волновыми). На рубеже XIX–XX вв. выяснилось, что два эти вида материи не исключают один другого. Как это ни удивительно, но одни и те же объекты могут характеризоваться и свойствами вещества, и свойствами поля одновременно, то есть иметь как корпускулярные, так и волновые качества. Известный немецкий физик Макс Планк, исследуя процессы теплового излучения, пришел к ошеломляющему выводу, что при излучении энергия отдается или поглощается не непрерывно и не в любых количествах, но небольшими и неделимыми порциями, которые он назвал квантами (от лат. quantum – сколько). Квант – это порция энергии. Вдумаемся в это определение. Его первая часть – порция – подразумевает нечто определенное, ограниченное, вещественное, имеющее некие размеры, то есть частицу, или корпускулу. Вторая часть – энергия – подразумевает нечто непрерывное, безразмерное, невещественное, то есть поле. Стало быть, квант – это такой объект физической реальности, в котором совпадают или одновременно представлены и вещество, и поле, – объект, отличающийся корпускулярно-волновым дуализмом.
Эйнштейн перенес идею о квантах на область света и создал новое учение о нем. Вспомним, что Ньютон считал свет потоком корпускул, Гюйгенс и Юнг рассматривали его как волны, а Фарадей и Максвелл – как колебания электромагнитного поля. Эйнштейн совместил все эти представления и создал теорию, по которой свет имеет корпускулярно-волновую природу. Он распространяется квантами, то есть энергетическими порциями, которые были названы фотонами (от греч. photos – свет). С одной стороны, фотон – именно порция энергии и поэтому является своего рода частицей, или корпускулой, а с другой – порция именно энергии и поэтому является своего рода волной. Свет, по Эйнштейну, – это поток энергетических зерен, световых квантов или своеобразный фотонный дождь. Представление Эйнштейна о световых квантах помогло понять и наглядно представить явление фотоэффекта, сущность которого заключается в выбивании электронов из вещества под действием световых волн (каждый электрон вырывается одним фотоном). Все это убедительно подтвердило идею Эйнштейна, что свет ведет себя не только как волна, но и как поток корпускул. В опытах по дифракции и интерференции проявляются его волновые свойства, а при фотоэффекте – корпускулярные. Фотонная теория Эйнштейна относится к наиболее экспериментально подтвержденным физическим теориям.
1. Какие открытия в физике в конце XIX – начале XX в. разрушили представления об атомах как неделимых частицах вещества?
2. Что представляла собой модель атома, предложенная Резерфордом? Почему она называется планетарной?
3. Как выглядела модель атома, предложенная Нильсом Бором? В чем заключаются трудности изучения микромира?
4. Какое открытие было сделано Планком? Что такое квант? В чем проявляется его корпускулярно-волновая природа?
5. Какую теорию света разработал Эйнштейн на основе представлений о квантах?
6. Что такое корпускулярно-волновой дуализм микромира, квантовая механика?
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Продолжение на ЛитРес
3. Первые модели атома
3. Первые модели атома До конца 19 века в науке господствовало убеждение, что все физические тела состоят из очень маленьких частиц – молекул, невидимых глазу, но доступных наблюдению в мощный микроскоп. Однако сами молекулы состоят из еще более мелких частиц – атомов.
Глава первая . Отклонение атома от прямой линии
Глава первая. Отклонение атома от прямой линии Эпикур признаёт троякое движение атомов в пустоте 1). Одно из них есть движение падения по прямой линии; другое происходит вследствие того, что атом отклоняется от прямой линии; третье же возникает благодаря отталкиванию
Глава вторая . Качества атома
Глава вторая. Качества атома Обладание свойствами противоречит понятию атома; ибо, как говорит Эпикур, всякое свойство изменчиво, атомы же не изменяются 1). Тем не менее логически необходимо наделить их таковыми. Ибо многочисленные атомы отталкивания, отделённые друг от
Проникновение науки в область микромира
Проникновение науки в область микромира (Научные революции III типа - XX в.) Особенности революций III типа. В отличие от революций обоих предыдущих типов, которые совершались в области познания явлений макромира, в ходе новейшей революции в естествознании диалектика шаг за
Исследование атома и закон причинности[36]
Исследование атома и закон причинности[36] К числу наиболее интересных общих последствий современной атомной физики относятся те изменения, которым подверглось под ее влиянием понятие закономерности природы.В последние годы много говорили о том, что современная атомная
1. Две тайны
1. Две тайны Проблема квантовой механики почти столь же трудна, как проблема сознания. Квантовая механика дает нам удивительно точные формулы для предсказания результатов эмпирических наблюдений, но картина мира, которую она при этом рисует, лишь с очень большим трудом
Открытие микромира. Тайны атома
Открытие микромира. Тайны атома До конца XIX в. в науке господствовало убеждение, что все физические тела состоят из очень маленьких частиц – молекул, невидимых глазу, но доступных наблюдению в мощный микроскоп. Однако сами молекулы состоят из еще более мелких частиц –
В глубинах микромира
В глубинах микромира (беседа с доктором физико-математических наук B.C. Барашенковым)В центре внимания современной астрофизики находятся объекты, отличающиеся чрезвычайно высокой плотностью, а иногда и очень малыми размерами. Подобные экстремальные состояния материи не
ЧУВСТВО АТОМА ИЛИ ЕГО ЧАСТЕЙ
ЧУВСТВО АТОМА ИЛИ ЕГО ЧАСТЕЙ Мы видели, что каждый атом, т. с. каждая составляющая часть космоса, во время переворотов, в течение бесконечно повторяющихся больших и малых периодов всех астрономических единиц, в течение их распадения и восстановления, — и сам
КАРТИННОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ ЧУВСТВЕННОЙ ЖИЗНИ АТОМА
КАРТИННОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ ЧУВСТВЕННОЙ ЖИЗНИ АТОМА Кто не думал всю жизнь над излагаемым, тому трудно ясно представить чувственные приключения атома. Но мы предложим сравнение, чтобы понять и оценить непрерывную и беспредельную жизнь атома. Пренебрежем только младенческим
ТАЙНЫ ПОДСОЗНАНИЯ
ТАЙНЫ ПОДСОЗНАНИЯ Зигмунд Фрейд (1856—1939 гг.), врач, исследования которого привели к созданию теории психоанализа, произведшей настоящий переворот в развитии европейской философии XX века, родился в еврейской семье в Моравии. В 1881 г. он получил в Вене диплом медика и какое-то
Тайны атома. Открытие микромира
Тайны атома. Открытие микромира До конца XIX в. в науке господствовало убеждение, что все физические тела состоят из очень маленьких частиц – молекул, невидимых глазу, но доступных наблюдению в мощный микроскоп. Однако сами молекулы состоят из еще более мелких частиц –
Глава 12 Квантовая механика и освобождение атома
Глава 12 Квантовая механика и освобождение атома Как мы убедились, реальность времени играет ключевую роль в решении проблемы отбора законов физики. Она подтверждает гипотезу о постепенном их изменении. Принимая время за основу, мы можем решить и другую важную задачу:
Первую свою работу в зарубежном научном журнале Александр Сергеевич Спирин опубликовал в 1958 г., и это был Nature. А 219-я по счету статья (если верить PubMed) вышла буквально на днях в Scientific Reports. Между ними — почти 60 лет, отданных молекулярной биологии. Александру Сергеевичу легко удается совмещать, казалось бы, несовместимые вещи: открытия мирового уровня с высоким индексом цитирования, прорывные гипотезы с лабораторным экспериментом, большую науку и научное администрирование. И, конечно, преподавание в МГУ, его альма-матер, которое продолжается с 1964 г. и по сей день.
Секрет в его изложении довольно прост: наука — самое главное и самое интересное в жизни. Занимаясь ею, нельзя отвлекаться на второстепенные вещи. Еще он максималист и абсолютно непримирим в принципиальных вопросах, и это знают все в академии.
— А почему к живому? Ведь то, что мы исследуем, может быть частью и живого, и неживого, и принцип один и тот же. Вот рибосомы, которые я изучаю в течение многих лет, — это, можно сказать, органеллы наноразмера (200 Å), ответственные за синтез всех белков живого мира, один из основных, или даже основной, процесс жизни. Но ведь сами они неживые, хотя и обязательно присутствуют внутри каждого живого организма. И именно их малые размеры определяют целый ряд свойств и закономерностей, присущих микромиру и проявляющихся и работающих внутри живого.
Что же такое рибосома? Можно дать такое определение: это молекулярная наномашина, способная считывать генетическую информацию, закодированную в виде последовательности нуклеотидов матричной РНК, которую она пропускает (протягивает) через себя, и в соответствии со считываемой информацией и синхронно с ее прочтением синтезировать белок из аминокислот, поступающих в рибосому в виде аминоацил-тРНК. Сама же рибосома построена из специальной рибосомной РНК, две молекулы которой — большая и малая — образуют структурный каркас для большой и малой субъединиц соответственно. Меньшая доля приходится на специальные рибосомные белки рибосомы.
В микромире совершенно другие условия, при таких размерах порядка быть не может, и тем не менее все прекрасно работает. Это не сразу понятно, но когда проникаешь в суть, все становится ясно и делается интересным. Основной принцип такой: не надо ничего толкать, тащить, не надо ничего строить — просто ждать и отсекать ненужное, лишнее, используя возможность, предоставляемую окружающей обстановкой.
— Можно ли сказать, что в микромире из хаоса рождается порядок? Все основано на случайностях. Но кто играет роль демона Максвелла? Это аналог чего?
— Аналог механизма, который отсекает неверные движения и отбирает полезные. Демон Максвелла применительно к рибосоме — это устройство с АТФ, которое распадается, ловит энергию, снова распадается, снова ловит, в общем, настоящий чертик. Работа состоит в закрывании и открывании возможностей.
— Довольно сложно: не только обычному человеку, но и не всякому исследователю дано понять…
— Если вернуться к вашей гипотезе о том, как все зарождалось, микромир с его законами дал начало всему?
— Согласно вашей гипотезе, при происхождении мира действовал тот же закон, что при рождении из хаоса порядка?
— Некоторые исследователи, в том числе молекулярные биологи, признают существование Бога. Как вы считаете, это несовместимые вещи?
— Несовместимые, на мой взгляд. Однажды в Америке коллега пригласил меня домой, и я попал в неудобное положение: они перед едой всегда молятся, а я этого не понял, да и не мог предположить. Этот человек был исследователем-естественником, как говорят, до мозга костей, мы мыслили с ним в одних категориях.
Однако многие исследователи допускают существование Бога, но я этого просто не понимаю. Это должны быть очень глубокие следы детства. Или, возможно, из-за недостаточного знания физики. Мы ведь мало понимаем, что происходит в сфере физики малых объектов. Возможно, только сейчас начинаем понимать.
Я работаю не на самом микроуровне, а все-таки на относительно больших объектах микромира, и уверен, что здесь все поддерживается логикой и физикой, поскольку вы можете в точности наблюдать, как работают эти системы.
— Ваши собственные взгляды на микромир как-то менялись в течение жизни?
— А когда это понимание к вам пришло?
Безусловно, я начал свои работы с рибосомами не на пустом месте. Моим учителем был Андрей Николаевич Белозерский, который, собственно, основал российскую научную школу исследователей нуклеиновых кислот. В Советском Союзе идеи молекулярной биологии легли на подготовленную почву и получили развитие во многом благодаря тому, что эта школа уже существовала. Я вошел в эту науку в 1956 г., начав анализ состава нуклеиновых кислот в бактериях. Первая моя работа, выполненная вместе с А.Н. Белозерским, была опубликована в Nature в 1958 г. Тогда она стала научной сенсацией.
До того момента считалось, что, поскольку функция РНК — только перенос информации от ДНК к белкам, РНК должна повторять специфический нуклеотидный состав (соотношение четырех сортов азотистых оснований) ДНК. Я проанализировал нуклеотидный состав ДНК и РНК у 20 видов бактерий и обнаружил, что состав ДНК сильно различается у разных видов, тогда как у РНК он сравнительно стабилен. Последующая обработка данных показала, что небольшая фракция РНК действительно копирует ДНК (так была предсказана информационная, или матричная РНК — мРНК). Однако основная масса РНК не задействована в переносе генетической информации, схожа у разных организмов и выполняет какую-то иную роль. Это был первый шаг на пути к рибосомам — универсальным белок-синтезирующим частицам, структурная РНК которых и составляет основную массу тотальной клеточной РНК. В 1960 г. я впервые выделил рибосомы и начал новый цикл работ. Сначала я вплотную занимался физико-химией РНК как биополимера, ее макромолекулярной структурой, и на этом защитил докторскую диссертацию, а потом уже перешел к изучению функций, к биосинтезу белка.
— Вы занимаетесь фундаментальной наукой, но может ли знание этих механизмов как-то повлиять на практические решения в биомедицине?
— Но все-таки закономерности могут оказаться полезными, например, для генной инженерии?
— Есть только один способ: не надо продуцировать заданные свойства, надо просто оставлять хорошее. Не улучшать, а избавляться от плохого.
— А синтез молекул с заданными свойствами?
— Ничего не даст. Только отбор. Хорошее само будет расти. Можно, конечно, протянуть ниточку: если мы знаем реальный механизм синтеза белка, наверное, могут быть соответствующие выходы — лечить дефекты, усиливать продукцию белков. Но я этим не интересуюсь, я считаю, что это отвлекает от главного — изучения фундаментальных механизмов. Новые фундаментальные знания гораздо важнее отдельных практических изобретений, они приводят к гораздо более крупным решениям многих проблем и на протяжении намного более длинного периода времени. Раньше умные люди не делали подобных прогнозов на будущие практические применения фундаментальных научных открытий, поскольку предсказать, к чему приведут новые знания, в большинстве случаев невозможно.
Кстати, сейчас подобное потребительское отношение власти к науке представляет настоящую угрозу и может привести к гибели. Сам это испытал. В свое время я создал производственную технологию синтеза белка в бесклеточных системах и считаю, что это был неправильный шаг, поскольку я потратил много времени, отняв его у чистой науки, где изучаются фундаментальные принципы. Наука — отдельная область знаний, и фундаментальным исследователям не надо заниматься прикладными вещами, потому что для них это гибель. Есть люди, которые, наоборот, занимаются прикладной наукой, и им не надо создавать теории — у них это не получится.
— Вы с середины 1960-х гг. читаете на биологическом факультете МГУ курс лекций по молекулярной биологии. Я завидую вашим нынешним студентам, но, с другой стороны, догадываюсь, что им приходится очень нелегко на экзамене. Они вообще быстро схватывают этот сложнейший материал?
— Не быстро. Их неправильно учат. Надо уже в школе изучать особенности существования малых тел. Но физику даже в университете биологам преподают безобразно, и так было всегда. Помню, когда я учился в МГУ, профессор с физфака рассказывал нам очевидные вещи, совершенно не нужные биологам.
Мне повезло, потому что у меня был школьный друг Сергей Гордон, который собирался поступать на физфак, и мы с ним проводили много времени, обсуждая физику, решая задачи. Я прочел Я.И. Перельмана, а затем и том физики для вузов. И мне потом было просто работать, поскольку я владел физическим языком, чего очень не хватает многим биологам. Я обращался по этому поводу с письмом в министерство — что надо знать студентам, заканчивающим биофак. Им не столько нужна, например, оптика, нужно выбрать основные фрагменты и хорошо подать их ребятам, потому что потом они уже этому нигде не научатся. Сейчас же многие из них не знают даже закон Архимеда.
Но, повторяю, мне помог мой друг, а не система обучения.
— Трудно сказать, по-настоящему мало кто. Я действительно часто ездил в Америку, был хорошо знаком и с Джеймсом Уотсоном, и с Фрэнсисом Криком, и с другими известными исследователями, но это была уже работа, а не равное партнерство, поскольку я шел с возрастным и научным отставанием. Крик был старше, ряд ученых в Калифорнии, которые очень помогли мне, конечно, опережали меня. Поэтому мне пришлось быстро догонять. И я очень благодарен, в первую очередь А.Н. Белозерскому, и даже не за то, что он научил меня чему-то, а за то, что предоставил полную свободу, это очень редкое качество для руководителя.
Но еще, пожалуй, все-таки Фрэнсис Крик. Он был по-настоящему гениальным: проблема только чуть-чуть просматривается, а он уже своим интеллектом схватывает, доводит до первой гипотезы, причем продуктивной, которая потом полностью подтверждается. Уотсон — отличный ученый, умный, но творцом был Крик. Кстати, у Уотсона биологическое образование, а у Крика было физическое. Он обладал колоссальной интуицией и логикой по отношению к той системе, в которую он вглядывался.
Фрэнсис Крик, как известно, умер от рака, а Джеймс Уотсон стал директором Лаборатории в Колд-Спринг-Харбор, лучшей в США, по моему мнению. Но это назначение фактически означало конец его работы в науке. Он уже не публиковал блестящих статей, и основная его деятельность свелась к добыванию денег. Будучи нобелевским лауреатом, он только этим и занимался. К сожалению, это судьба многих хороших исследователей, активно работавших в молодости и впоследствии ставших начальниками, администраторами.
— А вам как удалось этого избежать? Более 30 лет вы руководили Институтом белка, оставаясь глубоко в науке, продолжая делать собственные открытия. Сейчас вы уже не директор, а наука по-прежнему с вами.
— Мне это интересно, я этим живу, и у меня получается, а от этого становится еще интересней. Кроме того, я бескомпромиссный. Когда институт создавался, я ставил свои условия и стоял намертво. Конечно, огромную роль в моей судьбе сыграл М.В. Келдыш, который в то время был президентом академии наук. Создать такой институт было его идеей, он выбрал меня и очень поддержал и в самом начале, и впоследствии.
Я никогда не был членом партии и поначалу меня никуда не выпускали. Келдыш, став президентом академии, попросил меня рассказать ему про биологию, и я ему одному читал персональные лекции в течение двух месяцев. Он содействовал моей первой поездке в Америку.
Американцы на меня нацелились сразу. Я сделал доклад по своим работам на Гордоновской конференции, он понравился, и мне предложили посетить несколько лабораторий, самых продуктивных и интересных в то время. Посетив их, я понял, как должна быть устроена настоящая наука: маленькая лаборатория в маленьком институте, да еще желательно в маленьком городе. Вернувшись, я узнал, что принято решение о создании в Пущине Института белка.
— А в вашем понимании что должен делать директор?
— Я не допускал глупостей и на научном уровне, и на административном. Чтобы их не было на научном уровне, я устроил директорские семинары, каждую неделю по субботам в десять утра, куда приглашались все замы, руководители лабораторий и кто-то из исследователей с отчетом. Мы написали неофициальный устав института: лаборатория должна состоять из пяти человек, включая заведующего, потому что если сотрудников больше, руководитель перестает работать сам. А всего в институте должно быть не более 30 научных сотрудников. Сейчас — около 50.
Так что в субботу я занимался администрированием, а всю неделю — только наукой. И получилось! В каком-то смысле тут использовалась модель микромира — порядок из хаоса, просто отбирать лучшее и не давать идти назад. Мы с пустого места сверкнули отличными работами, получился прекрасный институт.
— Вернемся к этой модели: вы опубликовали это исследование в начале 2000-х гг. Над чем работаете сейчас?
— Как выгладит такой эксперимент в лаборатории?
— Мы воспроизводим РНК в бесклеточных системах, помещаем туда рибосомы, подаем энергию, ну а самописец фиксирует движения. Это недорого. Самое дорогое в таком эксперименте — выделить белки. Мы в лаборатории воспроизводим бесклеточную систему биосинтеза белка.
— Вы не испытываете трудностей с публикациями?
— В целом нет, но иногда приходится бороться с дураками. Потому что второй аргумент того рецензента был следующим: у вас бесклеточная система, а надо все делать в клетке. Я ответил ему, что благодаря бесклеточной системе только Крику и удалось разрешить загадку генетического кода всего за несколько месяцев.
Это должно быть врожденное чувство — бороться за правду, приводить аргументы, дискутировать Большинство людей этого не делают. Обычный прием: не пробивать статью, а искать другой журнал более низкого уровня. А я так не хочу, я сторонник публикаций только в журналах высокого уровня. И не только потому, что это обеспечивает импакт-фактор, но и из принципа: с какой стати я отдам свою работу, которую считаю хорошей, в низкоуровневый журнал?
— А вы институт отдали в хорошие руки, есть преемственность?
— Только если в институте будут следовать нашим старым правилам. Пока это выполняется. Заветы Келдыша выполнялись долго, даже после его смерти, вплоть до последнего времени. Сейчас в РАН возникла угроза объединения институтов, и я по этому поводу сделал четкое заявление и сказал нынешнему директору: чем бы ни угрожали, чем бы ни привлекали — мы объединяться не будем. Пусть денег не дают, но самостоятельность важнее. Объединение — это конец науки в институтах. Я ведь из Америки приехал очень заряженный тем, как маленькие лаборатории и институты создают науку. А Кембридж — знаете какое там было главное место? Столовая! Так ответили кембриджские основатели молекулярной биологии. Там происходило общение. У нас аналогом были наши субботние заседания.
— А ученики? Есть кто-то, кто полностью перенял у вас и отношение к науке, и научную линию?
— Трудный вопрос. Думаю, нет. Почти все мои ученики работают в Америке. Я сам способствовал их устройству, давал рекомендации, советы — когда нужно ехать и куда. Здесь они, конечно, тоже могли бы работать, в нашем институте лучше, чем во многих других в России, но все равно не с тем размахом. Масштаб другой.
— Что же делать тем, кто работает здесь?
— Стараться сделать по максимуму, тогда удастся сделать хоть что-то. В некотором смысле течение науки не зависит от внешних обстоятельств. Скорость работы ими определяется, но оригинальных идей не становится меньше. Главное — не бояться и отстаивать свою позицию.
Беседовала Елена Кокурина
Справка
Александр Сергеевич Спирин
Ученый-биохимик, академик РАН, член президиума РАН.
В 1954 г. окончил биолого-почвенный факультет МГУ.
В 1957 г. поступил в аспирантуру Института биохимии им. А.Н. Баха АН СССР в лабораторию под руководством А.Н. Белозерского.
С 1964 г. и по сей день читает курс лекций по молекулярной биологии в МГУ.
В 1967 г. основал в Пущине Институт белка АН СССР, которым руководил с даты основания до 2001 г.
Хроника открытий
Разработка концепции рибосомы как молекулярной наномашины, использующей тепловое (броуновское) движение для направленного перемещения вдоль матричной цепи информационной РНК (1985–2011).
Читайте также: