Среди различных изменений, простых и сложных
, можно заметить типичные картины самоорганизации, которые нам интересн
ы. О них я могу чуть подробнее рассказать, если мы увидим следующую картин
ку.
Вот такая интересная шляпка. Был сделан следующий опыт, сделан физиками
Узбекистана, тогда Узбекистан был республикой Советского Союза. Это изл
учение непрерывного лазера на углекислом газе подавалось на поверхнос
ть медной пластины, довольно толстой. Излучение было достаточным для тог
о, чтобы пластина оплавилась. И вот из области расплава начал подниматьс
я вот такой «пенёк», который возвысился и закристаллизовался. Это некие
довольно сложные композиции из металла, его окислов: это медь, Cu2О, покрыта
я сверху пластиночками (затвердевшими окислами), как шапочкой. Это типич
ная картина самоорганизации. Такой результат не задан никакими условия
ми самой медной пластины. «Пенёк» появился в результате действия излуче
ния и факторов, которые способствовали вытягиванию материала, вроде как
зарождающегося смерча. Это один тип самоорганизации при воздействии ла
зерного излучения. Я занимаюсь лазерным воздействием очень давно, поэто
му мне ближе эти картинки. Следующие две тоже очень интересны.
Вот тут, может, не очень хорошо видно, но, если приглядеться, то можно увиде
ть серию «полосочек», или рябь на поверхности. Это более мягкое воздейст
вие уже нескольких импульсов лазерного излучения на поверхность полуп
роводника. А «полосочки» соответствуют образованию так называемых сам
оорганизующихся поверхностных структур. Не говоря детально о том, как эт
о происходит, я хочу сказать, что во многих областях науки были сделаны лю
бопытные шаги вперёд. Например, в оптике стало возможным говорить о том, ч
то при падении света на границу раздела, не всех сред, но многих, на поверх
ности происходит не только отражение света и преломление, но и частичное
преобразование света в поверхностную электромагнитную волну. Она инте
рферируют с падающей, и в интерференционном поле образуется такой релье
ф. Этот рельеф закрепляется Ц поверхность оплавлена и начинает чуть-чу
ть испаряться, в температурных максимумах индуцированного поля происх
одит «выедание» луночки, а в минимумах остаётся бугорок.
Интересно вот что. Чем больше высота такой структуры, тем сильнее преобр
азование света в поверхностную волну, тем глубже модуляция, и от импульс
а к импульсу идёт усиление такой структуры.
А вот следующая картина, она наиболее характерна. Когда я показываю её на
лекциях, я спрашиваю: что это такое? Самый простой ответ, типичный, между п
рочим, что это вязаный свитер, с дырками, правда. Вот приглядитесь, можно т
ак сказать? Свитер, правда?
А.Г. Можно сказать, да. А можно отнести это, кстати, и к вашей обла
сти деятельности. Поскольку похоже на поверхность какого-нибудь листа…

М.Л. А вот на самом деле это тоже последовательное воздействие
на поверхность, скажем, германия (в данном случае неважно) серии лазерных
импульсов, которые привели к образованию целой гаммы поверхностных вол
н, которые интерферируют и очень сильно изменяют форму поверхности. В чё
м здесь самоорганизация? В процессе такого воздействия возникают и усил
иваются положительные обратные связи между изменениями высоты рельефа
и коэффициентом преобразования лазерного излучения в поверхностную в
олну Ц от импульса к импульсу. И если добавить, что здесь тысяча импульсо
в воздействовала, это будет очень любопытно.
Так вот, можно провести некие аналогии между тем, что происходит в таких о
пытах (кстати, они достаточно интересны и сами по себе) и, допустим, какими-
то биологическими процессами. В чём сила самоорганизующейся системы? В п
оявлении таких обратных связей. Она закрепляет то, что получилось, даже п
ри импульсном воздействии, и сохраняет это до следующего такого воздейс
твия. Возможна эстафетная передача с постепенным переходом от исходной
системы к новой. Ведь, собственно, такой системы не было, она появилась и о
сталась тут в виде картинки, можно образец показать. Можно эту систему ра
зрушить, условия изменятся, и такой рисуночек пропадёт.
В биологии тоже такое возможно, и в химии это возможно. И в этом смысле сам
оорганизация Ц это действительно процесс, который очень широк по своим
возможностям. Вот о чём я хотел сказать.
М.К. Я хочу немножко рассказать о процессах самоорганизации, п
роходящих в живых системах. Ты упомянул очень интересную вещь Ц это эст
афетность эволюции. Потом поговорим подробнее об эстафетном характере
эволюции.
Молекулы ферментов синтезируются на матричной РНК из аминокислотных о
статков и имеют линейную форму. Потом уже идёт сложный процесс, когда они
«сходят» с этого конвейера, и молекулы приобретают трехмерную структур
у, они усложняются, самоорганизуются. И сама молекула, организуется таки
м образом, что свободной энергии становится мало. Причём жизненные проце
ссы идут только в водной среде. В воде, которая окружает её, энтропия увели
чивается. Так что энтропия воды либо остаётся на постоянном уровне, либо
даже возрастает. Но в системе молекулы она уменьшается. Это ещё раз подтв
ерждает, что неравновесные процессы, в общем, ведут не всегда Ц это не абс
олютная вещь Ц но, по крайней мере, иногда ведут к уменьшению энтропии.
Рибосомы, на которых идёт синтез белка, самоорганизуются. Есть такой фер
мент альдалаза: если её подкислить, то она диссоциирует на две нефункцио
нальные части.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70