химический каталог




Биофизика

Автор М.В.Волькенштейн

ожны в открытой автокаталитической (матричной) системе, находящейся вдали от равновесия.

Случайную самоорганизацию хаоса и возникновение необратимой эволюции трудно себе представить. В самом деле, число различных полинуклеотидных цепей длиною в v = 100 звеньев, построенных из четырех нуклеотидов, равно 4100 » 1060. Случайный выбор цепи с определенной первичной структурой имеет ничтожную вероятность и, следовательно, не реализуем.

Не учитывая матричного автокопирования, даже очень круп-ные физики (Вигнер) приходили к выводу о невозможности до-биологической самоорганизации, о ее противоречии основный положениям физики. Мы видим, что противоречие это кажущееся. В модельной системе Эйгена самоорганизация возможна. Поясним возникновение порядка из беспорядка с помощью игровых моделей.

Рассмотрим модель Эренфестов (1907). Имеется шахматная доска, на которой произвольным образом расположены черные и белые шашки, заполняющие все клетки. Имеем две октаэдриче-ские кости, на одной из них указаны номера горизонтальных рядов 1,..., 8, на другой — буквы, указывающие вертикали, а,..., Правило игры состоит в том, что, бросив обе кости,, мы заменяем шашку, координаты которой получены при бросании, шашкой другого цвета. Результат игры не зависит от начального распределения: на доске через достаточное число бросаний будет примерно поровну черных и белых шашек. Число это, соответствующее одному поколению, равно 64. Игра Эренфестов моделирует установление равновесия. Распределение вероятностей оказывается гауссовым, с максимумом при JV/2 = 64/2. В этой игре ярко* проявляется ограничение флуктуации. Если возникает отклонение от равновесного распределения, вероятность уменьшения этого отклонения возрастает пропорционально отклонению. Система является саморегулируемой в смысле возвращения к устойчивому равновесию. Это — общий закон поведения системы вблизи равновесия.

Изменим теперь правила игры: шашка, определяемая бросанием костей, не заменяется на шашку другого цвета, но удваивается за счет любой шашки другого цвета. В этом случае равномерное распределение неустойчиво — если начальному состоянию отвечали 32 белых и 32 черных шашки, то после примерно 64 бросаний на доске останутся шашки одного цвета. Случайное отклонение от равномерного распределения усиливается и определяет судьбу. системы. В этой игре упорядоченность возникает из неупорядоченности, но не вследствие селекционного преимущества для одного из двух цветов, а вследствие случайного избытка популяции. Игра моделирует «выживание выживающих», но не дарвиновскую эволюцию (см. с. 538).

Третья игра моделирует поведение, промежуточное между устойчивым и неустойчивым. Это игра в «беспорядочное блуждание». На этот раз бросаем не кости, а монету. Если выходит герб — заменяем произвольную черную шашку на белую, если решка — наоборот. Неопределенность элементарного события может прямо повлиять на макроскопическое распределение. Система будет беспорядочно колебаться между крайними случаями (все шашки черные или все шашки белые).

Различие между тремя играми демонстрируется значениями вероятности для указанных крайних случаев. Заполнение доски только черными или только белыми шашками при беспорядочном блуждании требует в среднем 32-х поколений (32г ~ 1000 бросаний), если исходное распределение было равномерным. Во второй игре такое состояние устанавливается через одно поколение (64 бросания). В игре Эрепфёстов для достижения крайнего состояния нужно около 101а бросаний, так как вероятность такого состояния есть (1/2)64 10~19.

В этих играх нет условий для отбора: метаболизма, самовоспроизведения (автокатализа) и мутаций. Эйген предлагает модельную «игру в бисера для пояснения предложенной им теории.

Имеем четыре сорта стеклянных шариков, скажем, синих, желтых, красных и зеленых, расположенных на клетках шахматной доски. Считаем «рождение» и «смерть» независимыми про-: цессами. «Смерть» моделируется игрой Эренфестов — шарик убирается с клетки, координаты которой выпали при бросании кости. Результат следующего бросания соответствует второй игре, т. е. моделирует «рождение»— шарик выпавшей клетки удваивается, ему подобный помещается в клетку, освободившуюся при предыдущем бросании. «Смерть» и «рождение» чередуются, и общее число шариков остается неизменным (64). Введем теперь в игру селективные преимущества. Если бросание двух октаэдри-ческих костей приводит к «рождению», то мы бросаем еще раз обычную кубическую кость и удваиваем синий шарик, если на этой кости выпало любое число очков; удваиваем красный, если выпало 1, 2, 3, 4, 5, но не 6 очков; удваиваем желтый, если выпало 1, 2, 3, 4 очка, и удваиваем зеленый, если выпало 1, 2, 3 очка. Таким образом, вероятность «размножения» для синих шариков наибольшая, для зеленых — наименьшая. Существенно, что в фазе «рождения» кости бросаются до тех пор, пока не станет возможным удвоение шариков. Это моделирует регуляцию посредством поддержания постоянным общего числа шариков.

«Игра в бисер» является моделью дарвиновской эв

страница 205
< К СПИСКУ КНИГ > 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 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228

Скачать книгу "Биофизика" (6.44Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
заправка чиллера dantex
склад под камеру хранения
аренда автобуса на 35 человек
узкий трансформатор для светодиодных ламп 12 вольт

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(26.04.2017)