Чому життя
концентрується при 37 ° С
Отто Естерле
У хімічному
світі можна виділити два протилежних процесу. При порівняно низьких
температурах відбувається синтез речовин з виділенням енергії та підвищенням
температури. При високих температурах має місце розпад речовин з поглинанням
енергії і пониженням температури. Обидва процеси не мають чітких температурних
кордонів і перекриваються при середніх температурах. Таким чином повинна
існувати якась глобальна середня температура, при якій процеси синтезу
і розпаду у відкритій хімічної системи з випадковим, довільним складом
рівноймовірно. При цій температурі повинна бути максимальна ймовірність
перетворень речовин, а значить, повинен найбільш легко протікати обмін речовин
живих організмів, що поєднує, як відомо, розпад і синтез. Яка ж ця
температура?
Сьогодні не
існує теорії для опису складних відкритих хімічних систем довільного
складу. Визнаний фахівець у галузі нерівноважної хімічної термодинаміки
І. Пригожин вважає, що така загальна теорія в принципі неможлива. Автор цих
рядків, займаючись цією проблематикою з 1977 року, розробив для цих цілей
«Статистичну хімію». Її суть полягає в переході з позицій звичайної хімії,
тобто опису конкретних індивідуальних хімічних перетворень, до
статистичного аналізу спектрів енергій міжатомних зв'язків.
Спочатку
довелося розробити досить просту «хімічну» модель атома, так як
застосування існуючої квантово-хімічної моделі, заснованої на рівнянні
Шредінгера, для складних відкритих систем «не по зубах» навіть сучасним
комп'ютерів. Спрощені моделі типу Томаса-Фермі або Китайгородської
(молекулярна механіка) теж не годяться. У чому суть цієї моделі?
Відомо, що
атоми лужних металів мають великі розміри, їх зовнішні електрони розташовані
далеко від ядра і для їх видалення (тобто іонізації атома) потрібно мало енергії
(близько 4еВ). Лужні метали плавляться при низьких температурах, тобто їх атоми
утворюють слабкі зв'язки. Атоми благородних газів, навпаки, маленькі і вимагають
для іонізації в кілька разів більше енергії. Вони хімічно інертні і також
утворюють слабкі зв'язки.
Найбільш
міцні міжатомних зв'язку утворюють атоми середніх розмірів із середніми енергіями
іонізації. Середнє арифметичне енергій іонізації всіх атомів Періодичної
системи дорівнює 8,26 ± 0,10 еВ. Можна показати (не будемо втомлювати читача, це
опубліковано), що середня енергія міжатомних зв'язків дорівнює половині цієї
величини, тобто 4,13 еВ.
Основним
рівнянням хімічної кінетики є рівняння Арреніуса Na = No
exp (Ea/kT), що описує, яка частка частинок долає бар'єр
активації при утворенні або розриві міжатомних зв'язків. Однак воно не
описує, «залишаються» чи ці активні частинки за бар'єром або вони повертаються
тому, тобто звернемо або незворотний процес переходу. Ступінь незворотності
залежить від температури: при відносно низьких температурах знову
утворилися зв'язку зазвичай зберігаються, при високих же температурах вони знову
розпадаються. Рішення відповідного рівняння спільно з рівнянням
Арреніуса дозволяє отримати таке значення температури максимальної
ймовірності перетворень:
Tmax = [(8,26 ± 0,10)/pk)] 1/2 =
309,7 ± 1,9 K = 36,5 ± 1,9 ° C.
де p --
зворотний градус Кельвіна 1/град.
k - постійна
Больцмана, рівна 8,6157 · 10-5 еВ/град.
Ми бачимо, що
отримана температура (приблизно 310К або 37 ° С) дорівнює температурі нашого тіла.
Чи випадково це збіг? Будь-яка відкрита еволюціонує система повинна
поєднувати консервативність, тобто збереження своїх властивостей, і мінливість при
адаптації до мінливому навколишньому середовищі. Приклад абсолютно консервативної
системи - ідеальний кристал, у якого всі зв'язки між елементами
зберігаються. Абсолютно мінливою системою є ідеальна рідина, у
якою всі зв'язки між елементами рвуться і сліди минулих впливів не
зберігаються. Можна показати, що швидкість еволюції системи максимальна, коли
половина її зв'язків рветься, а половина зберігається. Температура 310К як раз і
є такою оптимальною температурою для хімічного світу.
Точно так само
причинно обумовлений і хімічний склад людського тіла. Вуглець найбільш
близький за властивостями до «середнього хімічної речовини», а вода - найкращий
розчинник. Траєкторія еволюції (самоорганізації) будь-якої відкритої хімічної
системи повинна вести до «глобального аттрактору» - тілу людини.
На закінчення
ряд практичних висновків:
Медицина. Якщо
краще знати властивості «еталон» - здорового людського організму, можна більше
ефективно лікувати хворобливі відхилення.
космобіології.
Форми життя, відмінні від земної, дуже малоймовірні.
Кибернетика.
Удосконалення комп'ютерів може йти лише по біонічної шляху все більше
точного відображення «елементної бази» мозку людини.
Еволюційна
теорія. Біологічна еволюція є процес все кращої стабілізації
спадкової речовини шляхом ізоляції його від навколишнього середовища все новими
хімічними і термодинамічними оболонками-стабілізаторами (клітинні
мембрани, шкіра, пір'я, волосяний покрив, теплокровних, вогонь, одяг, житло,
кондиціонер і т.д.).
Список
літератури
Пригожин І.,
Стенгерс І. Порядок з хаосу. М,. Прогрес, 1986.
Естерле О.В.
Статистичні властивості валентних електронів. Заявка на наукове відкриття
36/ОТ-9633 від 27.06.77.
Естерле О.В. Про
статистичних властивостях валентних електронів. ЖФХ № 1, 1986, с. 137.142.
Естерле О.В.
36,6 ° С - нормальна температура робота. Винахідник і раціоналізатор 6/87, с.
28 ... 29.
Естерле О.В.
Докторська дисертація. ІМГРЕ, М., 1990.
Oesterle, Otto. Goldene Mitte - unser einziger Ausweg.
Vom zersplitterten zum ganzheitlichen Wissen. Schweiz, 1997, ISBN
3-9520261-9-0.
Список
літератури
Для підготовки
даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.nt.org/
