Кстати, ты знал, что выдвинутый сначала Анри Пуанкаре, а затем Альбертом Эйнштейном фундаментальный принцип относительности тоже является результатом принципа симметрии? И этот принцип также основывается на том (упрощённо), что все физические процессы, и законы природы в частности, протекают одинаково, независимо от движения или покоя в системе, где пространство и время однородны, а пространство ещё и изотропно, то есть симметрично, независимо от выбора направления. Как ты, наверное, заметил, для принципа относительности Эйнштейна и для принципа симметрии в контексте теоремы Нётер в целом характерно такое состояние физической системы, как действие, точнее, именно его оно и характеризует.
Так вот, если ты помнишь, то действие – это не только движение или его отсутствие (в физическом смысле), но и то, чем характеризуется само я, о котором мы с тобой говорим, через деятельность личности (сознание; творчество; отношение: к себе, окружающим, окружающих к тебе; головного мозга и т.д.). Действие, как физическое явление, сопровождается ещё одной категорией, называемой Лагранжиан, который (упрощённо) описывает эволюцию физической системы по принципу наименьшего действия. Теорема Нётер также выражает собой Лагранжиан в ситуациях преобразования, тем самым сближая понятия симметрия и действие. Спрашиваешь: при чём тут ещё и Лагранжиан? Просто запомни это понятие, оно потом пригодится нам в нашем с тобой диалоге.
В разговоре о симметрии действие и деятельность нас интересуют в основном как биологический процесс. Поэтому именно благодаря теореме Нётер можно прийти к удивительному выводу о симметрии не только через уравнения и применение преобразований в физике, но и, как следствие, – через симметрию биологическую, как влияние процессов и законов природы на действия и деятельность в окружающем тебя мире. Точнее, там, где речь идёт о симметрии в физике, можно говорить и о биологической симметрии, и о симметрии законов природы, как это следует из теоремы. Это можно обнаружить даже при простом наблюдении твоей Земли с высоты птичьего полёта и наблюдении за механизмами работы твоего организма.
В этом случае ты, наверное, замечал, что некоторые явления крупных масштабов повторяются в масштабах меньших: работы органов или частей тела. Законы физики работают одинаково на всех уровнях – всё подчинено одним правилам и принципам. Всё симметрично переносится с больших масштабов на микроскопические: реки, как вены в организме, несут жизнь и питают органы и клетки; бифуркация рек (разделение рек) порой так затейливо повторяет бифуркацию в биологии (разделение вен, сосудов, трахей); круговорот воды происходит и в природе и в твоём теле; каждый год природа обновляется, как и все клетки твоего организма; органы твоего тела как будто мистически повторяют функции той или иной части экосистемы: лес-лёгкие; болота-почки; вода-кровь; озоновый слой-кожа и т.п. В этом, в том числе, складывается непреложный закон симметрии на всё живое и даже порой неживое. Среди примеров последнего можно назвать зеркальную симметрию, которую ты можешь наблюдать в виде оптического отражения объектов на водной глади или неискажённых отражающих поверхностях: стекле, зеркале и др. Казалось бы, это элементарные вещи, но они так удачно иллюстрируют твой прекрасный мир и его симметрию в масштабах макромира и микромира. Понимаешь теперь, почему симметрия как ось и координата реальности объединяет макромир и микромир? Да, симметрия одинаково переносит работу и законы физики на все уровни твоей реальности от огромных масштабов до крошечных величин. В этом и есть удивительная особенность симметрии, которая проявляет независимость законов физики от времени, пространства, движения и масштаба. Хотя о масштабах симметрии мы с тобой поговорим чуть погодя.
Симметрия выражается не только в зеркальности чего-то, но и в балансе, равномерности и равновесии природы и всей Вселенной. И такой порядок вещей складывается в проекции как на микроскопические масштабы, так и на экстремально большие пространства. Однородность, баланс, изотропность, равновесие, эквивалентность, равенство, равномерность, упорядоченность – всё это является признаком симметрии на разных масштабах Вселенной.
Возвращаясь к биохимии с её микроскопическими величинами, стоит для примера вспомнить такой кофермент, как Никотинамидадениндинуклеотид NAD+ (окисленный) и NADH (восстановленный), который играет основную роль в метаболизме твоего тела, помнишь? Этот кофермент одновременно отдаёт и забирает электроны у молекулы, в зависимости от реакции. Таким образом, этот кофермент (коэнзим) так же, как и другие ферменты, участвует в постоянной выработке энергии: отдаёт-забирает; отдаёт-забирает и так в течение дня бесконечное количество раз. Ещё одним ярким примером круговорота энергии является цикл Кребса – центральная часть катаболизма, происходящая в клетках, подобно круговороту энергии, молекул и жизни на Земле, становится ярким примером симметричности и баланса процессов на микроскопическом уровне и, в конечном счёте, жизни организмов.
Симметрия в крупных масштабах прекрасно иллюстрируется законом Хаббла – Лемэтра, который гласит о том, что Вселенная расширяется равномерно, а скорость удаления наблюдаемой галактики или какого-либо другого астрономического объекта от тебя, находящегося на Земле, прямо пропорциональна расстоянию до такого объекта. Это означает, что с какой бы точки в галактике или во Вселенной ты ни стал наблюдать за её движением, она в каждой точке будет расширяться пропорционально и с одинаковой скоростью. То есть где бы ты ни находился, скорость удаления и расширения Вселенной всегда будет равна примерно 75 километрам в секунду на один мегапарсек (3,2 млн световых лет).
Бесподобным примером равновесия служат все законы (начала) термодинамики. В частности, именно первый и второй законы термодинамики (сохранения энергии и энтропии) дают возможность сформулировать критерии равновесия в термодинамических системах.
Ты удивишься, что, несмотря на такое обилие симметрии, баланса и равновесия, на разных уровнях жизни и в различных системах и фазах: термодинамическое, механическое, гидростатическое, химическое равновесие – есть примеры его сознательного нарушения. И таким примером являешься ты.
Дело в том, что всё во Вселенной стремится к равновесию и симметрии, однако где-то это равновесие уходит в хаос, а где-то находится в постоянной борьбе за жизнь и становится равновесием жизни. Живые организмы, и в особенности человек, постоянно пытаются преодолеть или подавить равновесие. Это связано не только с биохимическими процессами, происходящими в организме, ярким примером которых является ферментативная кинетика, ускоряющая реакции в организме, но и в целом движение в плазменном потоке жизни. Жизнь, как равновесие, отражается в результате эволюции как борьба организма в заданной системе за выживание. В то же время живой организм стремится к другому равновесию и симметрии – хаосу или смерти. Это происходит в том случае, когда живой организм перестаёт бороться и движется в некой предопределённой системе, где результат заранее просчитан. Чтобы организму выжить и жить, надо всегда преодолевать одно равновесие и симметрию – хаос, и стремиться к другому – гармонии, при этом сохраняя баланс, равновесие и симметрию в себе. Этот парадокс симметрии движет тобой и отражает глубинную суть твоего окружающего мира. В этот парадокс вовлечено и твоё я, которое, находясь в тебе как в симметричном, равновесном и сбалансированном существе, стремится появиться и развиваться, вопреки твоему внутреннему желанию уйти в равновесие смерти и симметрию хаоса (но об этом чуть позже).
Предлагаю ещё немного потерпеть этот монолог о симметрии в физике, и, чтобы он был симметричным, вернуться в начало нашего разговора о гравитации. Сама теория относительности, как ты уже понял, вытекает из симметрии: относительности соответствует закон сохранения движения центра масс по теореме Нётер. Из этого Альберт Эйнштейн в своё время вывел вполне логичный принцип симметрии (эквивалентности, равенства) сил гравитации и инерции (покоя). Этот принцип (упрощая) позволяет говорить о единой массе, и в случае взаимодействия с ней гравитации, и в случае отсутствия взаимодействия с ней гравитации (инерционная система отсчёта, или ноль-гравитация). Вся суть этого принципа в итоге была направлена на то, чтобы связать какие-либо движения и в конце концов действия какого-либо тела не со свойствами такого тела, а со свойствами самого пространства-времени, в котором находится такое тело, тем самым описывая не тело как таковое, а пространство-время, в котором находится такое тело и совершает в нём движение. Принцип симметрии (эквивалентности, равенства) сил гравитации и инерции (покоя) делает в конечном счёте законы физики зависимыми от времени и пространства, а движение в искривлённом гравитацией пространстве-времени делает неотличимым от движения с ускорением наблюдателя в плоском пространстве-времени. Это очень важно для дальнейшего разговора о гравитации и твоём я.
