Кибержизнь. Контуры медицины будущего

Итак, ПЕРВАЯ СФЕРА. Для удобства восприятия читателем представленного материала, изложенного в данной книге, нам будет необходимо ввести основные понятия – мембрана, управляющий центр и передающая среда. У меня родилась идея развернуть организм человека в виде мембран, контактирующих с внешней средой. Например, площадь слизистой оболочки кишечника или кишечной мембраны – если развернуть каждую ворсинку толщиной в одну клетку, – по данным разных авторов, составит примерно 200 квадратных метров. Если же взять мембрану лёгочной ткани, альвеолярную, то получится около 80 квадратных метров. Это и есть две основных мембраны, контактирующие с внешней средой. То есть, если человека представить в виде сферического аэростата, то мы увидим схожую картину. Огромная по площади сфера, которая воспринимает энергию, вещество и информацию от внешней среды. Эта информация поступает в управляющий центр – ствол головного мозга – и обрабатывается там, после чего запускается комплекс энергетических и биохимических процессов с целью адаптации к внешней среде, сохраняя при этом энергетический баланс внутренней среды. Почему именно сфера? Это удобно для нашего понимания. Нас еще со школы и института учат рисовать клетку в виде круга с ядром внутри. Возможно гипотетически предположить, что человек ни что иное, как большая клетка, состоящая из триллионов маленьких клеток, но чтобы не обманываться видимостью физической формы тела, мы это упрощаем в нашем понимании и превращаем в сферы. По аналогии ядро-цитоплазма. Ядро – управляющий центр. Цитоплазма – передающая среда.

В этом месте нашего повествования я хотел бы заострить внимание читателя на переходе научных взглядов с чисто медико-биологических к биофизическим. Такой переход стал возможен лишь благодаря работам А. А. Ляпунова в области математической биологии, суть которых сводится к двум проблемам: первая – это проблема устойчивости процессов управления в живых системах, а вторая – проблема осознания и описания структуры иерархически соподчиненных управляющих систем в живой природе. Именно представив организм в образе «первой сферы», мы получаем возможность четко и понятно применить математический инструментарий Ляпунова к описанию и компьютерному моделированию этого уровня организации управления в живом организме. Таким образом, четко прослеживаются этапы эволюции научного понимания: первый – медико-биологический, второй – математико-кибернетический, третий – биофизический, когда через математическое осознание функционирования живого объекта мы выходим на уровень понимания работы организма с точки зрения законов физики. И наиболее подходящей для этого областью физики, естественно, предстает нелинейная термодинамика диссипативных систем Пригожина.

Почему именно термодинамическая сфера? Потому что это очень удобно со стороны оценки работы системы. Термодинамика – это область физики, которая изучает принципы работы любых систем. Открытых и закрытых. Самостоятельных и зависимых. С дополнительной энергией и без. Живых и неживых. Разных. То есть термодинамика не изучает работу каких-либо конкретных составных частей, термодинамика изучает, как работает организм в целом. Что в целом происходит, каков глобальный ответ и какая происходит адаптация. Термодинамика есть предшественница системного анализа, общей теории управления, биологической кибернетики и многих других междисциплинарных научных ростков. Образ сферы позволяет сформировать гипотетическую модель человека как шара, имеющего определенные мембраны. Работа данной модели может быть описана формулами, используемыми в физике и математике. В дальнейшем это будет полезно при компьютерном моделировании тех или иных процессов, происходящих в живой материи. В первую очередь, это первый закон термодинамики в классическом виде, а также в синтезе с другими формулами и теоремами. Первый закон термодинамики здесь рассматривается как основополагающий описательный принцип распределения энергии. Суть его в том, что энергия делится на внутреннюю энергию и на энергию, затрачиваемую для совершения системой работы. Если же у пытливого читателя появится необходимость найти способ построения конкретно математической модели живой природы, ему будет полезно обратиться к общей теории управления Зубова и принципу «бэнг-бэнг» в теории оптимального управления Ляпунова.

Но вернёмся к предмету нашего обсуждения. Термодинамические сферы были придуманы мною для упрощения визуализации сложных процессов и для того, чтобы любознательный читатель мог легче познавать теоретическую часть термодинамической биологии, используя эту модель. Термодинамическая сфера – это хороший удобный виртуальный инструмент. Можно сказать, это адаптированная визуализация математических и физических формул. Сухие формулы, переведенные в ощущения, в образное мышление.