По сути, термодинамика есть предшественница системного анализа, общей теории управления, биологической кибернетики и многих других междисциплинарных научных ростков. А образ сферы позволяет сформировать модель человека и цивилизации, как гипотетического шара, имеющего определенные вложенные оболочки и структуры. Причем работа данной модели может быть описана формулами, используемыми в физике и математике. В будущем это станет полезно при компьютерном моделировании тех или иных процессов, происходящих в жи ой материи. Но сейчас нас интересует Первый закон термодинамики применительно к «сферическому человеку».
Этот самый Первый закон, или Первое начало термодинамики, напомню подзабывшим, есть не что иное, как формулировка общефизического закона сохранения энергии для термодинамических систем, то есть тех систем, где происходят термические, массообменные и химические процессы.
Когда я начал свои мысленные эксперименты со сферами, то увидел явное несоответствие между площадями развернутых мембран (кишечной и легочной) и тем энергетическим вкладом, которые они привносят в метаболизм. А именно: учитывая, как тяжело переносит организм кислородное голодание, площадь легочной мембраны казалась явно недостаточной в сравнении с кишечной мембраной. Возникает вопрос: почему же без воздуха, который взаимодействует с легочной мембраной, организм может продержаться намного меньше, нежели без воды и еды, которые взаимодействуют с кишечной мембраной? Почему так важна именно легочная мембрана при меньшей площади? Решение оказалось на поверхности — после некоторых раздумий я пришел к выводу, что полезное действие данных мембран необходимо оценивать не по площади, а по эффективности энергетического воздействия на метаболизм. Элементарно, Ватсон!
Как мы уже знаем, реакция аэробного дыхания дает 36 молекул АТФ на 1 молекулу глюкозы, против реакции анаэробного гликолиза, которая дает лишь 2 молекулы АТФ на 1 молекулу глюкозы. Путем вычислений, соотнося площади мембран и их «энергетическую производительность», мы получаем коэффициент эффективности метаболизма каждой из мембран — 1440 условных энергетических единиц для легочной мембраны и 200 для кишечной (сами вычисления опускаю) — и приходим к выводу, что вклад в энергетический баланс при аэробном обмене будет в семь раз выше, чем при анаэробном. Этот энергетический коэффициент будет важен для дальнейшего изучения законов, согласно которым функционирует живая материя.
И сразу пример. Еще в 1966 году нобелевский лауреат в области физиологии и медицины немецкий биохимик Отто Варбург отметил, что «первопричина рака — это замена дыхания с использованием кислорода в нормальной клетке на другой тип энергетики — ферментацию глюкозы». То есть: баланс аэробного-анаэробного вклада в «энергетический котел» действительно играет ключевую роль в функционировании организма!
После того, как был установлен энергетический баланс мембран, я попытался визуализировать термодинамическую сферу в виде шара (шар — это «заполненная» фигура, в отличие от сферы). Площадь этого шара — мембраны (легкие + кишечник); точка в его середине — управляющий центр (в данном случае ствол головного мозга). А что между ними? Чем заполнен объем шара? Через какую структуру передается информация от мембран к управляющей системе и обратно? Как сделать так, чтобы вся информация быстро, адекватно, постоянно и бесперебойно поступала от поверхности сферы к управляющему центру? Нам нужно выявить передающий канал — наполнение этого гипотетического шара.
Если мы обратим внимание на структуру клетки, то отметим наличие среды между ее оболочкой и ядром, а именно — цитоплазмы.
В человеческом организме, по аналогии с клеткой и цитоплазмой, передающей средой является кровь, конечно же. Она постояннс находится одновременно и на мембранах, и внутри управляющих систем. Сердце также играет немаловажную роль в передаче информации — оно осуществляет механическую передачу овеществленной информации от мембран к управляющему центру и обратно путем переноса растворенных в плазме крови определенных веществ — газов, пептидов, аминокислот, гормонов и прочих активных биохимических субстанций. Сосуды же являются каналами передачи информации.