Megjelent: KAPU, 2007.06-07.

Biológia a kvantumszint mögött – 3. rész

Sorozatunk első részében (Biológia a kvantumszint alatt, KAPU 2007.04) érzékeltettük, hogy a fizikai kölcsönhatások két részecske, illetve két test között hatnak, míg a biológiai kölcsönhatások sokrészecske-kölcsönhatások, olyan komplex rendszerekben lépnek fel, amelyben elegendően sok részecskének van a saját egyensúlyi állapotához képest jelentős többletenergiája. Kimutattuk, hogy amíg a fizikai testek maguktól mindig az egyensúlyi állapot felé haladnak, addig az élő szervezetek maguktól mindig az egyensúlyi állapottól minél messzebb igyekeznek és ezt igyekeznek minél tovább fenntartani. Ennek fényében, utólag már nyilvánvaló, hogy amíg a leejtett kő mindig a föld felé esik, ahol egyensúlyba ér, addig az élőlények minél tovább igyekeznek életüket a halált jelentő egyensúlytól minél messzebb (minél nagyobb többletenergiával) fenntartani. A fizikai testek viselkedését legalapvetőbben jellemző mennyiség a hatás, amelynek mértékegysége energia*idő. Ez a mennyiség a fizikai testek esetén általában a lehető legkisebb. Felfedeztem, hogy ugyanez a mennyiség, az életenergia*életidő, az élőlények esetében a lehető legnagyobb. Vagyis amíg a fizikai testekre a legkisebb hatás törvénye, addig az élőlényekre a legnagyobb hatás törvénye teljesül.

Sorozatunk második részében megvizsgáltuk, hogyan működik a legkisebb hatás elve. Bemutattuk a hatás-elv Feynman út-integrál értelmezését, amely szerint a hatás-elv az elemi kvantumok viselkedéséből adódik. Mielőtt elindulnának egy kölcsönhatásban pályájuk végpontja felé, feltérképezik az egész világegyetemet, és az összes lehetséges pálya közül azt választják ki, amelyikre a hatás a legkisebb. Felvetettük, hogy ez nemcsak úgy néz ki, mintha a kvantumok egyfajta elemi tudatossággal rendelkeznének, hanem ténylegesen ez a helyzet. Ezek után kimutattuk, hogy a kvantumfizikai folyamatok véletlenszerűsége a fizikai rendszerek szervezetlenségéből adódik. Mivel pedig az élőlények biológiai szerveződés megnyilvánulásai, esetükben a kvantumok ezt a biológiai szerveződést is feltérképezik a világegyetem feltérképezése során, és így a biológiai szerveződésnek megfelelően választják meg pályájuk végpontját. Elsősorban a fényt találtuk a biológiai szerveződés, a fizikai folyamatok biológiai egymáshoz csatolásának megvalósítására. A fény ugyanis spontán keletkezik, a fizikai törvények nem szabják meg pontosan, melyik atomban, molekulában és mikor jöjjenek létre, ahogy azt sem, hol és mikor nyelődjenek el. Pedig éppen a fotonok aktiválhatják a megfelelő biológiai folyamatokat, és határozhatják meg helyüket és időzítésüket. Azt, hogy melyik folyamat mikor és hol menjen végbe – vagyis a biológiai információt.

Most pedig haladjunk tovább az élet végső titkának feltárásában! Ha a fotonok az élő szervezetekben a biológiai szerveződésnek megfelelő időpontban és helyen születnek, és a biológiai szerveződésnek megfelelő folyamatokat indítják be a kellő időpontban és helyen, akkor kölcsönhatásaikban kifejeződik a tudatosság elemi szintje. Ezt a tényt Grandpierre K. Endre fedezte fel először, és ismertette is a „World Futures. The Journal of General Evolution” c. folyóirat hasábjain, 2000-ben.

A kvantumok kölcsönható érzékelésének elve

Grandpierre K. Endre rámutatott, hogy a Természetben minden test, amelynek szabad energiája, mozgatható felületei vannak, rendszerekbe szervezi magát: atomokká, molekulákká, komplex rendszerekké. A kozmikus szerveződés spontán, magától megy végbe, és egyetemes jelenség, a világon mindenhol, minden részecskére, testnél automatikusan fellép. Annyira általános jelenség, hogy természetesnek vesszük, és eltekintünk tőle, ahogy gyakran a levegő lététől is. De valójában ez a spontaneitás rendkívül figyelemre méltó tulajdonság, különösen, amikor egy összetett rendszer épül fel az egyszerűbb elemekből. Így például általában úgy véljük, a vízmolekulák képződése egyszerű fizikai jelenség. Ennek alapja, hogy ha a vízmolekula alkotóelemei, a hidrogén és az oxigén gáz elkeverednek, és tüzet gyújtunk, a hidrogén és az oxigén robbanásszerűen vízzé egyesülnek, vagyis egy pillanat alatt az összes hidrogén-atom a vízmolekula képződéshez szükséges módon kapcsolódik össze az oxigén-atomokkal. A víz képződése megszokott, elkönyvelt tény, amin nem szoktunk elgondolkodni. De ezt a megszokást, beidegződést félretéve gondoljuk csak meg, hogy a vízmolekula képződéséhez a hidrogén atomoknak éppen egy rendkívül különleges módon, egy pontosan meghatározott energiával, egy bizonyos távolságban és szögben kell az oxigén atomok felé haladniuk, különben vagy túlfutnak rajtuk, és akkor ezért nem jön létre vízmolekula, vagy olyan gyengén, meg nem felelő módon haladnak el az oxigén-molekula mellett, hogy a hidrogén atom nem tud az oxigénatomhoz kapcsolódni. Ha a hidrogén és oxigén atomok véletlenszerű, kaotikus hőmozgást végeznek,  akkor ütközéseik is véletlenszerűek kell legyenek. De mivel egy ilyen folyamatban csillagászati számú atom vesz részt (százezermilliárdszor-milliárd hidrogénatom van egy kávéskanál vízben), nem valószínű, hogy mindegyik atom véletlenül ugyanabban a pillanatban a megfelelő módon találkozzon össze. Hasonló a helyzet ahhoz a tánciskolához, amelyben vakon kell a fiúknak lányokat választaniuk. Még ha csak tíz pár áll is egymással szembe, és szemük bekötve rohannak össze-vissza, akkor sem valószínű, hogy egy másodperc alatt minden fiú éppen egy lányt kap el. Hát még ha a tánciskolában  százezermilliárdszor-milliárd fiú és lány rohangál össze-vissza! Nyilvánvaló, hogy a megfigyelt tény – hogy a hidrogén-atomok mindig össze tudnak kapcsolódni az oxigén-atomokkal vízmolekulákká – egy spontán szervező tényező létén nyugszik. Valóban, Hemley 1995-ben a Nature című folyóiratban cikkében megírta, hogy bár a víz képződése egyike a legalaposabban ismert kémiai folyamatoknak, mégis tele van rejtélyekkel. Úgy tűnik, a vízmolekulák képződését egy spontán, automatikusan lezajló célba juttató folyamat teszi lehetővé.

Ha utánanézünk, a szakirodalomban spontán célba juttató folyamatok egész sorának apró nyomaira bukkanhatunk. Ilyen például a molekulák különös tulajdonsága, hogy előszeretettel választják orrunk érzékelő receptorait. Csak ezzel magyarázható ugyanis, hogy orrunk már egy-két molekulát is képes érzékelni. Ahogy Lewis Thomas írja „Hány élete van egy sejtnek?” című könyvében (1988, 59. o.): egy átlagos ember már néhány butilmerkaptán molekulát éppúgy megorront, ahogy az angolnák már két-három feniletil-alkohol részecskét is képesek kiszagolni. Egyes kutatók úgy vélik, hogy a molekulák kommunikálnak egymással, azaz jeleket bocsátanak ki magukból, és ezek alapján tájékozódnak. Ez az élőlények közötti közlési rendszer teljesen általános jelenség (u. ott, 61. o.). Az élet minden formája bejelenti közelségét az összes többieknek. Ennek célja az élőlények tevékenységének összehangolása, a földi élet összehangolt fenntartása, megújítása. Ez a közlési rendszer tájékoztatja az Alpok növényzetének szöveteit a Sargasso-tenger angolnáinak állapotáról, s mindezt a legkülönfélébb élőlények egymáshoz kapcsolódó üzeneteinek végeérhetetlen közvetítése révén. És ez a fejlett közlési rendszer már önmagában is figyelemre méltó – de még inkább az, ha meggondoljuk, hogy nemcsak élő rendszerek vesznek benne részt, hanem élettelennek tekintett molekulák is, mint például a feniletil-alkohol vagy a butilmerkaptán molekulák.

Lehetséges, hogy a biológiai szerveződés egy elemi szintje már az úgynevezett élettelen világot is áthatja? Vegyünk egy példát, ami csak azért olyan különös, mert a megszokott jelenségeken nem szoktunk elgondolkodni. Én is csak kilenc éves koromban gondolkodtam el rajta, amikor még elmém elfogulatlanabb volt, mentesebb a megszokástól, a dogmáktól. Íme: előttünk egy kréta. Úgy gondoljuk, a kréta nem él. Törjük ketté. Ha a karomat eltöröm, hiába teszem egymás mellé, hiába szorítom egymáshoz két darabját, nem áll össze újra ép egésszé, épp mert az élőlény több, mint részeinek összege. Csakhogy ha a kréta élettelen, és nem több, mint részeinek összege, akkor ha az eltört kréta két részét egymáshoz szorítom, össze kell tapadniuk újra ép egésszé. Annál is inkább, mert a két törési felület egymás párja, s egymáshoz nyomásra hajlamos az egymásba csúszásra, illeszkedésre, s ha kitartóan próbálkozunk, sikerrel kell járjunk. De a kísérlet soha nem vezet sikerre! Az eltört kréta két darabja soha nem áll össze ép egésszé, épp, mint az eltört kar két darabja! És ez nem egyedi eset. Gondoljuk meg, hogy mi történik akkor, amikor egy szikla magától megreped. A repedésvonal végigfut a szikla egész felületén, és mélyében, pontosan úgy, ahogy az megfelel a szikla egészét összetartó erők leggyengébb pontjainak összességének. De hogyan és mi összegzi a pillanatnyi helyzetjelentést a szikla különböző részeinek állapotairól? Honnan tudja a repedés, hogyan kell futnia? De vegyünk még egy jelenséget: a villámlást. Ahogy azt Feynman leírja Mai fizika, 5, Elektromágnesesség c. könyvének Légköri elektromágnesesség c. fejezetében (61.6: A villám, 134. o.), az egész folyamat az ún. „elővillámmal” kezdődik. Ez nem olyan fényes, mint maga a villámcsapás. A fényképeken kezdetben egy kicsiny  fénylő pontot láthatunk, amely a felhőből indul ki és rendkívül gyorsan (a fénysebesség hatodával!) mozog lefelé. Mintegy ötven métert tesz csak meg, aztán megáll. Körülbelül a másodperc ötvenmilliomod részéig áll, azután újra megugrik, megteszi a következő lépést. Megint pihen egyet, majd megteszi a következő lépést, és így tovább. Abban a pillanatban, amikor az elővillám elérte a talajt, kiszabadul a felhő teljes negatív töltése, felvillan a villám legfényesebb része, a fővillám. Ezért és ilyen módon jön létre a villám jellegzetes, cikázó alakja. Mindezt Feynman leírja, de nem teszi fel a kérdést: miért történik így mindez? Hogyan alakul ki az első elővillám-darabka? És miért áll meg „pihenni”, ahogy Feynman írja? Csak nem gondolkodási időt kér? Ha nem, akkor magyarázat nélkül maradunk. Ha igen, akkor viszont egy sor hasonlóan megmagyarázatlan jelenséggel kapcsolhatjuk össze: a kvantummechanikai kétrés kísérlettel, az eltört krétával, a vízmolekulák képződésével, a szikla repedésével. Valóban, a szikla repedése és a villám keletkezése hasonló jelenségek. Talán a szikla repedésekor is elő-repedések futnak fel a szikla egy-egy szakaszán, megállnak „pihenni” vagy „gondolkodni”, s utána futnak tovább? Hasonló jelenségek egész soráról e sorok szerzője már egy egész tanulmányt írt „Miért hullik a vakolat?” címmel (IPM, 2003 október).

Kutatásaim során felfedeztem, hogy ezek a rejtélyes jelenségek az áttekintő képességgel, az egységes egészként viselkedéssel függenek össze, és ez pedig a hatás-elv átfogó mivoltának megnyilvánulása. A legkisebb hatás elve (ami a fizikában általános) ugyanis az összes lehetőséget feltérképezi, és ezek közül választja ki a legkedvezőbbet, amely a minimális hatás (=energia*idő) felhasználással jár. A hatás-elv átfogó mivoltának fizikai következményeit mindmáig nem vették észre a fizikusok. Túlságosan szokatlan gondolatmenet ez ahhoz, hogy a bevett síneken gördülő, csőlátást megkövetelő modern elvárási rendszert gondolkodásukba beépítő kutatók számára elérhető legyen. De attól még ezek a jelenségek éppúgy tényszerűek, éppúgy megcáfolhatatlanok, mint a fizika dogmáinak megfelelő részjelenségek, amelyekben az „egész” közvetlenül nem játszik irányító szerepet. A hatás-elv átfogó mivolta még meredekebb gondolatokat is felvet. Ha a hatás-elv térben átfogóan is képes megnyilvánulni, ahogy a sziklában, a villámban, akkor ugyanígy képes lehet időben átfogóan megnyilvánulni! Tény, bármennyire is elkerüli ez az összefüggés a fizikusok figyelmét, hogy az anyagok kivétel nélkül mindnyájan öregszenek. Öregszenek bizony! Öregszik a vakolat, amikor az évek-évtizedek alatt mállik, porzik, repedezik; öregszik a ház, ha magára hagyják; öregszik a rugó, s lassan ernyed, gyengül, törékennyé válik. Tényleg, melyik esetben öregszik gyorsabban a rugó: ha összenyomódik időnként, vagy ha nem? Hogyan befolyásolja öregedését az összenyomások száma, mértéke? Van-e optimális összenyomási ütem, mérték, amely a legkedvezőbb a rugó öregedésére? Kérdések, amelyeket a fizikusok elmulasztottak feltenni. Kérdések, amelyek a látszólag élettelen Természet titkaihoz természettudományos elfogulatlansággal és alapossággal vezetnek közelebb. Megfejtetlen talányok! Rovatunk címe úgy látszik, ideillik, mert munkánk a jól ismertnek vélt világ felszíne alatt szédítő távlatokat tár fel. Öregedés az élettelen világban – hogyan kell ezt felfognunk? Talán emlékeznek az atomok arra, hogy mikor képződött a test, amelynek alkotórészei? Ha az egész test összes atomjára vonatkozik az öregedés, akkor itt egy kollektív emlékezet nyomaira bukkantunk! Ha nem emlékeznek, akkor honnan tudják, hogy öregedniük kell? Mi méri az időt a szikla, a vakolat esetében? Hogyan méri az eltelt időt a vakolat? Úgy tűnik, itt is a hatás-elv átfogó, téren és időn átnyúló megnyilvánulására bukkantunk. S ha így van, akkor a hatás-elv fizikai alapot ad az anyagok öregedésében és egyéb megnyilvánulásaiban jelentkező kollektív emlékezetnek. A kollektív emlékezet pedig újabb jelenséget ad a kvantumok tudatjelenségeinek már eddig is figyelemreméltó listájához. Ugyanis sorozatunkban új fény derült a kvantumok tájékozódó-képességére, a megfelelő pálya kiválasztásának képességére, a hidrogén molekulákat célba juttató szervező folyamatra, az elő-villámok tájékozódó képességére, és most az élettelen anyagok öregedésében rejlő kollektív emlékezetre. Vegyük csak sorra: tájékozódás, választás, a helyzet összes lehetőségének felmérése, az ennek megfelelő viselkedés, kollektív emlékezet mindegyike külön-külön, de együtt még hangsúlyosabban, tudatjelenségeket jelentenek. Tudatjelenségek sora az atomi világban!

Grandpierre K. Endre 2000-ben angolul megjelent tanulmányában ezeket az elemi tudatjelenségeket nem korlátozza az atomi világra. Az atomok molekulákká szerveződése ugyanis szintén egyetemes, automatikus folyamat az egész Kozmoszban. Hasonlóan a molekulák egyre összetettebb rendszereket alkotnak a biológiai evolúcióban éppúgy, mint a kozmikus szerveződésben, a Naprendszer kialakulásában, a Tejútrendszer kifejlődésében, és így tovább. Rámutatott, hogy a „kölcsönhatás” elemi jelensége nem csupán fizikai, hanem egyben elemi tudatjelenséget is jelent. Először is figyelmet érdemel, hogy a testek hatást képesek gyakorolni egymásra, mégpedig kölcsönösen, és ez a kölcsönösség egy végtelen logikai kört foglal magába. Amikor az egyik test hat a másikra, a másik is hat az egyikre, és ez a visszahatás, mivel azonnali, újra visszahat az egyik testen át a másikra és így tovább. Ráadásul a testek rendszerint nem csak egy másikkal hatnak kölcsön, legalábbis is szigorú értelemben, hiszen a tömegvonzás és az elektromágneses hatás kiterjed a végtelenbe. Minden test minden testtel közvetlenül kölcsönhat. Tegyük hozzá, hogy a plazmákban és a kvantumrendszerekben – és minden test kvantumokból áll! –  rendszerint a közösségi erőtér, az egyes töltések, kvantumok egyesített erőtere az irányító. Ha pedig a kölcsönhatás egyben érzékelést, tudati jelenséget is magába foglal, akkor a közösségi erőterek egyben közösségi tudatmezőket is jelentenek. Ráadásul a biológiában eleve a sokrészecske-kölcsönhatás játssza a főszerepet, vagyis a kölcsönhatások, elemi érzékelések rendkívül gazdagon és sokszorosan egybeszőtt logikai hálót alkotnak. Az egységes közösségi szerveződések maguk is elemek egy átfogóbb szerveződésben. A szerveződés rendszerei így az egész Világegyetemet átfogják. S nemcsak az elemi szintről, a kvantumszintről indulnak ki, hanem egyben és ugyanakkor az Egész szintjéről is, felülről lefelé, a Világegyetemet átfogó hatáselv átfogó megnyilvánulásaiból lefelé a galaxisok, naprendszerek, bolygó-bioszférák, élőlények, molekulák, atomok és kvantumok felé.

A spontán célbajuttatás jelensége különösen szembetűnő a biológiában. Bármennyire is akadályozza a kutatást ezen a téren a mai megcsontosodott mechanikus szemlélet, mégis tanulmányok egész sorára tudtam bukkanni, akik erről a jelenségről más-más néven írnak. Torchilin például 2007-ben „spontán célbajuttatás” néven ír; Mikhailov és Hess 1995-ben „aktív navigáció”-t említ, Di Cola és munkatársai (2005) spontán beillesztő mechanizmusra hivatkoznak. E különböző elnevezések azonban ugyanarra a jelenségre vonatkoznak, a molekulák különös célratartó képességére, tevékenységére.  A Grandpierre K. Endre (2000) által felfedezett Elemi Érzékelő Kölcsönhatás Egyetemes Elve tehát nemcsak hogy túlmutat a kvantummechanikán és megalapozza az elméleti biológiát, de figyelemreméltó tapasztalati bizonyítékokra is támaszkodhat.

A biológiai lehetőségek eredete

Az élő szervezet gazdálkodik energiaforrásaival. Minden fehérjemolekula a fizikai törvények értelmében elkerülhetetlenül elbomlik, ahogy a szervezeten kívül került fehérjék vizsgálata kimutatta. Mivel a fizikai törvények a szervezet belsejében is érvényesek, ezért a bomlásnak ott is végbe kell mennie. Csakhogy a lebomlott fehérje nem életképes. A fehérjéknek az élő szervezetben folyamatosan meg kell újulniuk. A szervezetben lezajló minden energia-leadó folyamatot a szervezet lehetőség szerint olyan energia-felvevő folyamathoz kapcsol, amelynek lezajlása a szervezet számára kedvező. Ha a szervezet ügyes, akkor a legtöbb energialeadó folyamatot hasznos energiaigénylő folyamat kiváltására tudja felhasználni. A biológiai szerveződés pedig az emberi értelmet messze meghaladóan „ügyes”. Az energiaigénylő folyamatok fizikai rendszerben maguktól nem mennek végbe. Ahogy a biológiai termodinamika megfogalmazta (Haynie, Biological Thermodyanmics, 2001, 81), fizikai rendszerekben spontán módon csakis energialeadó folyamatok mehetnek végbe, mert az egyes folyamatok függetlenek egymástól. Az élő szervezetekben viszont törvényszerűen energiaigénylő folyamatok is végbemennek. Olyan új folyamatok tehát, amelyek meghaladják a fizikai lehetőségeket, amelyek biológiai csatolás hiányában soha nem mehetnek végbe. Az élet a fizikailag nem lehetséges folyamatok törvényszerű létrehozása. A biológiai csatolás létrejötte a különböző fizikailag lehetséges (energialeadó) és fizikailag nem lehetséges (energiafelvevő) folyamatok között így a fizikai lehetőségeken messze túlnyúló lehetőségeket nyit meg. Minden egyes fizikailag lehetséges energialeadó folyamathoz rengeteg fizikailag nem lehetséges, energiafelvevő folyamat tartozik, és így a biológiai lehetőségek száma messze meghaladja a fizikai lehetőségekét.  Egy konkrét példával: leejtünk egy élő madarat a magasból. A madár nem akarja összezúzni magát a földön, ezért előbb-utóbb módosítja kezdeti szabadesését, és lassan elkanyarodik a fizikai pályától. Hogyan, merre kanyarodjon, a biológia törvényei nem szabják meg olyan egyértelműen, mint ahogy a szabadon eső kő (vagy halott madár) pályáját a szabadesés fizikai törvényei. Repülhet jobbra, balra, bármely irányba, és pályája is tetszés szerinti alakú lehet, kivéve az életveszélyes, illetve halált jelentő pályákat.

A biológiai folyamatok a fizikai folyamatok alapját képezik. A madár szárnya által kiváltott fizikai erő oka, hogy a madár testében bioáramok futottak végig, amelyek működésbe hozták a szárny mozgató izmait. A biológiai folyamatok a fizikai folyamatok kezdőfeltételeit teremtik meg. A biológia a valóság mélyebb birodalmában cselekszik, mint a fizika!

Grandpierre Attila

csillagász, zenész

(folyt. köv.)