Второй закон

О кристаллах, чуде жизни и обретении веры

У недостроенного небоскрёба

«У вас в редакции теперь новая сотрудница, Галина Руссо?» – спросили меня недавно. «Нет, она не в штате. Просто хороший катехизатор, поэтому и печатаем в каждом выпуске», – отвечаю и вспоминаю, что так и не встретился с ней. Сотрудничество наше с Галиной Владимировной – бывшим учёным, кандидатом геолого-минералогических наук – началось ещё в начале года. Обменялись мы по электронной почте вопросами и тезисами будущего интервью, но отложили встречу «на после Пасхи», потом «на после Успения». Уж больно сложной оказалась тема – эволюция, второй закон термодинамики и гиперболический закон рангового распределения. Будет ли это интересно нашим читателям?

Галина Владимировна Руссо

Нынче в сентябре всё же отправляюсь на Охту, в правобережный район Петербурга, где в храме Успения Пресвятой Богородицы трудится Галина Владимировна. Человек я не мистический, но на всякие «знаки» всё же обращаю внимание. Вышел из метро, а вверху – огромная радуга. Всё небо перечёркнуто чёрными трамвайными и троллейбусными проводами, за ними многоцветье радуги кажется таким живым и великолепным! Контраст между искусственным и настоящим. Не то ли самое чувствовала Галина Владимировна, когда оставила науку ради Церкви? К тому времени была готова её докторская диссертация и запатентовано изобретение, которое удешевляет выращивание кристаллов, необходимых для очень перспективной сейчас лазерной техники. Возможно, её ждали слава и деньги. Но что-то увидела… и даже диссертацию защищать не стала.

«Вышел из метро, а вверху – огромная радуга»

Прохожу квартал – и вот второй контраст. Глазам открылся вид на комплекс суперсовременных зданий из стекла и бетона. Где-то здесь собирались строить и печально известную «газпромовскую башню», да остановили стройку из-за того, что небоскрёб нарушил бы исторический облик города. Но и это «чудо» конструктивизма прямо-таки подавляет своей квадратурой. И какой живой и тёплой выглядит на его фоне белокаменная Успенская церковь!

Рядом с «чудом конструктивизма» — белокаменная Успенская церковь, живая и тёплая

Захожу внутрь. Службы пока нет, но народа в храме много. На табурете у колонны сидит мужчина и читает миссионерский листок. Рядом стойка с этими листками, они на разные темы: о церковных праздниках, в чём заключается православное отношение к здоровью и так далее.

– Это вы их написали? – спрашиваю Галину Владимировну, когда она подошла и повела меня в зал приходских собраний.

– Да, это часть моей работы. В последнее время в Церкви утвердилось мнение, что миссионерством надо заниматься не только за церковной оградой, но и прямо в храме. И я, как катехизатор, полностью с этим согласна. В храм заходит масса людей, которые думают о себе, что они православные, но ровным счётом ничего о вере не знают. Вопросы они задавать боятся, а если что и спросят, то ответ на слух плохо воспринимают, отключаются уже на третьей фразе – слишком уж непривычен для мирского человека церковный образ мысли. Иное дело – предложить человеку короткий текст, который он спокойно дома прочитает.

– Вы всё же кандидат наук, естественнонаучник. На темы креационизма листовки не пишете?

– Какие?

– Креационистские. Ну там, против теории Дарвина, эволюции…

– До теории ей не хватает массы подтверждающих её фактов, например останков переходных видов. Но это не главное. Пусть спорят специалисты: биологи, палеонтологи, стратиграфы. А мы давайте посмотрим на эволюцию с позиций физики и теории информации. И вспомним прежде всего второй закон термодинамики.

– Насколько помню, этот закон об энтропии, постоянном распаде, действующем в материальном мире. Какое отношение он имеет к зарождению жизни?

– В том-то и дело, что он противоречит жизни. При существующей энтропии живая клетка вообще не должна была появиться. Понимаете, в чём дело… Живая клетка содержит в себе информацию. Её там так много, что нам даже трудно представить. Откуда она взялась?

– Постепенно накапливалась за миллиарды лет, в процессе усложнения, – привожу аргумент дарвинистов.

– А как клетка может усложняться, если во вселенной действует энтропия, грубо говоря, упрощение? Если быть точным, то второй закон термодинамики доказывает, что любая замкнутая система, то есть система, оставленная «без присмотра», всегда изменяется – порядок всегда сменяется беспорядком. И никогда не наоборот.

– Но вот кристаллы, по которым вы специалист, они же упорядочивают материю, когда растут? – спрашиваю. – Кристаллы ведь сложные структуры.

– Сложные? Это не совсем так, – отвечает бывший учёный и вздыхает: – Если я начну объяснять, то мы заберёмся в такие дебри…

– Ваша докторская диссертация, которую не стали защищать, наверное, помогла вам увидеть вот это противоречие между фактом жизни и энтропией?

– Отчасти да. Но в Церковь я пришла по другой причине. Хотя, конечно, занятия наукой помогли этому.

Главные буквы

– Геологический факультет Ленинградского университета я закончила в 1973 году, в самые, как сейчас говорят, застойные времена, – рассказывает Галина Владимировна. – О вере в Бога и не помышляла. Помню, на Менделеевской линии не раз встречала профессора с биофака, который шёл и крестился, – наверное, про себя молитву читал. Высокий такой старик, в каком-то невообразимом плаще. Поразило меня, что он никого не боится, прилюдно крестится. И где?! В административном центре главного ленинградского вуза.

Стала я работать при университете – в Институте земной коры. С заведующим лабораторией мне крупно повезло. Томас Георгиевич Петров оказался человеком с широчайшим кругозором, и людей он подбирал соответствующих. Так, в лабораторию он принял биолога Сергея Викторовича Чабанова. Это позже он защитил кандидатскую диссертацию по филологии и докторскую по философии и стал одним из известных петербургских учёных. А тогда он был этаким интеллектуальным маргиналом, которому в системе узкоспециализированной науки не находилось места.

Например, был семинар по фантоматике, на котором обсуждались проблемы подлинности и мнимости во всём – от политики до науки. Там собиралась самая настоящая элита Ленинграда – не какая-нибудь властная или денежная, а смысловая элита. Я там поначалу только хлопала глазами, вникая. Это был целый куст семинаров, который можно назвать пиром интеллекта. Например, по теоретической биологии. Я биологию не знала, но проблема даже не в этом, а в научных подходах, которые предлагались. Они тоже были для меня абсолютно новыми.

– Какие подходы?

– Их описывает название семинара – «Биогерменевтика». Здесь речь о смысле, заложенном в биологии. А смысл, само собой, подразумевался религиозный. Я тогда этого не понимала в принципе, постепенно только осознавала. Были и другие семинары, например по синергетике. И что бы мы ни обсуждали, во всём проявлялся системный подход. Интересно, что практически все участники семинаров, кого я знаю, рано или поздно пришли в Православную Церковь. Потому что если к науке подходить системно, то вот этот смысл религиозный и вылавливался.

Был забавный случай. Один семинар, по фантоматике, проходил в квартире. Тогда при каждой кафедре снимали старые квартиры для складов и других технических нужд, и вот мы собирались в таком помещении в старом доме на проспекте Газа по вторникам в 9 утра. Тема в тот день была о пересечениях разных идеологий, доска была исписана формулами и схемам с подписями: «коммунизм», «капитализм», «фашизм». Вдруг открывается дверь и входит милиционер, смотрит на грифельную доску. Немая сцена. Ну, думаю, сейчас нас вязать начнут. Потом выяснилось, что последний из наших, входя, забыл закрыть дверь, а милиционер увидел это и заглянул что-то спросить. К счастью, что написано на доске, он не разобрал.

– Разве могли посадить за научные собрания?

– Были и такие примеры. Но чаще увольняли с работы, отстраняли от преподавания, не печатали научные статьи. Например, Рэма Георгиевича Баранцева – профессора мехмата ЛГУ, доктора наук, лауреата Государственной премии СССР за исследования, связанные с космосом, – лишили кафедры и учеников за организацию семинара по семиодинамике, суть которого не вписывалась в диалектический материализм – догму тех времён.

Это был потрясающий семинар! Я попала на него буквально в последний момент, за пару месяцев перед разгоном. Ничего не понимала, но явно чувствовала, что если смысл вообще есть, то он есть именно здесь.

Хочется просто перечислить имена людей, на работах которых основывается видение науки не как чего-то узкоспециализированного, а как универсального подхода к восприятию реального мира. Лекции некоторых из них мне довелось слушать, работы других я только читала, но все они на формирование моего мировоззрения оказали очень сильное влияние. Это Сергей Аверинцев, Александр Любищев, Георгий Щедровицкий, Сергей Мейен, Василий Налимов, Юлий Шрейдер, Борис Кудрин, Юрий Лотман… не всех сходу вспомнила. И такое интегральное впечатление о всех этих людях можно выразить цитатой, не помню откуда: «Подлинное знание открывается только человеку нравственному».

– А системный анализ, который вы использовали в своей докторской, – он тоже оттуда?

– Да, и я начала применять его в геологии. Вообще-то, тогда было очень модно говорить: мы используем системный подход, подразумевая – мы исследуем всё сразу, «свалив в кучу». А я уже знала, что системный подход основывается на математике – не очень сложной, но совершенно специфичной. Её я и пыталась применять в исследовании роста кристаллов. Старшие коллеги мне говорили: «Не надо туда лезть». Эти университетские профессора работали в конкретных, узких областях, где есть научные основания, стандартные математические методы, а тут было видение, охватывающее как бы весь мир.

– А как вам помогло это в кристаллографии?

– Начну издалека… Все целостные системы описываются распределением одного типа. Обнаружили это сравнительно недавно. В 1949 году лингвист Джордж Ципф заметил странную тенденцию: небольшое количество слов в языке используется постоянно, а подавляющее большинство – очень редко. Если оценить слова по популярности, то открывается поразительная вещь: слово первого разряда всегда используется вдвое чаще, чем слово второго разряда, и втрое чаще, чем слово третьего разряда. Если положить все эти данные на координатные оси, где по горизонтали – слово, а по вертикали – частота встречаемости этого слова в тексте, то получится особое распределение. Они получило название: гиперболическое ранговое распределение с неопределёнными центральными моментами, или закон Ципфа, или Н-распределение. И выяснилось, что именно с распределением этого вида регулярно сталкиваются учёные, работающие в любых областях знания.

График, иллюстрирующий гиперболический закон рангового распределения

Например, этот закон работает в отношении размера городов. Город с самым большим населением в любой стране в два раза больше, чем следующий по размеру город. И так далее. Работает он для распределения частоты встречаемости химических элементов в земной коре, для распределения учёных по числу публикаций, распределения людей по уровню годового дохода… Такая вот глобальная закономерность.

– И как её можно использовать?

– Вот берём роман Льва Толстого, подсчитываем, сколько раз в нём употребляется каждое слово. Самому часто встречающемуся слову приписываем 1-й ранг, второму по частоте – 2-й. И так далее. Множество слов будет встречаться в тексте всего по нескольку раз – они образуют так называемый хвост распределения. Сейчас я нарисую вам схемку-график… Смотрите, вид распределения (насколько оно прижимается к осям) и последовательность слов на горизонтальной оси для каждого автора будет своим. То есть такой анализ позволяет устанавливать авторство. В частности, его использовали наряду с другими методами для определения того, какие из псалмов написаны не царём Давидом.

Как это можно использовать в кристаллографии? Легко пересчитать все слова в тексте. Но пересчитать все атомы разных химических элементов в растворе, из которого растёт кристалл, невозможно. Да и нужды нет. Потому что анализ Н-распределений позволил обнаружить множество важных закономерностей. В частности, наиболее значимыми для поведения системы являются редкие элементы, тот самый «хвост» распределения. Они больше всего влияют на свойства системы. А теперь переходим к практике.

Скажем, нам надо вырастить очень чистый кристалл, необходимый для лазеров и других точных приборов. Берём раствор, для простоты, хлорида натрия (используются в приборостроении обычно кристаллы более сложного химического состава). Изменяя условия (температуру), создаём в растворе избыток вещества. Тем самым создаются условия, в которых ионам вещества энергетически выгодно существовать не в растворе, а в твёрдой фазе, в виде правильной кристаллической решётки.

Галина Владимировна рисует трёхмерную решётку с шариками и продолжает:

– Вроде бы всё просто. Но не бывает абсолютно чистых веществ, из реактива хлористого натрия невозможно удалить так называемые примеси, например калий и литий, они всегда присутствуют в небольших количествах в растворе.

Кристаллическая структура хлорида натрия в идеале. В природе такого не бывает

И когда кристалл начинает расти, они иногда «вклиниваются» на место, которое должен занимать натрий. Атом калия имеет больший размер, чем натрий, он создаёт напряжение в решётке, распирает её, отчего в кристалле образуется дефект. А если в растворе присутствуют, кроме большого калия, и «маленькие» атомы лития, то они охотно присоединятся к растущей поверхности рядом с «большим» атомом калия и скомпенсируют напряжение. В результате кристаллическая структура хлористого натрия не нарушится, хотя для его выращивания использовался не сверхчистый и очень дорогой реактив, а обычный, содержащий примеси.

И вот мы предложили не очищать реактивы, а наоборот, загрязнять, добавляя в них элементы, которые могут стать уже упомянутым «хвостом» рангового распределения. Формирующийся кристалл сам выберет нужный элемент и компенсирует нарушение кристаллической решётки. Это абсолютно нестандартный для выращивания кристаллов подход, у специалистов глаза на лоб полезли. Но он позволил нам разработать метод выращивания малодефектных кристаллов иодата калия, которые находят широкое применение в лазерной технике.

Это очень общий принцип – создавать такие условия, чтобы система могла выстроить сама себя «по Ципфу». Например, не стоит употреблять рафинированные продукты питания (соль, сахар, растительное масло), лучше неочищенные, более близкие к природному составу. Господь же их не зря такими сотворил.

– Метод выращивания кристаллов из «грязных» растворов – это из вашей докторской диссертации? Всё-таки жаль, что не стали её защищать.

– Знаете, однажды, утром 30 марта 2001 года, я проснулась и почувствовала, что Бог везде. Это длилось какие-то секунды. Через неделю я крестилась и ухнула в церковную жизнь настолько, что мне остальное стало совершенно неинтересно. Быстренько всё закруглила, ушла из университета, а потом из школы, где подрабатывала – учёным-то мало платили. Школа была элитной, там денежки кое-какие накопились, и потом год не работала, а только вникала в богословие. И для себя изучила это серьёзно, догматику особенно.

– То, что вы занимались системным анализом, помогло прийти в Церковь?

– Рассмотрение человеческого организма как целостной системы – это поневоле выводило на Бога. Поэтому системный анализ, наверное, тоже в этом участвовал. Но, знаете, вера в Бога не даётся умствованиями, это совсем другой мир, сверхъестественный. Со мной ведь что произошло. Я очень сильно болела, врачи нашли опухоль, и нужно было ложиться на операцию. Но тут больницу, где работал мой хирург, закрыли раньше времени на новогодние праздники. Затем в феврале его отправили на стажировку. Можно было уже понять, что нет Божией воли на операцию, но я тогда была человеком духовно безграмотным. В апреле, перед тем как ложиться, решила повторить анализы. Тревожные значения показателей исчезли. В это самое время как раз я крестилась, изменила свою жизнь. А позже был такой случай. Шла я по дачному посёлку – и совершенно неожиданно увиделось: если бы мне стали делать операцию, то я бы умерла из-за случайной ошибки. В медицине я не разбираюсь, а тут было показано, как бы это произошло. Чудны дела Господни! С тех пор прошло 16 лет, даже если опухоль и имеет место, но жить она мне не мешает.

Жизнь над смертью

– То, что вы рассказали про «самовосстанавливающийся» кристалл, как-то не согласуется с тем, что вы говорили вначале, – напоминаю Галине Владимировне. – Вы говорили, что в энтропийной вселенной ничто не может самоусложняться, поэтому жизнь сама не могла зародиться.

– Так кристалл не усложняется, а наоборот, упрощается. Нарушенная, содержащая дефекты кристаллическая решётка обладает гораздо более высокой сложностью, чем идеальный кристалл. Кристаллическая структура каждого вещества определяется свойствами химических элементов, его слагающих, и внешними условиями. Скажем, углерод, кристаллизующийся при низком давлении, даёт графит, а при высоком – алмаз. И только так! Химический состав плюс условия как бы задают матрицу, самый простой и устойчивый вариант соединения отдельных частиц в кристаллическую структуру. Кристаллизация – это заполнение химическими элементами узлов очень простой матрицы (таких матриц существует всего 230 – это так называемые Фёдоровские группы). Какое уж тут возрастание сложности!

– Но всё равно, кристалл же сам выбирал из этих элементов, чтобы восстановить кристаллическую решётку. Значит, даже в мёртвую материю заложена возможность самоорганизации? Отсюда и до самоусложнения недалеко…

– Кристалл реагирует на нарушение собственной матрицы. Он, если так можно сказать, спасается от сложности, которую ему навязывают извне (присутствием в растворе посторонних примесей). Он стремится вернуться к простоте своей кристаллической решётки, снизить свою энтропию до того минимума, который заложен его кристаллической структурой. Но это идеальный вариант, недостижимый, как все идеалы. В реальности этого нет, и вы нигде в природе не найдёте абсолютно бездефектных кристаллов, они все с дефектами. Потому что действует энтропия. Ей подчиняется всё и вся.

Ну вот, представьте, вы уехали в отпуск и заперли квартиру на ключ. Возвращаетесь через месяц – и что-нибудь в вашей квартире самоусложнилось?

– Вряд ли. Только пылью покроется.

– И разрушится. Глядь, кран стал протекать, у которого сальник износился, книга с полки на пол свалилась. Как же этот мир может самоусложниться? Обычно приводят пример с ураганом: мол, какова вероятность, что он, разметав кучу кирпичей, сложит из неё стену высотой хотя бы в три кирпича? Простой подсчёт даёт совершенно мизерный результат. Это в математике, а в реальности результат совсем нулевой, потому что ураган если строит, то одновременно и разрушает. Ну, встанут случайно три кирпича друг на дружку, а пока мы будем ждать, когда сверху упадёт четвёртый, ветер развалит уже построенное.

У природы нет никакой идеи – ей не из чего усложняться. Зачем сложной системе становиться ещё сложнее? Если к чему-то и стремится сложная система, так к упрощению. Дай волю природе, так всё разрушится и сгладится, как сглаживаются горы от выветривания.

– А что, кто-то не даёт ей воли?

– Воля – это свойство личности. У безличностной природы воли быть не может. Спасает мир то, что Творец не оставил Своё творение, не позволяет совсем уж ухнуть в воронку энтропии. И понятно, что без Него не то что жизнь, а вообще ничего не смогло бы появиться.

– Я слышал возражения атеистов на этот счёт, – делюсь сомнением. – Они утверждают, что энтропия может действовать как маятник: сначала разрушение, потом частичное восстановление, затем снова разрушение. И жизнь как таковая возникла в фазе восстановления. Как говорится, самые красивые цветы растут на могилах. Та же плесень – результат загнивания, но сколь сложна по структуре, даже красива. Вдруг наша жизнь и есть «плесень»? Что на это скажете?

– Для восстановления и тем более для возникновения нового нужны как минимум две вещи – энергия и информация. На это биологи нам говорят: что касается живых клеток, то энергия в них поступает от солнечного излучения, оно, собственно, и ведёт эволюцию. Ладно, согласимся, хотя можно и поспорить. А как насчёт информации?

Представим такой пример. Стояли у вас книги на стеллаже, и они попадали на пол. Приходит кто-то наводить порядок, пытается книги обратно поставить. А как? По размеру их расставить или по цвету корешков? Уже вопрос. А на самом деле они стояли совсем по другому, более сложному принципу.

– Иной и сам не вспомнит, как книги ставил, исходя из своего удобства…

– Именно. Для того чтобы не увеличить порядок, но хотя бы просто вернуться к прежнему, нужна информация. А для возникновения жизни этой информации требуется огромное количество. Для построения одной ДНК требуется около миллиарда биохимических процессов, чтобы создать около трёх миллиардов нуклеотидов, которые кодируют примерно 30 тысяч генов.

Откуда взялась информация? Сама вдруг составилась?

Галина Владимировна смотрит на меня испытующе, словно я должен знать ответ.

– Я читал, что вероятность самопроизвольного соединения белковых молекул в живую клетку меньше числа 10⁻⁵⁰, то есть близка к нулю. Вообще-то, это чудо, которое может сотворить только Бог. Вещь очевидная, но почему большинство учёных это не признаёт?

– Есть такая вещь, как инерционность мышления. Некоторые продолжают искать объяснение, другие надеются, что с развитием научного знания само всё в будущем разъяснится, другие просто вытесняют из ума мысль о сверхъестественности. В науке такое бывает. Например, все геологи знают о полистратных окаменелостях. Представьте десятиметровое дерево, которое стоит вертикально в слоях горной породы. Такого не может быть в принципе, поскольку эти слои накапливались, по научным данным, скажем, сто миллионов лет – а дерево что, стояло и ждало, когда накопятся осадки? Оно должно было сгнить, рассыпаться. Учёные-атеисты такие сверхъестественные факты предпочитают не замечать. Это ведь вообще типично для науки – отбирать только те факты, которые подтверждают твою гипотезу!

А потом, тут гордыня работает, вообще очень свойственная образованным людям. Зачем нам Бог, мы и сами можем богами стать! Помните, как Адама и Еву змей соблазнял? Людям с высоким интеллектом очень трудно прийти в Церковь, им мнится, что сами способны мир познать.

* * *

В конце нашей встречи интересуюсь, не «Газпром» ли помог возведению храма. Ведь рядом планировалось строительство «Газпром-сити», который должен был подмять под себя большие территории на Охте.

– Нет, наш собор был заложен ещё в 1996 году по благословению митрополита Санкт-Петербургского и Ладожского Иоанна, в тот же год здесь появилась деревянная церковь в честь святой равноапостольной Марии Магдалины, в которой службы и поныне проводятся. Каменный собор строился, конечно, дольше, освятили его в 2001 году, когда я как раз крестилась. Свои средства в него вложил предприниматель Валентин Леонович Ковалевский – православный человек, решивший почтить похороненных здесь блокадников. Нашу церковь так и называют – Блокадный храм.

– Хорошо, что «газпромовскую башню» так и не построили. Подавляла бы своей громадой.

– Да нас и так задавили этим кубизмом со всех сторон. Соседнее многоэтажное здание мы «чайником Тефаль» называем.

– А ведь и в этом тоже есть гордыня человеческая, – приходит мне мысль, – строить как можно выше, хотя места на земле предостаточно.

– «Выше» всё равно ни у кого не получится. Строительство «газпромовской башни» перенесли на окраину, в район Лахты, и по новому проекту она высотой 462 метра. То есть это будет самый высокий небоскрёб в России и в Европе. Но в Чечне, в Грозном, уже строится башня выше. Ну, в конце концов, построят люди башню до самого неба, а дальше что?

– Не жалеете, что науку оставили?

– Нет времени жалеть, работы много: огласительные беседы перед крещением людей, приходской сайт, миссионерство, книжечку вот написала для людей нецерковных. Какая наука?! Мир православия гораздо больше и красивее. Кстати, помните, что именно красота – критерий истинности? Это математики так считают, несмотря на свой крайний рационализм.

Фото автора и из личного архива Г. В. Руссо

← Предыдущая публикация     Следующая публикация →
Оглавление выпуска

Добавить комментарий