Bu kitaba Erwin Schrödinger'in felsefi vasiyeti denir. Modern fiziğin gelişimi üzerinde önemli bir etkisi olan bir doğa bilimcisinin dünya görüşünü özetlemektedir.

Seçim yapılana kadar her şey mümkündür.

Radyoaktif çekirdekli bir kutunuz ve bir zehirli gaz kabınız olduğunu hayal edin. Çekirdeğin parçalanması ve kabı açan mekanizmayı etkinleştirmesi için %50 şans var. Bu kutuya bir kedi koyup kapatırsanız Schrödinger paradoksu ortaya çıkacaktır. Kuantum mekaniğine göre, çekirdek üzerinde herhangi bir gözlem yapılmazsa, durumu iki durumun karışımı ile tanımlanır - çürümüş ve çürümemiş bir çekirdek, bu nedenle kutuda oturan kedi aynı anda hem canlı hem de ölüdür. zaman.

Daha fazlasını bilmek isteyenler için, Schrödinger'in teorisinin paradoksunun tam olarak ne olduğunu bulmaya cesaret edenler için, fizik açısından hayatın ne olduğunu bilmek isteyenler için, büyük bilim adamı son ve en iyisini yazdı. İş.

Çalışma 1944 yılında Algorithm yayınevi tarafından yayınlandı. Sitemizden "Evrenin Kuantum Kedisi" kitabını fb2, rtf, epub, pdf, txt formatında indirebilir veya online okuyabilirsiniz. Burada, okumadan önce, kitabı zaten bilen okuyucuların yorumlarına da başvurabilir ve görüşlerini öğrenebilirsiniz. Ortağımızın çevrimiçi mağazasında kitabı kağıt biçiminde satın alabilir ve okuyabilirsiniz.

Erwin Schrödinger

Evrenin kuantum kedisi

Önsöz

20. yüzyılın en ünlü fizikçilerinden biri olan Erwin Rudolf Joseph Alexander Schrödinger ( Almanca Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger ) 12 Ağustos 1887'de Viyana'da doğdu ve 4 Ocak 1961'de orada öldü. Aynı zamanda, Schrödinger hiçbir şekilde bir ev insanı değildi, hayatı yıllarca göçebe ve huzursuzdu. Zürih, Stuttgart, Berlin, Oxford ve Dublin'de çalıştı. Birinci Dünya Savaşı'nın bitiminden kısa bir süre sonra Viyana'dan ayrılan Schrödinger, memleketine ancak 1956'da, ününün zirvesinde döndü.

Schrödinger, kuantum mekaniğinin kurucularından biriydi. 1933'te Nobel Fizik Ödülü'nü aldı. SSCB Bilimler Akademisi (1934) dahil olmak üzere birçok dünya bilim akademisinin üyesiydi.

Schrödinger, alanında bir dizi temel başarı ile tanınır. kuantum teorisi Dalga mekaniğinin temelini oluşturan , dalga denklemlerini (durağan ve zamana bağlı Schrödinger denklemleri) formüle etti, geliştirdiği formalizmin ve matris mekaniğinin kimliğini gösterdi, dalga-mekanik pertürbasyon teorisini geliştirdi. Schrödinger orijinal bir yorum sundu fiziksel duyu dalga fonksiyonu. Ayrıca, fiziğin çeşitli alanlarında birçok çalışmanın yazarıdır: istatistiksel mekanik ve termodinamik, dielektrik fiziği, renk teorisi, elektrodinamik, genel görelilik ve kozmoloji; birleşik bir alan teorisi oluşturmak için birkaç girişimde bulundu.

Üstelik Schrödinger'in bilimsel ilgi alanları fizikle sınırlı değildi. Baskımızda sunulan "Hayat nedir?" kitabında Schrödinger, yaşam olgusuna fizik açısından bakarak genetik problemlerine döndü. Ayrıca bilimin felsefi yönlerine, antik ve Doğu felsefi kavramlarına, etik ve dine büyük önem verdi.

"Hayat nedir?" kitabı (1944), Şubat 1943'te Dublin Trinity College'da verilen derslere dayanmaktadır. Bu dersler ve kitap, Nikolai Timofeev-Ressovsky, Karl Zimmer ve Max Delbrück tarafından 1935'te yayınlanan ve 1940'ların başında Paul Ewald tarafından Schrödinger'e teslim edilen bir makaleden esinlenmiştir. Makale, X-ışını ve gama radyasyonunun etkisi altında meydana gelen genetik mutasyonların araştırılmasına ve yazarların hedef teorisini geliştirdiği açıklamaya ayrılmıştır. Kalıtım genlerinin doğası o zamanlar henüz bilinmemekle birlikte, mutajenez sorununa atom fiziği açısından bakmak, bazı genleri tanımlamayı mümkün kıldı. genel kalıplar bu süreç. Timofeev - Zimmer - Delbrück'ün çalışması, Schrödinger tarafından genç fizikçilerin büyük ilgisini çeken kitabının temeli olarak koydu. Bazıları, onun etkisi altında moleküler biyoloji okumaya karar verdi.

Schrödinger felsefeyle de ilgilendi. Ancak, ancak Dublin'e geldikten sonra felsefi sorulara yeterince dikkat edebildi. Onun kaleminden sadece üzerinde değil, bir dizi eser de geldi. felsefi problemler bilim, aynı zamanda genel bir felsefi niteliktedir - “Bilim ve Hümanizm” (1952), “Doğa ve Yunanlılar” (1954), “Akıl ve Madde” (1958) ve “Dünya Görüşüm”, tarafından tamamlanan bir makale bu baskıda ölümünden kısa bir süre önce “Benim dünya görüşüm” sunulmuştur. Schrödinger, birliği ve zamanımızın sorunlarını çözmede oynayabileceği önemle kendisini çeken antik felsefeye özel önem verdi. Schrödinger ayrıca Hint ve Çin felsefesinin mirasına döndü. Bilim ve dine, insan toplumuna ve ahlak sorunlarına birleşik bir bakış açısıyla bakmak istedi; Birlik sorunu, onun felsefi çalışmasının ana güdülerinden biriydi. Bilim felsefesine atfedilebilecek eserlerinde, bilimin bir bütün olarak toplumun ve kültürün gelişimi ile yakın ilişkisine dikkat çekti, bilgi teorisinin sorunlarını tartıştı, nedensellik ve değişim sorunu üzerine tartışmalara katıldı. yeni fizik ışığında bu kavramın. Schrödinger, çalışmalarında sürekli olarak doğanın nesnel bir incelemesinin olasılığını savundu.

Ama hepsinden önemlisi, Schrödinger, bilim adamının adını alan "Schrödinger'in Kedisi" olan düşünce deneyi ile ünlendi. Schrödinger'in "The Current Status in Quantum Mechanics" (1935) adlı makalesinde deney şöyle anlatılır:

"Ayrıca burlesk'in yeterli olduğu durumlar da oluşturabilirsiniz. Belirli bir kedi, aşağıdaki cehennem makinesi (bir kedinin doğrudan müdahalesinden korunması gerekir) ile birlikte çelik bir odaya kilitlenir: bir Geiger sayacının içinde çok küçük bir miktarda radyoaktif malzeme vardır, o kadar küçüktür ki, yalnızca bir atom bozunabilir. bir saat, ancak aynı olasılıkla dağılabilir ve dağılamaz; Bu olursa, okuma tüpü boşalır ve hidrosiyanik asit konisini kıran çekici indirerek bir röle etkinleştirilir. Bütün bu sistemi bir saat kendi haline bırakırsak, atomun bozunması olmadığı sürece bu süreden sonra kedinin hayatta kalacağını söyleyebiliriz. Bir atomun ilk bozunması kediyi zehirlerdi. Sistemin bir bütün olarak psi-fonksiyonu bunu kendi içinde karıştırarak veya canlı ve ölü kediyi (ifadeyi bağışlayın) eşit oranlarda bulaştırarak ifade edecektir.

Bu kitaba Erwin Schrödinger'in felsefi vasiyeti denir. Modern fiziğin gelişimi üzerinde önemli bir etkisi olan bir doğa bilimcisinin dünya görüşünü özetlemektedir. Seçim yapılana kadar her şey mümkündür. Radyoaktif çekirdekli bir kutunuz ve bir zehirli gaz kabınız olduğunu hayal edin. Çekirdeğin parçalanması ve kabı açan mekanizmayı etkinleştirmesi için %50 şans var. Bu kutuya bir kedi koyup kapatırsanız Schrödinger paradoksu ortaya çıkacaktır. Kuantum mekaniğine göre, çekirdek üzerinde herhangi bir gözlem yapılmazsa, durumu iki durumun karışımı ile tanımlanır - çürümüş ve çürümemiş bir çekirdek, bu nedenle kutuda oturan kedi aynı anda hem canlı hem de ölüdür. zaman. Daha fazlasını bilmek isteyenler için, Schrödinger'in teorisinin paradoksunun tam olarak ne olduğunu bulmaya cesaret edenler için, fizik açısından hayatın ne olduğunu bilmek isteyenler için, büyük bilim adamı son ve en iyisini yazdı. İş.

* * *

Kitaptan aşağıdaki alıntı Evrenin kuantum kedisi (Erwin Schrödinger, 1944, 1961) kitap ortağımız - LitRes şirketi tarafından sağlanmaktadır.

Hayat nedir?

Tanıtım

Özgür bir adam hiçbir şey hakkında ölüm hakkında çok az düşünür ve bilgeliği ölümü değil, hayatı düşünmekten ibarettir.

Spinoza, Etik, Kısım IV, Teori. 67

Genellikle bir bilim insanının belirli bir bilim alanı hakkında birinci elden bilgiye sahip olması gerektiği düşünülür ve bu nedenle uzman olmadığı konularda yazmaması gerektiğine inanılır. Bu bir soyluluk yükümlülüğü olarak kabul edilir. Ancak amacıma ulaşmak için soyluluktan vazgeçmek ve bu bağlamda beni bundan kaynaklanan yükümlülüklerden kurtarmasını istiyorum. Özürlerim aşağıdaki gibidir.

Atalarımızdan, birleşik, her şeyi kapsayan bir bilgi için keskin bir arzu miras aldık. En yüksek bilgi kurumlarına, üniversitelere verilen ad, bize antik çağlardan ve yüzyıllar boyunca tam olarak güvenilebilecek tek şeyin bilginin evrensel karakteri olduğunu hatırlatır. Ancak son yüz dikkate değer yılda çeşitli bilgi dallarının genişlemesi ve derinleşmesi bizi garip bir ikilem içine soktu. Bildiğimiz her şeyi tek bir bütün halinde birleştirmek için güvenilir malzeme elde etmeye ancak şimdi başladığımızı açıkça hissediyoruz; fakat öte yandan, tek bir zihnin bilimin herhangi bir küçük uzmanlaşmış bölümünden daha fazla ustalaşması neredeyse imkansız hale gelir.

Bazılarımız, bu alanlardaki bilgimiz eksik ve ikinci el olsa bile, hatta bazılarımız gerçeklerin ve teorilerin bir sentezine girmedikçe, bu durumdan çıkış yolu göremiyorum (ana hedefimiz sonsuza kadar kaybolmasın). cahil görünme riski.

Bu benim bahanem olsun.

Dil ile ilgili zorluklar da büyük önem taşımaktadır. Herkesin ana dili adeta üzerine oturan bir giysidir ve kişi kendi dilinin kısıtlanmaması mümkün olmadığında ve onun yerine başka bir yenisiyle değiştirilmesi gerektiğinde kendini tamamen rahat hissedemez. Dr. Inkster'a (Trinity College, Dublin), Dr. Padraig Browne'a (St. Patrick's College, Maynooth) ve son olarak Bay C.K.'ye çok minnettarım. Roberts. Yeni kıyafetime uymaları çok zahmete girdi ve bu, bazen kendi "orijinal" tarzımdan vazgeçmek istemediğim gerçeğiyle daha da kötüleşti. Arkadaşlarımın yumuşatmak istemelerine rağmen bunlardan herhangi biri hayatta kalırsa, bu onların hesabına değil bana atfedilmelidir.

Başlangıçta, çok sayıda bölümün alt başlıklarının kenardaki yazıları özetleyen bir karaktere sahip olacağı ve her bölümün metninin devamında (sürekli) okunması gerektiği varsayılmıştır.

Dr. Darlington'a ve yayıncı Endeavour'a illüstrasyon klişeleri için çok şey borçluyum. Bu ayrıntıların tümü kitabın içeriğiyle ilgili olmasa da, tüm orijinal ayrıntıları korurlar.

Dublin, Eylül 1944. E. Ş.

Klasik fizikçinin konuya yaklaşımı

Cogito ergo sum.

Genel karakter ve araştırma hedefleri

Bu küçük kitap, teorik bir fizikçi tarafından yaklaşık 400 kişilik bir dinleyici kitlesine verilen halka açık konferanslardan ortaya çıktı. İzleyiciler neredeyse hiç azalmadı, ancak en baştan konunun zor olduğu ve fiziğin en korkunç aracının - matematiksel tümdengelim - burada uygulanamayacağı gerçeğine rağmen derslerin popüler sayılamayacağı konusunda uyarıldı. Ve konu matematik olmadan açıklanabilecek kadar basit olduğu için değil, tam tersi - çünkü çok karmaşık ve matematiğe tam olarak erişilebilir değil. En azından yaratan başka bir özellik görünüm popülerlik, hem biyoloji hem de fizik ile ilgili temel fikri hem fizikçiler hem de biyologlar için açıklığa kavuşturmak öğretim görevlisinin niyetiydi.

Gerçekten de, kitapta yer alan konuların çeşitliliğine rağmen, bir bütün olarak sadece bir düşünceyi, büyük ve önemli bir konuda sadece küçük bir açıklamayı iletmelidir. Yolumuzdan sapmamak için önceden planımızı kısaca özetlemek faydalı olacaktır.

Büyük, önemli ve sıklıkla tartışılan soru şudur: Fizik ve kimya, canlı bir organizmanın içinde yer alan uzay ve zamanda bu fenomenleri nasıl açıklayabilir?

Bu küçük kitabın vermeye ve geliştirmeye çalışacağı geçici cevap şu şekilde özetlenebilir: Modern fizik ve kimyanın bu tür fenomenleri açıklamaktaki bariz yetersizliği, bunların bu bilimler tarafından açıklanabileceğinden kesinlikle şüphe duymaya neden olmaz.

İstatistiksel fizik.

Yapıdaki ana fark

Yukarıdaki açıklama, yalnızca geçmişte elde edilmemiş olanı gelecekte elde etme umudunu canlandırmayı amaçlasaydı, oldukça önemsiz olurdu. Bununla birlikte, çok daha olumlu bir anlamı vardır, yani fizik ve kimyanın bugüne kadar bir cevap verememesinin tamamen açıklanabilir olması.

Biyologların, özellikle de genetikçilerin son 30 ya da 40 yıldaki hünerli çalışmaları sayesinde, modern fizik ve kimyanın neden uzaydaki fenomenleri ve canlı organizmanın içinde meydana gelen zaman.

Organizmanın en önemli kısımlarındaki atomların düzenlenmesi ve etkileşimi, fizikçilerin ve kimyagerlerin şimdiye kadar deneysel ve teorik araştırmalarında ele aldıkları tüm atom düzenlemelerinden temel olarak farklıdır. Bununla birlikte, az önce temel olarak adlandırdığım bu fark, fizik ve kimya yasalarının tamamen istatistiksel olduğu fikriyle dolu bir fizikçi dışında herkese kolayca önemsiz görünebilir. İstatistiksel bir bakış açısıyla, bir canlı organizmanın en önemli parçalarının yapısı, pratik olarak - laboratuvarlarımızda ve teorik olarak - biz fizikçilerin ve kimyagerlerin şimdiye kadar uğraştığımız herhangi bir madde parçasından tamamen farklıdır. masalar. Elbette yasa ve kuralların bize açıkken, bu yasa ve kuralların dayandığı yapılara sahip olmayan sistemlerin davranışlarına doğrudan uygulanabilir olduğunu hayal etmek zor.

Fizikçi olmayan birinin, az önce yaptığım gibi soyut terimlerle formüle edilen "istatistiksel yapı"daki tüm farkı yakalaması (değerlendirmeyi bırakın) beklenemez. Açıklamama canlılık ve renk katmak için önce, daha sonra ayrıntılı olarak anlatılacak olan şeye, yani canlı hücrenin en önemli parçası olan kromozom ipliğine, haklı olarak aperiyodik kristal denilebileceğini belirteyim. Fizikte şimdiye kadar sadece periyodik kristallerle ilgilendik. Basit bir fizikçinin zihnine göre bunlar çok ilginç ve karmaşık nesnelerdir; cansız doğanın fizikçinin zekasını şaşırttığı en büyüleyici ve karmaşık yapılardan birini oluştururlar; ancak, periyodik olmayan kristallerle karşılaştırıldığında, biraz basit ve sıkıcı görünüyorlar. Buradaki yapı farkı, aynı tasarımın doğru aralıklarla tekrar tekrar tekrar edildiği sıradan duvar kağıdı ile sıkıcı tekrarlar vermeyen, ancak karmaşık olan bir nakış şaheseri, diyelim ki bir Raphael goblen arasındaki ile aynıdır. , tutarlı ve anlam dolu. büyük bir ustanın çizdiği bir çizim.

Periyodik bir kristali araştırmanın en zor nesnelerinden biri olarak adlandırırken, gerçek fiziği kastetmiştim. Organik kimya, giderek daha karmaşık moleküllerin incelenmesinde, bence hayatın maddi taşıyıcısı olan "periyodik olmayan kristal"e gerçekten çok daha yakın hale geldi. Bu nedenle, fizikçi neredeyse hiçbir şey yapmamışken, organik kimyagerin yaşam sorununun çözümüne zaten büyük ve önemli bir katkı yapması çok şaşırtıcı değil.

Saf bir fizikçinin konusuna yaklaşım

Genel fikri, daha doğrusu araştırmamızın ana amacını böyle kısaca belirttikten sonra, tam da saldırı hattını tarif etmeme izin verin.

İlk önce, sizin "naif fizikçinin organizma hakkındaki fikirleri" diyebileceğiniz şeyi geliştirme niyetindeyim. Fizikçi, fiziğini ve özellikle istatistiksel temellerini inceledikten sonra, organizmalar, onların davranışları ve yaşam aktiviteleri hakkında düşünmeye başlarsa ve vicdanen kendisine, bilgisine dayanarak bilinçli bir şekilde sorarsa, zihninde ortaya çıkabilecek fikirlerdir. görece basit, açık ve mütevazı bilimi açısından, soruna bazı yararlı katkılarda bulunabilir.

Bunu yapabileceği ortaya çıkıyor. Bir sonraki adım, fizikçinin teorik beklentilerini biyolojik gerçeklerle karşılaştırmak olmalıdır. Burada, fikirleri genel olarak oldukça makul görünse de, yine de önemli ölçüde iyileştirilmesi gerektiği görülecektir. Bu şekilde yavaş yavaş doğru bakış açısına, daha mütevazı bir ifadeyle doğru olduğunu düşündüğüm bakış açısına yaklaşacağız.

Bu konuda haklı olsam bile, yolumun gerçekten en iyi ve en basit olup olmadığını bilmiyorum. Ama kısacası benim yolumdu. "Saf fizikçi" bendim. Ve belki de dolambaçlı bir yol olsa da, hedefe ulaşmak için kendimden daha iyi veya daha net bir yol bulamıyorum.

Atomlar neden bu kadar küçük?

"Saf bir fizikçinin fikirlerini" geliştirmenin iyi bir yolu, önce tuhaf, neredeyse gülünç bir soru sormaktır: Atomlar neden bu kadar küçüktür? Ve gerçekten çok küçükler. Dokunduğumuz her küçük madde parçası Günlük yaşamçok sayıda içerirler. Bu gerçeği kamuoyuna açıklamak için pek çok örnek sunuldu, ancak hiçbir zaman Lord Kelvin'inkinden daha açıklayıcı bir örnek olmadı: Diyelim ki bir bardak sudaki tüm molekülleri etiketleyebiliyorsunuz; bundan sonra bardağın içindekileri okyanusa dökecek ve işaretli molekülleri dünyaların tüm denizlerine eşit olarak dağıtmak için okyanusu iyice karıştıracaksınız; daha sonra okyanusun herhangi bir yerinde bir bardak su alırsanız, bu bardakta yaklaşık yüz işaretli molekülünüzü bulacaksınız.

Atomların gerçek boyutları, sarı ışığın dalga boyunun yaklaşık 1/5000 ile 1/2000'i arasındadır. Bu karşılaştırma özellikle önemlidir çünkü dalga boyu kabaca mikroskop altında görülebilen en küçük parçacığın boyutunu gösterir. Böylece böyle bir parçacığın daha binlerce milyon atom içerdiğini görüyoruz.

Peki atomlar neden bu kadar küçük?

Bu sorunun bir geçiş olduğu açıktır, çünkü gerçekten atomların boyutuna yönelik değildir.

Organizmaların büyüklüğü ve özellikle kendi bedenlerimizin büyüklüğü ile ilgilidir. Gerçekten de, bir atom, örneğin bir yarda veya bir metre gibi sivil uzunluk ölçümüzle karşılaştırıldığında küçüktür. Atom fiziğinde, 10–10 m'ye eşit veya ondalık gösterimde -0.0000000001 m olan angstromlar (kısaltılmış Å) kabul edilir.Atomların çapları 1 ile 2 Å arasındadır. Sivil birimler (hangi atomların çok küçük olduğuna kıyasla) doğrudan vücudumuzun büyüklüğü ile ilgilidir. Avlunun kökenini bir İngiliz kralının mizahına bağlayan bir hikaye var. Meclis üyeleri ona hangi uzunluk biriminin ayarlanması gerektiğini sorunca, elini yana doğru uzattı ve şöyle dedi: "Göğsümün ortasından parmak uçlarıma kadar olan mesafeyi al, bu tam olur." Doğru ya da değil, bu hikayenin sorumuzla doğrudan bir ilgisi var. Doğal olarak, kral vücudunun uzunluğuyla karşılaştırılabilir bir uzunluk belirtmek istedi, çünkü aksi takdirde ölçünün çok elverişsiz olacağını biliyordu. Angströmlere olan tüm eğilimine rağmen, fizikçi yine de yeni takımının 65.000 milyon angstrom tüvit yerine 6 1/2 yard tüvit gerektirdiğinin söylenmesini tercih ederdi.

Dolayısıyla, sorumuzun gerçekte tek bir boyutla değil, elbette atomun şüphesiz birincil ve bağımsız varlığını hesaba katarak iki boyutun - vücudumuz ve atom - oranıyla ilgili olduğu açıktır. Asıl soru şu: Bedenlerimiz atomlara kıyasla neden bu kadar büyük olmak zorunda?

Sanırım birçok tutkulu fizik veya kimya öğrencisi, vücudumuzun az çok önemli bir bölümünü oluşturan ve bu nedenle (verilen oranın önemli boyutunu dikkate alarak) tüm duyu organlarımızın kendileri olduğu gerçeğinden defalarca pişmanlık duymuştur. sayısız atomdan oluşan, tek bir atomun darbelerini kaldıramayacak kadar kaba oldukları ortaya çıktı. Tek tek atomları göremeyiz, duyamayız veya hissedemeyiz. Atomlarla ilgili hipotezlerimiz, devasa duyularımızın doğrudan algılanmasından çok uzaktır ve bu hipotezler doğrudan gözlemle test edilemez.

Böyle olmak zorunda mı? Bunun önemli nedenleri var mı? Bu durum, başka hiçbir şeyin doğa yasalarıyla uyumlu olmadığına ikna olmak ve anlamak için bazı temel ilkelerle açıklanabilir mi?

Bu zaten fizikçinin tamamen çözebileceği bir problem. Tüm soruların cevabı olumlu olacaktır.

Vücudun çalışması kesin fiziksel yasalar gerektirir

Durum böyle olmasaydı, insan organizması birkaç atomun, hatta tek bir atomun duyularımızda fark edilir bir izlenim bırakacak kadar hassas olsaydı, Tanrım, hayat nasıl olurdu! Bir noktanın vurgulanması gerekir: Bu tür bir organizma, daha önceki uzun bir dizi aşamadan geçerek, sonunda, diğer birçok fikir arasında atom fikrini üreten o düzenli düşünceyi geliştirmekten kesinlikle aciz olurdu.

Örnek olarak yalnızca bu örneği seçmemize rağmen, aşağıdaki tüm değerlendirmeler diğer organların (yalnızca beyin ve duyu organlarının değil) işlevleri için de oldukça geçerlidir. Ancak, kendimizde bizi ilgilendiren tek bir şey vardır ve o da hissedebildiğimiz, düşünebildiğimiz ve anlayabildiğimizdir. Düşüncelerimizden ve duygularımızdan sorumlu olan fizyolojik süreçlerle ilgili olarak, vücuttaki diğer tüm süreçler, nesnel biyoloji açısından olmasa da en azından insan bakış açısından destekleyici bir rol oynar. Ayrıca, bu paralelliğin gerçek doğasını bilmesek de, öznel olayların eşlik ettiği bir süreci incelemeyi seçersek, görevimiz büyük ölçüde kolaylaşacaktır. Gerçekten de, bence, bu paralelliğin doğası, doğa bilimlerinin alanının dışında ve büyük olasılıkla tüm insan anlayışının ötesindedir.

Böylece şu soruyla karşı karşıyayız: Beynimiz ve onunla bağlantılı duyu sistemi neden zorunlu olarak, beynin fizyolojik olarak değişken durumlarının son derece gelişmiş düşünceyle yakın ve yakın bir uyum içinde olabileceği kadar çok sayıda atomdan oluşmalıdır? Hangi nedenlerle bu yazışma, tüm mekanizmanın (veya en azından çevresel kısımlarının) bu kadar ince ve hassas bir yapısıyla bağdaşmaz, bu da etkileşime girdiğinde izin verir. çevre kayıt ve dışarıdan tek bir atomun itişine tepki?

Bu, düşünce dediğimiz olgunun kendisinin düzenli bir şey olması ve yalnızca bu tür malzemelere, yani belirli bir düzen derecesine sahip olan algılara veya deneyimlere uygulanabilir olması gerçeğine dayanmaktadır. Bundan iki sonuç çıkar: 1) Fiziksel organizasyonun, düşünceyle yakın ilişki içinde olması için (örneğin, beynimin düşüncemle olması gibi) çok iyi düzenlenmiş bir organizasyon olması gerekir, bu da şu anlama gelir: beyin, en azından çok yüksek bir doğruluk derecesiyle, katı fiziksel yasalara uymalıdır; 2) bedenler tarafından dışarıdan bu fiziksel, iyi organize edilmiş sistem üzerinde üretilen fiziksel izlenimler, açıkça belirttiğim gibi, onların materyalini oluşturan ilgili düşüncelerin bilgisine ve deneyimine tekabül eder. Bu nedenle, sistemimiz ve diğerleri arasındaki fiziksel etkileşimler, kural olarak, belirli bir derecede fiziksel düzene sahip olmalıdır veya başka bir deyişle, belirli bir doğruluk derecesiyle katı fiziksel yasalara da uymalıdırlar.

Fiziksel yasalar atomik istatistiklere dayanır ve bu nedenle yalnızca yaklaşık değerlerdir.

Organizma sadece orta sayıda atomdan oluşuyorsa ve zaten bir veya birkaç atomun etkilerine karşı hassassa, tüm bunlar neden yapılamaz?

Çünkü biliyoruz ki, tüm atomlar her zaman oldukça düzensiz termal hareketlerden geçerler, bu da onların düzenli davranışlarına adeta karşı çıkar ve az sayıda atom arasında meydana gelen olayları herhangi bir tanınabilir yasaya bağlamamıza izin vermez. Sadece çok sayıda atomun birleşiminde, istatistiksel yasalar işlemeye başlar ve bu ilişkilerin davranışını sürece dahil olan atomların sayısıyla artan bir doğrulukla kontrol eder. Bu şekilde olaylar gerçekten düzenli özellikler kazanır. Organizmaların yaşamında önemli bir rol oynadığı bilinen tüm fiziksel ve kimyasal yasalar bu istatistiksel kategoriye aittir. Akla gelebilecek diğer her türlü düzenlilik ve düzen, atomların bitmeyen termal hareketiyle sürekli olarak ihlal edilir ve geçersiz kılınır.

Fiziksel yasaların doğruluğu, ilgili atomların çok sayıda olmasına dayanır.

Bunu bir dereceye kadar rastgele seçilmiş ve belki de en iyisi olmayan, ancak okuyucunun ilk kez bu duruma atıfta bulunabileceği birkaç örnekle açıklamaya çalışayım - modern fizik ve kimyada böyle bir konum. örneğin biyolojide, organizmaların hücrelerden oluşması veya astronomideki Newton yasaları gibi, hatta bir dizi gibi temel olması gibi. doğal sayılar 1, 2, 3, 4, 5... matematikte. İlk kez okuyan bir okuyucu, Ludwig Boltzmann ve Willard Gibbs'in ünlü isimleriyle ilişkilendirilen ve kılavuzlarda "istatistiksel termodinamik" adı altında işlenen bir konuyu sonraki birkaç sayfadan tam olarak anlamayı ve takdir etmeyi beklememelidir.

A. İlk örnek (paramanyetizma)

Dikdörtgen bir kuvars tüpünü oksijenle doldurur ve onu bir manyetik alana yerleştirirseniz, gazın manyetize olduğunu göreceksiniz. Mıknatıslanma, oksijen moleküllerinin küçük mıknatıslar olmalarına ve pusula iğnesinde olduğu gibi alana paralel olma eğilimine dayanır. Ama hepsinin gerçekten paralel olduğunu düşünmemelisiniz. Çünkü alanın gücünü iki katına çıkarırsanız, oksijen bedeninizde iki katı manyetizasyon elde edersiniz ve bu orantı son derece yüksek bir alan kuvvetine kadar devam eder - manyetizasyon, uyguladığınız alan kuvvetiyle aynı derecede artar.

Bu, tamamen istatistiksel bir yasanın özellikle açık bir örneğidir. Bu alanın üretmeye çalıştığı yönelim, rastgele yönelim lehine çalışan termal hareket tarafından sürekli olarak etkisiz hale getirilir. Bu mücadelenin sonucu, gerçekte yalnızca dipollerin eksenleri ile alanın yönü arasındaki keskin açıların geniş açılara üstün gelmesidir. Tek atomlar sürekli olarak yönelimlerini değiştirseler de, ortalama olarak (çok sayıda olmaları nedeniyle) alan yönünde ve alanla orantılı olarak sabit hafif bir yönelim üstünlüğü sağlarlar. Bu esprili açıklama Fransız fizikçi P. Langevin'e aittir. Aşağıdaki şekilde doğrulanabilir. Gözlenen zayıf manyetizasyon gerçekten de birbiriyle rekabet eden iki eğilimin sonucuysa, yani - manyetik alan Tüm molekülleri paralel olarak tarama eğiliminde olan ve rastgele bir yönelim üreten termal hareket, alanı arttırmadan, ancak termal hareketi zayıflatarak, yani sıcaklığı düşürerek manyetizasyonu arttırmanın mümkün olduğu anlamına gelir. gazın. Bu, manyetizasyonun mutlak sıcaklıkla ters orantılı olduğunu gösteren, teoriyle (Curie yasası) nicel uyum içinde olduğunu gösteren deneyle doğrulanmıştır. Modern deneysel teknik, sıcaklığı düşürerek, termal hareketi o kadar küçük bir düzeye getirmeyi mümkün kılar ki, manyetik alanın yönlendirici eğilimi, tamamen olmasa da, "toplam manyetizasyonun önemli bir bölümünü üretmeye yetecek kadar kendini gösterebilir." ".

Bu durumda, alanın gücünü ikiye katlamanın mıknatıslanmayı da ikiye katlayacağını artık bekleyemeyiz. Artan alana sahip ikincisi, "doygunluk" denilen şeye yaklaşarak daha az artacaktır. Bu beklenti, deneyle nicel olarak da doğrulanmaktadır.

Bu davranışın tamamen gözlemlenen manyetizasyonu oluşturmak için birlikte çalışan moleküllerin sayısına bağlı olduğunu unutmayın. Aksi takdirde, manyetizma hiç sabit olmaz ve alan ile termal hareket arasındaki mücadeledeki değişimleri gösteren bir saniyeden diğerine oldukça düzensiz bir şekilde değişirdi.

B. İkinci örnek (Brown hareketi, difüzyon)

Kapalı bir cam kabın alt kısmını minik damlacıklardan oluşan sisle doldurursanız, havanın viskozitesine, boyutuna ve özgül ağırlığına bağlı olarak sisin üst sınırının çok kesin bir oranda yavaş yavaş azaldığını göreceksiniz. damlacıklardan. Ancak damlacıklardan birine mikroskop altında bakarsanız, sabit bir hızda düşmediğini, ancak Brownian hareketi olarak adlandırılan ve yalnızca ortalama olarak sabit bir azalmaya karşılık gelen çok düzensiz bir hareket gerçekleştirdiğini göreceksiniz.

Bu damlacıklar, atom olmasalar da, yüzeylerinde sürekli olarak öğüten tek moleküllerin şoklarını hissedecek kadar küçük ve hafiftir. Bu şekilde yorumlanan damlacıklar, yalnızca ortalama olarak yerçekiminin etkisini takip edebilir.

Bu örnek, duyu organlarımız birkaç molekülün etkisine bile duyarlı olsaydı, ne kadar şaşırtıcı ve kafa karıştırıcı izlenimlere sahip olacağımızı gösterir.

Bakteriler ve diğer organizmalar o kadar küçük ki, bu fenomene karşı oldukça hassastırlar. Hareketleri, çevrelerinin termal kaprisleri tarafından belirlenir; onların bir seçeneği yok. Kendi hareketlilikleri varsa, yine de bir yerden diğerine hareket edebilirler, ancak termal hareket onları fırtınalı bir denizde küçük bir tekne gibi savurduğu için yalnızca belirli zorluklarla hareket edebilirler.

Difüzyon, Brownian hareketine çok benzer. İçinde potasyum permanganat gibi az miktarda bir miktar renkli madde çözülmüş, ancak homojen bir konsantrasyonda olmayan, örneğin suyla, bir sıvıyla dolu bir kap hayal edin; burada noktalar, çözünen maddenin (permanganat) moleküllerini temsil eder ve nerede Konsantrasyon soldan sağa doğru azalır. Bu sistemi kendi haline bırakırsanız, çok yavaş bir "yayılma" süreci başlar. Permanganat, soldan sağa doğru, yani daha yüksek konsantrasyonlu bir yerden daha düşük konsantrasyonlu bir yere, sonunda su boyunca eşit olarak dağılana kadar yayılır.

Bu oldukça basit ve görünüşte pek ilginç olmayan süreçle ilgili dikkat çekici olan şey, sanıldığı gibi, permanganat moleküllerini daha sıkı bir bölgeden daha az sıkı bir bölgeye çeken herhangi bir eğilim veya kuvvetle hiçbir şekilde ilişkili olmamasıdır. örneğin, bir ülkenin nüfusu, daha fazla alanın olduğu bölgeye yerleşmiştir. Permanganat moleküllerimizde böyle bir şey olmaz. Her biri, çok nadir görülen diğer tüm moleküllerden tamamen bağımsız davranır.

Her biri, hem daha fazla sıkılık alanında hem de daha serbest kısımda aynı kaderi yaşıyor. Sürekli olarak su molekülleri tarafından itilir ve bu nedenle kademeli olarak tamamen öngörülemeyen bir yönde hareket eder - bazen daha yüksek bir konsantrasyona, bazen daha düşük bir konsantrasyona ve bazen de eğik olarak. Yaptığı hareketin doğası genellikle geniş bir alanda gözleri bağlı ve "yürümek" isteyen ancak belirli bir yöne bağlı kalmayan ve bu nedenle hareketinin çizgisini sürekli değiştiren bir kişinin hareketine benzetilmiştir.

Permanganat moleküllerinin kaotik hareketinin hala daha düşük bir konsantrasyona doğru düzenli bir akıma neden olması ve nihayetinde tek tip bir dağılıma yol açması gerektiği gerçeği, ilk bakışta şaşırtıcı görünebilir, ancak yalnızca ilk bakışta. Neredeyse sabit konsantrasyonlu ince katmanlar üzerinde dikkatlice incelendiğinde, permanganat moleküllerinin nasıl olduğu hayal edilebilir. şu an belirli bir katmanda bulunan kaotik hareketlerle aslında hem sağa hem de sola eşit olasılıkla hareket edecektir. Ancak tam da bu nedenle, iki bitişik katmanı ayıran yüzey, soldan gelen moleküller tarafından zıt yöne göre daha fazla kesişecektir. Bu basitçe, solda sağdakinden daha fazla rastgele hareket eden molekül olduğu için gerçekleşecektir ve durum bu olduğu sürece, sonunda eşit bir dağılım olana kadar soldan sağa düzenli hareket olacaktır.

Bu düşünceler matematiksel dile çevrilirse, tam difüzyon yasasını şu şekilde elde ederiz: diferansiyel denklem günlük dilde anlamı da oldukça basit olmasına rağmen, açıklaması okuyucuyu rahatsız etmeyeceğim kısmi türevlerde. Yasanın katı "matematiksel doğruluğu", fiziksel doğruluğunun her durumda ayrı ayrı test edilmesi gerektiğini vurgulamak için burada belirtilmiştir. Saf şansa dayalı olarak, yasanın adaleti yalnızca yaklaşık olacaktır. Kural olarak, oldukça iyi bir yaklaşım varsa, bu sadece fenomene katılan çok sayıda molekülden kaynaklanmaktadır. Sayıları ne kadar küçük olursa, o kadar rastgele sapmalar beklemeliyiz ve uygun koşullar altında bu sapmalar gerçekten gözlemlenir.

B. Üçüncü örnek (ölçüm doğruluğunun sınırları)

Verdiğimiz son örnek, ikincisiyle yakından ilgilidir, ancak özellikle ilgi çekicidir. Uzun ince bir iplik üzerinde asılı duran ve dengede olan hafif bir cisim, fizikçiler tarafından genellikle onu bu konumdan saptıran zayıf kuvvetleri ölçmek, yani onu dikey bir yörünge etrafında döndürmek için uygulanan elektriksel, manyetik veya yerçekimi kuvvetlerini ölçmek için kullanılır. eksen (elbette her özel amaca uygun bir hafif gövde seçilmelidir). Bu çok kullanılan "burulma dengesi" cihazının doğruluğunu artırmaya yönelik devam eden girişimler, başlı başına son derece ilginç olan ilginç bir sınırla karşı karşıya kaldı. Daha hafif ve daha hafif cisimler ve daha ince ve daha uzun bir iplik seçerek, dengeyi daha da zayıflayan kuvvetlere karşı hassas hale getirmek için, asılı cisim zaten çevreleyen moleküllerin termal hareketinin şoklarına duyarlı hale geldiğinde ve bir performans göstermeye başladığında sınıra ulaşıldı. denge konumları etrafında sürekli düzensiz "dans", ikinci örnekteki damlanın titremesine çok benzeyen bir dans. Bu davranış, bu tür terazilerle elde edilen ölçümlerin doğruluğuna henüz mutlak bir sınır koymasa da, yine de pratik bir sınır koyar. Termal hareketin kontrol edilemeyen etkisi, ölçülecek kuvvetin hareketi ile rekabet eder ve gözlemlenen tek sapmayı devalüe eder. Enstrümanınızın Brownian hareketinin etkisini ortadan kaldırmak için gözlemlerinizi birçok kez yapmalısınız. Bu örnek bence özellikle açıklayıcıdır, çünkü duyu organlarımız da nihayetinde bir tür araçtır. Fazla duyarlı hale gelseler ne kadar işe yaramaz olacaklarını görebiliriz.

√n kuralı

Şimdi yeteri kadar örnek. Bir organizma veya onun çevresiyle etkileşimi ile ilgili örnek olarak seçemeyeceğim tek bir fizik veya kimya kanunu olmadığını ekliyorum. Ayrıntılı açıklama daha karmaşık olabilir, ancak ana nokta her zaman aynı olurdu ve bu nedenle daha fazla açıklama monoton hale gelirdi.

Ancak herhangi bir fizik yasasında beklenebilecek yanlışlığın derecesi ile ilgili önemli bir nicel noktayı eklemek istiyorum. Bu sözde √n yasasıdır. Önce basit bir örnekle anlatacağım, sonra genelleştireceğim.

Belirli bir basınç ve sıcaklıkta belirli bir gazın belirli bir yoğunluğu vardır dersem, belirli bir hacim içinde (deney için uygun boyutta) bu şartlar altında tam olarak n tane gaz molekülü olduğunu söyleyerek bunu ifade edebilirim. Bir noktada ifademi kontrol edebilirseniz, yanlış olduğunu göreceksiniz ve sapma √n düzeyinde olacaktır. Bu nedenle, n = 100 ise, yaklaşık 10'luk bir sapma bulursunuz. Dolayısıyla, buradaki bağıl hata %10'dur. Ancak n=1 milyon ise, sapmayı muhtemelen 1000 civarında bulursunuz ve dolayısıyla bağıl hata %1/10'dur. Şimdi, kabaca konuşursak, bu istatistiksel yasa çok geneldir. Fizik ve fizikokimya yasaları, 1/√n mertebesinde olası bir nispi hata içinde kesin değildir, burada n, bu yasanın tezahürüne katılan moleküllerin sayısıdır - uzayın veya zamanın o bölgesinde uygulanmasında (veya her ikisi de) herhangi bir özel deney için düşünülmekte veya hizmet etmektedir.

Buradan da bir organizmanın hem iç yaşamında hem de dış dünyayla etkileşiminde oldukça kesin yasaların zenginliğinden yararlanabilmesi için nispeten büyük bir yapıya sahip olması gerektiğini görüyorsunuz. Aksi takdirde, ilgili parçacıkların sayısı çok küçük ve "yasa" çok belirsiz olacaktır. Özellikle önemli bir gereklilik Kare kök. Çünkü, bir milyon oldukça büyük bir sayı olmasına rağmen, yine de 1000'de 1'lik bir doğruluk, konunun özü bir "Doğa Yasası" olmanın saygınlığı olduğunu iddia ediyorsa, aşırı iyi değildir.

Kalıtımın mekanizması

Das Sein ist peruk; Denn Gesetze

Bewahren die lebendgen Schätze,

Tüm geschmückt.

Klasik fizikçinin beklentisi, önemsiz olmaktan çok, yanlış olduğu ortaya çıkıyor

Böylece, organizmaların, içlerinde gerçekleşen tüm biyolojik süreçlerle birlikte, çok "çok atomlu" bir Yapıya sahip olmaları gerektiği ve rastgele "tek atomlu" fenomenlerin çok büyük bir rol oynamaması gerektiği sonucuna vardık. içlerinde. "Saf fizikçi" der, organizmanın, deyim yerindeyse, olağanüstü düzenli ve iyi düzenlenmiş çalışmasının örgütlenmesini üzerine inşa edebileceği yeterince kesin fiziksel yasalara sahip olması esastır. Biyolojik olarak konuşursak, varılan bu sonuçlar a priori (yani tamamen fiziksel bir bakış açısından) gerçek biyolojik gerçeklere ne ölçüde uygulanabilir?

İlk bakışta, bu sonuçlar oldukça önemsiz görünebilir. Diyelim ki 30 yıl önce bir biyolog, popüler bir öğretim görevlisinin, başka yerlerde olduğu gibi, vücutta istatistiksel fiziğin önemini vurgulamasının oldukça uygun olmasına rağmen, bu noktanın hâlâ, belki de fazla basmakalıp bir gerçek olduğunu iddia edebilirdi. Gerçekten de, herhangi bir yüksek düzeyde gelişmiş türün yetişkin bir bireyinin yalnızca bedeni değil, aynı zamanda hücrelerinin her biri, her türden "kozmik" sayıda tek atom içerir. Ve hücrenin içinde veya dış çevre ile etkileşiminde gözlemlediğimiz her bir fizyolojik süreç, 30 yıl önce böyle görünüyordu. büyük miktar Tek atomlar ve tek atomik süreçler, "büyük sayılar" ile ilgili istatistiksel fiziğin çok yüksek gereksinimleriyle bile ilgili tüm fizik ve fiziksel kimya yasalarının tam olarak yerine getirilmesinin garanti edileceğini. Bu gereksinimleri az önce √n kuralıyla açıkladım.

Artık böyle bir görüşün yanlış olacağını biliyoruz. Birazdan göreceğimiz gibi, inanılmaz derecede küçük atom grupları, kesin istatistiksel yasalar sergileyemeyecek kadar küçük, canlı bir organizmada son derece düzenli ve düzenli olaylarda baskın bir rol oynarlar. Bir organizmanın gelişimi sırasında edindiği büyük ölçekli görünür işaretleri yönetir, işleyişinin önemli özelliklerini belirler ve tüm bu çok farklı ve katı biyolojik yasalar ortaya çıkar.

Biyolojide ve daha dar bir ifadeyle genetikte geçerli olan konumu kısaca özetleyerek başlamalıyım; yani otorite olmadığım bir alanda mevcut bilgi durumunu özetlemeliyim. Bundan kaçınılamaz ve bu nedenle, açıklamanın amatörce doğası için özellikle herhangi bir biyologdan özür dilerim. Öte yandan, hakim fikirleri az çok dogmatik olarak size sunmak için izin istiyorum. "Zavallı" bir teorik fizikçiden, bir yanda emsalsiz bir zekayla tasarlanmış, çok sayıda uzun ve muhteşem bir şekilde iç içe geçmiş çaprazlama deneylerinden oluşan deneysel verilerin yetkin bir incelemesi gibi bir şey yapması beklenemez. diğer yanda modern mikroskopinin tüm gelişmişliği ile yürütülen canlı hücre.

Kalıtsal şifre kodu (kromozomlar)

Bir organizmanın "kalıp" kelimesini, bir biyoloğun ona "dört boyutlu plan" dediği anlamda kullanmama izin verin; bu, yalnızca bir organizmanın yetişkinlikte veya herhangi bir belirli aşamadaki yapısı ve işleyişi değil, aynı zamanda döllenmiş bir yumurta hücresinden çoğalmaya başladığı olgunluk aşamasına kadar ontogenetik gelişimi. Şimdi biliyoruz ki dört boyuttaki tüm bu plan sadece bir hücrenin, yani döllenmiş yumurtanın yapısı tarafından belirlenir. Ayrıca, esas olarak bu hücrenin sadece küçük bir bölümünün, çekirdeğinin yapısı tarafından belirlendiğini biliyoruz. Hücrenin olağan "dinlenme durumundaki" böyle bir çekirdek, hücre içinde bir kesecik içinde dağılmış bir kromatin ağı olarak görünür. Ancak hücre bölünmesinin hayati süreçlerinde (mitoz ve mayoz, aşağıya bakınız), çekirdeğin, genellikle iplik veya çubuk şeklinde ve kromozom adı verilen, 8 veya 12 numaralı veya örneğin insanlarda, 48. Ama gerçekte, bu (örnek olarak alınan) sayıları 2 × 4, 2 × 6 ...., 2 × 24 olarak yazmam ve sırayla iki kümeden bahsetmem gerekirdi. bu ifadeyi biyolog olarak kullanıldığı anlamda kullanmak. Çünkü bireysel kromozomlar bazen farklı ve şekil ve boyut olarak bireyselleştirilmiş olsa da, iki takım neredeyse tamamen aynıdır. Birazdan göreceğimiz gibi, bir takım anneden (yumurta) ve bir takım babadan (dölleyen sperm) gelir. Bu kromozomlar ya da belki de sadece mikroskop altında kromozom olarak gördüğümüz şeyin eksenel ya da iskeletsel ipliği, bir tür şifreli kod biçiminde, bireyin gelecekteki gelişimi için tüm “planı” içerir ve onun olgun bir durumda işleyişi. Her eksiksiz kromozom seti, kodun tamamını içerir, böylece döllenmiş yumurtada genellikle ikincisinin iki kopyası bulunur; bu, gelecekteki bireyin en erken aşamasını temsil eder.

Kromozom ipliklerinin yapısını bir şifre kodu olarak adlandırmakla, Laplace'ın bir zamanlar hayal ettiği gibi ve her birinin kendisine ait olduğu gibi her şeyi kapsayan bir zihni kastediyoruz. nedensellik Bir yumurtanın uygun koşullar altında kara horoz mu yoksa benekli tavuk mu, sinek mi yoksa mısır bitkisi mi, ormangülü, böcek mi, fare mi yoksa insan mı olacağı kromozomların yapısından anlaşılabilir. Buna, farklı yumurta hücrelerinin görünüşünün sıklıkla dikkate değer ölçüde benzer olduğunu ve bu böyle olmadığında bile (kuşların ve sürüngenlerin devasa yumurtalarında olduğu gibi), aradaki farkın hala esasta çok fazla olmadığını ekleyebiliriz. yapılar, ancak bu besleyici malzemede. , bu durumlarda bariz nedenlerle eklenir.

Ancak "şifreleme kodu" tabiri çok dar. Kromozomal yapılar, aynı zamanda haber verdikleri gelişmeyi gerçekleştirmek için bir araç görevi görürler. Hem kanunlar hem de yürütme gücüdürler ya da başka bir karşılaştırma yapmak gerekirse, aynı anda hem mimarın planı hem de müteahhitin yetkileridir.

Hücre bölünmesi ile vücut büyümesi (mitoz)

Kromozomlar, ontogenez sırasında nasıl davranır?

Organizmanın büyümesi ardışık hücre bölünmeleri ile gerçekleştirilir. Bu hücre bölünmesine mitoz denir. Vücudumuzu oluşturan çok sayıda hücre göz önüne alındığında, hücrelerin yaşamında beklendiği kadar sık ​​görülen bir olay değildir. İlk başta büyüme hızlıdır ve yumurta iki "kız hücreye" bölünür ve daha sonra dört hücreden oluşan bir nesil, ardından 8, 16, 32, 64...vb. Bölünme sıklığı tüm bölgelerde aynı kalmaz. büyüyen vücut ve bu, bu sayıların düzenliliğini bozar. Ancak hızlı artışlarından, ortalama 50 veya 60 ardışık bölünmenin, bir yetişkinin sahip olduğu hücre sayısını veya diyelim ki on katını üretmeye yeterli olduğu basit bir hesaplamayla çıkarılabilir. büyük miktar, yaşam boyunca hücrelerin değişimini dikkate alarak. Böylece, vücudumun hücreleri, ortalama olarak, bir zamanlar olduğum yumurtanın yalnızca ellinci ya da altmışıncı ürünü.

Mitozda her kromozom iki katına çıkar

Mitoz sırasında kromozomlar nasıl davranır? İki katına çıkarlar, her iki küme de iki katına çıkar, şifrenin her iki kopyası. Bu süreç son derece ilgi çekicidir ve kapsamlı bir şekilde incelenmiştir, ancak burada ayrıntılı olarak anlatılamayacak kadar karmaşıktır. Ana şey, iki yavru hücrenin her birinin, tıpkı ana hücredeki gibi, her iki kromozom setinden oluşan bir "çeyiz" almasıdır. Bu sayede tüm vücut hücreleri kromozom hazineleri açısından birbirlerine mükemmel bir şekilde benzerler. Her, hatta en az önemli olan bireysel hücre bile, mutlaka şifreleme kodunun tam (çift) bir kopyasına sahiptir. Bu mekanizmayı ne kadar az anlıyor olsak da, bu gerçeğin organizmanın yaşamı üzerinde önemli bir etkisi olması gerektiğinden şüphe edemeyiz. Bir süre önce gazetelerden, General Montgomery'nin Afrika seferi sırasında ordusundaki her bir askerin tüm niyetlerinden tam olarak haberdar edilmesini talep ettiğini öğrendik. Bu doğruysa (ve birliklerinin yüksek zekası ve güvenilirliği göz önüne alındığında olabilir), o zaman ilgili gerçeğin elbette kelimenin tam anlamıyla doğru olduğu durumumuzla mükemmel bir analojimiz var. En şaşırtıcı olanı, tüm mitotik bölünmelerde bir çift kromozom setinin korunmasıdır. Bunun genetik mekanizmanın göze çarpan bir özelliği olduğu, en çarpıcı biçimde bu kuralın tek bir istisnası, şimdi dikkate almamız gereken bir istisna ile gösterilir.

İndirgeme bölünmesi (mayoz bölünme) ve döllenme (eşzamanlılık)

Bireyin gelişiminden çok kısa bir süre sonra, bir hücre grubu, üreme için gerekli olan gametlerin, yani sperm veya yumurta hücrelerinin (bireyin cinsiyetine bağlı olarak) sonraki aşamalarında oluşması için ayrılır. olgunluktaki bireyin.

"Ayrılmış", şu anda başka amaçlara hizmet etmedikleri ve önemli ölçüde daha az mitotik bölünme yaşadıkları anlamına gelir. İçlerinde yer alan özel, indirgeyici bölünme, bu ayrılmış hücrelerden olgun bir bireyde gamet gelişimini tamamlayan bölünmedir. Bu bölünme, kural olarak, eşleşme gerçekleşmeden kısa bir süre önce gerçekleşir. Mayozda, ana hücrenin çift kromozom seti, her biri iki kız hücreden birine - gametlere giden iki tekli sete bölünür. Başka bir deyişle, kromozom sayısının mitotik iki katına çıkması mayoz bölünmede gerçekleşmez, sayıları sabit kalır ve bu nedenle her gamet, örneğin iki değil, yalnızca yarısını, yani şifreleme kodunun yalnızca bir tam kopyasını alır. bir kişinin sadece 24'ü vardır, 2*24=48 değil.

Sadece bir kromozom setine sahip hücrelere haploid denir (Yunanca àπλοδς, tek). Böylece, gametler haploiddir ve vücudun sıradan hücreleri diploiddir (Yunanca διπλοδς'dan, çift). Bazen vücutlarının tüm hücrelerinde üç, dört... veya genel olarak konuşursak, birçok kromozom setine sahip bireyler de vardır ve bunlara triploidler, tetraploidler... poliploidler denir.

Eş eşlilik eyleminde, her iki haploid hücre olan bir erkek gamet (sperm) ve bir dişi gamet (yumurta), bir döllenmiş yumurta hücresini oluşturmak üzere birleşir, bu nedenle diploiddir. Kromozom setlerinden biri annesinden, diğeri babasından geliyor.

haploid bireyler

Bir nokta daha rezervasyon gerektirir. Haploid, hedef birey için gerekli olmasa da, gerçekten ilginçtir, çünkü her bir kromozom setinde organizmanın tüm "planı" için tamamen eksiksiz bir şifre kodu olduğunu gösterir.

Hemen ardından döllenme olmayan mayoz bölünme örnekleri vardır ve haploid hücre ("gamet") bu sırada çok sayıda mitotik hücre bölünmesine uğrar ve bu da tam bir haploid bireyle sonuçlanır. Bu, erkek arıların durumudur - partenogenetik olarak, yani döllenmemiş ve dolayısıyla haploid kraliçe yumurtalarından gelişen erkek arılar. Uçağın babası yok! Vücudundaki tüm hücreler haploiddir.

İsterseniz ona devasa bir genişlemiş spermatozoon deyin ve gerçekten de bu şekilde işlev görmenin onun tek yaşam görevi olduğu bilinmektedir. Ancak bu ciddi bir bakış açısı olmayabilir. Çünkü bu dava izole değildir. Mayoz bölünme sırasında oluşan ve spor adı verilen haploid hücrelerin tohum gibi yere düştüğü ve diploid hücrelerle kıyaslanabilir boyutta gerçek haploid bitkilere dönüştüğü bitki aileleri vardır. Ormanlarımızda sıklıkla bulunabilen yosunlara bakalım. Yapraklı alt kısım, gametofit adı verilen bir haploid bitkidir, çünkü üst ucunda, döllenme yoluyla, üstte tohum kabuğu olan çıplak bir gövde olan olağan diploid bitkiyi üreten seks organları ve gametler geliştirir. Bitkinin bu kısmına sporofit adı verilir, çünkü mayoz bölünme ile üstte bir kapsül içinde olan sporlar üretir. Kapsül açıldığında sporlar yere düşer ve yapraklı bir gövdeye dönüşür. Bu sürece uygun bir şekilde nesillerin değişimi denir. İsterseniz, sıradan insan ve hayvan durumunu aynı bakış açısından değerlendirebilirsiniz. Ancak buradaki “gametofit”, kural olarak, çok kısa ömürlü tek hücreli bir nesil, bir sperm veya bir yumurta hücresidir. Vücudumuz sporofite karşılık gelir. "Sporlarımız", tek hücreli bir neslin mayoz yoluyla ortaya çıktığı yedek hücrelerdir.

Olağanüstü indirgeme bölümü değeri

Bir bireyin üreme sürecindeki önemli ve gerçekten kaderi belirleyen olay döllenme değil mayoz bölünmedir. Bir kromozom seti babadan, bir kromozom seti anneden gelir. Bunu ne şans ne de kader engelleyemez. Her insan kalıtımın tam olarak yarısını annesinden, yarısını babasından alır. Bir çizginin genellikle baskın görünmesi, daha sonra değineceğimiz başka nedenlerden kaynaklanmaktadır (tabii ki cinsiyetin kendisi de bu tür bir baskınlığın en basit örneğini sağlar).

Ama soyunuzu büyükanne ve büyükbabanıza kadar takip ettiğinizde işler farklıdır. Dikkatinizi babamdan bana gelen kromozom setine, özellikle bunlardan birine, diyelim ki 5 numaralı kromozoma çekmeme izin verin. Bu, babamın babasından aldığı 5 sayısının tam bir kopyası olacak, ya da annesinden aldığı 5 numara. Soruna (50:50 şansla) Kasım 1886'da babamın vücudunda gerçekleşen ve birkaç gün sonra gebe kalmamın nedeni olan o spermi üreten bir mayoz bölünmede karar verildi. Aynı hikaye babalık setimin 1, 2, 3…24 numaralı kromozomları için ve anne kromozomlarımın her biri için mutatis mutandis için tekrarlanabilir.

Ayrıca, 48 sonucun tümü tamamen bağımsızdır. Baba kromozomumun 5. kromozomunun büyükbabam Joseph Schrödinger'den geldiği bilinse bile, 7 numaralı kromozomun ondan ya da eşi Maria née Bogner'dan gelme olasılığı yine de eşit olacaktır.

Karşıdan karşıya geçmek. Mülk yerelleştirme

Ancak, büyükanne ve büyükbaba kalıtımının yavrularda karıştırılmasında şansın rolü, belirli kromozomların bir bütün olarak veya büyükanne ve büyükbabalardan geldiğini zımnen varsayan veya hatta açıkça ifade eden önceki açıklamadan göründüğünden daha da büyüktür. kromozomlar ayrılmadan geldi. Aslında, durum böyle değil veya her zaman böyle değil. Bir indirgeme bölünmesinde ayrılmadan önce, diyelim ki baba bedeninde gerçekleşende, her iki "homolog" kromozom birbiriyle yakın temasa geçer ve bazen önemli parçalarını birbirleriyle değiştirir. "Çaprazlama" (çaprazlama) adı verilen böyle bir işlemle, bu kromozomun karşılık gelen kısımlarında bulunan iki özellik, bu özelliklerden birinde büyükbabaya, diğerinde benzer olduğu ortaya çıkacak olan torunda ayrılacaktır. büyükanneye.

Çok nadir olmamakla birlikte çok sık olmamakla birlikte çaprazlama olgusu, kromozomlardaki özelliklerin konumu hakkında bize en değerli bilgileri sağlar. Soruyu tam olarak ele almak için, sadece bir sonraki bölümde verilecek bazı temsilleri (örneğin, heterozigotluk, baskınlık, vb.) kullanmamız gerekecek, ancak bu bizi bu küçük kitabın kapsamının dışına çıkaracağı için, sadece en önemli noktaya işaret edeyim.

Eğer çaprazlama olmasaydı, aynı kromozomun sorumlu olduğu iki özellik her zaman torunlara birlikte gelirdi ve hiç kimse birini almadan diğerini alamazdı. Ancak, iki farklı kromozom tarafından belirlenen iki özelliğin ya birbirinden ayrılma şansı 50:50 olacaktır ya da yavrularda her zaman farklı bireylere göre farklılaşacaktır, yani bu özellikler atada hiçbir zaman aynı kromozomda olmayan homolog kromozomlarda yer aldığında. zaman mayozu birlikte gitmez.

Bu kurallar ve ilişkiler, çaprazlama yoluyla ihlal edilir; bunun olasılığı, bu amaç için uygun şekilde kurulmuş büyük melezleme deneylerinde yavrulardaki farklı özellik kombinasyonlarının yüzdesini dikkatlice kaydederek kurulabilir. Bu tür çaprazlamaların sonuçları analiz edildiğinde, aynı kromozom üzerinde bulunan iki özellik arasındaki “bağlantının” çaprazlama ile daha az ihlal edildiğine, bu özelliklerin birbirine ne kadar yakın olduğuna dair ikna edici bir çalışma hipotezi kabul edilir. O zaman kırılma noktasının aralarında olması daha az olasıdır, kromozomun karşıt uçlarına daha yakın bulunan özellikler ise her bir geçişle ayrılacaktır. (Aynı şey, daha önce aynı ataya ait homolog kromozomlar üzerinde bulunan iki özelliğin aynı kromozom üzerindeki kombinasyonu için de geçerlidir.) Bu şekilde, "bağlantı istatistikleri"nden her kromozom içinde bir tür "özellik haritası" elde edilmesi beklenebilir.

Bu beklenti tamamen doğrulandı. Dikkatli testlerin yapıldığı durumlarda (esas olarak Drosophila'da, ancak yalnızca Drosophila'da değil), çalışılan karakterlerin gerçekten de farklı kromozomlar olduğu için aralarında hiçbir bağlantı olmayan birçok ayrı gruba düştüğü ortaya çıktı ( Drosophila'da dört). Her grup içinde, o gruptaki her bir özellik çifti arasındaki bağlantının derecesini ölçen doğrusal bir özellik haritası çizilebilir; bu nedenle, kromozomların gerçekten kromozomda ve dahası, kromozomların en çubuk şeklindeki formunun bile bizi düşündürdüğü gibi lineer olarak yer aldıklarına dair büyük bir şüphe olamaz.

Tabii ki, burada açıklandığı gibi kalıtsal mekanizmanın şeması hala boş ve renksiz, hatta biraz saf. Çünkü işaretten ne anlaşılması gerektiğini söylemedik. Özünde tek, "bütün" olan bir organizmayı ayrı "özellikler" halinde incelemek yanlış ve imkansız görünüyor. Gerçekte, biz yalnızca her bir bireysel durumda, bir çift atadan belirli, belirgin bir şekilde farklı olduklarını (örneğin, birinin mavi gözleri ve diğerinin kahverengi olduğunu) ve yavruların bu açıdan ya birine ya da birine benzer olduğunu iddia ediyoruz. diğer ata. Kromozomda bu farklılığın yerini lokalize ederiz. (Biz buna teknik tabirle "lokus" diyoruz - ya da onun temelini oluşturan varsayımsal maddi yapıyı düşünürsek "gen".) Bana göre, ana temsil özelliğin kendisinden ziyade özelliklerin ayrımıdır. bu ifadedeki görünür sözlü ve mantıksal çelişkiye. Bir sonraki bölümde mutasyonlar hakkında konuştuğumuzda ve yukarıda sunulan kuru anahat, umarım, daha fazla yaşam ve renk alacağı zaman, belirginleşeceği gibi, özelliklerdeki fark gerçekten ayrıdır.

Maksimum gen boyutu

Belirli bir kalıtsal özelliğin varsayımsal materyal taşıyıcısı için gen terimini yeni tanıttık. Şimdi iki noktayı vurgulamalıyız. büyük önem araştırmamız için. İlk nokta, bu ortamın boyutu veya daha doğrusu maksimum boyutudur; başka bir deyişle, kalıtsal potenslerin lokalizasyonunu ne ölçüde izleyebiliriz. İkinci nokta, “kalıtsal planın” sabitliğinden türetilen genin kararlılığıdır.

Boyutla ilgili olarak, belirlemenin tamamen bağımsız iki yolu vardır. Biri genetik verilere (melezleme deneyleri), diğeri sitolojik verilere (doğrudan mikroskobik gözlem) dayanmaktadır. İlk yol temelde oldukça basittir. Yukarıda açıklanan şekilde, belirli bir kromozom (örneğin, Drosophila sineğinde) içinde önemli sayıda farklı özelliğin (daha büyük ölçekte) yerini belirledikten sonra, bu kromozomun ölçülen uzunluğunu yalnızca öznitelik sayısı ve gerekli değeri elde etmek için kesit ile çarpın. Çünkü, elbette, sadece bazen çaprazlama ile ayrılan ve aynı (mikroskobik veya moleküler) yapıdan kaynaklanamayan özellikleri ayrı özellikler olarak kabul ediyoruz. Öte yandan, çalışma ilerledikçe genetik analizle izole edilen özelliklerin sayısı sürekli arttığından, hesaplamamızın yalnızca maksimum bir boyut verebileceği açıktır.

Başka bir boyut tahmini, mikroskobik gözleme dayalı olmasına rağmen, aslında çok daha az doğrudandır. Drosophila'nın belirli hücreleri (yani tükürük bezlerinin hücreleri) bir nedenden dolayı devasa bir şekilde genişler ve bu onların kromozomları için de geçerlidir. Bu sonuncularda, ipliği geçen enine koyu şeritlerin kalabalık bir modelini ayırt edersiniz. Darlington, bu bantların sayısının (bu durumda 2000), gözle görülür şekilde daha büyük olmasına rağmen, melezleme deneylerine dayalı olarak aynı kromozom üzerinde bulunan genlerin sayısı ile aynı büyüklük sırasına sahip olduğunu kaydetti. Bu çizgileri gerçek genler (veya genler arasındaki sınırlar) olarak görme eğilimindedir. Normal büyüklükteki bir hücrede ölçülen kromozomun uzunluğunu şerit sayısına (2000) bölerek, genin hacmini 300 A?'lik bir kübe eşit buluyor. Hesapların tüm pürüzleri göz önüne alındığında, aynı boyutun birinci yöntemle elde edildiğini varsayabiliriz.

küçük sayılar

İstatistiksel fiziğin belirttiğim tüm gerçeklerle ilişkisinin ayrıntılı bir tartışması (veya belki de bu gerçeklerin istatistiksel fiziğin canlı hücrede uygulanmasıyla ilişkisini söylemeliyim) daha sonra takip edecek. Ama şimdi dikkatinizi 300(A)? bir sıvıda veya katıda sadece yaklaşık 100 veya 150 atomik mesafedir, öyle ki bir gen kesinlikle bir milyon veya birkaç milyondan fazla atom içermez. İstatistiksel fiziğe göre ve bu genel olarak fiziğe göre, böyle bir sayı (? n açısından düzenli ve düzenli davranışa neden olmak için çok küçük. bir gaz veya bir sıvı damlası ve gen neredeyse kesinlikle homojen bir sıvı damlası değil, muhtemelen her atomun, her radikalin, her heterosiklik halkanın oynadığı büyük bir protein molekülüdür. bireysel rol, benzer atomların, radikallerin veya halkaların rolünden aşağı yukarı farklı. Bu, her halükarda, Holden ve Darlington gibi zamanımızın önde gelen genetikçilerinin görüşüdür ve yakında bunu neredeyse kanıtlayan genetik deneylere dönmemiz gerekecek.

kalıcılık

Şimdi ikinci, çok önemli soruya dönelim: Kalıtsal özelliklerde ne derece bir sabitlikle karşılaşıyoruz ve bu nedenle onları taşıyan maddi yapılara ne atfetmeliyiz.

Bunun cevabı özel bir çalışma yapılmadan verilebilir. Kalıtsal özelliklerden bahsettiğimiz basit gerçek, bu sabitliği neredeyse mutlak olarak kabul ettiğimizi gösterir. Çünkü ebeveynden çocuğa aktarılan tek bir özellik olmadığını unutmamalıyız: aquiline burnu, kısa parmaklar, romatizmaya yatkınlık, hemofili, dikromazi, vb. kalıtım yasaları. Ancak gerçekte, nesilden nesile, yüzyıllar boyunca - on binlerce yıl boyunca olmasa da - gözle görülür bir değişiklik olmaksızın - "fenotip"in tüm (dört boyutlu) düzlemi, bireyin tüm görünür doğası, iletilen. Ayrıca her nesilde aktarım, döllenme sırasında birleşen bu iki hücrenin çekirdeklerinin materyal yapısı tarafından gerçekleştirilir. Bu bir "mucize"dir; sadece bir tane daha büyük "mucize" var, ancak birincisiyle yakından ilişkili, ancak zaten başka bir alana ait. Demek istediğim, varlığı tamamen bu özel kalıtım mekanizmasının şaşırtıcı oyununa dayanan bizler, yine de onun hakkında çok şey öğrenme yeteneğine sahibiz. Bana öyle geliyor ki, ilk mucize ile ilgili bilgimiz neredeyse tam bir anlayışa ulaşabilir. İkincisine gelince, genel olarak insan bilgisinin sınırlarının ötesinde olması mümkündür.

mutasyonlar

"Atlama" mutasyonları - doğal seçilimin etki alanı

Gen yapısına atfedilen kararlılığı desteklemek için az önce ortaya koyduğumuz temel gerçekler belki bizim tarafımızdan iyi bilinebilir ve çarpıcı veya inandırıcı gelmeyebilir. Ancak bu sefer, istisnaların kuralı kanıtladığı atasözü gerçekten doğrudur. Çocuklar ve ebeveynler arasındaki benzerlikte hiçbir istisna olmasaydı, yalnızca bize kalıtımın mekanizmasını ortaya koyan tüm güzel deneylerden değil, aynı zamanda doğanın büyük, milyon kat deneyinden, doğal seleksiyon ve hayatta kalma yoluyla türler oluşturmasından da mahrum kalırdık. en uygun olanından.

Konuyla ilgili gerçekleri tekrar bir özürle ve biyolog olmadığımı hatırlatarak sunmak için bu son önemli konuyu bir başlangıç ​​noktası olarak almama izin verin.

Artık Darwin'in, doğal seçilimin üzerinde işlediği malzemenin en homojen popülasyonda bile meydana geleceği kesin olan küçük, sürekli, rastgele değişimler olduğunu düşündüğünde yanıldığını kesin olarak biliyoruz. Çünkü bu değişikliklerin kalıtsal olmadığı kanıtlanmıştır. Bu gerçek kısaca açıklanacak kadar önemlidir. Bir saf arpa mahsulü alır ve her bir kulağın kılçık uzunluğunu ölçerseniz ve ardından istatistiklerinizi çizerseniz, bir çan eğrisi elde edersiniz.

Bu şekilde, belirli bir kılçık uzunluğuna sahip başak sayısı, karşılık gelen kılçık uzunluğuna karşı çizilir. Yani kılçıkların bilinen ortalama uzunluğu baskındır ve belirli frekanslarda her iki yönde de sapmalar meydana gelir. Şimdi, kılçıkları ortalamadan belirgin şekilde daha uzun olan, siyah renkle gösterilen kulak grubunu seçin, ancak grup, tarlaya ekildiğinde yeni bir ürün verecek kadar çoktur. Benzer bir istatistiksel deneyde Darwin, bir sonraki mahsul için eğrinin sağa kaymasını beklerdi. Başka bir deyişle, seçimin bir artış üretmesini beklerdi. orta boy kılçıklar. Ancak, gerçekten saf kalite arpa kullanılmışsa, gerçekte bu gerçekleşmeyecektir. Seçilen mahsul için elde edilen yeni istatistiksel eğri, birincisine oldukça benzer olacaktır ve ekim için özellikle kısa kılçıklı başaklar seçildiğinde de aynı şey olacaktır.

Küçük, sürekli farklılıklar miras alınmadığından seçim başarısız olur. Açıkça kalıtsal maddenin yapısı tarafından belirlenmezler, rastgeledirler. Ancak yaklaşık 40 yıl önce, Hollandalı de Vries, tamamen safkan hatların yavrularında bile çok az sayıda bireyin - örneğin on binlercede iki veya üç - küçük ama "sıçrayan" değişikliklerle ortaya çıktığını keşfetti. Buradaki "atlama" ifadesi, değişikliklerin çok önemli olduğu anlamına gelmez, sadece süreksizlik gerçeğidir, çünkü değişmeyen bireyler ile birkaç değişmiş olanlar arasında ara form yoktur. De Vries buna mutasyon adını verdi. Süreksizlik burada temel özelliktir. Kuantum teorisindeki fiziğe benzer - ayrıca iki komşu enerji seviyesi arasında ara adım yoktur. Bir fizikçi, de Vries'in mutasyonel teorisini mecazi anlamda biyolojinin kuantum teorisi olarak adlandırma eğiliminde olacaktır. Bunun mecazi bir ifadeden çok daha fazlası olduğunu ileride göreceğiz. Mutasyonlar, kökenlerini gerçekten gen molekülündeki kuantum sıçramalarına borçludur. Ancak de Vries 1902'de keşfini ilk kez yayınladığında kuantum teorisi sadece iki yaşındaydı. İkisi arasında bağlantı kurmanın bir nesil sürmesine şaşmamalı!

Gerçekten ürerler, yani mükemmel bir şekilde miras alınırlar.

Mutasyonlar, orijinal değişmemiş özelliklerin yanı sıra kalıtsaldır. Örneğin, yukarıda tartışılan ilk arpa mahsulünde, değişkenlik aralığının çok ötesinde bir kılçık boyutuna sahip birkaç başak, diyelim ki hiç kılçık olmayabilir. De-Friesian mutasyonunu temsil edebilirler ve bu nedenle gerçekten mükemmel bir şekilde üremeye başlarlardı, yani onların tüm torunları da kılçıksız olurdu.

Bu nedenle mutasyon kesinlikle kalıtsal bagajdaki bir değişikliktir ve kalıtsal maddedeki bazı değişikliklerden kaynaklanmalıdır. Gerçekten de, kalıtımın mekanizmasını ortaya koyan önemli deneylerin çoğu, mutasyona uğramış (ve çoğu durumda birden fazla mutasyona uğramış) bireylerle mutasyona uğramamış veya başka şekilde mutasyona uğramış bireylerle çaprazlanarak elde edilen yavruların dikkatli analizi olmuştur. Öte yandan, mutasyonlar, yavrulara fiilen aktarılma özelliğinden dolayı, doğal seleksiyon için de uygun malzemelerdir, bunlar üzerinde çalışabilir ve Darwin'in tanımladığı gibi, uygun olmayanı ortadan kaldırarak ve en uygun olanı koruyarak türler üretebilir.

Darwinci teoride, yalnızca "küçük rastgele varyasyonlarını" mutasyonlarla değiştirmek gerekir (tıpkı kuantum teorisinde "kuantum sıçramasının" "sürekli enerji geçişlerinin" yerini alması gibi). Diğer tüm açılardan, en azından biyologların çoğunun bakış açısını doğru anlıyorsam, Darwin'in teorisinde yalnızca çok küçük değişiklikler gerekliydi.

Yerelleştirme. çekingenlik ve baskınlık

Şimdi, bu gerçeklerin ve fikirlerin deneysel verilerden birbiri ardına nasıl ortaya çıktığını göstermeden, mutasyonlarla ilgili bazı diğer önemli gerçekleri ve fikirleri yine biraz dogmatik bir biçimde ele almalıyız.

Belirli bir mutasyona, kromozomlardan birinin belirli bir bölgesindeki bir değişikliğin neden olduğunu beklemeliyiz. Ve öyle. Bu değişikliğin sadece bir kromozomda meydana geldiğini ve homolog kromozomun ilgili "lokusu"nda aynı anda meydana gelmediğini kesin olarak bildiğimizi belirtmek önemlidir.

Yalnızca bir kromozomun etkilendiği gerçeği, mutasyona uğramış bir birey (genellikle "mutant" olarak adlandırılır) mutasyona uğramamış bir bireyle çaprazlandığında ortaya çıkar. Aynı zamanda, yavruların tam olarak yarısı mutant bir özellik ve yarısı normal olanı ortaya koyuyor. Mayozda bir mutantta iki kromozomun farklılaşmasının bir sonucu olarak tam olarak beklenmesi gereken budur.

Bu şekil, her bireyin (birbirini takip eden üç neslin) sadece bir çift kromozom ile temsil edildiği bir soyağacı göstermektedir. Mutantın her iki kromozomu da değiştirilirse, tüm çocukların her ebeveynin kalıtımından farklı olarak aynı (karışık) kalıtıma sahip olacağını lütfen unutmayın.

Ancak bu alanda deney yapmak, yukarıdan göründüğü kadar kolay değildir. Konu, ikinci bir önemli durumla, yani mutasyonların çok sıklıkla gizli olmasıyla karmaşıklaşıyor. Bu ne anlama geliyor?

Mutant bir bireyde, "şifreleme kodunun iki kopyası" artık aynı değildir; en azından mutasyonun gerçekleştiği yerde, iki farklı "yorum"u veya iki "versiyonu" temsil ederler. Baştan çıkarıcı olsa da, orijinal versiyonu "ortodoks" ve mutasyona uğramış versiyonu "sapkın" olarak kabul etmenin tamamen yanlış olacağını hemen belirtmekte fayda var. Onları prensipte eşit haklar olarak görmeliyiz, çünkü bir zamanlar normal işaretler de mutasyonlar yoluyla ortaya çıktı.

Gerçekten de, bir mutant bireyin özellikleri, genel bir kural olarak, bir veya diğer versiyona karşılık gelir ve bu versiyon, normal veya mutant olabilir. Bir bireyin takip ettiği versiyona baskın, tam tersine çekinik denir; başka bir deyişle, bir mutasyonun hemen etkisini gösterip göstermediğine bağlı olarak baskın veya çekinik olduğu söylenir.

Çekinik mutasyonlar, baskın olanlardan daha sık görülür ve hemen tespit edilmese de oldukça önemli olabilir. Bir organizmanın özelliklerini değiştirmek için her iki kromozomda da bulunmaları gerekir. Bu tür bireyler, iki özdeş çekinik mutant birbiriyle çaprazlandığında veya bir mutant kendi kendisiyle çaprazlandığında elde edilebilir. İkincisi, hermafrodit bitkilerde mümkündür ve kendiliğinden bile meydana gelir. Basit akıl yürütme, bu durumlarda, yavruların yaklaşık dörtte birinin mutant görünümde olacağını göstermektedir.

Bazı teknik terimlerin tanıtımı

Anlaşılır olması için burada bazı teknik terimler açıklanmalıdır. "Şifre kodunun versiyonu" olarak adlandırdığım şey - ister orijinal ister mutasyona uğramış olsun - genellikle "alel" olarak adlandırılır. Versiyonlar farklı olduğunda, bireyin o lokus için heterozigot olduğu söylenir. Mutasyona uğramamış bireylerde olduğu gibi aynı olduklarında, örneğin homozigot oldukları söylenir. Bu nedenle, çekinik aleller sadece homozigot durumdaki özellikleri etkilerken, baskın aleller hem homozigot hem de heterozigot durumda aynı özelliği üretir.

Renk, çoğu zaman rengin (veya beyazlığın) yokluğuna hükmeder. Bu nedenle, örneğin, bir bezelye yalnızca ilgili kromozomlarda "beyazdan sorumlu çekinik alel"e sahip olduğunda, yani "beyaz için homozigot" olduğunda beyaz çiçek açar; o zaman saf zürriyet verecek ve onun bütün zürriyeti ak olacak. Ama zaten bir "kırmızı alel" (diğer beyaz olan "heterozigot birey") çiçeği kırmızı yapacak ve iki kırmızı alel ("homozigot birey") onu tamamen aynı yapacaktır. Son iki durum arasındaki fark, yalnızca heterozigot kırmızılar bir miktar beyaz yavru üreteceği ve homozigot kırmızılar saf yavrular üreteceği zaman yavrularda belirginleşecektir.

İki bireyin görünüş olarak tamamen benzer olmalarına rağmen kalıtsal olarak farklı olmaları o kadar önemlidir ki, bunu tam olarak belirtmek arzu edilir. Genetikçi, bireylerin aynı fenotipe sahip olduğunu, ancak farklı bir genotipe sahip olduğunu söylüyor. Önceki paragrafların içeriği bu nedenle kısa ama oldukça teknik bir şekilde özetlenebilir: çekinik bir alel fenotipi ancak genotip homozigot olduğunda etkiler.

Zaman zaman bu teknik terimlere başvuracağız ve gerektiğinde okuyucuya anlamlarını hatırlatacağız.

Akrabalı yetiştirmenin zararlı etkileri

Çekinik mutasyonlar, heterozigot oldukları sürece tabii ki doğal seçilim için malzeme işlevi görmezler. Mutasyonlarda sıklıkla olduğu gibi zararlılarsa, yine de gizli oldukları için atılmazlar.

Çok sayıda olumsuz mutasyon birikebilir ve hemen hiçbir zarara neden olmaz. Ancak, elbette, yavruların yarısına iletilirler ve bu, hem insan hem de sığır, kümes hayvanları ve iyi fiziksel nitelikleri bizim için doğrudan önemli olan diğer türler için geçerlidir. Bir erkek bireyin (diyelim ki, somutluk için, ben) heterozigot durumda böylesine çekinik zararlı bir mutasyon taşıdığını ve böylece ortaya çıkmadığını düşünün. Diyelim ki eşimde yok. Sonra çocuklarımızın yarısı (ikinci sıra) onu da taşıyacak ve yine heterozigot durumda. Hepsi mutasyona uğramamış eşlerle evlenirse (karışıklığı önlemek için şemadan çıkarılır), torunlarımızın ortalama dörtte biri benzer şekilde etkilenir.

Bu tür etkilenen bireyler kendi aralarında evlenmedikleri sürece hiçbir zararlı tezahür tehlikesi ortaya çıkmaz. O zaman basit bir hesabın gösterdiği gibi, çocukların dörtte biri homozigot olacak ve zararlı bir mutasyon gösterecek. Kendi kendine döllenme dışında (sadece hermafrodit bitkilerde mümkündür), oğlum ve kızım arasındaki evlilik en büyük tehlike olacaktır. Her birinin gizlice etkilenme veya etkilenmeme şansı aynıdır ve bu nedenle bu tür ensest birlikteliklerin dörtte biri tehlikeli olacaktır, çünkü böyle bir evlilikten doğan çocukların dörtte biri zararlı bir işaret gösterecektir. Ensestten doğan her bir çocuk için tehlikenin boyutu böylece 1:16'dır.

Benzer bir akıl yürütme, aynı zamanda kuzen olan torunlarımın evlenmesi durumunda, yavrular için tehlikenin boyutunun 1:64 olduğunu göstermektedir. Bu artık o kadar korkunç görünmüyor ve gerçekten de son evlilik vakası genellikle tolere edilebilir olarak kabul ediliyor. Ancak, bir çift atadan (“ben ve karım”) bir ortakta yalnızca bir gizli hasarın sonuçlarını analiz ettiğimizi unutmamalıyız. Aslında, her ikisi de büyük olasılıkla bu türden birden fazla gizli kusur taşıyor. Kendinizin belirli bir gizli kusur taşıdığınızı biliyorsanız, 1:8 olasılıkla kuzenlerinizin de sizinle paylaştığını varsaymalısınız!

Bitkiler ve hayvanlarla yapılan deneyler, ciddi nitelikteki nispeten nadir kusurlara ek olarak, ara sıra kombinasyonları bir bütün olarak akrabalı yetiştirmenin yavrularını bozan daha küçük kusurların da olduğunu göstermektedir. Artık Lakedaemonluların Tayget kayası üzerinde kullandıkları acımasız yolla talihsiz çocukları ortadan kaldırmaya meyilli olmadığımız için, doğal seçilimin en uygun olanı seçtiği bir kişide akraba evliliklerine özellikle ciddi bir dikkat göstermeliyiz. çoğu kısım için sınırlı, hatta daha da fazlası tam tersine dönüştü. Tüm uluslardan sağlıklı gençlerin modern toplu katliamlarının seçici olmayan etkisi, daha ilkel koşullar altında savaşın en uygun kabilelerin hayatta kalmasını sağlayan olumlu bir seçici değere sahip olabileceği düşüncesiyle pek haklı gösterilemez.

Genel ve tarihsel açıklamalar

Heterozigot durumdaki çekinik alellerin baskın olanlar tarafından tamamen bastırılması ve görünür bir etki yaratmaması şaşırtıcı görünüyor. En azından bunun istisnaları olduğunu belirtmek gerekir. Bir homozigot beyaz aslanağzı, bir homozigot ahududu aslanağzı ile çaprazlandığında, hemen ortaya çıkan yavruların tümü orta renktedir, yani pembedir (ve beklendiği gibi kıpkırmızı değildir). Aynı anda etki eden iki alelin daha önemli durumu kan gruplarında görülmektedir, ancak burada daha ayrıntılı olarak ele alamayız. Sonunda çekinikliğin çeşitli derecelerde olabileceği ve tespitinin "fenotip" çalışmasında kullanılan tekniklerin duyarlılığına bağlı olduğu ortaya çıkarsa şaşırmam.

Burada bahsetmek uygun olabilir erken tarih genetik. Teorinin omurgasını, yani ebeveynlerden farklı olan özelliklerin sonraki nesillere geçiş yasalarını ve özellikle çekinik ve baskın özelliklerin keşfini dünyaca ünlü Augustinusçu başrahip Gregor Mendel'e (1822-1884) borçluyuz. Mendel, mutasyonlar ve kromozomlar hakkında hiçbir şey bilmiyordu. Brunn'daki (Brno) manastır bahçesinde, bahçe bezelyeleri ile deneyler yaptı, çeşitli çeşitler yetiştirdi, onları geçti ve 1., 2., 3. ... nesillerdeki yavrularını gözlemledi. Mutantlarla deneyler yaptığını ve onları doğada hazır halde bulduğunu söyleyebilirsiniz. Sonuçları 1866'da "Nalurforschender Verein in Brunn" adlı eserinde yayınladı. Hiç kimse başrahibin çalışmalarıyla ilgilenmiyor gibiydi ve elbette hiç kimse, onun keşfinin yirminci yüzyılda tamamen yeni bir bilim dalının, belki de günümüzün en ilginç dalının rehber yıldızı olacağı konusunda en ufak bir fikre sahip değildi. Eserleri unutuldu ve ancak 1900'de Correns (Berlin), de Vries (Leiden) ve Czermak (Viyana) tarafından eşzamanlı ve birbirinden bağımsız olarak yeniden keşfedildi.

Mutasyonların nadir görülen bir olay olması ihtiyacı

Şimdiye kadar dikkatimizi daha çok sayıda olabilen zararlı mutasyonlara çevirdik; ancak faydalı mutasyonlarla da karşılaştığımızı kesinlikle belirtmek gerekir. Kendiliğinden bir mutasyon, bir türün gelişiminde küçük bir adımı temsil ediyorsa, bilinen bir değişikliğin körü körüne "test edildiği" görülüyor - zararlı olduğu ortaya çıkma ve bu durumda otomatik olarak ortadan kaldırılma riskiyle birlikte. Bundan bir çok izler önemli nokta. Mutasyonların, doğal seçilimin çalışmasına uygun malzeme olması için, oldukça nadir olaylar olması gerekir ki, gerçekte oldukları ortaya çıkar. Eğer tek bir bireyin, örneğin bir düzine farklı mutasyona sahip olma olasılığının yüksek olduğu kadar sık ​​olsaydı, zararlı olanlar genellikle faydalı olanlara üstün gelirdi ve türler, seçilim yoluyla iyileştirilmek yerine, kalırdı. gelişmemiş ya da öl.. Genlerin yüksek direncinden kaynaklanan karşılaştırmalı muhafazakarlık çok önemlidir. Buna bir benzetme, örneğin bazı fabrikalarda karmaşık fabrika ekipmanlarının çalıştırılmasında görülebilir.

Daha iyi yöntemler geliştirmek için daha önce denenmemiş bile olsa çeşitli yenilikleri test etmek gerekir. Ancak bu yeniliklerin bitkinin üretimini arttırıp arttırmadığını anlamak için, mekanizmanın diğer kısımları değişmeden kalırken, onları teker teker tanıtmak önemlidir.

X ışınlarının neden olduğu mutasyonlar

Şimdi, analizimiz için en önemli olduğunu kanıtlayacak bir dizi son derece ustaca genetik araştırmayı ele almalıyız.

Ebeveynler x-ışınları veya y-ışınları ile aydınlatılırsa, yavrulardaki mutasyon yüzdesi - sözde mutasyon oranı - doğal mutasyon hızının birçok katı artabilir. Bu şekilde indüklenen mutasyonlar (daha yüksek bir frekans hariç) kendiliğinden meydana gelenlerden hiçbir şekilde farklı değildir ve her "doğal" mutasyona x-ışınları da neden olabilir gibi görünmektedir. Drosophila'nın büyük kültürlerinde, birçok spesifik mutasyon tekrar tekrar tekrarlanır; § 16'da açıklandığı gibi kromozomda lokalizeydiler ve özel isimler aldılar. Kromozom kodunda aynı yerde "çoklu alel" denilen, yani iki veya daha fazla farklı "versiyon" veya "okuma" (normal mutasyona uğramamış olana ek olarak) bulunmuştur. Bu, belirli bir lokusta yalnızca iki değil, üç veya daha fazla değişiklik olduğu anlamına gelir; her ikisi, aynı anda iki homolog kromozom üzerinde kendi yerlerindeyken "baskınlık-çekinik" bir ilişki içindedir.

X-ışını mutasyonları ile yapılan deneyler, örneğin normal bir bireyden belirli bir mutanta veya tam tersine, her bir bireysel "geçişin", ortaya çıkan yavru yüzdesini gösteren kendi bireysel "x-ışını katsayısına" sahip olduğu izlenimini verir. belirli bir yönde mutasyona uğratılabilir. , bu yavrunun doğumundan önce, ebeveynlere tek bir doz röntgen çekildi.

Birinci yasa. Mutasyon tek bir olaydır

Ayrıca, uyarılmış mutasyonların meydana gelme sıklığını yöneten yasalar son derece basittir ve tüm konuya son derece parlak bir ışık tutmaktadır. Burada N.V.'nin sunumunu takip ediyorum. Timofeeva Biological Reviews, cilt. 9, 1934.

Bu yazarın kendi mükemmel çalışmasından büyük ölçüde yararlanıyor. Birinci yasa diyor ki:

1. Mutasyon sayısındaki artış, ışınların dozu ile tam olarak orantılıdır, bu yüzden (benim yaptığım gibi) artış faktörü hakkında gerçekten konuşabiliriz.

Basit orantılılığa o kadar alışkınız ki, bu yasanın geniş kapsamlı sonuçlarını hafife alma eğilimindeyiz. Bunları takdir etmek için, örneğin bir metanın değerinin her zaman miktarıyla orantılı olmadığını hatırlayalım. Normal zamanlarda, zaten altı portakal almış olmanız, dükkan sahibi üzerinde öyle bir izlenim bırakabilir ki, ondan bir düzine almaya karar verirseniz, muhtemelen size ilk fiyatının iki katından daha azına verecektir. altı. Mahsul arızası durumunda, bunun tersi olabilir. Bizim durumumuzda, diyelim ki bin yavruda bir mutasyona neden olan radyasyon dozunun ilk yarısının, aynı zamanda yavruların geri kalanını ne yatkınlığa ne de mutasyonlara karşı bağışıklamaya yönelik olarak etkilemediği sonucuna vardık. Aksi takdirde, dozun ikinci yarısı tekrar binde bir mutasyona neden olmaz. Bu nedenle mutasyon, birbirini güçlendirecek küçük parçalardaki ardışık aydınlatmanın kümülatif sonucu değildir. X ışınlarına maruz kalma sırasında bir kromozomda meydana gelen tek bir fenomenden oluşmalıdır. Bu fenomen nedir?

İkinci yasa. Olay yerelleştirme

İkinci yasa buna cevap verir, yani:

2. Işınların kalitesini (dalga olayının uzunluğu) yumuşak x-ışınlarından oldukça sert γ-ışınlarına kadar geniş bir aralıkta değiştirirseniz, aynı dozu sözde r olarak vermeniz koşuluyla, katsayı sabit kalır. -birimler. Başka bir deyişle, ebeveynlerin ışınlara maruz kaldığı süre boyunca ve aynı yerde uygun bir standart maddede birim hacimde üretilen toplam iyon sayısı ile dozu ölçerseniz, katsayı değişmez.

Standart madde olarak hava, yalnızca kolaylık sağlamak için değil, aynı zamanda organizmaların dokularının hava ile aynı ortalama atom ağırlığına sahip elementlerden oluşması nedeniyle seçilir. Dokulardaki iyonlaşma veya eşlik eden işlemlerin (uyarma) sayısının alt sınırı, basitçe havadaki iyonlaşma miktarının yoğunluk oranıyla çarpılmasıyla elde edilir. Bu nedenle, mutasyona neden olan tek bir fenomenin, germ hücresinin bazı "kritik" hacminde meydana gelen iyonlaşma (veya benzer bir süreç) olduğu oldukça açıktır (ve bu, daha ayrıntılı bir çalışma ile doğrulanır).

Bu kritik hacim nedir? Gözlemlenen mutasyon oranından şu akıl yürütmeyle belirlenebilir: Eğer 1 cm'de 50.000 iyonluk bir dozda, hacim - bu mutasyonun gerçekleşmesi için iyonizasyonun "vurması" gereken "hedef" - sadece 1 olacaktır. /1000 / 1/50.000 cm3, yani elli milyonda bir cm3. Buradaki rakamlar kesin değildir ve sadece örnekleme amacıyla dahil ettim. Gerçek hesaplamada, M. Delbrück'ü takip ediyoruz (onun ortak çalışmasında, N.V. Timofeev ve K.G. Zimmer). Aynı eser, sonraki iki bölümde teorinin sunumu için ana kaynak olarak hizmet edecektir. Delbrück, küp şeklinde yalnızca yaklaşık on ortalama atomik uzaklık hacmine ulaşır ve bu nedenle yalnızca 103 atom içerir. Bu sonucun en basit yorumu, iyonizasyon (veya uyarım) kromozom üzerindeki belirli bir konumdan yaklaşık "10 atom uzakta" meydana gelirse, belirli bir mutasyonun meydana gelme ihtimalinin yüksek olduğudur. Bunu daha sonra daha ayrıntılı olarak tartışacağız.

Giriş bölümünün sonu.

20. yüzyılın en ünlü fizikçilerinden biri olan Erwin Rudolf Joseph Alexander Schrödinger ( Almanca Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger ) 12 Ağustos 1887'de Viyana'da doğdu ve 4 Ocak 1961'de orada öldü. Aynı zamanda, Schrödinger hiçbir şekilde bir ev insanı değildi, hayatı yıllarca göçebe ve huzursuzdu. Zürih, Stuttgart, Berlin, Oxford ve Dublin'de çalıştı. Birinci Dünya Savaşı'nın bitiminden kısa bir süre sonra Viyana'dan ayrılan Schrödinger, memleketine ancak 1956'da, ününün zirvesinde döndü.

Schrödinger, kuantum mekaniğinin kurucularından biriydi. 1933'te Nobel Fizik Ödülü'nü aldı. SSCB Bilimler Akademisi (1934) dahil olmak üzere birçok dünya bilim akademisinin üyesiydi.

Schrödinger, dalga mekaniğinin temelini oluşturan kuantum teorisi alanında bir dizi temel başarıya sahiptir: dalga denklemlerini (durağan ve zamana bağlı Schrödinger denklemleri) formüle etti, geliştirdiği formalizmin ve geliştirdiği matris mekaniğinin kimliğini gösterdi. dalga-mekanik pertürbasyon teorisi. Schrödinger, dalga fonksiyonunun fiziksel anlamının özgün bir yorumunu önerdi. Ayrıca, fiziğin çeşitli alanlarında birçok çalışmanın yazarıdır: istatistiksel mekanik ve termodinamik, dielektrik fiziği, renk teorisi, elektrodinamik, genel görelilik ve kozmoloji; birleşik bir alan teorisi oluşturmak için birkaç girişimde bulundu.

Üstelik Schrödinger'in bilimsel ilgi alanları fizikle sınırlı değildi. Baskımızda sunulan "Hayat nedir?" kitabında Schrödinger, yaşam olgusuna fizik açısından bakarak genetik problemlerine döndü. Ayrıca bilimin felsefi yönlerine, antik ve Doğu felsefi kavramlarına, etik ve dine büyük önem verdi.

"Hayat nedir?" kitabı (1944), Şubat 1943'te Dublin Trinity College'da verilen derslere dayanmaktadır. Bu dersler ve kitap, Nikolai Timofeev-Ressovsky, Karl Zimmer ve Max Delbrück tarafından 1935'te yayınlanan ve 1940'ların başında Paul Ewald tarafından Schrödinger'e teslim edilen bir makaleden esinlenmiştir. Makale, X-ışını ve gama radyasyonunun etkisi altında meydana gelen genetik mutasyonların araştırılmasına ve yazarların hedef teorisini geliştirdiği açıklamaya ayrılmıştır. O zamanlar kalıtsal genlerin doğası henüz bilinmemekle birlikte, mutajenez sorununa atom fiziği açısından bakmak, bu sürecin bazı genel modellerini ortaya çıkarmayı mümkün kıldı. Timofeev - Zimmer - Delbrück'ün çalışması, Schrödinger tarafından genç fizikçilerin büyük ilgisini çeken kitabının temeli olarak koydu. Bazıları, onun etkisi altında moleküler biyoloji okumaya karar verdi.

Schrödinger felsefeyle de ilgilendi. Ancak, ancak Dublin'e geldikten sonra felsefi sorulara yeterince dikkat edebildi. Kaleminden sadece bilimin felsefi sorunları üzerine değil, aynı zamanda genel felsefi nitelikte bir dizi eser çıktı - "Bilim ve Hümanizm" (1952), "Doğa ve Yunanlılar" (1954), "Zihin ve Madde" (1958) ve "Dünya Görüşüm", ölümünden kısa bir süre önce tamamladığı "Dünya Görüşüm" adlı bir deneme bu baskıda sunulmaktadır. Schrödinger, birliği ve zamanımızın sorunlarını çözmede oynayabileceği önemle kendisini çeken antik felsefeye özel önem verdi. Schrödinger ayrıca Hint ve Çin felsefesinin mirasına döndü. Bilim ve dine, insan toplumuna ve ahlak sorunlarına birleşik bir bakış açısıyla bakmak istedi; Birlik sorunu, onun felsefi çalışmasının ana güdülerinden biriydi. Bilim felsefesine atfedilebilecek eserlerinde, bilimin bir bütün olarak toplumun ve kültürün gelişimi ile yakın ilişkisine dikkat çekti, bilgi teorisinin sorunlarını tartıştı, nedensellik ve değişim sorunu üzerine tartışmalara katıldı. yeni fizik ışığında bu kavramın. Schrödinger, çalışmalarında sürekli olarak doğanın nesnel bir incelemesinin olasılığını savundu.

Ama hepsinden önemlisi, Schrödinger, bilim adamının adını alan "Schrödinger'in Kedisi" olan düşünce deneyi ile ünlendi. Schrödinger'in "The Current Status in Quantum Mechanics" (1935) adlı makalesinde deney şöyle anlatılır:

"Ayrıca burlesk'in yeterli olduğu durumlar da oluşturabilirsiniz. Belirli bir kedi, aşağıdaki cehennem makinesi (bir kedinin doğrudan müdahalesinden korunması gerekir) ile birlikte çelik bir odaya kilitlenir: bir Geiger sayacının içinde çok küçük bir miktarda radyoaktif malzeme vardır, o kadar küçüktür ki, yalnızca bir atom bozunabilir. bir saat, ancak aynı olasılıkla dağılabilir ve dağılamaz; Bu olursa, okuma tüpü boşalır ve hidrosiyanik asit konisini kıran çekici indirerek bir röle etkinleştirilir. Bütün bu sistemi bir saat kendi haline bırakırsak, atomun bozunması olmadığı sürece bu süreden sonra kedinin hayatta kalacağını söyleyebiliriz. Bir atomun ilk bozunması kediyi zehirlerdi. Sistemin bir bütün olarak psi-fonksiyonu bunu kendi içinde karıştırarak veya canlı ve ölü kediyi (ifadeyi bağışlayın) eşit oranlarda bulaştırarak ifade edecektir.

Bu gibi durumlarda, belirsizliğin başlangıçta sınırlı olması tipiktir. atom dünyası, doğrudan gözlemle ortadan kaldırılabilen makroskopik bir belirsizliğe dönüştürülür. Bu, “bulanıklık modelini” gerçeği yansıtan safça kabul etmemizi engeller. Kendi başına, bu belirsiz veya çelişkili bir şey anlamına gelmez. Bulanık veya odak dışı bir fotoğraf ile bulut veya sis çekimi arasında fark vardır."

Kuantum mekaniğine göre, çekirdek üzerinde herhangi bir gözlem yapılmazsa, durumu iki durumun bir üst üste binmesi (karıştırılması) ile tanımlanır - çürümüş bir çekirdek ve çürümemiş bir çekirdek, bu nedenle kutuda oturan kedi hem canlı hem de ölüdür. aynı zamanda. Kutu açılırsa, deneyci yalnızca belirli bir durumu görebilir - "çekirdek çürüdü, kedi öldü" veya "çekirdek çürümedi, kedi yaşıyor."

Soru şu şekilde: sistem iki durumun bir karışımı olarak varlığını sona erdirdiğinde ve bir somut olanı seçtiğinde? Deneyin amacı, dalga fonksiyonunun hangi koşullar altında çöktüğünü ve kedinin ya ölür ya da hayatta kaldığını, ancak her ikisinin bir karışımı olmaktan çıktığını gösteren bazı kurallar olmadan kuantum mekaniğinin eksik olduğunu göstermektir.

Kedinin mutlaka ya canlı ya da ölü olması gerektiği açık olduğundan (yaşamla ölümü birleştiren bir durum yoktur), bu atom çekirdeği için de aynı olacaktır. Mutlaka ya çürümüş ya da bozulmamış olmalıdır.

Basitçe söylemek gerekirse: kuantum mekaniğine göre, eğer bir atomun çekirdeği gözlemlenmezse, durumu iki durumun bir karışımı ile tanımlanır - çürümüş bir çekirdek ve çürümemiş bir çekirdek, bu nedenle, bir kutuda oturan ve çekirdeği kişileştiren bir kedi Bir atomun aynı anda hem canlı hem de ölü olmasıdır. Kutu açılırsa, deneyci yalnızca belirli bir durumu görebilir - "çekirdek çürüdü, kedi öldü" veya "çekirdek çürümedi, kedi yaşıyor." Schrödinger'in deneyi, kuantum mekaniğinin bakış açısından, bir kedinin aynı anda hem canlı hem de ölü olduğunu gösterdi, ki bu olamaz. Sonuç olarak, kuantum mekaniğinin önemli kusurları vardır. Soru şudur: Bir sistem ne zaman iki durumun karışımı olarak var olmaktan çıkar ve tek bir somut olanı seçer? Deneyin amacı, dalga fonksiyonunun hangi koşullar altında çöktüğünü ve kedinin ya ölür ya da hayatta kaldığını, ancak her ikisinin bir karışımı olmaktan çıktığını gösteren bazı kurallar olmadan kuantum mekaniğinin eksik olduğunu göstermektir. Kedinin mutlaka ya canlı ya da ölü olması gerektiği açık olduğundan (yaşam ile ölüm arasında bir ara durum yoktur), bu atom çekirdeği için de aynı olacaktır. Ya kırılmalı ya da kırılmamalıdır.

Bu kitapta Schrödinger'in iki kilometre taşı çalışmasını sunuyoruz: "Hayat nedir?" (1944) ve Dünya Görüşüm (1961).