А.Ю. Гросберг, А.Р. Хохлов - Физика в мире полимеров (1119325), страница 40
Текст из файла (страница 40)
Ну, гарантировать, конечно, невозможно, но я твердо уверен, что для объяснения биологических законов, т. е. для построения настоящей биофизики, но-видимому„фундаментальных законов физики уже сейчас достаточно». <О>1на из важнейших проблем физики твердого тела— это проблема теории неупорядоченных конденсированных систем без трансляционной симметрии, непериодических структур. Причем есть две проблемы. Одна — это аморфные тела или полимеры; эти тела относительно просты— они хотя и лишены периодичности, но их структура более или менее случайна. Вторая проблема — белковые или вообще биологические структуры; эти структуры необычайно сложны„очень инливядуализнрованны; в них имеется очень строгий порядок, но порядок, ие сводящийся к периодичности».
Итак, интересуясь биофизикой и биологическими системами — и не абстрактно, а как логическим продолжением н углублением физики твердого тела, — И. 1»1. Лифшиц приступил к исследованию и построению теории биополимеров. Почему именно полимеров? Это не случайно. Строение биологических объектов всегда иерархично (более сложные элементы состоят из более простых как из вполне самостоятельных единиц: ткани — из клеток, клетки — из органелл и т. д.). Принципиально, что именно биополимеры представляют собой ту наинизшу>о ступень иерархии, для которой особенности физических свойств если и не являются тем, что можно назвать биологической спецификой, то, во всяком случае, тесно с нею связаны. Идея о макромолекуле биополимера как о первой ступени биологической структурной иерархии неоднократно с Разных точек зрения обсуждалась в данной книжке (раз.
делы 3.9 и 7.13, глава 9). Исторически >ке глубокое физи. ческое обоснование этой идеи, данное И, М. Лифшицем и статистической физике макромолекул в уже упоминавшейся работе 1968 года, в определенном смысле предвосхитило современные представления о ранних стадиях пред биологической эволюции, независимо сформулированные в середине ?О-х ~одоп М. Эйгеном (ФРГ) и его сотрудниками. Напомним вкратце суть дела. И. М, Лифшиц показал, что макромолекулярная цепочка, даже единичная, представляет собой статистика-термодинамическую систему, но крайне своеобразную — обладающую линейной памятью (см. разделы 3,9 и 6Л), т. е.
особой формой неупорядоченной структуры, которая возникает при «рождении« полимерной цепи, остается неизменной вплоть до ее «смерти« и, в случае биологических полимеров, несет информационное содержание (см. раздел 3.6). Именно это роднит цепочки биополимера со структурами более привычных биологических объектов и позволяет говорить о молекуле биополимера как о машине, имеющей определенную конструкцию и потому приспособленную для выполнения определенной функции (см, раздел 3.4).
Но что позволяет биополимерам быть носителями информации? Очевидно то„ что общее количество комбинаторно допустимых первичных структур неизмеримо больше числа используемых цепей (см. раздел 9.6). А это последнее обстоятельство и«рает принципиальную роль для эволюции — именно из-за него на этапе полимеризации прекращается «производствоэ частиц всех доступных по энергии сортов, что характерно для всех предыдущих этапов, и начинаются выбор и запоминание, что характерно для всех последующих этапов (см. главу 9). Илья Михайлович очень м«иво интересовался всеми этими биологическими вопросами и чрезвычайпю глубоко их понимал.
Правда, в его работах о полимерах биофизика фактически лишь подразумевалась как своего рода сверхзадача, определя1ощая постановку конкретных проблем н обсуждение результатов. Но тем не менее Илья Михайлович пользовался колоссальным авторитетом среди биофизиков — авторитетом, удивительным для человека, не имевшего собственных работ в данной области. Показателыю в этом отношении, что ло сих пор на семинарах по био«)шзике или молекулярной биологии часто можно услышать, как докладчик говорит примерно следующее: «Когда я обсуждал этот вопрос с Ильей Михайловичем, он сказал а нлн «И, М, Лифшиц в таком-то году обратил мое внимание, ч«о...э Конечно, читатель поймет, что в этом проявляется отнюдь не страсть к цитированию авторитетов, а понимание той огромной гюльзы, которую приносило общение с Ильей Михайловичем, 201 Число статей И М.
Лифп)шщ гю ф)жнкс макромолскул не велико (10), но разьить:й км подход н„как Ои) сам )ощ)- рил, «тсргнп!ологию) (имея„коке)пю„в гиду сис)ему основных понятий) Оказались Очснь глуоокиы!! и плодОтворными. Хот51 Оки начали разраб2тыв2ться в сВЯзи с биофизичсскими вопрос 1ми, 1ю фактичесю1 Оказ2лись искл)Очительно !юлезныгп) в первую очередь для «Рнз))ки обычпь)х полимеров.
1! этой области И. М. Лифшицу пр шадлежит пре'кд!! всего !«ч)рия фазовых пе1>входов, связанных с коиденсаш)ей цепей в полимерных системах; следуя автору теории, их называ!От Ооыщю псп!'.ходами тиц2 15лусок— глобула (см. главу 7 иаспиидеи кш!щ!), И. М. Ли)йцшцу удалось щ«!шить наиболее важные принципиальные черты всех фазовых переходов типа клу.
бок -- глобула и предложить исключителы:О эффектщшь!й математический аппарат для их теоретического анализа. Характерно, что при построении этого аппарата Илья Михайлович ие стал пытаться (подобно многим физикам. теоретикам, пришедшим в физику полимеров и биофизику после пего) обязательно применить самые новейшие и «модные» к тому времени методы. Подход И. М, Лифшица к даш!ой проблеме отличался простотой, математическим изяществом и гютенциальной возможностью широких обобщений — именно поэтому он оказался сголь плодотворным и, по сути дела, заложил основы целого раздела физики макромолекул. Работа Ильи Михайловича 1908 г.
по переходам клубок — глобула была пионерской, спустя двадцать лсг после ее написания мы можем без преувеличенна сказать, что опа опередила свое время примерно на десять лет. Конево, в свое время эта ра6>та не прошла незамечекной, на нее сразу >ке стали ссылаться, но нам кажется, что тогда это было следствием скорге высокого авторкгета автора, чем реалыюго осознания глубины поднятых в этой Рабо!с г)роблем. Настоящее ее признание — работы других научных групп в нашей стране и за рубежам в этом же направлскии, экспериментальные подтверждения и т.
д,— пришло в конде 70-х — начале 80-х годов К кощ)у 70-х голов число интересных работ по статишической физ))ке макромолекул превысило «пропускну!о способиост!» !емв!аров по традиционной теорфизической тематике, и во м!Югом благодаря настойчивости И. М. Лиф шида бь!л организован и с октября 1979 г. начал регулярнс собираться спщп!алькый семинар )ю теории полимеров и бнополпмеров Место" проведения семинара стал фпзичс. <основского университета, но доклад- собирались не только из Москвы, но и из нтерес к семинару был таков, что часто он проходил, не хватало стульев — их из соседних комнат В решающей отв<ара способствовало активное участие ловича. Показателен в этом отношении следующип диало~, свидетелем которого был один нз нас после окончания очередного семинара: — Ты придешь на следующее заседание»' — Обязательно.
— <г что там объявлено по программей — Не помшо, не н этом дело. Ведь главное не доклад, а комментарии Лифшица. Действительно, все ученики Ильи Михайловича, все выступавшие на его семинарах н просто обсуждавшие с ним свои работы запомнили его умение не просто выслуц<ать и вникнуть, не только покритиковать и дать советы (часто оказывавшиеся содержательнее самой работы), но и позаботиться о том, чтобы все это автор воспринял как свои собственные л<ысли, лишь выявленные и сформулированные Ильей Михайловичем. Среди физиков, подобно фольклору, передается даже своего рода легенда «Ильмех в) иа семинаре», вышедшая со страниц шуточного рукописного журнала «Успехи Физических Ильмеханических Наук», выпускавшегося в единственном экземпляре учен<гкал<и к 50- и 60-летним юбилеям Ильи Михайловича.
В легенде описывается действительно многократно набл<одавшаяся ситуация: иа семинаре, после нескольких маловразумительных фраз докладчика Ильи Михайлович останавливает его словами: «Подождите, подождите л<инуточку» -- и в самом деле через пару минут в очень прозрачной форме объясняет, что докладчик имел в виду; последний обычно соглашается, но бывают случаи, когда он сам спешит запомнить или записать сказанное Ильей Михайловичем, честно признаваясь, что так далеко его мысль не шла. Так было и на галимерном семинаре. Нередко перспективные направления дальнейшей работы докладчика Илья ') Такая сокращенная форма нмепн н отчества Ильи Михайловнчн была очень широко известна среди его учепякон, сотрудников н других фнзяков; в ней отравилось сдержанно выраженное, ьо очень глубокое к нему уваженне — ярк»панне того факта, что на плане его нменн уместно зкономнт<ч столь уднвнтелыю часто ем проходится упомннать в различных научных разговорах.
Михайлович продумывал и предлагал непосредственно в ходе доклада — а через несколько месяцев на семинаре уже обсуждались новые результаты, Например, при обсуждении докладов о моделировании полимерных систем иа ЭВМ Илья Михайлович первым обратил внимание на перспективность иден визуализации движения полимерных молекул — а сейчас соответствующие работы активно ведутся как в нашей стране, так и за рубежом (см. рис. 1.7 и 7.1 в этой книге).
Можно сказать, что семинар сыграл роль своеобразного «центра кристаллизации» нового научного направления — теоретической физики полимерных и биополимерных систем. Говоря об Илье Михайловиче Лифшице, нельзя обойти вниманием его умение растить учеников. Среди его учеников — более 40 докторов наук; уже эта цифра говорит о многом.
Нам посчастливилось быть учениками Ильи Михайловича, и мы на себе нспьп алн тот благотворный стиль взаимоотношений, который, как нам кажется, лежал в основе педагогического «секрета» нашего учителя. Конечно, Илья Михайлович считал, что для начала научной работы необходимо овлаеть основами и анвара»ом теоретической физики.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
