რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/physics/lecture_what is...

47
.მიდოდაშვილი 1 რა არის სიცოცხლე? ერვინ შროდინგერი

Upload: others

Post on 11-Sep-2019

5 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

პ.მიდოდაშვილი1

რა არის სიცოცხლე?

ერვინ შროდინგერი

Page 2: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

პ.მიდოდაშვილი 2

ერვინ შროდინგერი

Erwin Schrödinger

Born August 12, 1887Erdberg, Vienna, Austria-Hungary

Died January 4, 1961 (aged 73)Vienna, Austria

Nationality Austria, Ireland

Field Physics

Institutions

University of WroclawUniversity of ZurichUniversity of BerlinUniversity of OxfordUniversity of GrazDublin Institute for Advanced Studies

Alma mater University of Vienna

Academic advisor Friedrich Hasenöhrl

Known for Schrödinger's equation

Notable awardsNobel Prize in Physics (1933) "for the discovery of new productive forms of atomic theory"

ერვინ შროდინგერი

Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger

Page 3: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

პ.მიდოდაშვილი 3

2 22i Vt m

34

34

6.626 068 96(33) 10

1.054 571 628(53) 102

h J sh J s

ვერნერ ჰაიზენბერგი (Werner Heisenberg) და ერვინშროდინგერი (Erwin Schrödinger) - კვანტურიმექანიკის ფუძემდებლები.

შროდინგერის ატომის მოდელი. ბირთვი შედგებაორი პროტონისაგან (ლურჯი ფერი) და ორინეიტრონისაგან (წითელი ფერი). ბირთვისგარშემო ორი ელექტრონი ბრუნავს (ტალღები).

შროდინგერის განტოლება:

პლანკის მუდმივა:

Page 4: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

პ.მიდოდაშვილი 4

პოლ დირაკი

Paul Diracერვინ შროდინგერი

1926 წელს “Annalen der Physik”-ში გამოქვეყნებულისტატიების სერია, რომელიცოთხი ნაშრომისაგან შედგება, მეოცე საუკუნის ერთ-ერთიუდიდესი მეცნიერულიმიღწევაა. შრომათა ამსერიისათვის, რომელმაცსაბოლოოდ ჩამოაყალიბამიკროსამყაროს ფიზიკა -კვანტური მექანიკა - დაგადამწყვეტი გავლენამოახდინა კვანტური მექანიკისშემდგომ განვითარებაზე, 1933 წელს შროდინგერს, ბრიტანელფიზიკოს პოლ დირაკთანერთად, ნობელის პრემიამიენიჭა.

Page 5: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

პ.მიდოდაშვილი 5

რა არის სიცოცხლე?ცნობილი ფიზიკოსის, კვანტური მექანიკის ერთ-ერთი ფუძემდებლის, ნობელის პრემიის ლაურეატის ერვინ შრედინგერის წიგნი „რა არისსიცოცხლე?“ სტუდენტებს გააცნობს იმ ორიგინალურ იდეებს, რომელთაცსაყოველთაო აღიარებით დიდი გავლენა იქონიეს მიკრობიოლოგიისგანვითარებაზე XX საუკუნეში. ამ წიგნის მნიშვნელობა შორს გასცდაავტორის თავდაპირველ ჩანაფიქრს პოპულარული ენით გადმოეცათანამედროვე ფიზიკოსის თვალსაზრისი ცოცხალი ორგანიზმისა და მასშიმიმდინარე პროცესების შესახებ. წიგნში განვითარებულმა იდეებმა, კერძოდ კი იდეამ „აპერიოდული კრისტალის“ შესახებ, როგორცგენეტიკური ინფორმაციის მატარებლისა, სტიმული მისცა ძიებებსგენეტიკური მოლეკულის აღმოსაჩენად. ეს იდეა წარმოადგენდა კარგადარგუმენტირებულ თეორიულ წინასწარმეტყველებას, რომელმაცფაქტობრივად სწორად განსაზღვრა მეცნიერული კვლევის მიმართულებაგენეტიკური მასალის ძიებისა დნმ-ის ორმაგი სპირალური სტრუქტურისაღმოჩენამდე კარგა ხნით ადრე. ამ თავისთავად საინტერესო და ღრმაპრობლემატიკის გაცნობის პარალელურად ხაზი ესმევაინტერდისციპლინური მიდგომის ნაყოფიერებასა და სისტემურიაზროვნების, როგორც ანალიზის, სინთეზის და მეთოდური მიდგომისერთიანობის, ეფექტურობას. ფიზიკის ფუნდამენტურ კანონზომიერებებზედაყრდნობით შრედინგერმა განავითარა შთამბეჭდავი, ორიგინალურითვალსაზრისი ცოცხალი მატერიის შესახებ, სახელდობრ მის ორ ძირითადასპექტზე: ცოცხალი ორგანიზმის მემკვიდრეობითობისა და მისიცვალებადობის მექანიზმებზე. ეს ორი საკითხი დეტალურად არისმიმოხილული ამ ნაშრომში. ამაზე დაყრდნობით განიხილებაბუნებისმეტყველების ერთ-ერთი ფუნდამენტური პრობლემა, თუ როგორპასუხობს ბიოლოგია და ფიზიკა შრედინგერის მიერ დასმულ კითხვას: „ეფუძნება თუ არა სიცოცხლე ფიზიკის კანონებს?“ და თუ ეს ასეა, როგორშეუძლია ფიზიკას და ქიმიას ახსნას სივრცისა და დროში მიმდინარემოვლენები, რომელთაც ადგილი აქვთ ცოცხალ ორგანიზმში.

Page 6: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

პ.მიდოდაშვილი 6

თავი პირველიკლასიკური ფიზიკოსის მიდგომა საკითხისადმი

• 1.1. გამოკვლევის ზოგადი ხასიათი და მიზანი.“კიდევ ერთი თავისებურება ... იყო ლექტორის განზრახვა, რომ როგორც ფიზიკოსის, ისე ბიოლოგისთვის ნათელი გაეხადა ის ფუნდამენტური საკითხები, რომლებიც ბიოლოგიასა და ფიზიკას შორისაა გამოკიდებული.”“საკითხი, რომელიც არის დიდი, მნიშვნელოვანი და ფართო განხილვას საჭიროებს, არის შემდეგი:როგორ შეიძლება ფიზიკისა და ქიმიის მიერ აიხსნას დროსა და სივრცეში მიმდინარე მოვლენები, რომელთაც ადგილი აქვთ ცოცხალი ორგანიზმის ფარგლებში?”“წინასწარი პასუხი, რომლის დადგენასა და ახსნას შეეცდება ეს პატარა წიგნი, შეიძლება მოკლედ ასე ჩამოვაყალიბოთ: დღევანდელი ფიზიკისა და ქიმიის აშკარა უუნარობა ახსნას ასეთი მოვლენები, სულაც არ იძლევა დაეჭვების საბაბს, რომ ამ მეცნიერებებს არ შეუძლიათ ახსნან ეს მოვლენები.”

Page 7: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

პ.მიდოდაშვილი 7

• 1.2. სტატისტიკური ფიზიკა. ფუნდამენტური განსხვავება სტრუქტურაში.“ატომთა წყობა და მათი ურთიერთქმედება ცოცხალი ორგანიზმის ყველაზე მნიშვნელოვან ნაწილებში ძირეულად განსხვავდება ატომთა ყველა იმ წყობისაგან, რომლებთანაც ფიზიკოსებსა და ქიმიკოსებს დღევანდლამდე ჰქონიათ საქმე ექსპერიმენტულ თუ თეორიულ კვლევებში.”ფიზიკისა და ქიმიის კანონები სტატისტიკურ კანონებს წარმოადგენენ.ზუსტად სტატისტიკური თვალსაზრისით განსხვავდება ცოცხალი ორგანიზმების სასიცოცხლო ნაწილების სტრუქტურა მატერიის ნებისმიერი იმ სტრუქტურისაგან, რომელთანაც ფიზიკოსებსა და ქიმიკოსებს ოდესმე ჰქონიათ საქმე ლაბორატორიაში ან რომლის შესახებაც უფიქრიათ საწერ მაგიდასთან.ცოცხალი უჯრედის ყველაზე მნიშვნელოვან ნაწილს - ქრომოსომას -შეიძლება მართებულად ეწოდოს აპერიოდული კრისტალი.დღევანდლამდე ფიზიკას საქმე ჰქონდა მხოლოდ პერიოდულ კრისტალებთან. აპერიოდულ კრისტალებთან შედარებით მათი სტრუქტურა ბევრად უფრო მარტივი და უინტერესოა. განსხვავება აქ ისეთივეა, როგორც ერთი და იმავე ნახატის რეგულარული მრავალჯერადი გამეორებით შექმნილ ჩვეულებრივ შპალერსა და მხატვრული ქარგვის ნიმუშს, მაგალითად, რაფაელის გობელენს შორის, რომელშიც არ არის მოსაწყენი გამეორებები და რომელიც გამოირჩევა დიდი ხელოვანის გააზრებული, ლოგიკურად თანმიმდევრული, შინაარსიანი დიზაინით.

Page 8: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

პ.მიდოდაშვილი 8

განსხვავება პერიოდულ და აპერიოდულ კრისტალებს შორის ისეთივეა, როგორც ერთი და იმავე ნახატის რეგულარული მრავალჯერადიგამეორებით შექმნილ ჩვეულებრივ შპალერსა და მხატვრული ქარგვისნიმუშს, მაგალითად, რაფაელის გობელენს შორის, რომელშიც არ არისმოსაწყენი გამეორებები და რომელიც გამოირჩევა დიდი ხელოვანისგააზრებული, ლოგიკურად თანმიმდევრული, შინაარსიანი დიზაინით.

The School of Athens or "Scuola di Atene" in Italian is one of the most famous paintings by the Italian Renaissance artist Raphael. It was painted between 1509 and 1510.

ჩვეულებრივი შპალერი

Page 9: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

25.03.2008 პ.მიდოდაშვილი 9

• 1.3. მიამიტი ფიზიკოსის მიდგომა საკითხისადმი.განვიხილოთ “მიამიტი ფიზიკოსის წარმოდგენები ცოცხალი ორგანიზმების შესახებ”. ეს ის წარმოდგენებია, რომლებიც შეიძლება გაჩნდეს იმ ფიზიკოსის გონებაში, ვინც ფიზიკის, განსაკუთრებით კი მისი სტატისტიკური საფუძვლების, შესწავლის შემდეგ იწყებს ფიქრს ცოცხალ ორგანიზმებზე, მათ ქცევასა და ფუნქციონირებაზე. შეუძლია თუ არა მას, მიღებული ცოდნის საფუძველზე, რაიმე არსებითი წვლილი შეიტანოს ამ საკითხში?როგორც აღმოჩნდება პასუხი დადებითია: დიახ შეუძლია!შემდეგი ნაბიჯი უნდა იყოს ფიზიკოსის თეორიული ვარაუდების შედარება ბიოლოგიურ ფაქტებთან. აქ აღმოჩნდება, რომ თუმცა მთლიანობაში მისი იდეები საკმაოდ გონივრულია, ისინი მაინც საჭიროებენ მნიშვნელოვან სრულყოფას.ასეთი სახით ის ნელ-ნელა უახლოვდება სწორ თვალსაზრისს.

Page 10: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

პ.მიდოდაშვილი 10

• 1.4. რატომ არის ატომი ესოდენ მცირე ზომის?“მიამიტი ფიზიკოსის თვალსაზრისის გადმოცემა” დავიწყოთ უცნაური შეკითხვით: რატომ არის ატომი ასეთი მცირე ზომის? ლორდ კელვინის შთამბეჭდავი მაგალითი: წარმოიდგინეთ, რომ თქვენ მონიშნეთ მოლეკულები წყლიან ჭიქაში, შემდეგ ჩაასხით ჭიქის შიგთავსი ოკეანში და კარგად მოურიეთ, რომ მონიშნული მოლეკულები თანაბრად განაწილდეს მსოფლიოს ყველა ზღვაში. თუ ამის შემდეგ აიღებთ ერთ ჭიქა წყალს ოკეანის ნებისმიერი ადგილიდან, მასში აღმოაჩენთ დაახლოებით ასამდე თქვენს მიერ მონიშნულ მოლეკულას.

ატომის დიამეტრი

ატომის მასა

ანგსტრემი

1კგ=1000გ

ყვითელი სინათლის ტალღის სიგრძე

24 22M=(1.67 10 4.52 10 ) გ

D (0.31 5.20)A

101A 10 m 0.000 000 000 1m

6000A

უმცირესი ნაწილაკი, რომლის გარჩევაც ჯერ კიდევ შეიძლება მიკროსკოპში შეიცავს 3

93 8 10 8 000 000 000D

ატომს.

Page 11: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

პ.მიდოდაშვილი 11

ჩვენი შეკითხვა სინამდვილეში ეხება ორი სიგრძის - ჩვენი სხეულისა და ატომის - ფარდობას. თუ გავითვალისწინებთ ატომის დამოუკიდებელი არსებობის უდავო პრიორიტეტს, მაშინ კითხვა ასე დაისმის: რატომ უნდა იყოს ჩვენი სხეული ასე დიდი ატომთან შედარებით?“ნებისმიერი გრძნობის ორგანო, რომელიც შეადგენს ჩვენი სხეულის მეტ-ნაკლებად მნიშვნელოვან ნაწილს შედგება ურიცხვი ატომისაგან. მათზე ერთეული ატომი გავლენას ვერ ახდენს. ჩვენ არ გვესმის, ვერ ვხედავთ და ვერ ვგრძნობთ ერთეულ ატომებს.ნუთუ ეს ასე უნდა იყოს? არსებობს თუ არა ამის შინაგანი მიზეზი?

Page 12: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

პ.მიდოდაშვილი 12

• 1.5. ორგანიზმის ქმედება ემორჩილება ზუსტ ფიზიკურ კანონებს.ასე რომ არ ყოფილიყო, ჩვენ რომ ისეთი მგრძნობიარე ორგანიზმები ვყოფილიყავით, რომ ერთეულ ატომს ან თუნდაც ატომთა მცირე რაოდენობას საგრძნობი გავლენა მოეხდინა ჩვენს გრძნობებზე - ღმერთო, რას დაემსგავსებოდა ჩვენი სიცოცხლე! ხაზგასმით აღვნიშნოთ ერთი მომენტი: ასეთი ორგანიზმი ვერ შეძლებდა დალაგებული აზრის განვითარებას, აზრისას რომელიც გაივლიდა რა მთელ რიგ ადრეულ სტადიებს, სხვა მრავალ იდეასთან ერთად, საბოლოო ჯამში, დასრულდებოდა ატომის შესახებ წარმოდგენის შექმნით. ამის მიზეზი მდგომარეობს შემდეგში:1. ის, რასაც ჩვენ ვუწოდებთ აზროვნებას, თვითონ არის ორგანიზებული რამ;2. აზროვნება შეიძლება მიყენებულ იქნეს მხოლოდ ისეთ მასალაზე, ანუ იმ შეგრძნებებსა და გამოცდილებაზე, რომლებიც გარკვეული ხარისხით ემორჩილებიან კანონებს (წესრიგს).

Page 13: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

პ.მიდოდაშვილი 13

1. იმისთვის, რომ ფიზიკური ორგანიზაცია მჭიდრო შესაბამისობაში იყოს აზროვნებასთან (ისევე, როგორც ამას ადგილი აქვს ჩვენს ტვინსა და აზროვნებას შორის), იგი უნდა წარმოადგენდეს კარგად მოწესრიგებულ ორგანიზაციას, ეს კი ნიშნავს, რომ ტვინის შიგნით მიმდინარე პროცესები უნდა ემორჩილებოდნენ ფიზიკის მკაცრ კანონებს სიზუსტის ძალიან მაღალი ხარისხით მაინც.2. გარეშე სხეულების ფიზიკური ზემოქმედება აღნიშნულ ფიზიკურად მაღალორგანიზებულ სისტემაზე შეესაბამება მისი აზროვნების შემეცნებასა და გამოცდილებას. ამიტომ ჩვენი და სხვა სისტემების ფიზიკური ურთიერთქმედება, როგორც წესი, თვითონ უნდა ხასიათდებოდეს ფიზიკური წესრიგის გარკვეული ხარისხით, ანუ ისინიც სიზუსტის მაღალი ხარისხით უნდა ემორჩილებოდნენ ფიზიკის მკაცრ კანონებს.

Page 14: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

პ.მიდოდაშვილი 14

• 1.6. ფიზიკის კანონები ეყრდნობა ატომურ სტატისტიკას და ამიტომ მხოლოდ მიახლოებიათია.ყველა ატომი მუდმივად იმყოფება სრულიად უწესრიგო სითბური მოძრაობის მდგომარეობაში, რომელიც თავისთავად ხელს უშლის მათ მოწესრიგებულ ქცევას და არ იძლევა ატომთა მცირე რაოდენობას შორის მიმდინარე პროცესების აღრიცხვის საშუალებას რაიმე ცნობილი კანონის შესაბამისად.სტატისტიკური კანონები მხოლოდ ატომთა ძალიან დიდი რაოდენობის ურთიერთქმედების შემთხვევაში იწყებს მოქმედებას და აკონტროლებს მათი ერთობლიობის ქცევას სიზუსტით, რომელიც იზრდება პროცესში ჩართული ატომების რაოდენობის ზრდასთან ერად. სწორედ ასეთი გზით იძენენ მოვლენები ნამდვილად სისტემატურ მახასიათებლებს.ფიზიკისა და ქიმიის ყველა კანონი, რომელიც მნიშვნელოვან როლს თამაშობს ორგანიზმის ცხოვრებაში სწორედ ასეთი, სტატისტიკური ხასიათისაა. ნებისმიერი სხვა სახის კანონზომიერება და სისტემურობა, რაც კი შეიძლება ვინმეს აზრად მოუვიდეს, მუდმივად ირღვევა და არაქმედითი ხდება ატომთა განუწყვეტელი სითბური მოძრაობის შედეგად.სახელგანთქმული ლუდვიგ ბოლცმანისა და უილარდ გიბსის სახელებთან დაკავშირებული საგნის - სტატისტიკური თერმოდინამიკის - ყველა ძირითადი კანონი სტატისტიკური ხასიათისაა.

Page 15: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

პ.მიდოდაშვილი 15

• 1.7. მათი სიზუსტე დამყარებულია ურთიერთქმედ ატომთა დიდ რიცხვზე; პირველი მაგალითი (პარამაგნეტიზმი)კვარცის ჭურჭელში მოთავსებული ჟანგბადი გარეშე მაგნიტურ ველში დამაგნიტდება. ჟანგბადის თითოეული მოლეკულა წარმოადგენს პატარა მაგნიტს და, კომპასის ისრის მსგავსად, ცდილობს დაიკავოს ველის პარალელური ორიენტაცია.დამაგნიტება იზრდება გარეშე ველის პროპორციულად.ეს წმინდა სტატისტიკური კანონის ნათელი მაგალითია. გარეშე მაგნიტური ველის მიერ გამოწვეული მოლეკულების ორიენტაციას მუდმივად ეწინააღმდეგება ატომთა სითბური მოძრაობა, რომელიც განაპირობებს შემთხვევით ორიენტაციას. დამაგნიტება ამ კონკურენტული ტენდენციების ერთობლივი შედეგია. (ფრანგი ფიზიკოსი პ.ლანჟევენის ახსნა.)მაშინ დამაგნიტების გაძლიერება შესაძლებელია ტემპერატურის შემცირებით, ანუ სითბური მოძრაობის შესუსტებით. ეს დასტურდება ექსპერიმენტით, რომელიც მიუთითებს უკუპროპორციულ დამოკიდებულებაზე დამაგნიტებასა და აბსოლუტურ ტემპერატურას შორის, რაც რაოდენობრივად ეთანხმება თეორიას.

Page 16: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

პ.მიდოდაშვილი 16

• 1.8. მეორე მაგალითი (ბროუნის მოძრაობა, დიფუზია)დახურული მინის ჭურჭლის ქვედა ნაწილი გავავსოთ ნისლით, რომელიც შედგება წყლის წვრილი წვეთებისგან. ნისლის ზედა საზღვარი ნელ-ნელა დაბლა დაეშვება გარკვეული სიჩქარით, რომელიც დამოკიდებულია ჰაერის სიბლანტეზე, წვეთების ზომასა და სიმკვრივეზე. თუ ჩვენ დავაკვირდებით ერთ-ერთ წვეთს მიკროსკოპში, შევნიშნავთ, რომ ის განუწყვეტლივ კი არ ეშვება მუდმივი სიჩქარით, არამედ ასრულებს მეტად უწესრიგო მოძრაობას, ეგრეთ წოდებულ ბროუნის მოძრაობას, რომელიც მხოლოდ საშუალოდ შეესაბამება რეგულარულ დაშვებას. აქ კონკურენტული ტენდენციებია -სიმძიმის ძალა და გარეშე მოლეკულების შეჯახებების ზემოქმედება.ბროუნის მოძრაობასთან ძალიან ახლო კავშირშია კიდევ ერთი მოვლენა - დიფუზია.

Page 17: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

პ.მიდოდაშვილი 17

რაიმე სითხით, მაგალითად წყლით გავსებულ ჭურჭელში გახსნილია რაიმე შეფერილი სუბსტანცია, მაგალითად, კალიუმის პერმანგანატი. დავუშვათ გახსნილი ნივთიერების (პერმანგანატის) კონცენტრაცია მცირდება მარცხნიდან მარჯვნივ. ამ სისტემაში დაიწყება “დიფუზიის” მეტად ნელი პროცესი, პერმანგანატი გავრცელდება მარცხნიდან მარჯვნივ, ანუ უფრო მაღალი კონცენტრაციის ადგილიდან უფრო დაბალი კონცენტრაციის ადგილისაკენ, სანამ იგი წყალში თანაბრად არ განაწილდება. პერმანგანატის მოლეკულების უწესრიგო მოძრაობა, რომელიც დამახასიათებელია ყველა მათგანისათვის, მაინც წარმოქმნის მუდმივ ნაკადს დაბალი კონცენტრაციის მიმართულებით.

Page 18: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

პ.მიდოდაშვილი 18

• 1.9. მესამე მაგალითი (გაზომვის სიზუსტის საზღვრები)ფიზიკოსები ხშირად იყენებენ გრძელ წვრილ ბოჭკოზე ჩამოკიდებულ მსუბუქ სხეულს იმ სუსტი ძალების გასაზომად, რომლებიც იწვევენ მის გადახრას წონასწორობის მდგომარეობიდან.სუსტი ძალების ზემოქმედებისადმი მაღალი მგრძნობელობის მისაღწევად უნდა გამოვიყენოთს სულ უფრო მსუბუქი სხეულები და სულ უფრო წვრილი და გრძელი ბოჭკოები.აქ არსებობს ზღვარი, როდესაც დაკიდებული სხეული შესამჩნევად მგრძნობიარე ხდება გარემომცველი მოლეკულების სითბური მოძრაობის ზეგავლენისადმი და იწყებს უწყვეტ ცეკვას წონასწორობის მდგომარეობის მახლობლად. ამ შემთხვევაში ერთეულ დაკვირვებაში მიღებული გადახრა უმნიშვნელო ხდება (გაზომვის შედეგის დაფიქსირების თვალსაზრისით) და საჭიროა გაიზარდოს დაკვირვებათა რაოდენობა, რათა გამოირიცხოს ხელსაწყოს ბროუნის მოძრაობის ზეგავლენა გაზომვებზე.

Page 19: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

პ.მიდოდაშვილი 19

• 1.10. -ის წესიფიზიკის ნებისმიერი კანონის მოსალოდნელი უზუსტობის ხარისხი განისაზღვრება -ის წესით. დავუშვათ გარკვეულ აირს წნევისა და ტემპერატურის გარკვეულ პირობებში აქვს გარკვეული სიმკვრივე. გამოვყოთ რაიმე მცირე მოცულობა რომელშიც თეორიული გათვლებით უნდა იმყოფობოდეს მხოლოდ მოლეკულა. მაშინ თუ ჩვენ ამის შემოწმებას გადავწყვიტავთ რეალური გაზომვებით, აღმოვაჩენთ ამ რიცხვის უზუსტობას და მის რიგის გადახრას -დან. აქედან გამომდინარე, მაგალითად, თუ n=100, მაშინ გადახრა შეადგენს 10, ანუ ფარდობითი ცდომილება 10% ტოლი იქნება.აი რატომ უნდა ჰქონდეს ორგანიზმს შედარებით დიდი სტრუქტურა, რათა ისარგებლოს საკმარისად ზუსტი კანონების უპირატესობით როგორც შინაგანი ცხოველქმედების, ასევე გარე სამყაროსთან ურთიერთქმედების დროს.

n

n

n

ΔFεF

ნებისმიერი ფიზიკურისიდიდის ფარდობითიგადახრა განისაზღვრებაფორმულით

სადაც ამ სიდიდისგადახრას წარმოადგენს

εF

F

n

n

Page 20: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

პ.მიდოდაშვილი 20

• 1.5. ორგანიზმის ქმედება ემორჩილება ზუსტ ფიზიკურ კანონებს.ასე რომ არ ყოფილიყო, ჩვენ რომ ისეთი მგრძნობიარე ორგანიზმები ვყოფილიყავით, რომ ერთეულ ატომს ან თუნდაც ატომთა მცირე რაოდენობას საგრძნობი გავლენა მოეხდინა ჩვენს გრძნობებზე - ღმერთო, რას დაემსგავსებოდა ჩვენი სიცოცხლე! ხაზგასმით აღვნიშნოთ ერთი მომენტი: ასეთი ორგანიზმი ვერ შეძლებდა დალაგებული აზრის განვითარებას, აზრისას რომელიც გაივლიდა რა მთელ რიგ ადრეულ სტადიებს, სხვა მრავალ იდეასთან ერთად, საბოლოო ჯამში, დასრულდებოდა ატომის შესახებ წარმოდგენის შექმნით. ამის მიზეზი მდგომარეობს შემდეგში:1. ის, რასაც ჩვენ ვუწოდებთ აზროვნებას, თვითონ არის ორგანიზებული რამ;2. აზროვნება შეიძლება მიყენებულ იქნეს მხოლოდ ისეთ მასალაზე, ანუ იმ შეგრძნებებსა და გამოცდილებაზე, რომლებიც გარკვეული ხარისხით ემორჩილებიან კანონებს (წესრიგს).

Page 21: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

პ.მიდოდაშვილი 21

თავი მეორემემკვიდრეობითობის მექანიზმი• 2.1. კლასიკური ფიზიკოსის არატრივიალური ვარაუდი მცდარია

სინამდვილეში ატომების წარმოუდგენლად მცირერიცხოვანი ჯგუფები, ბევრად უფრო მცირერიცხოვანი, ვიდრე ეს ზუსტი სტატისტიკური კანონზომიერების გამოვლენისათვისაა საჭირო“, წამყვან როლს თამაშობენ ცოცხალ ორგანიზმში მიმდინარე მეტად მოწესრიგებულ და კანონზომიერ მოვლენებში. ისინი აკონტროლებენ დიდი მასშტაბის თავისებურებებს, რომლებსაც ორგანიზმი იძენს განვითარების პროცესში, ისინი განსაზღვრავენ მისი ფუნქციონირების მნიშვნელოვან მახასიათებლებს.

• 2.2. მემკვიდრეობითობის კოდი (ქრომოსომები). ორგანიზმის “ოთხგანზომილებიანი წყობა” ეწოდება არა მხოლოდ ამ ორგანიზმის სტრუქტურასა და ფუნქციონირებას ზრდასრულ, ან ნებისმიერ სხვა სტადიაში, არამედ მთელ მის ონტოგენეტიკურ განვითარებას განაყოფიერებული კვერცხუჯრედიდან სიმწიფის სტადიამდე, - როდესაც ორგანიზმი თვითონ იწყებს რეპროდუქციას. მთელი ეს ოთხგანზომილებიანი წყობა, ცნობილია, რომ განისაზღვრება იმ ერთი უჯრედის - განაყოფიერებული კვერცხუჯრედის სტრუქტურით. უფრო მეტიც, არსებითად იგი განისაზღვრება ამ უჯრედის მცირე ნაწილის სტრუქტურით, კერძოდ მის ბირთვში არსებული ქრომოსომებით.

Page 22: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

პ.მიდოდაშვილი 22

ადამიანს 46 ქრომოსომა გააჩნია, ანუ 23-ქრომოსიანი ორი წყება. ერთი წყება მოდის დედისაგან, მეორე კი მამისაგან. ქრომოსომების ყოველი სრული სერია შეიცავს ინდივიდის მომავალი განვითარებისა და სიმწიფის სტადიაში მისი ფუნქციონირების მთელ პროგრამას, ანუ კოდს.თუმცა ტერმინი კოდი, რასაკვირველია, მეტად ვიწროა. ქრომოსომული სტრუქტურები ამავე დროს მათში ჩადებული პროგრამის განხორციელების მნიშვნელოვანი საშუალებებია. ისინი ერთსა და იმავე დროს წარმოადგენენ კანონსაც და აღმასრულებელ ძალაუფლებასაც, ან სხვანაირ შედარებას თუ გამოვიყენებთ, ისინი წარმოადგენენ არქიტექტორის გეგმას და მშენებლის ხელობას ერთდროულად.

ქრომოსომაში სხვადასხვა თვისებები სხვადასხვა ადგილებშია ლოკალიზებული. თვისების ლოკალიზაციის ადგილს ლოკუსი ეწოდება, ხოლო მატერიალურ საფუძველს, რომელიც თვისებას საფუძვლად უდევს, გენი ეწოდება.

რამდენი ატომია გენში? თურმე არც ისე ბევრი - სულ რამდენიმე მილიონი, რაც საკმაოდ მცირე რიცხვია, რათა უზრუნველყოფილი იყოს მოწესრიგებული და კანონზომიერი ყოფაქცევა სტატისტიკური ფიზიკის ან საერთოდ ფიზიკის კანონების შესაბამისად.

Page 23: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

პ.მიდოდაშვილი 23

მეტად არსებითი საკითხი: სტაბილურობის რა ხარისხი გვხვდება მემკვიდრეობით თვისებებში და ამიტომ რა თვისებები უნდა მივაწეროთ მათ მატარებელ მატერიალურ სტრუქტურებს?

ის უბრალო ფაქტი, რომ ჩვენ ვსაუბრობთ მემკვიდრეობით თვისებებზე, მიუთითებს, რომ ვაცნობიერებთ მათ თითქმის აბსოლუტურ მდგრადობას. სინამდვილეში მთლიანი ოთხგანზომილებიანი წყობა -ფენოტიპი, ინდივიდის ხილული და თვალსაჩინო ბუნება, რეპროდუცირდება მდგრადად, საგრძნობი ცვლილებების გარეშე თაობათა მანძილზე საუკუნეების განმავლობაში - თუმცა არა ათეული ათასწლეულების განმავლობაში -და ყოველი გადასვლისას ის იბადება იმ ორი უჯრედის ბირთვის მატერიალური სტრუქტურიდან, რომელთა გაერთიანება წარმოშობს განაყოფიერებულ კვერცხუჯრედს. ეს საოცრებაა!

Page 24: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

პ.მიდოდაშვილი 24

Page 25: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

პ.მიდოდაშვილი 25

Page 26: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

პ.მიდოდაშვილი 26

Page 27: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

პ.მიდოდაშვილი 27

Page 28: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

პ.მიდოდაშვილი 28

Page 29: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

პ.მიდოდაშვილი 29

Page 30: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

25.03.2008 პ.მიდოდაშვილი 30

Page 31: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

პ.მიდოდაშვილი 31

Page 32: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

პ.მიდოდაშვილი 32

Page 33: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

პ.მიდოდაშვილი 33

Page 34: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

პ.მიდოდაშვილი 34

Page 35: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

პ.მიდოდაშვილი 35

Page 36: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

პ.მიდოდაშვილი 36

Page 37: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

პ.მიდოდაშვილი 37

Page 38: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

25.03.2008 პ.მიდოდაშვილი 38

Types of mutation

Page 39: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

პ.მიდოდაშვილი 39

Page 40: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

პ.მიდოდაშვილი 40

Page 41: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

პ.მიდოდაშვილი 41

Page 42: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

პ.მიდოდაშვილი 42

Page 43: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

პ.მიდოდაშვილი 43

Page 44: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

25.03.2008 პ.მიდოდაშვილი 44

Page 45: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

პ.მიდოდაშვილი 45

Page 46: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

პ.მიდოდაშვილი 46

Page 47: რა არის სიცოცხლე - pacoge.netpacoge.net/Physics/Lecture_What is Life.pdf · პ.მიდოდაშვილი 2 ერვინ შროდინგერი

პ.მიდოდაშვილი 47

Types of mutation