Холодильник Эйнштейна

С середины XIX века такие ученые, как Герман фон Гельмгольц, были уверены, что живые существа, как и все остальное во Вселенной, подчиняются законам термодинамики. К середине XX века удалось установить и детали. Ученые поняли, что растение получает свободную энергию из солнечного света и использует ее, чтобы захватывать, или “связывать”, углерод из атмосферы. Они также поняли, как животные получают свободную энергию из таких продуктов, как сахар, чтобы питать свой обмен веществ.

Кроме того, к 1950-м годам укрепилась идея о генах. Как нам теперь известно, в клетках всех организмов содержатся унаследованные инструкции, или планы, в соответствии с которыми происходит формирование каждого организма.

Загадкой оставался принцип работы генов, в частности при развитии эмбриона. Дело в том, что на начальном этапе формирования все клетки одинаковы и содержат полный набор генов организма. Но каким образом впоследствии, когда их количество увеличивается, одинаковые клетки понимают, каким из них суждено стать клетками желудка, мозга, конечностей и так далее?

Может показаться неожиданным, что большую роль в решении этой загадки сыграл Алан Тьюринг. Он в основном известен своей работой над взломом шифровальной системы, которую немецкая армия использовала во время Второй мировой войны. В первые годы войны основную угрозу для Великобритании представляли немецкие подводные лодки, которые мешали судоходству по Атлантике, перерезая жизненно важные пути поставок из Америки. Для коммуникации с субмаринами немецкий флот использовал самый надежный шифр. В первые месяцы 1941 года при большом участии Тьюринга шифр был взломан. К июню того же года британцы уже использовали получаемую информацию с таким успехом, что на протяжении 23 дней в тот месяц немецкие подводные лодки в Атлантике не смогли обнаружить ни единого конвоя. “Ни у кого не должно возникать никаких сомнений, что работа Тьюринга стала главным условием успеха 8-го домика[28], — написал Хью Александер, один из коллег Тьюринга по дешифровке. — Сначала он был единственным криптографом, который считал, что за эту задачу стоит взяться”.

Этот эпизод жизни Тьюринга по праву прославляется в биографиях, пьесах, документальных и художественных фильмах. Гораздо менее известно, что Тьюринг внес важнейший вклад в биологию развития, когда раскрыл очень интересный аспект второго начала термодинамики.

* * *

Алан Мэтисон Тьюринг родился 23 июня 1912 года в Лондоне в семье англичанина, работавшего мировым судьей в индийском городе Мадрас (ныне Ченнаи), который в то время входил в Британскую Индию. Незадолго до родов Сара Тьюринг, мать Алана, вернулась в Англию, поскольку в Индии нарастала политическая нестабильность. После рождения Алана его мать вернулась в Мадрас к мужу, а Алана и его старшего брата Джона оставила на воспитание в семье из города Гастингс на южном побережье Англии. За первые восемь лет жизни Алан Тьюринг повидал своих родителей всего два-три раза, когда они приезжали в отпуск домой. Представители колониальных классов часто отдавали своих детей на воспитание в приемные семьи — это была “сложившаяся практика в среде тех, кто служил Британской империи”, как выразился брат Тьюринга.

Алан Тьюринг никогда об этом не рассказывал. И все же, несмотря на одинокое детство, он рано начал проявлять признаки эксцентричности и гениальности. Когда Тьюрингу было девять лет, директриса начальной школы, в которой он учился, сказала о нем: “У меня учились и умные, и усердные мальчики, но Алан — гений”. После перехода в среднюю школу, в пансионат в городе Шерборн на юге Англии, он прочел и понял теорию относительности Эйнштейна, а затем описал ее своей матери, чтобы она, как и он, могла оценить содержащиеся в ней чудеса.

Помимо математики, Тьюринг любил природу. Так, в восемь лет он начал писать книгу “О микроскопе”. Во время одной из немногих семейных поездок в Шотландию он наблюдал за полетом пчел. В десять лет он увлекся книгой “Чудеса природы, о которых должен знать каждый ребенок”, повествующей о росте биологических систем. В ней описывались такие существа, как морские звезды и морские ежи, а также честно говорилось, что лежащие в основе жизни системы пока изучены очень плохо. Автор утверждал, что все живые существа состоят из клеток, но “пока никто даже не начал понимать, каким образом они узнают, когда и где расти быстро, когда и где расти медленно, а когда и где не расти вовсе”. Тридцать лет спустя Алан Тьюринг наставит нас на этот путь. Тем временем мать заметила его увлечение природой. Она нарисовала своего сына на хоккейном матче в начальной школе: пока остальные дети увлечены игрой, Алан стоит в стороне, на кромке луга, и, нагнувшись, рассматривает кустик маргариток. “Хоккей, или Как растут маргаритки” — так назвала свою работу Сара Тьюринг.