70894-1 (Эволюция: от отрицания к взаимодействию)

Эволюция: от отрицания к взаимодействию

Середа Евгений Васильевич

Рассмотрена общая схема эволюции материи (от "элементарных" взаимодействий до уровня социальных связей). Обосновывается утверждение об отсутствии как сторонней "направляющей силы", так и универсального критерия направленности развития. В качестве наиболее общего признака для процессов структурирования предлагается использовать переход отрицания во взаимодействие. Особое внимание уделено обсуждению проблемы детерминированности процессов структурирования и деструкции. (Материал изложен без использования специальной терминологии и может быть интересен представителям как естественных, так и гуманитарных наук).

Опыт естественно-научного и “общегуманитарного” осмысления действительности все более настойчиво подводит нас к мысли о внутреннем единстве эволюционного процесса и об универсальности базовых механизмов его физической, биологической и социальной составляющих. И хотя вторая половина двадцатого века не обогатила человечество открытиями революционного порядка, однако общий массив научных прорывов “технологического” уровня по всем направлениям за этот период оказался столь значительным, что в очередной раз подвигает нас сегодня к попытке синтеза гуманитарного и естественно-научного знания вообще и в частности – для решения открытого до сих пор вопроса об общей направленности эволюции. Поскольку здесь нас поджидают дополнительные трудности, связанные с необходимостью параллельно формулировать как язык изложения, так и сам метод исследования формируемого синтетического знания, то целесообразным может оказаться итерационный способ восприятия приводимого ниже материала: его начальная (более “физическая”) часть при первичном ознакомлении может быть прочитана “по диагонали”, хотя основа для всего последующего заложена именно в ней.

Будем исходить из принципа минимальности постулируемых сущностей и ограничимся двумя: движение существует; оно неуничтожимо (“невозникновимо”). Второе положение означает отсутствие для движения источника и стока. Тогда, во-первых, движение должно быть самообусловленным, и, во-вторых, изменение во времени количества движения в данной точке пространства может быть вызвано только перемещением соответствующего количества движения через сопряженные с ней другие точки пространства, то есть совместность пространственного и временного изменения движения является формой его существования. Самообусловленность же движения может быть вызвана только тем обстоятельством, что каждая участвующая в движении сколь угодно малая область пространства (точка) обладает как минимум двумя факторами изменения (далее для простоты – но и без снижения степени общности – будем говорить именно о двух), находящимися в необходимо-достаточной причинно-следственной связи и имеющими количественно равные меры.

То обстоятельство, что непрерывно происходящий в каждой точке движения причинно-следственный переход двух факторов изменения сопровождается их 100%-ным количественным преобразованием, позволяет говорить об этой точке как о некотором носителе (элементе) движения, главная черта которого – количественная самодостаточность или замкнутость (то есть пространственно-временная точечность). Отсюда следует принципиальный для дальнейшего вывод о том, что встреча и взаимодействие двух перемещающихся элементов движения являются идеально-вероятностными событиями: вплоть до начала взаимодействия эти элементы не обмениваются никакими физическими носителями сигналов и, следовательно, информацией друг о друге.

Поскольку самим способом существования элемента движения является его непрерывное перемещение в пространстве, то непрерывно же происходят встречи и взаимодействия элементов движения между собой. В каждом акте взаимодействия образуются новые элементы движения; в общем случае они отличны от исходных, но имеют опять-таки количественно сбалансированные причинно-следственные компоненты и по окончании взаимодействия полностью утрачивают связь между собой.

Среди прочих возможны случаи встречи факторносимметричных носителей. Если к моменту начала взаимодействия каждый из них находился в зеркально-симметричной другому фазе собственного цикла изменения, то при их встрече начнется перекрестное обменное взаимодействие соответствующих факторов изменения уже между собой. Результатом протекания полного цикла такого взаимодействия станет полная реставрация исходной ситуации, что означает замыкание пространственно-временного цикла изменения самого на себя. Объединившиеся в таком обменном взаимодействии исходные элементы движения образовали простейшую первичную структуру – некий локализованный объект, уже имеющий собственные характерные пространственный и временной размеры. Если неотъемлемым признаком исходных элементов движения была их непрерывная изменчивость, то с возникновением первичного замкнутого цикла изменения возникает и само понятие формы движения, и ее количественная мера – информация.

В отсутствии внешних воздействий данная самодостаточная первичная структура будет существовать сколь угодно долго в неизменном виде. При столкновении же с каким-либо внешним объектом она может либо разрушиться, либо вступить в обменное взаимодействие уже с ним, образуя структуру следующего уровня сложности. Непрерывное протекание встречных процессов структурирования и деструкции в итоге приводит к образованию структурных комплексов все более высокого ранга: элементарных частиц, атомов, кристаллов.

В каждом акте структурирования вместе с приращением количества содержащихся в структуре циклических контуров (то есть объема содержащейся в ней информации) в буквальном смысле рождаются и сами новые свойства структуры. В том числе изменяются ее геометрические размеры и энергетические характеристики – параметры, влияющие как на вероятность взаимодействия структуры с внешними объектами, так и на их последствия. Но так как сам акт каждого такого взаимодействия является “с точки зрения” участвующих в нем объектов идеально-вероятностным событием, то принципиально ничего нельзя сказать о направленности макроэволюционирования всей системы в целом: в одной ее части в данный момент преобладают процессы структурирования, а в другой – деструкции. Вместе с тем каждая структура является не только объектом, но и субъектом изменения самих параметров внешней среды (плотности и температуры окружающей ее области пространства), поэтому вся система находится в состоянии некоего глобального динамического равновесия, а в каждой из ее областей непрерывно изменяются и среднефизические параметры, и соответствующая им средняя степень структурированности материи, и сами доминирующие типы структур.

Как частный случай рано или поздно в некоторой области пространства возникают структуры, способные зарождаться не только по традиционному вертикальному механизму, для которого требуется цепочка удачных последовательных столкновений с соответствующими элементами, но и методом редубликации (тиражирования), когда каждая структура является сама по себе еще и матрицей, организующей сборку себе подобной. Такие структуры обладают статистическим типом устойчивости. В отличие от обычных (статически устойчивых) они доминируют над остальными уже не вследствие более высокой прочности, а потому, что они чаще возникают. Фактически в данном случае более долго “живет” уже не сама данная конкретная структура как таковая, а лишь непрерывно передаваемый по цепочке от одной структуры к другой сам образ ее формы, то есть содержащаяся в данной структуре информация. Такое наследование и тиражирование информации – это еще не сама жизнь, но уже предпосылка к ней.

Какие типы структур из числа статистически устойчивых победят в конкурентной борьбе между собой? Поскольку сама конкуренция протекает в условиях непрерывного изменения параметров окружающей среды, то более устойчивыми окажутся те, которые лучше других адаптируемы именно к фактору изменчивости. Степень данной адаптируемости определяется не только способностью к приобретению и наследованию положительных флуктуаций в своем строении, но и самим темпом протекания этих процессов. При естественной ограниченности количества исходного “строительного материала” приоритет в темпе перебора различных вариаций получат те структуры, которые случайным образом приобретут способность и к саморазрушению по истечении некоторого периода существования. Появление таких структур знаменует собой становление нового эволюционного этапа. Теперь информация не просто тиражируется в пространстве, но она имеет и цикл воспроизводства-обновления во времени, а переносящие такую информацию структуры обладают уже динамическим типом устойчивости. Именно по этому признаку появления “воспроизводимого отрицания” данный этап эволюционирования можно идентифицировать как стадию возникновения жизни.

Следующий шаг в обеспечении устойчивости структур по отношению к внешнему воздействию – это создание механизма предвидения самого факта данного воздействия и распознавание возможного характера его последствий. Наличие у структуры таких прогностических возможностей является необходимой предпосылкой для перехода от имевших до сих пор место различных форм пассивной устойчивости к устойчивости активного типа – связанной с упреждающим направленным воздействием самой структуры на параметры внешней среды. Главная трудность здесь заключается в отсутствии по определению какой-либо связи между внешним и внутренним вплоть до начала их непосредственного взаимодействия. Природа “обходит” эту проблему посредством создания механизмов моделирования и прогнозирования. Принцип их действия основан на том, что внутри самой структуры функционирует некий объект, поведение которого описывается теми же законами, которым подчиняется и поведение определенных объектов внешнего мира.

На практике механизмы моделирования и прогнозирования реализуются в работе мозга высших представителей животного мира, дополняясь на определенном этапе эволюционирования и механизмом целеполагания. Само моделирование осуществляется системой групп нейронов, а точнее – огромным массивом содержащихся в них простейших электромагнитных контуров, которые при взаимодействии нейронов образуют сложноорганизованные электромагнитные контуры всевозможных конфигураций. Эти контуры являются носителями всей содержащейся в мозге информации, а работа мозга представляет собой взаимосвязанное функционирование нескольких его блоков и в интересующем нас контексте схематично может быть обозначена следующим образом. Информационная модель какого-либо внешнего объекта или процесса возникает в блоке генерации новой информации (в результате стохастических взаимодействий нейронов между собой). В блоке памяти в виде соответствующих устойчивых электромагнитных контуров складируется как “собственная” информация ( то есть поступающая в него из блока генерации), так и информация о реальном внешнем мире, поступающая от периферийных органов чувств в виде электромагнитных же импульсов. В блоке управления посредством специальных управляющих программ производится идентификация собственных информационных образов-моделей с информационными образами реального мира и соответствующая корректировка первых. Сами управляющие программы также представляют собой комплексы сложноорганизованных электромагнитных контуров, а наполнение блока управления ими происходит как в процессе обучения (то есть воздействия извне), так и в процессе собственной творческой деятельности (работы блока генерации).

Для дальнейшего изложения существенны два вытекающих из сказанного обстоятельства: 1) Реальные объекты и процессы внешнего мира и их информационные образы-модели, содержащиеся в электромагнитных структурах мозга – это две независимые субстанции, возникшие и развивающиеся в параллельных измерениях, а не в режиме однозначного зеркального отображения. 2) Как первые, так и вторые имеют сугубо “материальную” природу и подчиняются соответствующим физическим законам. (Так, например, можно показать, что любое знание, любое религиозное или этическое верование, любые наши эмоции, рефлексы и инстинкты принципиально сводимы к электромагнитным комплексам чрезвычайно высокой, но конечной степени сложности; можно также “отреставрировать” и сами механизмы их зарождения в процессе эволюции).

Обозначив основные этапы эволюционирования, мы можем теперь перейти к вопросу об ее направленности. Анализируя массу претендующих на роль критерия направленности физических и математических параметров, мы легко обнаруживаем очень низкую степень общности каждого из них. Исходя из приведенного обзора, по степени универсальности на первое место можно поставить признак устойчивости. Однако неабсолютен и он.

При всем внешнем разнообразии форм общим для всех этапов эволюционирования является то обстоятельство, что причиной какого-либо изменения данной структуры (то есть выхода ее из стационарно-циклического состояния) является воздействие на нее внешнего объекта. (Причина различного рода “внутренних” флуктуаций – таких как мутации генов или распад элементарных частиц – состоит в незамкнутости циклов каких-либо их структурных подуровней. Но сами эти подуровни, строго говоря, как раз и являются элементами внешнего внутри данных структур). Если произошедшее в результате взаимодействия с внешним объектом совокупное изменение свойств структуры увеличивает степень ее устойчивости в данных конкретных условиях, то возрастает и вероятность ее дальнейшего структурирования. Однако и сам факт внешнего воздействия, и его параметры по определению являются идеально-случайными. Поэтому, хотя с каждым последующим актом структурирования происходит приращение новых свойств и, следовательно, возможностей к реализации новых форм устойчивости, количественная величина меры устойчивости данной структуры непрерывно и непредзаданным наперед образом изменяется вслед за непрерывным же изменением параметров внешней среды.

В итоге все “сущее” предстает перед нами в виде бесконечного потока ветвящихся и взаимодействующих эволюционных цепочек, одни временные звенья которых идут с возрастанием устойчивости, а другие – с ее уменьшением. Мы же фактически просто вычленяем из хаоса встречных потоков структурирования и деструкции отдельные фрагменты этих цепочек (руководствуясь теми или иными признаками отбора) и их совокупность обозначаем понятием “эволюция” (отсюда понятна бесплодность усилий в поиске неких универсальных и всеобъемлющих формулировок критериев направленности эволюционного “прогресса”).

Дело, впрочем, обстоит еще “хуже”: эволюционный поток не только никоим образом не направляем “сверху” (то есть так называемых “законов развития” попросту не существует), но и абсолютно жестко детерминирован снизу. Несмотря на всю сложность клубка субъектно-объектных взаимодействий эволюционных цепочек, на деле все они сводимы к сумме взаимодействий конкретных структур. Кратко обозначенную выше общую эволюционную лесенку мы можем все более и более детализировать и не найдем в конечном счете ничего кроме бесконечной последовательности элементарных ступенек-взаимодействий, между которыми и внутри которых не остается места ни для чего сверхъестественного и “неучтенного”. Сами же эти ступеньки – суть акты элементарных взаимодействий элементарных же структур между собой, в каждом из которых исходные параметры однозначным образом определяют все последующие. И это вовсе не механический редукционизм: в каждом акте структурирования рождаются новые свойства (новая информация), несводимые к свойствам исходных структур. Однако сами эти новые свойства также предопределены исходными параметрами взаимодействия.

Чем глубже погружаемся мы в анализ существа окружающего, тем большая бездна всеобщности детерминизма открывается нам (в том числе можно показать, что ни соотношение неопределенностей из области квантовой механики, ни наличие так называемых “ точек бифуркаций” в поведении нелинейных неравновесных структур все сказанное ни в коей мере не опровергают). Предзаданность развития “снизу” могла бы противоречить наличию строгих законов эволюционирования (являющихся следствием действия некой гипотетической “направляющей силы”), но их то мы как раз и не обнаруживаем. Уже сегодняшние успехи в микроскопии вообще и в микробиологии в частности позволяют нам поатомарно расшифровывать составы и механизмы функционирования важнейших микросистем всего живого, и везде мы находим то и только то, что с необходимостью и достаточностью соответствует базовым физическим законам с их строгими причинно-следственными связями.