Двойная обратная связь получения энергии и информации

 

Получение и накопление информации, существенной для сохранения вида, — столь же фундаментальная функция всего живого, как получение и накопление энергии. Та и другая одинаково древни, потому что обе должны были явиться на свет одновременно, вместе с возникновением жизни. Насколько мне известно, Отто Рёсслер был первый биолог, осознавший и высказавший представление, что процессы получения энергии не только образуют сами по себе цепь с положительной обратной связью (см. с. 261 и далее), но что они находятся также в отношении положительной обратной связи с процессами получения информации.

Когда вследствие мутации или рекомбинации наследственных задатков вероятность получения энергии столь существенно возрастает, что отбор начинает действовать в пользу наделенного данным преимуществом организма, то возрастает также и численность его потомства. Но вместе с тем повышается и вероятность того, что именно представителю этого потомства достанется следующий большой выигрыш в лотерее наследственных изменений.

Эта двойная цепь положительной обратной связи между процессами получения энергии и информации характерна для всего живого, в том числе и для вирусов, обладающих, по удачному выражению Вейделя, лишь заимствованной жизнью. Без сомнения, справедливо утверждение, что живые существа подвержены ненаправленным, чисто случайным изменениям, а эволюция происходит лишь путем устранения неприспособленных; но в такой формулировке содержится и опасность заблуждения.

Мы подойдем гораздо ближе к подлинной сущности становления органической природы, если скажем: жизнь есть чрезвычайно активное предприятие, преследующее одновременно две цели — приобретение «капитала» энергии и сокровища знания, причем обладание одним из них всегда способствует получению другого. Чудовищная эффективность этих двух функциональных циклов, связанных между собой усиливающим взаимодействием, является предпосылкой — и даже объяснением — того, что жизнь вообще способна победить в борьбе с безжалостной мощью неорганического мира, а при благоприятных обстоятельствах может «разрастаться». Аналогично действует современное крупное промышленное предприятие, например большой химический концерн, целенаправленно вкладывающий значительную часть своего дохода в лаборатории, чтобы извлечь из новых открытий новые источники дохода; это не только наглядная модель, но попросту частный случай того, что происходит во всех живых системах.

Я считаю важным открытием Отто Рёсслера представление о том, что органический мир зависит в своем эволюционном развитии не от одной лишь «чистой» или «слепой» случайности, но тотчас же хватается за любое благоприятное обстоятельство, возникающее из такой случайности, и создает его экономической эксплуатацией условия для дальнейших счастливых случайностей. Достигнутое здесь понимание подводит нас ближе к решению двух великих загадок.

Первая из этих проблем — скорость эволюции. Если бы эволюция зависела лишь от чисто случайного устранения неприспособленных, если бы не было функциональной взаимосвязи между получением капитала и информации, то для возникновения человека из простейших организмов, безусловно, не хватило бы тех нескольких миллиардов лет, которые по рассчитанным физиками периодам распада радиоактивных элементов составляют возраст нашей планеты.

Вторая проблема — направ гение эволюции. Как уже было сказано, жизнь является одновременно и приобретением информации, т. е. когнитивным процессом, и экономическим процессом (напрашивается выражение: коммерческим предприятием). Возрастающее знание об окружающем мире приносит экономические преимущества, производящие, в свою очередь, селекционное давление, под которым механизмы приема и накопления информации развиваются еще больше.

Естествоиспытатели, для которых приобретение знания превратилось в самоцель, гуманитарные ученые и все вообще культурные люди, наделенные этическим чувством, не могут одинаково относиться к двум великим благам жизни, капиталу потенциальной энергии и сокровищу знания: несравненно выше они расценивают второе. И конечно, эта оценка не снижается от понимания экономической природы того селекционного давления, которым порождено наше знание. Селекционное давление, стимулирующее умножение любой информации, полезной для сохранения вида, столь вездесуще, что его, возможно, хватило бы, чтобы объяснить общее направление эволюции от «низших» состояний к «высшим». Я вовсе не утверждаю, что исключается участие других, неизвестных факторов; но для объяснения общего направления эволюции при нынешнем состоянии наших знаний нет никакой нужды прибегать к сверхъестественным факторам вроде "демиургического разума" Дж. Г. Беннета. Атрибуты «низший» и «высший» поразительно единообразно применимы и к живым существам, и к культурам, причем эта оправданная оценка непосредственно относится к содержащемуся в этих живых системах бессознательному или сознательному знанию — независимо от того, создано ли это знание отбором, обучением или исследованием, хранится ли оно в геноме индивида или в традиции культуры.

 

 

Глава 2

ВОЗНИКНОВЕНИЕ НОВЫХ СИСТЕМНЫХ СВОЙСТВ

 

НЕДОСТАТОЧНОСТЬ СЛОВАРЯ

 

Когда мы пытаемся изобразить великий процесс становления жизни в согласии с его природой, мы неизменно сталкиваемся с тем препятствием, что словарный запас культурных языков сложился в то время, когда единственным известным видом развития был онтогенез, т. е. индивидуальное развитие живого существа. В самом деле, такие слова, как Entwicklung,[37]Development,[38]Evolution[39]и т. п., все означают в этимологическом смысле, что развивается нечто, уже бывшее прежде в неразвитом или свернутом состоянии, подобно цветку внутри почки или цыпленку внутри яйца. Указанные выражения удовлетворительно описывают такие онтогенетические процессы. Но они, к несчастью, полностью отказываются служить, когда мы пытаемся правильно изобразить сущность творческого процесса, состоящего именно в том, что все время возникает нечто совершенно новое, чего прежде попросту не было. Даже прекрасное немецкое слово Schöpfung (творение)[40]этимологически означает, что нечто уже существующее черпается из некоторого также существующего резервуара. Некоторые философы-эволюционисты, осознав недостаточность всех этих слов, ухватились за еще худшее слово "эмергенция",[41]вызывающее по логике языка представление о чем-то заранее сформировавшемся и внезапно появившемся, подобно киту, вынырнувшему для вдоха на поверхность моря, которое при буквально поверхностном рассмотрении казалось пустым.

 

ФУЛЬГУРАЦИЯ

 

Философы-теисты и мистики средневековья ввели для акта сотворения нового выражение «Fulguratio», что означает вспышку молнии. Несомненно, они хотели выразить этим непосредственное воздействие свыше, исходящее от Бога. По этимологической случайности — если не вследствие более глубоких неожиданных связей — этот термин гораздо лучше приведенных выше выражений описывает процесс вступления-в-существование чего-то прежде не бывшего. Для естествоиспытателя Зевсов перун — такая же электрическая искра, как и всякая другая, и если мы замечаем искру, проскочившую в неожиданном месте системы, то первое, что нам приходит на ум, это короткое замыкание — вновь возникшая связь.

Когда, например, совместно включаются две независимые системы, как это изображено на приведенной рядом простой электрической модели, заимствованной из книги Бернгарда Гассенштейна, то при этом внезапно возникают совершенно новые системные свойства, ранее не существовавшие даже в зачаточном виде. Это и есть глубокое содержание мистически звучащего, но вполне справедливого принципа гештальтпсихологии: "Целое больше своих частей".

 

 

Рис. 1. Три электрические цепи, в том числе колебательный контур (с), иллюстрирующие понятие "системное свойство". Полюсы батареи с электродвижущей силой E и напряжением на зажимах U соединены проводником. Омическое сопротивление цепи в целом обозначается R. В случае (а) в цепь включен конденсатор емкости С, в случае (b) — катушка индуктивности (L), в случае (с) — и конденсатор, и катушка. Напряжение U может быть измерено на двух зажимах. Графики справа показывают изменение напряжения после включения тока в нулевой момент. В случае (а) конденсатор постепенно заряжается через сопротивление до тех пор, пока он не достигает напряжения U. В случае (b) сила тока — вначале сдерживаемая самоиндукцией — возрастает до тех пор, пока не достигнет заданной законом Ома величины; при этом напряжение U теоретически обращается в нуль, поскольку общее сопротивление цепи заключено в R. В случае (с) возникают затухающие колебания. Наглядно очевидно, что поведение системы (с) не может быть получено простым сложением процессов (а) и (b), хотя можно представить себе, что (с) получается соединением (а) и (b).

Схема действует, например, при следующих значениях величин:

С = 0,7·10^-9 F; L = 2·10³ Н; R = 10³ Ω; λ = 1,2·ΙΟ^-6.

Последнее значение определяет также общую для всех трех кривых временную ось. (Расчет выполнил Э. У. фон Вейцзеккер.)

 

Особый случай возникновения новых системных свойств (ряд примеров которого нам еще встретится в дальнейшем) состоит в следующем. В последовательности подсистем, соединенных друг с другом в линейную цепь, где каждая подсистема причинно воздействует на следующую, так что первая может быть только причиной действия, а последняя функционирует только как действие, возникает новая причинная связь, с помощью которой именно эта последняя система приобретает влияние на первую; вследствие этого причинная цепь замыкается, превращаясь в круг. С примерами таких замкнутых цепей, а именно цепей с положительной обратной связью, мы уже познакомились при рассмотрении способов получения энергии и информации. Не менее важное значение имеют круговые процессы с отрицательной обратной связью; но, поскольку они относятся к механизмам получения информации, я займусь ими подробнее в соответствующем разделе. Здесь же достаточно указать следующее. Когда в круг причинных связей встроен в некотором месте "знак минус" и тем самым действие процесса уменьшается в этом месте цепи тем больше, чем сильнее действие в предыдущем звене, то отсюда возникает эффект регулирования. Например, чем выше уровень жидкости в резервуаре карбюратора или в туалетном бачке, тем выше поджимается поплавок, запирая тем самым дальнейший приток жидкости. Следствием этого процесса является постоянство уровня жидкости.

Кибернетика и теория систем, объяснив внезапное возникновение новых системных свойств и новых функций, устранили неприятную видимость, будто в таких случаях происходят чудеса. Нет совершенно ничего сверхъестественного в том, что линейная причинная цепь замыкается в круг и тем самым возникает система, отличающаяся от всех предыдущих вовсе не степенью ее свойств, а принципиально. «Fulguratio» этого рода может быть единственным по значению, в самом подлинном смысле слова эпохальным событием в эволюции.