Жизнь и информация


Однако и такое поведение, имеющее, лишь, вероятностное, адекватное описание, на языке волновой функции подчиняется принципу причинности. В квантовой механике случайность единичных событий (например, нахождение электрона в какой-то определенной точке пространства) - это не результат действия неизвестных причин, а первичный закон, которому они (события) подчиняются. Это отправная точка теории, а не факт, подлежащий объяснению.
В классической физике два одинаковых испытания при одинаковых начальных условиях всегда должны приводить к одному и тому же результату. В этом суть классической причинности или детерминизма.

В квантовой механике причинность состоит в том, что она совершенно достоверно предсказывает распределение исходов большого числа однотипных испытаний, выполняемых при одинаковых условиях.
Это прекрасно иллюстрируют опыты по прохождению электронов через тонкие пленки, проведенные еще в 30-е годы XX века. Фиксация электронов на экране, расположенном за пленками, показала появление характерной дифракционной картины такого же вида, как и для рентгеновских лучей.

В современных экспериментах результат еще более впечатляющий. В них пускают по одному (один за другим) электроны одинаковых энергий на экран с одной или двумя щелями.

Тогда на втором экране, расположенном за первым, электроны, проходящие через щель, распределяются строго в соответствии с интерференционной картиной, характерной для прохождения света с длиной волны, отвечающей энергии электронов (чередование максимумов и минимумов засветки на фотопластинке).

Таким образом, квантовые объекты, в данном случае электроны, ведут себя одновременно и как частицы и как волны, в силу чего, для них и возможно, только вероятностное описание и вероятностное понимание причинности (детерминизма).
Отсутствие однозначного (в классическом понимании) детерминизма присуще и поведению живых систем, в частности, в случаях явлений "везения - невезения". Правда, причина здесь другая, нежели при квантово-механическом описании частиц.

А кроется она в крайней сложности этих систем, переводящей их на качественно более высокий уровень организации, чем отдельные частицы, из которых они состоят.

Отличительной особенностью данного уровня является способность получать из окружающего мира информацию и, что наиболее важно, обрабатывать ее и коррелировать свое поведение в соответствии с ней. В силу этой информационной открытости традиционная формулировка закона причинности "точно зная настоящее, можно уверенно предсказать будущее" для живых систем содержит неверную предпосылку: мы в принципе не можем знать их настоящее во всех деталях, так как живое само создает его в каждый данный момент.

В результате при одних и тех же внешних стартовых условиях исход в каждом конкретном случае может быть совершенно разным.
Так, существует масса примеров, когда среди множества людей, поставленных в казалось бы, одинаковые условия, находится один, который испытывает настоятельную внутреннюю потребность совершить (и, подчиняясь этой потребности, совершает!) действия, резко отличающиеся от того, что делают другие. Практическим итогом этого различия может быть даже сохраненная жизнь (вспомним случаи, описанные в разделах IV.4 и IV.5).
Далее мы попытаемся показать механизм, обуславливающий совершение такого рода действий, покажем, что они могут не быть случайным стечением обстоятельств, и что за ними скрываются определенные закономерности, связанные с особенностями обработки информации живыми системами.
IV.9. ЖИЗНЬ И ИНФОРМАЦИЯ
Тайна сия велика есть.
Послание апостола Павла к ефисянам (5: 32)
Анализировать возможные закономерности явлений "везения - невезения" для живых систем нельзя, не задавшись какими-то представлениями о том, что, собственно, есть жизнь.
Еще недавно казалось, что здесь все более или менее ясно:
происхождение на молекулярном уровне из первичного бульона, процессы обмена, дарвиновская теория естественного отбора, труд как главный фактор превращения обезьяны в человека и т. д. Однако в последние годы все чаще стала заходить речь о том, что неотъемлемой составляющей живого является еще и информация. Но механизмы взаимодействия информации с физико-химическими процессами, составляющими видимую часть основы функционирования организма, пока неясны.



В связи с этим имеет смысл подробнее остановиться на существующих учениях, объясняющих, "что есть жизнь и как она возникла".
Согласно принятой сегодня теории, развитие жизни определялось естественным отбором, сочетающимся со способностью организмов к мутациям. Но является ли это единственным фактором эволюции?

Среди накопленного огромного количества факторов развития живой материи на Земле есть и такие, которые явно противоречат концепции естественного отбора, во всяком случае, в его упрощенной форме, к сожалению, весьма распространенной у биологов.


Известны, например, опыты, когда группе крыс предоставляли неограниченные возможности питания. Сперва они быстро размножались, но потом , без видимой причины размножение прекратилось и крысы стали вырождаться.

Похоже, что им как-то вдруг стало "скучно жить".

А всем известные эпидемии массовых самоубийств мелких грызунов леммингов - как их уложить в простую схему естественного отбора?
Не все благополучно и во взаимоотношениях эмбриологов с теорией эволюции. Почему, например, у некоторых зародышей на какой-то стадии их развития появляются признаки, соответствующие эволюционно более поздним стадиям развития?
Этот список недоразумений можно продолжить и приумножить. Создается впечатление, что наряду с естественным отбором в эволюции жизни на Земле действуют еще какие-то факторы, роль которых пока еще окончательно не выяснена.

Или, во всяком случае, естественный отбор есть процесс неизмеримо более сложный, чем это обычно полагают.
Еще одно недоразумение - процесс постоянного усложнения биологических структур. Ведь, как известно из теории надежности, сложные системы ,более уязвимы, чем простые.

Это противоречит закону дарвиновского отбора, который подразумевает, что выживают сильнейшие, а значит, и наиболее надежные системы.
Возможно, все эти странности проистекают из-за неточного понимания природы и возможных форм существования живой материи. Ведь удовлетворяющих критериев, дающих исчерпывающие объяснения жизни, четко и однозначно обозначающих грань между живой и мертвой материей, описывающих единственно возможные формы существования живых организмов и показывающих реальные пути их эволюции, увы, не существует. Выдающийся математик и специалист в области теории информации академик А. Н. Колмогоров в свое время подчеркивал, что биологические науки до последнего времени занимались только исследованием живых существ, населяющих Землю и имеющих общую историю возникновения и развития.

Естественно, что в таких условиях понятие "жизнь" отождествлялось с конкретными ее воплощениями в конкретных условиях нашей планеты. Существование других форм жизни не мыслилось, и любые предположения на этот счет категорически отвергались.

Возможно, это и послужило причиной тому, что удовлетворительного функционального определения понятию "жизнь" до сих пор не существует.
В Энциклопедическом словаре, изданном в СССР в 1953 году, сказано: "Жизнь - способ существования белковых тел. Представляет собой особую форму движения материи и возникает как новое качество материи в процессе ее развития.

Характерной особенностью всякого живого тела является постоянный обмен веществ с окружающей средой".
Это определение восходит еще к Ф. Энгельсу. Такой точки зрения придерживались многие ученые, в частности, известный биохимик академик А.И.

Опарин, долгие годы занимавшийся изучением проблемы происхождения жизни.
Более поздний Энциклопедический словарь 1989 года уточняет: "Живые организмы отличаются от неживых объектов обменом веществ, раздражимостью, способностью к размножению, росту, развитию, активной регуляции своего состава и функций, к различным формам движения, приспособляемостью к среде и т. п.".
Но и это определение не является достаточным. Положение в некоторой степени могло бы исправить введение новых (не только биологических) понятий.
Внимательный анализ показывает, что любое проявление жизни можно перевести на язык науки управления и управляющих процессов. Известный математик и кибернетик А.А.

Ляпунов утверждал, что управление является самым характерным свойством жизни безотносительно к ее конкретным формам. Согласно его концепции, "жизнь - это высокоустойчивое состояние вещества, использующего для выработки сохраняющих реакций информацию, кодируемую состоянием отдельных молекул". "Живое вещество, - считает Ляпунов, - описывается набором целого ряда физико-химических характеристик: массой, химическим составом, энергией, электрическими и магнитными свойствами...

Стечением времени эти характеристики меняются".
Вещества, у которых эти характеристики (в какой-то интервал времени) изменяются весьма незначительно, Ляпунов назвал "относительно устойчивыми". Причиной тому могут быть либо благоприятные условия среды, либо внутренние реакции вещества, направленные на сохранение его состояния.



Содержание раздела