ппп. мироздание фурса. Мысли мудрецов востока
 Скачать 3.29 Mb.
|
|
Примечания к гл. 17: /. Шрёдингвр, Э. Что такое жизнь с точки зрения физика. - М.: Атомиздат 1972. Николас, Г., Пригожий, И. Самоорганизация в неравноценных систе мах.-М.: 1979. См.: ЫаШгапа, H., Varela, F. Autopoiesis and Cognition. D.Reidel, Dordrecht, Holland. 1980; Matin-ana, H., Varela, F. The Tree of Knowledge. Sham- hala, Boston, 1987. Wiener, Norbert. The Human Use of Human Beings. Houghton Mifflin. N.Y 1950. 223  Глава 18П  орядок из хаосаК концу 70-х годов прошлого столетия были сформулированы подробные математические теории и модели самоорганизующихся систем, благодаря чему стал очевиден набор присущих им характеристик: непрерывный поток энергии и материи через систему, далёкое от равновесия устойчивое состояние, возникновение новых паттернов порядка, центральная роль нетель обратной связи и математическое описание в виде нелинейных уравнении. Взгляд на живые системы как на самоорганизующиеся сети, все компоненты которых взаимосвязаны и взаимозависимы, в процессе развития истории философии и науки неоднократно высказывался в той или иной форме. Однако аргументированные модели самоорганизующихся систем предложены лишь недавно, когда стал доступен новый математический аппарат, позволивший ученым смоделировать нелинейные характеристики взаимосвязанности сетей. Создание такого аппарата само по себе признаётся одним из важнейших событий XX в. Наиболее широко используемый термин для него - теория динамических систем. Это не физический феномен, это — математическая теория, концепции и методы которой применимы к достаточно широкому диапазону явлении. То же касается теории хаоса и теории фракталов-важных разделов теории динамических систем. Теория динамических систем - математическая теория, позволившая внести порядок в хаос, - была разработана совсем недавно, однако её основы были заложены в начале XX в. одним из величайших математиков - Анри Пуанкаре. Новая математика является математикой взаимоотношений и паттернов1. Имея скорее качественный, чем количественный характер, она тем самым обусловливает сдвиг акцента - что характерно для системного мышления — от объектов к взаимоотношениям, от количества к качеству, от материи к паттерну. Теория динамических систем - первая математическая система, позволившая учёным 224 работать со всем диапазоном сложности этих нелинейных феноменов; а природа, по выражению Яна Стюарта, «безжалостно нелинейна». Благодаря появлению мощных компьютеров, учёные сегодня могут решать сложные уравнения, которые раньше не поддавались решению, и визуализировать решения в виде невообразимо сложных кривых и фигур на графике. Таким способом они обнаружили новые качественные паттерны поведения этих сложных систем, иной уровень порядка, лежащий внутри кажущегося хаоса. И оказалось, что в нелинейном мире, который, как мы начинаем обнаруживать, составляет львиную долю реального мира, простые детерминистские уравнения могут таить в себе богатство и разнообразие поведения. С другой стороны, шожное и кажущееся хаотичным поведение может породить упорядоченные структуры, тонкие и изящные паттерны. В теории хаоса сам термин «хаос» приобрёл новое техническое значение. Математический аппарат, позволивший учёным в течение последних десятилетий обнаружить упорядоченные паттерны в хаотических системах, основан на топологическом подходе Пуанкаре и стал доступным благодаря развитию компьютеров. Было сделано гениальное наблюдение, что поведение хаотических систем не беспорядочно: оно проявляет более глубокий уровень паттериового порядка. Аттракторы Важное свойство нелинейных уравнений, которое всегда смущало учёных, заключается в том, что точное предсказание часто бывает неосуществимо, даже если уравнения строго детерминированы. Эта поразительная особенность нелинейности обусловила важный сдвиг акцента от количественного анализа к качественному. Большинство нелинейных уравнений, описывающих естественные явления, слишком сложны для того, чтобы их можно было решить аналитически. В этом случае прибегают к «численному» решению уравнений. Оно включает метод проб и ошибок. Вы пробуете разнообразные комбинации чисел для переменных, пока не найдёте те, которые удовлетворяют уравнению. Правда, результатом становится не формула, а огромное множество значений переменных, удовлетворяющих уравнению, и компьютер можно запрограммировать так, чтобы он графически вычерчивал решение в виде кривой пли множества кривых. Переменные сложной системы отображаются в абстрактном математическом пространстве -так называемом фазовом пространстве. Каждой переменной в системе ставится в соответствие одна из координат абстрактного пространства. 8 таком представлении, например, для описания движения маятника 9 Зал. 3066 225  потребуются две переменные: скорость (ось «у») и угол отклонения маятника от вертикального положения (ось <ш>). С помощью этих двух переменных, угла и скорости, можно полностью описать состояние движения маятника в любой момент времени. Эта система координат представляет двумерное пространство, в котором каждая определённая точка соответствует возможному состоянию движения маятника. Все точки, описывающие движение математического маятника лягут на кривую в форме замкнутого эллипса, а для реального физического маятника, с учётом потерь, кривая будет иметь начало (начальная скорость) и конец, в точке начала координат. Что-то вроде спирали Архимеда. Для более сложных структур будет соответственно больше переменных, но метод остаётся прежним. Каждая переменная представляется координатой в отдельном измерении фазового пространства. Если в системе, скажем, 10 переменных, мы получим 10-мерное пространство. Одна точка в этом пространстве будет полностью описывать состояние всей системы, поскольку эта точка имеет 10 координат. Безусловно, мы не можем визуально воспринять пространство с 10 измерениями, поэтому его и называют абстрактным математическим пространством. В любом случае, по мере изменения системы, точка, определяющая её состояние в фазовом пространстве, будет двигаться по этому пространству, вычерчивая некую траекторию. Эта траектория называется аттрактором. Каждый раз учёные и математики составляют нелинейные уравнения, решают их численными методами, а компьютеры вычерчивают решения в виде траекторий в фазовом пространстве. Их формы можно классифицировать топологически, а общие динамические свойства системы - вывести из формы её аттрактора. Невозможно предсказать значения переменных хаотической системы в определённый момент времени, но можно предсказать качественные особенности поведения системы.К удивлению исследователей, число различных аттракторов оказалось весьма ограничено, и они, как правило, ограничены малым числом измерений - даже в многомерном фазовом пространстве. Количественный анализ динамической системы сводится к определению аттракторов системы и сфер их притяжения (формы). Результатом является динамическая картина всей системы, называемая фазовым портретом. Такая технология позволила учёным решать сложные нелинейные уравнения, связанные с хаотическими феноменами, и обнаружить порядок в кажущемся хаосе. Хаотическое поведение - в современном понимании этого термина - разительно отличается от беспорядочного. Хаос - это, скорее, шум, из которого при определённых условиях оказывается возможным извлечь полезный сигнал. И ещё одно важное свойство нелинейных систем. Нелинейные процессы с положительной обратной связью лежат в основе неустойчивости и внезапного появления новых форм порядка, столь характерных для самоорганизации. «Эффект бабочки» Рис. 7. Аттршстор Эдварда Лоренца". В начале 1960-х годов метеоролог Эдвард Лоренц разработал мате-атическую модель анализа погодных условий, состоящую из трёх связанных нелинейных уравнении. Он обнаружил, что решения этих уравнений чрезвычайно чувствительны к начальным состояниям. Публикация этой модели в 1963 году знаменовала зарождение теории хаоса, а графическое представление решения - аттрактор получил имя автора широкую известность. Начинаясь практически в одной точке, две траектории искомых величин будут развиваться совершенно по-разному, исключая возможность каких бы то ни было заблаговременных предсказаний. Для хаотических систем характерна чрезвычайная чувствительность к начальным условиям: мельчайшие изменения в начальном состоянии системы со временем приводят к крупномасштабным последствиям. В теории хаоса это называется «эффектом бабочки». Основой для акого названия послужила полушутливая интерпретация удивительного открытия Лоренца, смысл которой в том, что, к примеру, взмах крыльев )чки в прериях Амазонки вызывает сход снежной лавины в Гималаях. Аттрактор Лоренца расположен в трёх измерениях2. Вычерчивая его, точка в фазовом пространстве описывает несколько колебаний нарастающей амплитуды вокруг одного центра, затем следуют колеба-)ия вокруг второго центра, потом она внезапно возвращается и осцил-нрует вокруг первого центра и т.д. (рис. 7).  226 227  Примерами ;птрактороп могут служить фрактальные узоры Маидельбро-та, морозные узоры на стекле и др.; аттракторы обнаруживаются в электроэнцефалограммах коры голонпого мозга животных, при изучении 'злеитричс-ской активности одиночного аксона кальмара, обонятельных долей мозга кролика... (См. гл. 20).Нелинейная динамика потоков и вихрей внешней оболочки жизненного мира отражается непосредственно в формах тел простейших существ и эмбриональных формах более сложных организмов. Этот уровень физического резонанса также сохраняется или, как сказал Дарен Томпсон, «увековечивается» в пропорциях «золотого сечения»3 тел и конечностей взрослых позвоночных. Он убедительно показал, что простые организмы действительно похожи на динамику водоворотов, капель, всплесков и т.п.'1 Многие из форм живой материи воплощают в себе соотношение «золотого сечения». По словам Швенка, «орган высшего животного можно считать застывшим движением»3. Точки бифуркации Во многих нелинейных системах малые изменения в определённых параметрах могут обусловить серьёзные изменения основных характеристик фазового портрета. Аттракторы ведут себя по-разному: могут превращаться из одного вида в другой, могут исчезать и внезапно появляться в новом качестве. Говорят, что такие системы структурна неустойчивы, а критические точки называют точками бифуркации («разветвления»). В таких точках система отклоняется в том или ином направлении. В математическом смысле точки бифуркации отмечают внезапные изменения фазового портрета системы. В физическом смысле они соответствуют точкам неустойчивости, в которых система резко изменяется, и неожиданно появляются новые формы упорядоченности. Внезапно может появиться новый аттрактор - и поведение всей системы идёт в новом направлении. Как показал Пригожий, такие точки случаются только в открытых системах, далёких от равновесия. В живой клетке существуют различные типы неустойчивости, и их природа - химическая, а не механическая. Они берут начало в каталитических циклах, составляющих главную особенность всякого метаболического процесса. Подчеркнём лишь, что химическая неустойчивость не возникает автоматически вдали от равновесия. Для этого необходимы каталитические петли: они подволят систему к точке неустойчивости через многократно усиливающую (положительную) обратную связь. В этих процессах объединяются химические реакции и диффузия (физический поток молекул, вызванный разностью концентрации). Описывающие их нелинейные уравнения 228 называются уравнениями реакции-диффузии. Самоусилнвающпеся че-кз петли обратной связи каталитические циклы способны продвигать систему всё дальше и дальше от равновесия, пока они не достигнут определённого порога устойчивости. Этот порог и есть точка неустойчивости или точка бифуркации; в таких точках могут спонтанно возникать новые формы порядка, полагая начало развития и эволюции. Наличие точек бифуркации, в которых система может пойти по любому из нескольких различных направлений, предполагает, что неопределённость является ещё одной чертой теории Пригожина. В точке бифуркации система может сделать «выбор» - этот термин здесь используется метафорически - между несколькими возможными направлениями, или состояниями. Какое направление она выберет, будет зависеть от истории системы и внешних условии и никогда не может быть предсказано. В каждой точке бифуркации существует неустранимый элемент случайности. Что на самом деле происходит в этой критической точке, зависит от предыдущей истории системы. В зависимости от того, каким путём она достигла точки неустойчивости, она направится по той или иной ветке после точки бифуркации. В точке бифуркации диссипативная структура также проявляет исключительную чувствительность к малейшим флуктуацням в окружающей среде. Незначительное случайное отклонение, часто называемое «шумом», может определить выбор направления. Все детерминистские описания оказываются несостоятельными, когда диссипативная система проходит точку бифуркации. Поскольку все живые системы существуют в непрерывно флуктуирую-teii среде и поскольку невозможно узнать, какое отклонение произой-1ет в точке бифуркации в «тот самый» момент, мы никогда не можем предсказать будущее направление развития системы. Поведение далёкой от равновесия диссипатпвной структуры не юдчнняется нн одному из универсальных законов: оно уникально для данной системы. Вблизи точки равновесия мы находим повторяющиеся феномены и универсальные законы. По мере удаления от равновесия мы движемся от универсального к уникальному, в направлении богатства и разнообразия. Это, конечно, хорошо известная характеристика жизни. Детерминистские уравнения Пригожина управляют поведением системы на отрезках между точками бифуркации; что касается точек неустойчивости, то здесь решающими оказываются флуктуации -небольшие случайные отклонения. Таким образом «процессы самоорганизации и далёких от равновесия условиях соответствуют компромиссу между случайностью и необходимостью, между флуи-туациями и детерминистскими законами». 229  Точки неустойчивости, в которых происходят непредсказуемые драматические события, где спонтанно возникает порядок и разворачивается скрытая ранее сложность, представляют, вероятно, самый интригующий и замечательный аспект теории диссипативных структур. Теория Пригожина, как квантовая теория и теория хаоса, ещё раз напоминает нам, что научное знание обеспечивает не более чем «ограниченное окно во вселенную». Поскольку типов аттракторов установлено достаточно мало, то немного существует и точек бифуркации, и их можно классифицировать топологически, как и аттракторы. С этой целью создаются альбомы (энциклопедии) бифуркации.Достижения молекулярной биологии, позволившие разгадать генетический код, побуждают нас воспринимать геном как некий биохимический компьютер, выполняющий «генетическую программу». Тем не менее последние исследования с нарастающей убедительностью показывают, что этот путь мышления ошибочен. Фактически он так же не адекватен, как метафора мозга в виде компьютера, обрабатывающего информацию. Геном формирует обширную взаимосвязанную сеть с множеством петель обратной связи, в которых гены прямо или косвенно регулируют деятельность друг друга. По словам Франсиско Варе-лы, «Геном - это не линейный массив независимых генов (прояс-лтощихся как личные качества организма), но, в высшей степени, взаимно переплетённая сеть множества взаимных воздействий, передаваемых посредством репрессоров и депрессоров, экзонов и ин-тронов, скачущих генов и даже структурных протеинов». Хорошо известен феномен дифференциации клеток в ходе развития живых систем. Все типы клеток в организме, несмотря на весьма различные формы и функции, содержат примерно одни и те же генетические инструкции. Считаясь с этим неопровержимым фактом, биологи, занимающиеся проблемами развития, пришли к выводу, что тины клеток различаются не потому, что содержат различные гены, но потому, что в них различны активные гены. Другими словам», структура генетической сети одинакова во всех клетках, однако паттерны генетической деятельности различаются; а поскольку различные паттерны генетической деятельности отвечают различным циклам состояний сети, Стюарт Кауффман предположил, что разные типы клеток могут соответствовать разным циклам состояний и, следовательно, разным аттракторам6. «Аттракторная» модель дифференциации клеток приводит к интересным предсказаниям. Каждая клетка человеческого тела содержит около 100000 генов. В двоичной записи информации возможности различных паттернов выражения генов описываются астрономическими 230 цифрами. Тем не менее число аттракторов в такой сети на пороге хаоса примерно равно квадратному корню из числа её элементов. Поэтому сеть из 100000 генов должна выражать себя примерно в 3 17 типах клеток. Это число, выведенное из самых общих положений модели Ка-уффмана, замечательно приближается к 254 различным типам клеток, обнаруженных в человеческом организме. Кауффман проверил свою модель также по числу типов клеток у различных других биологических видов; оказалось, что и эти числа связаны с количеством генов. Аттракторная модель указывает также и на то, что видоизменение клетки любого типа должно совершаться как переход к немногим непосредственно соседним типам, от них - к следующим соседям и так далее, пока не будет создан полный набор типов клеток. Другими словами, видоизменение клеток должно происходить в виде последовательно ветвящихся траекторий. Биологам известно, что в течение почти 600 млн. лет дифференциация клеток происходила именно по этому паттерн;'. Примечания к гл. IS: /. Паттерн (англ. pattern - система, структура, стиль, характер, модель, шаблон, выкройка). Каира, Фрнтьоф. Паутина жизни. «София», ИД «Гелиос», 2002, С. 153. Золотое сечение - это пропорция, обнаруживающаяся повсюду в орга ническом мире, для которого типичны асимметрия и нечётные числа; она ос нована на ряде Фибоначчи (1,1,2,3,5,8,13,21... п), в котором отношение любых двух последовательных членов стремится к 0,62 при п — * со. Эта «кривая жиз- п» представляет пропорции роста последовательных веток деревьев, а также спиральной структуры сосновых шишек и морских раконнн. Она справедлива длн соотношении частей тела и конечносгеи у большинства позвоночных. Зо- 1отое сечение обнаруживается и пропорциях последовательных частей тела живых существ от лягушек и рыб до костей человеческой руки. Золотое сечение обнаруживаема в некоторых спиральных галактиках и кристаллах. (См.: Cook, Т. 1914. The Curves of Life. New York: Dover, 1979). Thompson, D'Arcy. 1961. On Growth and Form. Cambridge: Cambridge University Press. Schwenk, T. 1965. Sensitive Chaos: The Creation of Flowing Forms in Water and Air. Bristol England: Rudolf Steiner Press. Kaujfman, Stuart. The Origins of Order. Oxford University Press, N.Y., 1993. 231 Глава 19 Ф  ормула жизнибиолог и философ Гейл Фляйшакер обобщил свойства разнообразных самоорганизующихся сетей и сформулировал три критерия, характеризующие живую систему: система должна быть салюогртш-ченноп, саиопорождающейся и самосохраняющейся. Самоограничение означает, что протяжённость системы опре деляется границей, которая является неотъемлемой частью сети. Самопорождение означает, что все компоненты, включая эле менты границы, создаются как продукты процессов, происходящих внутри сети. Самосохранение означает, что процессы производства длятся непрерывно таким образом, что все компоненты постоянно заменяются в ходе системных процессов преобразования. Все живые системы - это сети более мелких компонентов, а вся картина жизни в целом - многослойная структура живых систем, вложенных в другие живые системы - сети внутри сетей. Организмы - это совокупности автономных, но тесно связанных клеток; популяции -это сети автономных организмов, принадлежащих отдельным видам; а экосистемы - это паутины организмов, как одноклеточных, так и многоклеточных, принадлежащих различным видам. Эволюция живого Наблюдая жизнь от бактерий до широкомасштабных экосистем, мы видим сети с компонентами, которые взаимодействуют друг с другом таким образом, что вся сеть реагирует и организует себя. Главная особенность самосозидания заключается в том, что система проходит непрерывные структурные изменения, сохраняя, однако, свой паутинообразный паттерн организации. Компоненты системы непрерывно производят и преобразуют друг друга, и осуществляют они это двумя различными способами. Один тип структурных изменений представ- 232 ляют изменения самообновления. Всякий живой организм постоянно обновляет себя, клетки разрушаются и восстанавливаются, ткани и органы заменяют свои клетки в непрерывных циклах. Несмотря на эти непрекращающиеся изменения, организм постоянно поддерживает свою общую идентичность, или паттерн организации. Многие из этих циклических изменений происходят гораздо быстрее, чем это можно, себе представить. Например, наша поджелудочная железа заменяет большинство своих клеток каждые двадцать четыре часа, клетки внутренней оболочки желудка воспроизводятся каждые три дня; наши белые кровяные тельца обновляются за десять дней а 98% протеина в нашем мозгу сменяются меньше чем через месяц. Что еще более поразительно - клетки нашей кожи заменяются со скоростью 100000 клеток в минуту. Фактически основная часть пыли в наших домах состоит из мёртвых клеток кожи. Второй тип структурных изменений в живой системе представляют изменения, посредством которых создаются новые структуры - новые связи в автопоэзной сети. Изменения второго типа - эволюционные, а не циклические; они тоже совершаются непрерывно либо как последствия влияния окружающей среды, либо как результат внутренней динамики системы. Согласно теории автопоэза, живая система взаимодействует со своей окружающей средой через структурное сопряжение, т.е. через повторяющиеся взаимодействия, каждое из которых запускает структурные изменения в системе. Например, клеточная мембрана непрерывно вводит вещества из своего окружения в метаболические процессы клетки. Нервная система организма реагирует и изменяет свою внутреннюю связность с каждым сенсорным восприятием. Тем не менее эти живые системы автономны. Окружающая среда лишь запускает структурные перемены, но не определяет и не направляет их. Структурное сопряжение, как его определяют Матурана и Варела устанавливает чёткое различие между тем, как взаимодействуют со своей окружающей средой живые и неживые системы. Пнуть камень и пнуть собаку - это две совершенно разные истории, как любил говорить Грегори Беитсон. Камень будет реагировать на пинок согласно линейной причинно-следственной цепочке. Его поведение может быть просчитано на основе фундаментальных законов ньютоновской механики. Собака ответит структурными изменениями, согласно своей собственной природе и нелинейному паттерну организации. Результирующее поведение в общем случае непредсказуемо. Поскольку живой организм отвечает на влияния окружения структурными изменениями, то и эти изменения, в свою очередь, влияют на -™) последующее поведение. Другими словами, структурно сопряжён- 233  ная система - это обучающаяся система. Пока организм остаётся живым (и чтобы выжить), он будет структурно сопрягаться со своим окружением. Его непрерывные структурные изменения в ответ на события - и, следовательно, его непрерывное приспособление, обучение и развитие - это и есть ключевые характеристики поведения живых существ. Благодаря его структурному сопряжению мы называем поведение животного разумным, но мы не применяем этот термин к поведению камня.Во взаимодействии с окружающей средой живой организм проходит последовательность структурных изменений и со временем формирует свой собственный, индивидуальный путь структурного сопряжения. В каждой точке этого пути структура организма представляет собой запись предыдущих структурных изменении и, следовательно, предыдущих взаимодействий. Живал структура - это запись предыдущего развития, и онтогенез — ход развития индивидуального организма - это история структурных изменений организма. Таким образом, поскольку структура организма в любой точке своего развития представляет запись его предыдущих структурных изменений, и поскольку каждое структурное изменение влияет на последующее поведение организма, то из этого следует, что поведение живого организма определяется его структурой. Так, с одной стороны, живая система определяется своим паттерном организации, а с другой - своей структурой. Паттерн организации определяет своеобразие системы, т.е. её существенные черты; структура, сформированная последовательностью структурных изменений, определяет поведение системы. Эта концепция структурного детерминизма бросает новый свет на старые философские споры о свободе и детерминизме. Согласно Мату-ране, поведение живого организма детерминировано. Однако оно детерминировано не внешними силами, а самой структурой организма -структурой, образовавшейся через последовательность автономных структурных изменений. Получается, что поведение живого организма и детерминировано, и свободно. Более того, факт структурной детерминированности поведения не означает, что оно предсказуемо. Структура организма просто обусловливает ход своих взаимодействий и ограничивает структурные изменения, которые могут быть вызваны этими взаимодействиями. Например, когда живая система достигает точки бифуркации, как это описано у Пригожина, её история структурного сопряжения будет определять новые ставшие возможными направления; но по какому направлению пойдёт система, остаётся непредсказуемым. 234 Как и пригожинская теория диссипативных структур, теория авто-поэза показывает, что творчество - создание всё новых и новых конфигураций - является ключевым свойством всякой живой системы. Особая форма такого творчества — порождение разнообразия через воспро-ичводение, начиная с деления клетки и вплоть до чрезвычайно сложного процесса полового размножения. Для большинства живых организмов онтогенез - это не линейный путь развития, но цикл, и воспроизведение является жизненно важной частью этого цикла. Миллионы лет тому назад объединённые способности живых систем к воспроизведению и созданию новизны естественным образом привели к биологической эволюции - творческому раскрытию жизни, которое в виде непрерывного процесса продолжается до сих пор. От самых архаичных и простых форм до самых запутанных и сложных современных форм — на этом поле жизнь развернула непрерывный хоровод, а, возможно, гигантский эксперимент, подчинённый скрытому от нас паттерну автопоэзных сетей. Направление эволюции Взгляд на эволюцию как на результат случайных мутаций и естественного отбора сменяется признанием творческого раскрытия Жизни, непрерывно возрастающего разнообразия и сложности - этих неотъемлемых характеристик всякой живой системы. Комбинация дарвиновской идеи постепенных эволюционных изменений с открытой Менделем генетической устойчивостью привела к рождению неодарвинизма, который сегодня представляется как общепризнанная теория эволюции. Согласно неодарвинистской теории, все эволюционные вариации являются следствием случайных мутаций, т.е. случайных генетических изменений, за которыми следует естественный отбор. Центральная проблема неодарвинизма состоит в том, что он основан на давно устаревших редукционистских понятиях и, в первую очередь, редукционистской концепции генома - набора всех генов организма, что выразилось в тенденции изображать геном в виде линейной цепи независимых генов, каждый из которых соответствует конкретному биологическому признаку. Исследования показали, что отдельный ген может влиять на широкий спектр признаков и, наоборот, часто один лишь признак определяется множеством генов. Биологи пришли к пониманию генома живого организма как глубочайшим образом переплетённой сети и начали изучать деятельность этой сети, исходя из системной точки зрения. Важным аспектом классической теории эволюции является идея о том, что в ходе эволюционных изменений и под давлением естествен- 235  ного отбора организмы постепенно приспосабливаются к окружающей среде, пока не достигнут состояния, достаточно благоприятного для выживания п воспроизводства. В новом системном подходе, наоборот, эволюционные изменения рассматриваются как результат присущей жизни тенденции к созданию нового, причем этот процесс может сопровождаться, но может и не сопровождаться адаптацией к изменяющимся условиям. Соответственно, системные биологи стали изображать геном как самоорганизующуюся сеть, способную к спонтанному производству новых форм порядка. Предполагается, как пишет Стюарт Кауффман: «Большая часть порядна, который мы наблюдаем в организмах, может быть прямым результатом не естественного отбора, по естественного порядка, привилегию работать над которым получил отбор... Эволюция - это не просто «починка на скорую руку»... Это внезапно возникший порядок, выпестованный и отточенный отбором».В реальном мире во всей его целостности эволюция не может быть ограничена приспособлением организмов к окружающей среде, поскольку сама эта среда формируется сетью живых систем, способных к приспособлению и творчеству. В таком случае, что же к чему приближается? Каждый к каждому - это коэволюция. В свете последних достижений микробиологии просматриваются три основных направления эволюции. Первое - случайная мутация генов, центральная концепция неодарвинистской теории. Мутация вызывается случайной ошибкой при репродукции ДНК, когда две цепочки двойной спирали разъединяются, и каждая из них служит шаблоном для построения новой дополнительной цепочки. Частота возникновения таких случайных ошибок явно недостаточна (одна мутация на несколько сот миллионов клеток в каждом поколении) для объяснения эволюции огромного разнообразия форм жизни, если учесть тот хорошо известный факт, что большинство мутаций гибельны и лишь очень немногие обусловливают полезные отклонения. Что же касается бактерий, то здесь ситуация иная. Благодаря неимоверной скорости воспроизведения бактерий мутации для них действительно представляют важное эволюционное направление. Второе направление - обмен генами, известный как рекомбинация ДНК, - должен занять достойное место среди наиболее поразительных открытий современной биологии. Технологии вроде генной инженерии и глобальной коммуникационной сети, которые мы считаем выдающимися достижениями нашей современной цивилизации, используются планетарной паутиной бактерий уже в течение миллиардов лет для регулирования жизни на Земле. Скорость, с которой сопротивляемость лекарствам распространяется среди сообществ бактерий. - 236 ют решающее подтверждение того, что эффективность их коммуникационной сети значительно превосходит эффективность адаптации посредством мутаций. Бактерии могут приспособиться к окружающим условиям в течение нескольких лет там, где более крупным организмам понадобилось бы тысячи лет эволюционной адаптации. Непрерывный обмен генами среди бактерий помимо их основной цепочки ДНК приводит к поразительному разнообразию генетических сгрук-тур. Это же относится и к структуре вирусов. Случайный акт объединения или заимствования генов у своих соседей постепенно эволюционировал в непрерывный обмен генами, который и определил самое эффективное направление эволюции бактерий. У высших форм жизни рекомбинация генов различных особей связана с воспроизведением, но в мире бактерий два эти феномена протест независимо. Бактериальные клетки воспроизводятся бесполым путём, но зато они непрерывно обмениваются генами. Мы обмениваемся генами «вертикально» — через поколения, - тогда как бактерии меняются ими «горизонтально» - непосредственно со своими соседями из того же поколения. Третье направление - симбиогенез. Согласно этой версии, созда- ше новых форм жизни через постоянные снмбиотические образования рассматривается как основное направление эволюции для всех высших организмов1. Одна из самых великих тайн в эволюционной биологии относится к эволюции прокариотов - простейших из всех организмов, клетки которых не имеют оформленного ядра, в эукариоты - организмы. клетки которых имеют оформленное ядро. Однако наиболее убедительным свидетельством эволюции через симбиоз представляются так называемые митохондрии, «силовые станции» внутри большинства клеток. Эти существенные составляющие всех животных и растительных клеток выполняют функции клеточного дыхания; они содержат свои собственный генетический материал и воспроизводятся независимо, в том числе и по времени, от остальной части клетки. Предполагается, что митохондрии изначально были свободно мигрирующими бактериями, которые в древние времена вторглись в другие микроорганизмы и осели в них на постоянное жительство. Слившиеся организмы продолжали эволюционировать в более сложные формы жизни, дышащие кислородом. Здесь, таким образом, наблюдается эволюционный механизм более стремительный, чем мутация: симбиотический союз, который становится постоянным. Митохондрии присутствуют и в растительных клетках, которые, кроме того, содержат так называемые хлоропласты - зелёные «солнеч- 237  ные станции», ответственные за фотосинтез. Эти органеллы замечательным образом напоминают сине-зелёные бактерии, которые, по всей видимости, и были их предками. Например, если грибок поглощает водоросль, которая может осуществлять фотосинтез, то грибок тоже может приобрести способность к фотосинтезу и передать её своим потомкам.Теория симбногепеза предполагает радикальный сдвиг представлений в эволюционной мысли. Жизнь продвинулась ещё на один шаг, от создания сетей свободного генетического обмена к синергии симбиоза. Как научная гипотеза, концепция сптёиогетза — создания новых форм жизни через слияние различных видов - насчитывает около тридцати лет, но как культурный миф эта идея, похоже, стара вместе с самим человечеством. Русалки, кентавры, сфинксы и другие фантастические создания населяли эпические творения, легенды, сказки и другие мифические истории народов всего мира. А механизм оплодотворения, когда сперматозоид, удивительно напоминающий вирус, проникает в клетку и даёт начало качественным изменениям живой материи, не из той же «оперы»? В течение миллиардов лет, движимая творчеством, присущим всем живым системам, и выраженная в трёх отчётливо различных направлениях - мутациях, обмене генами и симбиозе, - жизнь распространялась и укреплялась, корректируемая естественным отбором, в виде форм нарастающей сложности. И пока нет свидетельств существования какого-то плана, цели или причины а глобальном эволюционном процессе и, следовательно, нет доказательств прогресса, такой взгляд на эволюцию остаётся наиболее убедительным. Хотя существование вполне различимых паттернов развития признаётся. Одни из них, известный как конвергенция, представляет собой тенденцию организмов к развитию сходных форм для решения сходных проблем, несмотря на различные родовые истории и отсутствие всяких контактов между собой. Так развивались, к примеру, глаза, крылья и другие органы различных видов животных в разных пространственно-временных рамках. Сознательное начало Целенаправленная деятельность организмов прослеживается на самых ранних стадиях эволюции, когда ещё очень далеко до формирования в них нервной системы или органического процессора (по современным представлениям), руководителя поведения организмов. Этот факт долгое время проходил мимо внимания учёных. 238 Целенаправленность поведения проявляется уже на доклеточном уровне. Исследователи описывают вирусы как создания, выполняющие вполне определённую последовательность действий: разыскивание нужной клетки, прикрепление к ней, проникновение сквозь оболочку клетки и внедрение в неё своего содержимого. Поразительно целенаправленно выглядит, по данным электронной микроскопии, «самосборка» бактериофага - слишком сложна она для слепого химического сродства. Ещё больше удивляет функционирование сложнейшего хозяйства клетки с его многообразием взаимозависимых процессов и согласованными действиями различных субклеточных органоидов. Целенаправленность и согласованность их действий особенно очевидна при делении клетки. Митоз выглядит хорошо отрепетированным выступлением ансамбля субклеточных органелл, каждая из которых хорошо исполняет свою роль, знает своё место и время выступления. Скрыт от нас и механизм управления одноклеточными механизмами (амёбы, простейшие...), ведущими самостоятельное существование. Между тем простейшие, наряду со всеми функциями клетки, выполняют разнообразные обязанности отдельно существующего организма: ориентирование и перемещение в пространстве, поиск, распознавание и захват пищи, используя набор настойчиво повторяющихся приёмов и даже рефлексов. Сознательное начало уходит вглубь к истокам эволюционного процесса, вплоть до самых простейших форм, откуда прослеэ/сива-штсп целенаправленные действия организмов. Протоплазматическая эктоплазма огибает препятствие и «убегает» при прикосновении к ней или при освещении её ярким светом. Биология объясняет всё это очень просто: чувствительность и раздражимость представляет собой исконное, определяющее свойство живого. Отдельные молекулы наделяются функциями и рецептора воздействий и датчика управляющих сигналов, особыми путями распространяющихся по протоплазме и управляющих действиями микроорганизма. Специализированные нервные клетки, а затем разветвлённая нервная система появляются лишь при значительном усложнении организма, как правило, в связи с формированием органов чувств. На следующем этапе образуются ганглии, а из них мозг - создаётся сложная многофункциональная управляющая система. Но не все живые существа пошли при усложнении по пути создания специализированной нервной системы. Растения имеют лишь её' зачатки, хотя некоторые из них обладают осязанием (мимоза, росянка), соцветия следят за солнцем, побеги тянутся к опорам - совершаются целенаправленные действия. Есть интересные соображения о наличии 239 у растений способности восприятия окружающего и признаков памяти (работы Л. Уотсона, В. Пушкина и др.). Следует ли считать элементарные формы приспособительной деятельности у бактерий, простейших, высших растений рефлексами, а вместе с тем и примитивными психическими (сознательными) событиями? Есть достаточно оснований утверждать - да! Сообщества о/сивых существ - термитов, муравьев, рой пчёл, стаи саранчи, птиц, рыб... - обладают качествами, существенно отличающимися от того, чем обладают отдельные особи. Существует некая «критическая масса», определяющая иной, более высокий уровень организации, и «коллективное знание», присущее ему, специализация иерархия, удивительная ориентация во времени и в пространстве. И всё это подчинено чьей-то воле, приказу, неукоснительно исполняемому, порой вопреки основному жизнеутверждающему инстинкту - инстинкту самосохранения (феномен «самоубийства» китов, южноафриканских антилоп и т.п.). Чьей? Во всех этих случаях мы сталкиваемся с неким целенаправленным воздействием, источник которого находится вне каждой отдельной особи. Где? По наблюдениям этологов, термиты, участвующие в своей гигантской постройке, - более чем сплочённая масса индивндумов, «но являются единым организмом с уравновешенным и вдумчивым умом, подающим команды миллионам лапок». Точно так же муравейник, рой пчёл, иное подобное сообщество, возможно, ощущает себя как некое «я». Стая саранчи - единое гигантское существо? Мы постепенно приходим к выводу, что в подобных случаям мы имеем дело с явлением более сложным, чем это было принято считать до сих пор. В специальной литературе появились термины: «организм организмов», «сверхорганизм», «диффузный организм», «надорганиз-менные уровни организации живого» и т.п. У немецкого философа Артура Шопенгауэра (1788-1860) мы находим высказывание, которое удивительным образом соответствует наблюдаемым явлениям: «Летящие брызги бушующего водопада сменяют друг друга с быстротой молнии, между тем как радуга, основой которой они служат, стоит над ними в невозмутимом покое». Me так ли и «сверхорганизм» пребывает в невозмутимом покое, в то время как отдельные капли (особи), составляющие его. поколение за поколением сменяют друг друг;1? Нечто похожее мы наблюдаем и в человеческом обществе. В рамках общественных законов, подчиняющихся, хотим мы того или нет, природным, действуют организации. Специфические формы организации жизни, семьи, общества определяют (формируют) сознание членов общества и в целом бытие. Сначала законы, затем организация (созна- 240 ние, идеи), а затем и структура (материя). Впереди идея (генплан), а затем - материя, структура. «Астральное тело рождается прежде физического и служит его праобразом». А это значит, что астральное тело, поле Шелдрейка, или что-то ещё в этом роде, и есть организация (канва, паттерн), без которой немыслимо созидание живого. (Проект здания, выполненный на бумаге, и здание, построенное по этому проекту, связывает нематериальная идея.) Организация живого есть паттерн, сконструированный по законам мироздания и отвечающий целостному миру реальности по всем параметрам и направлениям. Сознательное начало - различение (выбор) - определяющее свойство живой материи, которое более-менее явно наблюдается на биохимическом уровне, но, как уверяют физики-теоретики, проявляется ещё раньше, с квантового уровня. Квантовая механика Эверетта — Уилле-ра - Менского отводит ему ведущую роль в выборе «миров», направлении эволюции! Гея Пойдём дальше. Надо полагать, что «сверхорганизмы», населяющие Землю, образуют некую совокупность следующего, более высокого порядка. Сумма всего живого, населяющего нашу планету, - «биосфера» - «единый, целостный планетарный организм», - такой вывод сделал В.И. Вернадский. Движущее начало направленной эволюции на Земле в сторону усиления сознания, мысли и создания форм, предполагал он, выходит за пределы земных явлений, Так же воспринимал биосферу известный французский палеонтолог и философ Тейяр де Шарлей. По его словам, «живое существо, расползшееся по Земле с первых же стадий своей эволюции, вырисовывает контуры единого гигантского организма». Многие известные философы п учёные, в том числе немецкий физик Г. Фихтер, допускают, что этот совокупный планетарный организм наделён неким подобием единого коллективного сознания. Сегодня мы имеем теорию Геи; учёные обнаруживают причудливую ячеистую структуру Вселенной, размеры ячейки которой составляют, как предполагается, [00-300 млн. световых лет; в ней обнаружены миллиарды тонн органического вещества, водяных паров... «Я не только материалист, - писал К.Э. Циолковский, - но и пан-психист, признающий чувственность всей Вселенной. Это свойство я считаю неотделимым от материи». Он говорил о существовании «космических разумных сил» и «космического мозга». «Перед нашими глазами появилось изображение Земли, и у всех па миг перехватило дыхание. Прямо над лунным горизонтом возник 241 светящийся, круглый, переливающийся шар, тёмно-синий, с пятнами белоснежных облаков, - наш собственный дом, и ничего более прекрасного людям видеть ещё не доводилось. Да, даже и на фотографии видно, что шар живой. Этот удивительный круглый объект, одиноко висевший перед нами, был... живой, живым существом» - так писал а газете «Нью-Йорк тайме» 15 июля 1989 г. Льюис Томас, делясь своими впечатлениями. - В конце концов, не самый ли это странный из всех парадоксов: чтобы огромнейший и сложнейший организм, где задействовано такое количество взаимосвязанных и сообщающихся центральных нервных систем, начиная со светлячков и кончая философами, сам не обладал бы сознанием'? Я в это поверить не могу». Одни видят в ней мёртвую планету, состоящую из неодушевлённых камней, океана и воздуха и лишь местами населённую крупицами жизни, другие рассматривают её как реальную систему, в которой вся жизнь в целом и вся окружающая её среда накрепко связаны воедино И представляют собой саморегулирующуюся сущность. Об этом утверждает н Гея-гипотеза1Джеймса Лавлока, учёного из НАСА (впервые предложена в 1972 г.). Эта гипотеза, названная в честь дневнегрече-ской богини Земли, говорит о том, что поверхность Земли, которую мы всегда считали окружающей средой, на самом деле является частью нашей жизни; воздушный покров, тропосферу, следует считать круговой системой, которую формирует и поддерживает сама жизнь... Когда учёные говорят нам, что жизнь приспосабливается, по сути, к пассивному окружению химии, физики и камней, они укрепляют сильно искаженный взгляд на природу. Жизнь на самом деле производит, формирует и изменяет то окружение, к которому она приспосабливается. В таком случае это окружение оказывает сильное обратное влияние на жизнь, которая изменяется, действует и растёт в нём. Происходят непрерывные циклические взаимодействия. Планетарная система функционирует в огромных пространственных и временных масштабах. Поэтому конкретно осмысливать Гею как живое существо весьма затруднительно. Жива ли планета как целое или это относится к её частям, и если верно последнее, то к каким частям? Чтобы помочь нам увидеть в Гее живую систему, Лавлок предложил аналогию дерева. У растущего дерева лишь очень тонкий слой клеток, расположенных по его периметру, как раз под корой, является живым. Вся древесная масса внутри, более 97% всего дерева, мертва. Подобным же образом, Земля покрыта тонким слоем живых организмов - биосферой, которая углубляется в океан на 5-6 миль и подннма- 242 Ёется над земной поверхностью примерно на такую же высоту. Итак. |живая часть Земли - не что иное, как тонкая плёнка вокруг земного |шара. Если представить планету в виде мяча, размером с баскетболь- ный, то толщина биосферы будет примерно равна толщине слоя краски! I Точно так же, как корой дерева защищен внутренний тонкий слой живой ткани от повреждений, жизнь на Земле защищена слоем атмо- I сферы, который закрывает нас от ультрафиолетового излучения и дру- |гих вредных воздействии и поддерживает температуру планеты на уровне, благоприятном для процветания жизни. Ни атмосфера над на- |мн, ни комья земли под нами не являются живыми, но и те, и другие в значительной мере сформированы и преобразованы живыми организ- I нами, - точно так же, как кора и древесная масса дерева. Открытый I космос и недра Земли составляют часть окружающей среды Ген. Чтобы понять, может ли система Гея действительно быть описана I как автопоэзная сеть, давайте применим три критерия, изложенных I выше. Гея - система определённо самоограниченная, по крайней мере ■ это касается внешней границы, атмосферы. Согласно Гея-теории, ат- I носфера Земли создаётся, преобразуется и поддерживается метаболи- 1 ческими процессами биосферы. Бактерии играют важнейшую роль в I этих процессах, влияя на скорость химических реакций, и, таким обра- I зом, функционируют как биологически эквивалент ферментам в клет- I ке. Мириады бактерии, живущих в почве, скалах, океанах, равно как и I внутри всех растений, животных п людей, непрерывно регулируют I жизнь на Земле. Как утверждает Линн Маргулис2: «Именно рост, ме- I таболнзм и способность микробов к обмену газами... формируют I сложные физические и химические системы с обратной связью, кото- I рые, в свою очередь, модулируют биосферу, а вместе с ней и нас, её I обитателей» Атмосфера полупроницаема, как клеточная мембрана, и I формирует общую часть планетарной сети. Например, она создала за- I щитную теплицу, в которой стало возможным зарождение жизни на I планете три миллиарда лет тому назад. Система Геи является, несомненно, самонороо1сдающепся. Плане-I тарный метаболизм превращает неорганические вещества в органиче-I скне - в живую материю, а затем возвращают их в почву, океаны и I воздух. Все компоненты сети Геи, включая элементы атмосферной I границы, производятся процессами внутри самой сети. И, наконец, система Гея очевидно самосохраняющаяся. Всё не-| прерывно обновляется. В рассуждениях Линн Маргулис и её сторонников, на мой взгляд, 1 не хватает одной весьма важной, я бы сказал, физической детали. Вся 243   биосфера пашей планеты содержится в электрическом поле гигантского сферического конденсатора, обкладками которого служат поверхность Земли и ионосфера. Электрические параметры этого конденсатора, а следовательно, и все биопроцессы в зоне этого конденсатора тесным образом связаны с процессами в земной коре и на Солнце. Переменный градиент электрического поля, температуры и влажности способен управлять процессами самоорганизации. Здесь следует искать объяснение многим загадочным явлениям нашей жизни. Похоже, есть веские основания признать Гею автопоэзной сетью. В то же время в рамках современной науки концепция Вселенной как единой живой системы весьма проблематична. Теория Геи - псевдонаука, поэзия, выступающая как теория (Гоулд, Докинс). Один из контраргументов состоит в том, что ни один живой организм не перерабатывает своп отходы. Но это как посмотреть. Земля как организм потребляет электромагнитную энергию от Солнца, а выделяет в космос тепло. В течение трёх миллиардов лет эволюции экосистемы планеты выработали тонкие и сложные механизмы, обеспечивающие максимальную устойчивость. Природа в целом оказывается подобной скорее человеку, нежели машине, - непредсказуемая, чувствительная к окружающему миру, подверженная влиянию малейших отклонении. Это обязывает нас относиться к ней соответственно. Подход к природе с целью изучения сё сложности и гармонии состоит не в господстве и контроле, но в уважении, кооперации и диалоге. Мудрость природы составляет суть экологической грамотности. Всегда существует опасность разрушения системы, если колебания выйдут за некие пределы и система не сможет их компенсировать. То же самое верно для отдельных сообществ, в том числе и для человеческих. Примечания к гл. 19: /. Margulis, L Symbiosis in Cell Evolution. Second Edition. San Francisco; Freeman, 1993. 2. Lovelock, J. Gaia. Oxford University Press, 1979. Часть VI Р  АЗУМ ВО ВСЕЛЕННОЙ244 Молекула ДНК. Всё меньше надежд остаётся на то, что именно здесь таится разгадка цели нашего существования Глава 20  Духовное (сознательное) в материальном Духовная сфера. Перечень философских категорий, призванных упорядочить человеческий опыт в духовной сфере, огромен; здесь и восприятие, и познание, мышление, суждение.., и рассудок, интеллект, ум, разум.., и сознание, подсознание и самосознание.., душа и психика... Уважаемый читатель, мы Вас окончательно поставим в тупик, если спросим, знаете ли Вы, где начинается и где кончается разум и интеллект, сознание, подсознание и самосознание, душа и психика, и в чём между ними разница? В каком родстве с ними мысли, чувства, эмоции, желания, намерения, сны и интуиция..? Пусть Вас не смущают затруднения с ответом. История вопроса столь древняя, а суждений на сей счёт так много, что нет никакой возможности дать сколько-нибудь определённый и тем более однозначный ответ. Восточная, античная, средневековая, да и современная философия содержат множество умозрительных решений. Всё дело в том, что эти категории имеют слабое отношение к науке. И непонятно, как быть в этой ситуации физику, вознамерившемуся решать какие бы то ни было количественные задачи? Границы этих понятий размыты и не определены, отсюда вся сложность при попытке корректной постановки задачи в части выяснения природы явлений, их сущности. Не поэтому ли так много путаницы и мистического в мировоззрении даже современного цивилизованного человека? Роджер Пенроуз: «Приходится констатировать, что на сегодняшний день общепринятый критерий проявления сознания отсутствует... Учёные всё время спотыкаются о фундаментальные вопросы, связанные с точным определением сознания!.. До сих пор нет согласия даже в вопросе о том, где можно найти сознание в царстве живых... Необходима теория сознания». Можно только восхищаться усилиями тех нейрофизиологов и психологов, и особенно парапсихологов (см., например, труды Мюнхен-   ского института парапсихологии), которые ищут в мозгу место локализации сознания. Господа, что вы ищете? Определитесь сначала с тем, что такое сознание! Научный подход требует точности во всём. Для физика, по крайней мере, решение серьёзной задачи начинается с чёткого определения предмета исследования, начальных |