(продолжение. Начало в №9/2019)
3. Эволюция
S: Мне очень понравилось наше купание в озере Small Sebago.
T: Мне — тоже. Иногда у меня бывают сомнения относительно абстрактного мышления в сравнении с конкретными удовольствиями. Но давайте попробуем получить лучшее и от того, и от другого.
Теперь я хочу обсудить эволюцию. В соответствии с неодарвинистской точкой зрения эволюция происходит путём создания случайных комбинаций материи с последующей борьбой за существование, в результате которой некоторые комбинации выживают и распространяются, в то время как другие погибают. Поппер [9] описывает это как работу общего метода проб и устранения ошибок. Кэмпбелл [1] использует термин ‘слепая изменчивость и избирательное сохранение’. Я говорю просто о методе проб и ошибок. Я предпочёл бы не использовать термин ‘слепой’, поскольку в культурной эволюции мы часто информированы и управляем выбором. Но даже в отношении биологической эволюции мы не можем быть уверены, а тем более доказать, что изменчивость слепа. Это правда, мы строим нашу теорию и проверяем её на фактах, предполагая, что изменения слепы. Но успешность такой теории доказывает только то, что слепоты иногда достаточно, но не доказывает, что она необходима.
С точки зрения физика на эволюцию можно смотреть как на поиск стабильности. Рассмотрим в рамках нерелятивистской квантовой механики и статистики систему атомов. Её конфигурация — это набор значений всех обобщённых координат системы, например, координат всех атомных ядер и электронов. Система описывается уравнением Шредингера, которое включает потенциальную энергию системы как функцию от её конфигурации. Эту функцию можно представлять себе как распределение в n-мерном конфигурационном пространстве, где n — число степеней свободы. Решения уравнения Шредингера для данной полной энергии E системы составляют полный набор всех возможных квантовых состояний системы. Однако когда мы имеем дело с макроскопической системой, она никогда не бывает полностью изолированной, а постоянно обменивается энергией с окружающей средой, поэтому есть интервал DE энергии, внутри которого изменяется точная энергия системы. Пусть S — общее множество состояний с энергией в интервале [E, E + DE]. Система случайно совершает прыжок внутри этого множества из одного состояния в другое. Логарифм числа |S| состояний в S является энтропией системы: η = ln|S|.
На состояние макроскопической системы в квазиклассическом приближении мы также можем смотреть как на точку, движущуюся в фазовом пространстве. Фазовое пространство имеет в два раза больше координатных осей, чем конфигурационное пространство: для каждой обобщённой координаты оно включает соответствующий обобщённый импульс. Состояния, доступные для системы, образуют поверхность данной энергии E или, точнее, пространство между поверхностями для энергий E и E + DE. Объём этого пространства, измеренный в единицах постоянной Планка h, есть то же число квантовых состояний , что и выше.
Квантовая система стремится оказаться в конфигурации, имеющей минимум потенциальной энергии. Но потенциальная энергия макроскопической системы является чрезвычайно сложной и нерегулярной функцией. Она имеет поражающее воображение комбинаторное число локальных минимумов и максимумов. Если система находится в локальном минимуме энергии, то чтобы перескочить в другой локальный минимум, она должна преодолеть потенциальный барьер. Вероятность такого скачка включает множитель e–b/T, где b есть высота барьера, а T — температура системы, т.е. средняя энергия на одну степень свободы. Следовательно, если барьер гораздо больше T, то вероятность перепрыгнуть через него чрезвычайно мала.
Представим себе функцию потенциальной энергии, которая выглядит подобно кратеру на Луне: площадка C1, окружённая довольно высоким (в сравнении с температурой T) круговым хребтом. Пусть объёмом фазового пространства, соответствующим C1, будет S1. S1 есть подмножество общего множества состояний S, так что S1 ⊂ S. Соответственно, пока система остаётся в S1, её энтропия η1 меньше, чем у системы, которую можно свободно найти в любом состоянии из S: η1 < η.
Следующий фундаментальный факт теперь, это порядок: при наличии двух квантовых состояний, s1 и s2, вероятность перехода из s1 в s2 такая же, как и вероятность обратного перехода из s2 в s1. Если в какой-то момент времени система находится в состоянии s1∈S1, она может оставаться в S1 до тех пор, пока не произойдёт переход в какое-то состояние s2, которого нет в S1: s2∈S2, где S2 = S – S1. Но вероятность того, что она вернётся из S2 в S1, гораздо меньше; для макроскопических явлений она настолько мала, что это фактически невозможно. Действительно, пусть плотность вероятности перехода между состояниями из S1 и S2 будет величиной порядка p. Тогда вероятность совершить прыжок из (любого состояния в) S1 в (любое состояние в) S2 равна pIS2I, в то время как вероятность обратного перехода равна pIS1I. Вспомним теперь, что S1 является результатом некоторого ограничения S. Свойства комбинаторных чисел таковы, что если ограничение снимается, число комбинаций увеличивается с потрясающей скоростью. Таким образом, ISI не просто больше, а во много, много раз больше IS1I . Следовательно IS2I, также во много раз больше ISI. Вероятность возвращения в S1будет меньше вероятности выхода из него, умноженной на
Для макроскопических явлений разность энтропий является макроскопической и экспонента исчезает.
Отсюда закон возрастания энтропии. Система не совершит прыжок из большего множества S в меньшее множество S1. Когда система изменяет своё макроскопическое состояние, её энтропия может только возрастать. В свете этого давайте посмотрим на стабильность. Пока система остаётся в состоянии S1, она сохраняет свою идентичность. Но рано или поздно под влиянием космического излучения или просто особенно большой флуктуации тепловой энергии происходит квантовый скачок, и система оказывается в S2. Какая-то часть её организации, определяемой как соблюдение некоторого заданного ограничения, теряется. Энтропия идёт вверх. Как мы можем вернуть систему в S1?
Ответ таков: для преодоления потенциальных барьеров нам нужно определённое количество энергии. Но к этой энергии есть дополнительное требование: она должна принадлежать одному агенту или, может быть, очень небольшому числу агентов. Агентом в этом контексте является сила или силы, связанные с одной степенью свободы или с несколькими степенями свободы, между которыми существует сильное взаимодействие (видите, даже детерминистическая классическая механика не может обойтись без разговора о свободе). Большая система атомов может быть разделена на некоторые зоны, внутри которых существует значительное взаимодействие, в то время как взаимодействие между зонами слабее на несколько порядков. Потенциальные барьеры, о которых мы говорим, оказываются зональными. Таковыми являются барьеры, которые соответствуют степеням свободы (обобщённым координатам). Прыжок через барьер изменяет равновесные значения нескольких обобщённых координат. Чтобы совершить такой прыжок, система должна получить энергию в количестве, сопоставимом с высотой барьера, и сконцентрированную на координатах, принимающих участие в прыжке. Говоря на языке агентов, мы должны передать агенту прыжка необходимое количество энергии. Тогда оказывается возможным совершить прыжок, который исправляет повреждённую организацию или создаёт её заново.
Если принимать во внимание количество энергии, мы должны задать важный вопрос: эта энергия сконцентрирована на единственном агенте или распылена среди огромного числа почти независимых агентов? Последняя является тепловой энергией; первая известна в термодинамике как свободная энергия (снова свобода!). Только свободная энергия создаёт организацию. Энергия, распределённая между большим числом независимых агентов, бесполезна для организации, потому что нет никакой силы, которая могла бы собрать её в количестве, достаточном для преодоления потенциальных барьеров, в то время как вероятность того, что это произойдёт случайно, практически отсутствует.
Итак, мы использовали квант энергии, чтобы преодолеть потенциальный барьер и создать требуемую зональную конфигурацию атомов. Когда точка, представляющая конфигурацию, перепрыгивает с одной стороны барьера на другую, уровень её энергии изменяется мало, если вообще изменяется. Тогда где та энергия, которую мы передали системе? Она в итоге рассеивается между всеми агентами в системе, т.е. преобразуется в тепловую форму. Если мы хотим иметь стабильную систему, такую как живая система, должен быть способ избавиться от этой тепловой энергии, иначе температура будет подниматься всё выше и выше, пока агенты безудержного теплового движения не убьют вокруг всякую организацию.
Мы приходим к выводу о том, что если мы хотим видеть стабильную или растущую организацию, то должно быть относительно небольшое число агентов, которые поддерживают организацию, передавая ей в этом процессе некоторую энергию, каковая позже уходит из системы в виде тепловой энергии. Этот поток энергии, когда она поступает в систему в низкоэнтропийной форме, т.е. ею наделяется небольшое число агентов, и покидает систему в высокоэнтропийной тепловой форме, необходим для сохранения организации.
S: Интересно. Я, конечно, знал о явлении потенциального барьера, но у меня не было чёткой картины того, как это связано со стабильностью. Я думал, что чем энергия системы меньше, тем эта система стабильнее.
T: Это не так. Система может находиться в состоянии с относительно низкой энергией, но окружённая низким потенциальным барьером. Она будет иметь гораздо большую вероятность совершить прыжок куда-нибудь, чем та же система в состоянии с более высокой энергией равновесия, но окружённая высоким потенциальным барьером. Стабильность системы является особенностью её конфигурационно-энергетической функции. Эта функция теоретически изучается кибернетиками и биологами. В структуре энергетических функций систем мы интересуемся существованием локальных минимумов, хорошо защищённых потенциальными барьерами. Эволюция, да и сама жизнь, являются блужданием системы около локальных минимумов в поисках всё более и более защищённых конфигураций.
S: Надеюсь, Вы не редукционист. Надеюсь, Вы не думаете, что кибернетика и биология могут быть сведены до разделов физики.
T: Нет. Когда мы говорим, что сведение возможно “теоретически”, мы просто указываем место в нашей теории, где физика граничит с другими областями науки. Функция энергии для системы из множества атомов является объектом ошеломляющей сложности. Что можно сделать методами физики, должно быть сделано, но этого никогда не будет достаточно.
Теперь давайте задумаемся о возможных путях к точкам стабильности. Возьмём в качестве исходной точки неорганизованную материю, скажем, первичный бульон из различных органических молекул, а стабильную конфигурацию — в качестве желаемой цели; один путь потребует восхождения на гору, а затем спуска в долину, в то время как другой путь может вести в обход таких гор и преодолевать гораздо менее высокие барьеры. Роль ферментов в биологических процессах состоит в том, чтобы сделать возможными такие пути, которые достигают цели с минимальным запасом энергии.
Рассмотрим теперь вопрос об устранении повреждений: если система, совершив прыжок через окружающий её потенциальный барьер, отклонилась от стабильности, как вернуть эту систему обратно? Мы обсудили это выше с точки зрения квантовой механики и пришли к выводу о том, что для обратного перехода необходим агент. Если такой агент доступен, и он вызывается автоматически в результате дезорганизующего перехода, я буду называть такое устранение повреждений и стабильность, которая благодаря этому достигается, причинными. Причинная стабильность в действительности хорошо знакома нам в контексте макроскопического, классического (не квантового) описания. Когда мы говорим о стабильности, которая достигается через управление и регулирование, мы говорим о причинной стабильности: все стрелки в схеме управления являются причинно-следственными связями. Именно так достигается стабильность в макромире.
Когда мы имеем дело с явлениями на уровне отдельных атомов и молекул, причинную стабильность становится трудно организовать. Количество возможных квантовых переходов огромно и связать с каждым из них корректирующего агента — в мире, где предсказуемы только вероятности — та ещё задача! Это как раз тот случай, когда легче сделать игрушку с нуля согласно описанию, чем починить её. И это ещё один метод устранения повреждений и управления стабильностью, который является основным методом достижения стабильности в живых системах на атомном уровне, — репликация стабильности.
Ключевой элемент здесь — иметь описание. Роль описания играют молекулы нуклеиновых кислот ДНК и РНК. Белки отвечают за создание огромного разнообразия конфигураций. Есть также универсальный агент, который переносит энергию, необходимую для преодоления потенциальных барьеров. Это молекулы аденозинтрифосфата (АТФ). Отношением между этими тремя основными элементами жизни является круговое управление, показанное на рис.5.
Рис.5 Круговое управление на молекулярном уровне
Белки синтезируются в соответствии с кодом ДНК (РНК); однако именно пространственные структуры белковых ферментов определяют, где агент АТФ будет выполнять свою работу и реструктурировать конфигурацию, а это, в частности, делает процесс репликации нуклеиновых кислот возможным.
На молекулярном уровне жизнь ради обеспечения стабильности опирается на репликацию. Все живые структуры умирают из-за безжалостной энтропии. Но прежде, чем умереть, они производят модифицированные копии, которые выживают.
Сочетание репликации с методом проб и ошибок делает метасистемный переход главным средством эволюции. Интеграция подструктур на всех ступенях эволюции создаёт, вообще говоря, больше шансов для стабильности благодаря двум очень общим факторам. Во-первых, это простой геометрический фактор: энергия связи пропорциональна объёму структуры, в то время как внешние возмущения пропорциональны её поверхности. Во-вторых, это вероятностный фактор: чем больше систем будет интегрировано, тем выше вероятность того, что что-то полезное будет обнаружено методом проб и ошибок просто из-за того, что есть больше проб.
Есть, однако, ещё один фактор — комбинаторный, который работает в противоположном направлении. Предположим, что у Вас имеется какое-то число n структурных единиц, и Вы ожидаете, что есть расположение этих единиц, грубо говоря, их комбинация, которая будет гораздо более стабильной, нежели другие комбинации. Используя метод проб и ошибок, Вы одно за другим тестируете эти расположения и проверяете их стабильность. Число возможных расположений катастрофически растёт с ростом числа единиц. Возьмём простейший случай, когда единицы всегда образуют линейную структуру. Тогда наши расположения являются перестановками n элементов и их n!. Если n = 5, число расположений равно 120. Вы легко можете перепробовать их все. Если n = 100, то есть примерно 1056 расположений. Даже если есть миллиарды миллиардов полезных расположений 100 единиц, вероятность того, что Вы найдёте одно из них за 10 миллиардов лет, исчезающе мала. И никакая мать-природа не сможет перепробовать все возможные расположения большого числа единиц. Вместо этого она пробует расположения для относительно небольшого числа единиц, достигает частичного успеха с точки зрения стабильности, а затем делает метасистемный переход, чтобы интегрировать любое (возможно, очень большое) число успешных расположений в метасистему. Метасистема, возникшая таким образом, становится новой структурной единицей для дальнейших комбинаций и расположений. Таково происхождение иерархических структур как в биологической, так и в постбиологической эволюции. Это способ использовать геометрический и вероятностный факторы, но избежать комбинаторного взрыва.
S: Как возникает новый уровень управления? В этом есть что-то мистическое. Я не могу увидеть механику этого.
T: Хорошо, поговорим о механике метасистемных переходов. Здесь, видимо, нет никакого общего метода; механика зависит от физической природы системы. Но есть некоторые общие черты процесса. Новый агент может возникнуть в результате коллективного эффекта; в гегелевской и марксистской терминологиях это переход количества в качество. Например, кристаллизация. Пока есть только два или три атома, кристалла нет, даже если атомы образуют правильную конфигурацию. Для стабильности требуется определённый минимум; тогда процесс кристаллизации начинается.
Другой механизм возникновения мы видим в структуре управления в группах животных и в человеческих группах и обществах. Часто существует своего рода нестабильность, связанная с управлением. Животное, случайно оказавшееся немного сильнее других, становится доминирующим и берёт больше еды и лучшую еду. В результате оно становится ещё сильнее, ещё более доминирующим. Член человеческой группы, случайно оказавшийся первым обладателем оружия, может помешать иметь оружие другим. Многоуровневые иерархии в человеческих обществах появились на свет благодаря этому принципу.
У метасистемных переходов есть общая черта, которую я называю в [12] законом разрастания предпоследнего уровня управления. Поначалу интеграция реплицированных подсистем из-за комбинаторного фактора, который мы обсудили, может происходить только в небольших масштабах. Но если необходимая комбинация найдена и возникает новый управляющий агент, обычно становится возможным управлять всё большим и большим числом интегрированных подсистем, что выгодно с точки зрения стабильности благодаря геометрическому и комбинаторному факторам. Начинается крупномасштабная интеграция. Возникший агент является последним уровнем управления возникшей системы; интегрированные подсистемы составляют предпоследний уровень. Метасистемный переход приводит к умножению числа этих подсистем предпоследнего уровня. Когда природа открыла принцип кодирования белковых форм в последовательностях из четырёх нуклеотидов, начался рост числа нуклеотидов, результатом которого являются огромные молекулы со многими тысячами нуклеотидов. Когда возникло понятие клетки, которая может взаимодействовать с другими клетками, начали формироваться многоклеточные организмы при растущем количестве интегрированных клеток, пока размеры этих организмов не достигли размеров современных животных. То же самое происходит и в человеческом обществе. Хорошо организованное общество начинает расти экспоненциально. Всё это случаи общего кибернетического закона.
S: Вы говорите об эволюции так, как если бы она была задумана и реализована тем, что Вы называете природой, подобно тому, как мы сами проектируем вещи и строим их.
T: Вы должны принять это как метафору. На самом деле все мои высказывания такого рода могут быть переведены на стандартный язык проб и ошибок или слепой изменчивости и избирательного сохранения. Но я не был бы честен, если бы не сказал, что иногда я думаю, что за этой метафорой есть нечто большее, чем мы готовы принять в настоящее время.
S: Я чувствую в Вас виталистический душок.
T: Виталистический или нет, но об эволюции на молекулярном уровне я сказал всё, что мог. Так что давайте вернёмся к макроскопическому уровню и причинному устранению повреждений, что в конце концов приведёт нас в центр нашего обсуждения: к высшим человеческим ценностям и будущему мира.
Повторные метасистемные переходы создают иерархии управления. Одна вертикальная ячейка такой иерархии изображена на рис.6.
Рис.6 Иерархическое управление, вертикальное сечение
Здесь блок управления C″ второго уровня управляет блоком управления C’ первого уровня и может, в свою очередь, управляться блоком более высокого уровня. Когда блоки управления связываются вертикально, формируется два потока информации от уровня к уровню. Создание представлений продвигается снизу вверх: R’ — представление конечного объекта управления (окружающей среды) R, в то время как R″ — представление представления R’ и т.д. Выполнение целенаправленных действий продвигается сверху вниз. Каждая иерархия управления имеет верхний уровень C(t). Представление R(t) на этом уровне является самым совершенным из существующих абстрактных представлений, а цель G(t) представляет собой высшую цель: выживание и распространение в случае животного.
Отметим, что рост иерархии управления добавляет новые циклы обратной связи, но не разрушает уже существующие циклы. Действие агента A″, информированного о цели G″ (т.е. пытающегося достичь этой цели), управляет агентами A’, но не агентами A окружающей среды. Агенты A’ по-прежнему сохраняют за собой непосредственное управление окружающей средой и пытаются достичь собственной цели G’, работая в контуре A’(A + R)R’A’ обратной связи. Агент A″ второго уровня управляет, конечно, всей системой C’ первого уровня, включая G’. Таким образом, G’ является ни чем иным как подцелью G″. G″ можно рассматривать как программу, которая вызывает G’ как подпрограмму. Если цель достигается, управление возвращается агенту A″, который может теперь установить другую цель G’, как определено G″, и позволить агентам A’ достичь её. Так это и работает циклами внутри циклов: ситуация хорошо знакомая по компьютерному программированию.
Рис.6 показывает только вертикальный разрез иерархии управления. В действительности система C″ управляет не одной системой C’, а многими подобными системами, которые появляются благодаря интеграции при метасистемном переходе (см. рис.2). Например, когда возникает и используется для управления движением световой рецептор, для животных становится возможным иметь больше таких рецепторов, чтобы получать больше потенциально полезной информации. Но чтобы сделать эту информацию по-настоящему полезной, новый уровень управления должен возникнуть вместе с представлением, которое сжимает информацию и переводит её в действие. Когда такой механизм управления возникает, количество световых рецепторов начинает быстро расти в соответствии с законом разрастания предпоследнего уровня управления. В иерархии целей мы также видим интеграцию подсистем: цель G″ может включать много подцелей G’.
Поэтому идея иерархии управления будет передана лучше, если мы заменим каждый блок управления множеством блоков, которые связаны с вышестоящим блоком, как на рис.2. Иерархии управления, фактически возникающие в эволюции, не являются, конечно, такими регулярными и аккуратными. Вспомним, что область метасистемного перехода может варьироваться; этот переход может произойти в разных подсистемах на разных уровнях.
Я оставил в стороне вопрос о том, как устроено отношение между R’ и A’. Это отношение может быть продиктовано законом природы, как в случае молекулы водорода. Но в биологических системах это отношение является семантическим, а это означает, что агент, который совершает переход от R’ к A’, формируется из объекта и его интерпретатора. В грубой модели этот объект можно рассматривать как таблицу пар (R’A’) вместе с интерпретатором, работающим так, как мы обычно делаем, когда используем таблицы: при данном R’ он просматривает все пары, находит (надеюсь!) пару с этим R’ в качестве первой компоненты и активирует A’, который является второй компонентой пары. Это классическое понятие функции в математике: функции поведения.
Семантические отношения в отличие от отношений, которые отражают конкретный закон природы, предоставляют пользователю свободу выбирать и изменять таблицу, которая определяет отношение. Это ценное качество в борьбе за существование, т.к. оно даёт системе свободу эволюционировать в сторону большей стабильности, определённым образом фиксируя таблицу. Конкретно, это работает в соответствии с принципом проб и ошибок: таблица изменяется случайным образом и существа, у которых таблица “неправильная” вымирают, в то время как среди живущих существ мы находим только тех, у которых таблицы “правильные”.
S: Значит потом отношение становится определённым, т.к. таблица становится определённой, и свобода иметь различные таблицы теряется.
T: Да, это парадокс свободы в жизни и эволюции. Свобода нужна, чтобы сделать выбор, теряя тем самым свободу. Вы потребляете свободу, как двигатель потребляет топливо. Это путь к выживанию.
Вы могли заметить, что я не пытаюсь представить никакой структурной схемы или модели того, как работает функция поведения. Это не мой кусок пирога, и в любом случае мы в настоящее время так мало знаем о физических механизмах поведения животных, что, наверное, не так уж много можно было бы добавить. Мой метод анализа хода эволюции был чисто функциональным. Но я утверждаю, что, даже оставаясь на этом высоком уровне абстракции, можно прийти к вполне определённым выводам. В этом на самом деле и состояла основная идея моего “Феномена науки”.
Если мы воздерживаемся от рисования картин внутренних состояний и процессов, нам остаётся только использовать принцип, согласно которому эволюция происходит путём метасистемных переходов. В наиболее абстрактном виде метасистемный переход может быть представлен формулой:
A’ = управление A.
В терминах таких метасистемных переходов я могу проследить главные этапы эволюции жизни на Земле. Я начну с одноклеточных и самых примитивных многоклеточных животных, таких как кишечнополостные.
S: Но живая клетка уже является чрезвычайно сложной машиной. Жизнь начинается не с клетки. Она начинается с первых макромолекул.
T: Согласен. Было бы очень интересно проследить метасистемную лестницу вниз в историю жизни от макромолекул до клетки. Но моих знаний молекулярной биологии недостаточно даже для начала. Может быть, кто-нибудь займётся этим позже. Но для эволюции от клетки до человеческого общества, я полагаю, знания непрофессионала по соответствующим предметам дают нам возможность представить достаточно убедительную картину.
Итак, мы начинаем с самых примитивных животных. В отличие от растений у них есть аппарат, который позволяет им предпринимать свои собственные действия и управлять этими действиями через раздражение нервных клеток. Возьмём гидру. У неё есть два слоя клеток, содержащих мышечные волокна, которые сокращаются, когда раздражены, и нервные клетки (рецепторы), у которых можно вызвать раздражение и передать это раздражение мышечным волокнам. Если гидру уколоть иглой, она сожмётся в крошечный комочек. Возникновение этого аппарата является метасистемным переходом от этапа примитивных растений, где нет никаких самостоятельных действий. Этот MST определяется формулой:
клеточное раздражение = управление действиями.
Действительно, мы видим у гидры все элементы приведённой на рис.3 схемы управления. R’ представлено рецепторами в эктодерме, которые раздражаются и передают раздражение мышечным волокнам; A’ обозначает мышечные волокна, которые действуют, когда раздражены.
Следующий метасистемный переход в функциональном плане становится возможным благодаря структурному MST огромной важности: интеграции всё большего числа клеток в многоклеточные организмы. Интеграция сопровождается специализацией. В частности, появляются специализированные нервные клетки. Они составляют сложную нервную сеть, где одна клетка стимулирует (раздражает) другую, а сигналы от рецепторов могут пройти длинный и извилистый путь через сеть, прежде чем эффекторные клетки будут простимулированы и вызовут телесные эффекты в организме. Весь этот процесс называется (сложным) рефлексом. Развитие и совершенствование биологических нервных сетей происходит, вероятно, путём серии метасистемных переходов, но, мысля в функциональных терминах, мы можем объединить их все в один с помощью формулы:
рефлекс = управление клеточным раздражением.
Финальная стимуляция эффекторов не следует сразу же за раздражением рецепторов, а является результатом работы сложной сети, управляющей раздражением миллионов нервных клеток. Управление теперь становится иерархическим, как на рис.6, с потоками представлений и действий в противоположных направлениях.
Если предыдущий этап эволюции можно назвать этапом гидры, новый этап может быть охарактеризован как этап муравья. Рефлексы и поведенческие программы являются иерархическими и сложными, но они определяются при рождении и не зависят от индивидуального опыта.
Каков следующий этап? Его можно назвать этапом собаки. Давайте думать о рефлексе как о наборе пар R’A’. В отличие от муравья (или, по крайней мере, от схематического муравья в соответствии с нашим определением) собака может создать ассоциацию между ситуацией, представленной посредством R’, и действием A’, благодаря которому происходит повышение жизнеспособности собаки. Я выдвигаю гипотезу о том, что в такой момент собака испытывает позитивную эмоцию, и что эмоция, в общем случае, представляет собой внутренний взгляд организма на своё действие, повышающее жизнеспособность. Собака способна к обучению. Испытав несколько раз или даже однажды эмоцию успешного реагирования A’ на ситуацию R’, она создаёт ассоциацию R’A’ и держит её в своей памяти.
Итак, формула этого MST такова:
ассоциация = управление рефлексами.
Здесь под ассоциацией я понимаю действие по ассоциированию; сами ассоциации как элементы таблицы существуют уже на этапе муравья.
На этапе собаки возникает новое явление: явление моделирования окружающей среды. Естественно предположить, что если собака способна связать ситуацию с действием, следующим сразу же за этой ситуацией, она также способна связать такие пары, следующие одна за другой. Таким образом, если в потоке восприятий и действий за парой R’1A’1 следует пара R’2A’2, последовательность R’1A’1R’2A’2 может остаться в памяти. Но на эту последовательность можно смотреть ещё и как на (R’1A’1R’2)A’2, т.е. как на состоящую из триплета (R’1A’1R’2) со следующим за ним действием A’2 (здесь есть скрытое предположение о том, что код, в котором хранится информация, ассоциативен, как тогда, когда она хранится в цепочках символов, которые полагаются естественными для живой материи с тех пор, как была открыта линейная структура хромосом). Этот триплет является моделью мира, как это было определено в эпистемологической части нашего обсуждения (см. рис.1). Те триплеты, которые не предсказывают истинного результата R’2 действия A’1 в ситуации R’1, имеют очень мало шансов вызвать позитивную эмоцию с любым последующим действием A’2 — это может быть уже слишком поздно. Поэтому такие триплеты не войдут в память. Те триплеты, которые дают правильные предсказания, позволяют совершить два корректных действия, а именно: они остаются в памяти животного и составляют его знание. Я начал философствование с определения знания как модели мира. Теперь мы видим, почему знание, определённое таким образом, возникает в ходе эволюции.
S: Я догадываюсь, каким будет следующий по порядку метасистемный переход и что этот этап эволюции будет характеризоваться как этап человека.
T: Ваша догадка верна. Функциональная формула этого перехода:
мышление = управление ассоциациями.
Остаётся продемонстрировать, что особенности человеческого мышления, каким мы его знаем, действительно соответствуют этой формуле. Я постараюсь сделать это завтра, если Вы не возражаете. А теперь пришло время хорошенько подкрепиться.
4. Человек
T: Доброе утро. Позвольте мне начать с обычно используемой отговорки. Мы всё ещё так мало знаем о процессе мышления, что любую теорию, которая претендует на объяснение сущности этого явления, надо рассматривать как гипотетическую. Поэтому и к моей концепции мышления также следует относиться как к гипотезе. Однако она указывает место мышления в ряду природных явлений и даёт связное и последовательное объяснение наблюдаемым проявлением мышления. Я стараюсь избегать каких-либо предположений относительно конкретной структуры и механизма работы человеческого мозга, за исключением того, что в нём есть определённые структуры, которые делают возможным новый уровень управления, а именно управление ассоциациями. Я рассуждаю главным образом в функциональных и феноменологических терминах.
S: Вы говорите о мышлении как о явлении или же конкретно — о человеческом мышлении. В конце концов, животные тоже думают.
T: Я не знаю, что такое “мышление как явление”, если это не человеческое мышление. Да, в определённом смысле высшие животные действительно думают, но я подчёркиваю, что я говорю о человеческом мышлении, имея в виду те особенности, которые развиты в полном объёме лишь у человека, хотя они могут быть представлены в зачаточной форме у некоторых животных.
S: Понятно. Так что такое управление ассоциациями?
T: Вспомните, мы говорили вчера о триплетах ассоциации R1A1R2 и т.д. На этапе собаки они возникают спонтанно и отбираются, когда выгодны. На этапе человека эти триплеты становятся объектами работы для следующего уровня управления. При метасистемном переходе некоторые вещи, которые когда-то были фиксированными и определялись от рождения или внешними факторами, становятся переменными и отбираются методом проб и ошибок. Управление ассоциациями, как и всякий метасистемный переход, является революционным шагом, который направлен против рабской покорности организма диктату окружающей среды. Как это всегда бывает в методе проб и ошибок лишь малая часть произвольных ассоциаций оказываются полезными и закрепляются, но это как раз те ассоциации, которые не могли возникнуть непосредственно по воле случая или под влиянием окружающей среды. Собаку можно приучить подтаскивать скамейку к забору, забираться на скамейку и перепрыгивать с неё через забор. Но если собаку этому не учили, она не сможет понять это своим собственным умом, хотя она может знать, как перетащить скамейку и как перепрыгнуть с неё через забор.
S: Да что Вы говорите! Вот у меня была…
T: Пожалуйста, не надо. Я знаю. У Вас, возможно, была на редкость умная собака, но это не имеет никакого отношения к делу. Мы обсуждаем два типа мозга и поведения, а не способности конкретных существ. Я говорю о схематической собаке и беру простейшие акты человеческого мышления, которые находятся на грани того, что собака может делать. Вы же не будете отрицать, что между человеком и собакой — огромная пропасть. Я бы ни за что не поверил, если бы Вы сказали, что Ваша собака решает дифференциальные уравнения.
Вернёмся к нашей собаке, у неё есть модель (триплет) R1A1R2, где R1 — скамейка в стороне от забора, A1 — перетаскивание скамейки к забору, а R2 — скамейка у забора. У собаки также есть модель R2A2R3, где A2 — прыжок на скамейку и со скамейки через забор, а R3 — требуемый результат (пусть это будет еда за забором). Однако она не может скомбинировать эти две модели в R1A1A2R3, а без этого действия проблема неразрешима. Собака не делает A1, потому что за это нет никакой награды, и не может сделать A2 (которое обещает награду), потому что этого не позволяет ситуация R1. Мы, люди, можем комбинировать представления в нашем сознании, и мы называем это воображением. Схематической собаке не хватает воображения, которое необходимо для решения проблемы.
S: Подождите-ка. Вы определяете воображение как складывание вместе двух ассоциаций и утверждаете, что это становится возможным благодаря метасистемному переходу. Но это уже было у Вас на этапе собаки, когда Вы скомбинировали R1A1 и R2A2. Тогда где же метасистемный переход? Что нового?
T: Комбинирование представлений в моделях не является чем-то новым. Это есть уже на этапе собаки. Новым здесь является механизм комбинирования представлений и замыкания контура обратной связи. На этапе собаки спонтанные и определяемые извне комбинации представлений переводятся в фактическое поведение животного, и его выживание ставится под угрозу в процессе отбора правильных моделей. На человеческом уровне весь цикл проб и ошибок имеет место в мозгу, в нашем воображении. Мы отбрасываем последовательности действий, которые приводят к нежелательным ситуациям, не совершая этих действий фактически, в реальной жизни. Речь идёт о новом уровне управления ассоциациями. У животных есть модели реальности. Люди их создают.
Преимущества этого метасистемного перехода колоссальны. Во-первых, метод проб и ошибок в мозгу работает во много раз быстрее, чем он работает, когда оценка ситуации имеет место в реальной жизни. Во-вторых, если пробы и ошибки происходят только в воображении, ситуации, когда организму наносится серьёзный ущерб или его смерть становится неизбежной, могут признаваться таковыми, не будучи пережитыми на самом деле. Это, очевидно, большое преимущество в борьбе за существование.
S: Ну хорошо, воображение принимается как управление ассоциациями. Что — ещё?
T: Использование и изготовление орудий. На это обычно указывают как на первое решающее различие между людьми и животными, когда речь заходит о происхождении человека. Граница тут лежит между использованием орудий и их изготовлением. Животные время от времени используют орудия, а иногда очень умело. Но для того, чтобы делать орудия, требуется воображение, а это человеческая привилегия.
S: Но шимпанзе может изготовить палку, чтобы извлечь банан из трубы.
T: Это опять пограничный случай. Но покажите мне шимпанзе, который может сделать каменный топор, и я скажу, что это первобытный человек.
Есть ещё одна форма поведения, являющаяся предвестником грядущего метасистемного перехода. Это игра. Я имею в виду не поведение, связанное со спариванием, которое часто также называют игрой, а, скорее, “чистую” и, внешне, совершенно бесцельную игру — игру ради удовольствия. Так молодёжь почти всех млекопитающих играет друг с другом, а кошка играет со смятым куском бумаги на нитке. Игру обычно объясняют необходимостью тренировки мышц и нервной системы, и она, безусловно, полезна в этом смысле. Но как такое поведение становится возможным? Играя, кошка не обманывается, думая, что бумага съедобна. Её представление бумаги не включено в понятие ‘добыча’. Это представление, однако, частично активирует те же действия, которые в норме включены в понятие добычи. Точно так же волк, резвящийся с другим волком, не принимает своего товарища по игре за врага, но до определённого момента он ведёт себя в точности так, как если бы это был враг. Игра включает в себя произвольное установление ассоциации между такими представлениями, как мятая бумага и реальная добыча. В результате возникает новое представление, которое, строго говоря, не имеет аналогов в реальности. Мы называем это фантазией.
Но позвольте мне двигаться дальше. К сожалению, я не знаком с современными теориями эмоций. Поэтому я буду основывать своё изложение на моей собственной простой, самодельной теории. Я полагаю, что высшие животные испытывают позитивные эмоции, когда состояние, в котором они находятся, и/или действия, которые они совершают (вспомним, что в моей метафизике это одно и то же), благоприятны для выживания биологического вида; и они испытывают негативные эмоции в противном случае. Если это так, возникновение нового аппарата управления ассоциацией представлений, который, как мы видели, повышает выживаемость, должно было вызвать к жизни новый вид эмоций, характерно и типично человеческих. Эти эмоции испытываются, когда цель нового аппарата, — создание новых моделей реальности — успешно достигается. В общем виде я могу назвать эти эмоции радостью открытия; в частности, эти эмоции включают чувство смешного и чувство прекрасного, а также религиозное чувство. Соответствующая негативная эмоция есть не что иное, как скука.
Что заставляет нас смеяться? Разрушение “нормального” хода событий, которое является совершенно неожиданным, но в то же время естественным, и задним числом вполне понятным; неожиданные ассоциации, бессмысленные на первый взгляд, но отражающие какие-то глубинные связи между вещами. Всё это, конечно, создаёт новую модель мира и доставляет удовольствие, пропорциональное её новизне. Если это не ново, это уже не смешно. Когда кто-нибудь пытается заставить нас смеяться, используя очень знакомую модель, он лишь заставляет нас скучать. Иная ситуация возникает, когда одни люди смеются, в то время как кто-то другой оглядывается вокруг непонимающе. “Он ничего не понял”, говорят они. Шутка была слишком тонкой для этого человека; она опиралась на ассоциации, которых у него не было. Смешное всегда находится на границе между обыденным и непонятным.
В сравнении с чувством смешного чувство прекрасного является более тонким и загадочным. Но и здесь мы находим ту же динамику, связанную с новизной впечатлений. Слишком частое повторение понравившегося музыкального произведения вызывает безразличие к нему и, в конце концов, отвращение. Острое ощущение прекрасного непродолжительно; оно включает элемент откровения, приводящего в восторг удивления. Его также можно описать как внезапное усмотрение некоторого глубинного порядка, соответствия или смысла. В кибернетических терминах речь здесь идёт о создании новой модели, использующей в качестве строительных блоков некоторые из наших спящих ассоциаций, о которых мы не знали, и никогда бы не узнали, если бы художник не раскрыл их для нас через наше, собственное чувство прекрасного. Прекрасное, так же как смешное, находится на границе между обыденным и непонятным. Банальная мелодия или примитивный геометрический орнамент не вызовут у нас ощущения прекрасного; эти модели уже есть в нашем мозгу. Но неандерталец, вероятно, был бы потрясён до глубины души, если бы увидел серию точно нарисованных концентрических кругов. Граница, на которой мы находим искусство, сдвигается в процессе эстетического воспитания. Попытка некоторых школ мысли объяснить прекрасное, сведя его к узко понимаемой полезности, как сделал Чернышевский, жалка. Чистое эстетическое воспитание тренирует мозг выполнять его самые высокие и самые тонкие функции. Созданные эстетическим воспитанием модели бесспорно должны влиять на восприятие человеком мира и на его творческие способности. Как именно это происходит до сих пор не известно. Эстетическое воспитание тем ценнее для нас, чем меньше мы знаем, на что его можно заменить.
S: Это выглядит убедительно. Но мне особенно интересно услышать Вашу интерпретацию религиозного чувства.
T: Это скоро будет сделано, но сначала я хочу проинтерпретировать две другие характерно человеческие черты: планирование и преодоление инстинктов.
Поскольку цели являются элементами представлений, способность произвольно ассоциировать представления означают способность произвольно строить планы. Человек может принять следующее решение: сначала я сделаю A, затем B, потом C и т.д. Возникает соответствующая цепочка ассоциаций. Он может решить, что ему абсолютно необходимо сделать X. Тогда возникает ассоциация ‘X — необходимо’. Планы действий животных всегда являются частью более общего (стоящего выше в иерархии) плана и, в конце концов, частью инстинкта. Инстинкт является верховным судьёй поведения животного, абсолютным и непреложным законом для него. Человек также получает в наследство определённые инстинкты, но благодаря своей способности управлять ассоциациями, он может обходить их и создавать планы, которые не подчинены инстинкту и даже противоречат ему. В отличие от животного, человек ставит свои собственные цели. Они частично приходят из его социального окружения, а частично появляются в результате свободного творческого акта.
S: Но почему Вы говорите “управление ассоциациями”, а не просто “управление представлениями”?
T: Это была бы более сильная гипотеза и я не знаю, обоснована ли она. Управление ассоциациями является особым видом управления представлениями, где мы ограничены, комбинируя и организуя некоторые из ранее существовавших представлений и только из них, но не можем создавать совершенно новые представления с нуля. Можем ли мы вообразить что-то такое, что не было бы собрано из кусочков чего-то уже пережитого нами в реальной жизни? Я так не думаю.
Что касается религиозного чувства, то моя гипотеза состоит в том, что это эмоция, которая соответствует установлению высшей цели поведенческой иерархии. Разные состояния и действия на животном уровне, у животного или человека, производят разные эмоции, даже если они могут быть явлениями одного и того же рода: удовлетворение от насыщения отличается от удовлетворения полового влечения. И точно так же чувство прекрасного, которое срабатывает при создании новой модели, отличается от чувства, которое сопровождает установление высшей цели, хотя эти явления имеют одно и то же происхождение — управление ассоциацией представлений.
Когда я говорю об установлении высшей цели, я не имею в виду какую-либо цель вроде того, как разбогатеть или стать президентом США. Это было бы очередным обслуживанием целей из середины иерархии целей, даже если человек не имеет ни малейшего представления о высших ценностях. Высшие цели в моём понимании являются характерно человеческими. В них должно включаться осознание смертности человека, и они должны выходить за пределы смерти, становясь сверхличными и, так или иначе, касаясь личности человека в вечности. Идея эволюции в космическом масштабе также принадлежит этой категории; это, по существу, религиозная идея, даже если она в то же время является признанной научной теорией.
Религиозное чувство принадлежит классу радостей открытия. Когда высшая цель поставлена, человеку становится понятно, что он или она должны делать. Становится ясно, что правильно, а что неправильно. Видимо это чувство усиливается, когда человек не осознаёт свободного, произвольного характера установления высшей цели. Тогда это воспринимается как откровение, Божье благословение. Но даже если человек приходит к установлению высшей цели как к свободному акту, в этом всё равно есть религиозное чувство.
S: Ну, это далеко не так убедительно для меня, как Ваша интерпретация прекрасного и смешного. Я сомневаюсь, что у человека, который не верит в Бога или во что-то в этом роде, может быть настоящее религиозное чувство. Как мы знаем из литературы, сильное религиозное чувство нередко вызывает экстаз.
T: Я думаю, что эти два явления следует рассматривать отдельно. Они очень разные. К экстазу, я полагаю, нужно относиться как к физиологическому явлению, как к головокружению или боли.
S: Вы, не будучи верующим, имеете ли Вы религиозное чувство?
T: Когда я впервые, ещё маленьким мальчиком, прочёл об эволюции, о происхождении биологических видов и возникновении человека, я был в восторге. У меня было сильнейшее чувство, которое я не могу назвать иначе, как религиозным. Это было очень похоже на то, как некоторые люди описывают свой детский опыт первого выхода в церковь. Могу также сказать, что когда я разобрался с моими идеями о высшей цели, у меня действительно было такое чувство, которое можно было бы назвать религиозным, и что-то от него сохраняется всё это время.
Но давайте продолжим разговор о последствиях метасистемного перехода, который мы обсуждаем. Пока мы сосредотачиваем наше внимание на отдельном человеке, мы не можем оценить, насколько революционными были эти последствия. Лягушка умнее медузы. Собака умнее лягушки. Обезьяна умнее собаки. Теперь появляется существо, которое умнее обезьяны. Ну и что?
Революция, позволяющая нам утверждать, что начинается новая эра в эволюции мира, эра разума, совершилась при появлении человеческого общества, которое обладает определённой культурой, и прежде всего языком. Создание людьми языка является прямым результатом метасистемного перехода к управлению ассоциациями. И мы снова видим, что тут есть пограничное явление: все социальные животные, в том числе муравьи и пчёлы, имеют языки для обмена информацией. Различие между этими языками и человеческим языком того же рода, что и в случае орудий. Язык животных инстинктивен; он развивается как часть эволюции биологических видов. Но человек создаёт язык, свободно связывая имя с его значением. За короткое с биологической точки зрения время возникают языки, которые содержат в сотни раз больше различных элементов, чем языки животных, и допускают их комбинации, что приводит к неограниченному количеству сообщений для отправки и понимания.
Язык возникает как средство коммуникации между членами первобытного сообщества. Но как только он возникает, то сразу же становится источником других, совершенно новых возможностей, далеко выходящих за рамки коммуникации. Он становится средством создания новых моделей реальности, причём таких моделей, которые природа не вложила в наши головы. Создание арифметики является лучшим примером.
Представим себе первобытного человека, наблюдающего из своего укрытия за тем, как члены враждебного племени входят в пещеру и выходят из неё. Если три человека войдут в пещеру и два выйдут, то он будет знать, что один враг всё ещё находится в пещере: это работа модели, которая встроена в его мозг. Но что если двадцать врагов войдут, а девятнадцать выйдут? Мозговая модель уже бесполезна. Но можно воспользоваться пальцами или камешками или чем-то ещё, что есть под рукой, чтобы создать модель врагов в пещере. Человек по-прежнему будет использовать свои мозговые модели, чтобы при подсчёте врагов воспринимать их как различимые объекты, но представление ситуации теперь реализуется во внешнем материале: пальцах, камешках и т.д., а не в материале мозга. Если орудие является продолжением человеческой руки, то язык является продолжением человеческого мозга.
S: Используете ли Вы здесь термин ‘модель’ в том же смысле, что и в эпистемологической части нашего обсуждения?
T: Да. Я оставляю Вам интерпретацию счёта с точки зрения этой схемы. Есть аналогия между возникновением языка и возникновением нервной системы на предыдущем этапе эволюции. Нервные клетки тоже возникают как средство взаимодействия и координации в клеточном сообществе, но однажды возникнув, они развиваются во всё более и более сложные образования, которые служат целям моделирования мира. Наконец, рождается такой огромный и прекрасный инструмент, как мозг млекопитающих. Человеческий язык также развивается в такое превосходное средство познания, как тело современной науки, которая есть не что иное, как огромная лингвистическая модель мира.
Появление языка означает появление ещё одной отличительно человеческой черты: самопознания. У животного нет никакого понятия о себе; оно не нуждается в этом понятии для обработки получаемой извне информации. Мозг животного можно сравнить с зеркалом, которое отражает окружающую реальность, но само не отражается ни в чём. В самом примитивном человеческом обществе каждому человеку дают имя. Таким образом, человек, представленный в форме предложений, содержащих имя человека, становится объектом его или её собственных мыслей и изучения. Язык является своего рода вторым зеркалом, в котором весь мир, включая и каждого человека, находит своё отражение и в котором каждый человек может увидеть (на самом деле, не может не увидеть!) самого себя. Эра разума является эрой самопознания. Система из двух зеркал, мозга и языка, создаёт возможность огромного множества взаимных отражений. Это порождает неразрешимые загадки самопознания, и прежде всего загадку смерти.
С управления ассоциациями, которое является метасистемным переходом в структуре мозга, начался ещё один метасистемный переход, а именно социальная интеграция, объединение человеческих индивидуумов в единое целое нового типа: человеческое общество. Вся человеческая история шла вперёд под знаменем социальной интеграции; отношения между людьми росли качественно и количественно. Этот процесс, происходящий в настоящее время, на самом деле очень интенсивен, и никто не может точно сказать, как далеко он зайдёт.
Благодаря существованию языка человеческое общество коренным образом отличается от сообществ животных. Люди контактируют мозгами. Язык не только продолжение каждого индивидуального мозга, но и общее, единое продолжение мозгов всех членов общества. Это коллективная модель реальности, над совершенствованием которой работают все члены общества и которая хранит опыт предыдущих поколений.
Это делает человеческое общество радикально отличным от сообществ животных. Мы знаем сообщества животных, таких как муравьи, когда индивиды настолько адаптированы к жизни внутри сообщества, что не могут жить вне него. Муравейник можно с полным основанием считать единым организмом; так далеко зашли в нём взаимодействие между индивидами и их специализация. Но нет никакого контакта мозгами; нет и создания новых моделей реальности. Никакие принципиально новые возможности интеграцией здесь не открыты. Это не новый этап эволюции. Муравейник застывает в своём развитии: это, по-видимому, эволюционный тупик.
Общество может рассматриваться как единое сверхсущество. Его “тело” это тела всех людей плюс объекты, которые были сделаны и делаются людьми: одежда, жилища, машины, книги и т.п. Его “физиология” это физиология всех людей плюс культура общества, которую я понимаю в самом широком смысле как определённый способ управления физической компонентой социального тела и образом мышления людей. Возникновение и развитие социального тела знаменуют начало нового метасистемного перехода по функциональной формуле:
культура = управление мышлением.
S: Это не согласуется с Вашим всеобъемлющим определением культуры.
T: В какой-то мере, да. Но я не знаю, как отделить от культуры, которая охватывает все стороны жизни, ту её часть, которая управляет нашим мышлением. Даже если Вас учили завязывать шнурки на своих ботинках, Вашим мышлением в известной степени управляли — по крайней мере, в отношении обуви.
Heylighen [4] выражает мнение, что социальная интеграция создаёт только суперсистему, а не реальную метасистему, т.к. эта интеграция приносит “дополнительные ограничения лишь на обмен мыслями, а не на разработку новых систем мышления”. Но именно общество в целом преобразует мысли людей в системы мышления, а затем имплантирует эти системы в головы последующих поколений. Изолированный человеческий индивидуум был бы не в состоянии создать нашу культуру, даже если ему дать миллион лет для решения этой задачи. Возникновение социального сверхсущества это крупномасштабный метасистемный переход, который тесно связан с произошедшим ранее MST, т.е. возникновением многоклеточных организмов и, в особенности, их нервной системы. Одиночная нервная клетка мало что может сделать с точки зрения приспособления поведения животного к изменяющейся окружающей среде. Именно взаимодействие нервных клеток создаёт модели мира. То же самое и с человеческим обществом. Суперсистемный переход, т.е. интеграция, является необходимым (хотя и не достаточным: посмотрите на муравьёв) условием метасистемного перехода. Два процесса идут параллельно.
Возникновение человеческого общества есть крупномасштабный метасистемный переход, в котором интегрируемыми подсистемами являются целые организмы. Его можно сравнить с развитием многоклеточных организмов из одноклеточных.
Возникновение человеческого сверхсущества даже более значимо, чем возникновение многоклеточных организмов. Если его можно с чем-то сравнить, то только с возникновением самой жизни. Возникновение человеческого общества означает возникновение нового механизма эволюции. До этого развитие и совершенствование мозга — устройства высочайшего уровня организации, происходило только в результате борьбы за существование и естественного отбора. Это был медленный процесс, который требовал смены многих поколений. Развитие языка и культуры в человеческом обществе есть результат творческих усилий его членов. Отбор вариантов, участвующих в методе проб и ошибок, происходит теперь в человеческой голове. Его невозможно отделить от волевого акта человеческой личности. И этот процесс принципиально отличен от процесса естественного отбора в циклах генотип–фенотип. Он несравнимо быстрее. Культурная эволюция приходит на смену биологической эволюции. Человек становится средоточием Космического Творчества.
Будучи сами людьми, мы не можем равнодушно наблюдать за переходом от биологической эволюции к культурной, потому что культурная эволюция зависит от нас, она делается нами самими. Я хотел бы привести цитату из Тейяра де Шардена [11]: “Я думаю, вряд ли у мыслящего существа бывает более великая минута, чем та, когда с глаз его спадает пелена и открывается, что он не затерянная в космическом безмолвии частица, а пункт сосредоточения и гоминизации универсального стремления к жизни. Человек не статический центр мира, каким он долго себя считал, а ось и вершина эволюции, что много прекраснее”.
S: Вы, очевидно, назвали Вашу книгу “Феномен науки” в параллель с книгой Тейяра де Шардена “Феномен человека”.
T: Да, и теперь хочу объяснить, почему. Я вижу науку как вершину человеческой культуры. И это не выражение моего личного вкуса и любви к науке. Я прослеживаю эволюцию человеческой культуры в тех же терминах, что и биологическую эволюцию, т.е. как последовательность метасистемных переходов, и эта последовательность ведёт к науке как наиболее высокой точке в иерархии управления. Следовательно, развитие науки определяет будущее эволюционирующей Вселенной. Полагаю, место и роль, которые я приписываю науке, являются производными от объективной реальности. Поэтому позвольте мне наскоро пробежаться по самым заметным метасистемным переходам в эволюции человеческой культуры.
Я говорил об изготовлении орудий как о типично человеческой деятельности. Есть интересная деталь. Различие между периодами Верхнего палеолита и Нижнего палеолита состоит в том, что появляются составные орудия, т.е. такие, которые состоят из двух или более объектов; например, копье с каменным наконечником. Нам это может показаться тривиальным, но это было не так для наших предков. Действительно, соединение двух или более вещей в единое целое, которое служит определённой функции, является метасистемным переходом. Даже в исторические времена было открыто народонаселение, которое не умело делать составные орудия. Это были коренные жители Тасмании. У них было каменное рубило с заострённым концом, режущее орудие грубой формы, деревянное копьё, два рода деревянных палиц, палка и лопата. Но, видимо, у них не было ни одного составного орудия. Они не знали, как прикрепить камень к деревянной ручке.
Следующий метасистемный переход известен как неолитическая революция. Это был переход от охоты и собирательства к скотоводству и земледелию. Животный и растительный миры, которые до этого времени были только внешними, неконтролируемыми источниками пищи, теперь стали объектами активного управления со стороны людей. Типичный метасистемный переход. Верховая езда, исторические последствия которой были столь велики, тоже является метасистемным переходом, так же как и пахота на волах.
Предположим, что Вы знаете, как сделать метасистемный переход от данной системы S, принадлежащей некоторому классу C, к метасистеме S’. И предположим, что S’ тоже принадлежит классу C. Тогда Вы знаете, как сделать MST от S’ к S’’, затем к S’’’ и т.д. Возникает потенциально бесконечная метасистемная лестница. Я называю систему, которая охватывает все эти системы и делает возможной растущую метасистемную лестницу, ультраметасистемой. Когда человек научился делать орудия и делать орудия для того, чтобы делать более совершенные орудия, он создал ультраметасистему, где он её драйвер. Огромная и сложная производственная система была построена по спирали методом, подобным нашему методу прогрессивной формализации. Сначала Вы создаёте несколько грубых орудий, набор A; затем, используя эти орудия, Вы создаёте набор B более совершенных орудий; эти более совершенные орудия позволяют Вам усовершенствовать орудия группы A; это набор A’. Тогда Вы совершенствуете B, используя A’, и идёте этим путём всё дальше и дальше:
A < B < A’ < B’ < A’’ < B’’ …
(знак < читается как ‘предшествует’). В современной промышленной системе невозможно сказать, что чему предшествует: проблема курицы и яйца. Но если система разрушена, единственный способ восстановить её состоит в том, чтобы раскрутить спираль снова, начиная с голых человеческих рук. Вот характерная черта эволюции путём метасистемных переходов. Мать-природа представляет собой гигантскую ультраметасистему, которая позволила жизни развиваться по спирали между нуклеиновыми кислотами и белками. Но мы ещё не знаем, что именно сыграло роль человеческой руки, поэтому не можем создать жизнь искусственно.
В эволюции производственной системы, как и в биологической эволюции, можно различить несколько крупномасштабных метасистемных переходов. Возьмём первую промышленную революцию, когда управление было наложено на естественные источники энергии. Возьмём вторую промышленную революцию: управление информацией и управление самим управлением. Эволюция компьютерных технологий может быть описана в терминах метасистемных переходов, но я не буду делать этого здесь.
S: Знаете, тот факт, что Ваш метод прогрессивной формализации так похож на другие эволюционирующие системы прибавляет, на мой взгляд, ему достоверности. Действительно, почему бы не использовать в нашей науке и философии те же эволюционные принципы, которые показали свою силу в другом месте?
T: Действительно, почему бы и нет. Когда, как Вы думаете, началась наука как таковая? Я, разумеется, не имею в виду технологию.
S: Во времена Ренессанса, вероятно. Или с древних греков?
T: Я бы определённо сказал, что с греков. Я не отделяю математику от естественных наук, если помните. И это именно греки, введением понятия доказательства, помогли математике начаться по-настоящему.
Ни в египетских, ни в вавилонских текстах мы не находим ничего, что хотя бы отдалённо напоминало математическое доказательство. Эквивалент того, что мы знаем как формулу, но частично выраженную на естественном языке, был известен и до греческих мудрецов. Например, египтяне вычисляли площадь круга по формуле ((8/9)2r)2 (что соответствует π = 3,16). Но идея о том, что любое высказывание о фигурах и числах, которое не является совершенно очевидным, должно быть доказано, т.е. выведено из совершенно очевидных положений посредством логически убедительного рассуждения, — эта идея была разработана греками. Видимо, за это был ответственен их демократический общественный строй. Споры и доказательства играли важную роль в их жизни. Понятие доказательства уже существовало как социальная реальность; оставалось только перенести его в область математики.
Введение доказательства представляет собой метасистемный переход в языке. Формула больше не является вершиной лингвистической деятельности. Доказательство нацеливается на анализ и производство формул. Это новый этап в развитии языка и мышления, и его возникновение вызвало громадный рост количества формул (закон разрастания предпоследнего уровня управления). Метасистемный переход всегда означает качественный скачок вперёд, взрывное развитие. Математика стран Древнего Востока оставалась почти неизменной в течение двух тысячелетий. Но всего лишь за одно или два столетия греки создали всю геометрию, над которой наши старшеклассники потеют и сегодня.
Возникновение доказательства было частью более широкого процесса движения к критическому мышлению, под которым я понимаю мышление о самом мышлении. Мы спрашиваем себя: Истинно или ложно то, что я думаю? Почему я так думаю? Как это может быть обосновано? Почему другие люди могут думать по-другому? В примитивных обществах люди воспринимают свой язык, свои верования и свои правила социального поведения как нечто данное, как природные явления. Потребовалось немало времени, а также контакты между различными культурами, чтобы люди поняли, что могут думать о своих убеждениях, анализировать и изменять их. Философия, как и математика, является детищем метасистемного перехода к критическому мышлению.
Когда мы смотрим на историю математики, мы опять, как вехи, видим метасистемные переходы. Возьмём возникновение алгебры из арифметики. Если должна быть найдена некоторая величина, это арифметическая задача, независимо от того, сформулирована ли она на обычном разговорном или специализированном языке. И когда указывается общий метод для решения класса задач — на конкретном примере, как это делается в начальной школе, или даже записанный в виде уравнения — мы всё ещё не выходим за пределы арифметики. Алгебра начинается тогда, когда сами уравнения становятся объектом деятельности и изучаются правила манипулирования уравнениями и другими формулами. Это метасистемный переход. Формула, определяющая управление над арифметическими операциями, становится теперь объектом управления со стороны законов алгебры. Производится бесчисленное множество новых формул (закон разрастания предпоследнего уровня управления). Хорошо помню свой восторг, когда школьником я познакомился с основами алгебры. Произвольные и часто расплывчатые правила, которые мы раньше должны были использовать для решения задач, были заменены чёткими и полностью обоснованными алгебраическими преобразованиями.
Использование абстракции, подобно шагу от школьной алгебры к современной алгебре, включает метасистемный переход; это форма моделирования. Создание формальной логики и метаматематики является крупномасштабным метасистемным переходом. Доказательство, которое было в математике на верхнем уровне иерархии управления, само становится объектом управления. Знаменитая теорема Гёделя доказывает, что что-то нельзя доказать.
Экспериментальная наука, в отличие от простого наблюдения, также является результатом метасистемного перехода. Она представляет собой управляемое наблюдение с теорией в качестве механизма управления. Это как переход от собирательства к земледелию. Мы не просто наблюдаем за природой, мы задаём природе вопросы, которые формулируем на языке наших теорий. Метасистемные переходы, происходящие в процессе развития науки, создают многоуровневую иерархию управления, вроде показанной на рис.6. Мы обсудили эту схему в контексте кибернетического животного; теперь вместо нервной сети мы имеем дело с абсолютно другим материалом, знаковыми системами, но принцип тот же. Представления в классической и квантовой физике и возможная система метапредставлений обсуждаются в [3].
Для человеческого общества наука является тем же, чем мозг для человека: инструментом познания, т.е. создания новых моделей реальности. Это самый высокий уровень в универсальной иерархии управления, но самый высокий не в том смысле, что сказанное на этом уровне не может быть отменено (может; и то, что разум говорит человеческому индивидууму, также может быть отменено, увы, эмоциями), а в его эволюционной истории (последовательности метасистемных переходов) и, следовательно, в его значении для будущего. Мы не можем “отменить” силу тяжести, но то, что вещи, как правило, падают на землю, не является таким уж важным, определяющим наше будущее фактором; когда мы хотим, мы можем его обойти, что доказывают летающие самолёты. В этом суть иерархий управления. Тейяр подчеркнул космическое значение феномена человека. Я хочу подчеркнуть космическую значимость феномена науки как части феномена человека.
Наука является надстройкой над человеческим мозгом, которая, хоть и создаётся мозгом, частично независима от него, имеет собственную иерархическую структуру и направляет работу индивидуальных человеческих мозгов. Наука не просто средство улучшения условий жизни людей; это космическое явление, имеющее колоссальное значение. Это вершина растущего древа Вселенной, ведущий росток Эволюции. Бессмертная сама, она имеет своей целью бессмертие для каждого человека.
S: Я думаю, многие люди найдут Вашу апологию науки преувеличенной, чтобы не сказать больше. Ну а как насчёт других форм духовной жизни человека, скажем, искусства? Вы, кажется, считаете его полностью бесполезным.
T: Нет, я не сбрасываю искусство со счетов даже в его самых чистых формах: вспомните, что я говорил об эстетическом воспитании. Но между наукой и искусством есть принципиальное различие, которое и определяет их долгосрочное влияние на будущее. Язык науки стремится быть формализованным, что означает, что его использование можно передать машине. Научные модели мира могут быть отделены от человеческого разума. Вполне возможно, что разумный марсианин мог бы понять смысл нашей математики и физики лишь на основе наших записей, как он (она, оно) могли бы сделать это в случае, скажем, механической модели Солнечной системы. В силу того, что научные модели можно отделить от человеческого разума, каждый следующий уровень в науке может относиться к предыдущему уровню как объективной реальности. При построении модели становится возможным повторный метасистемный переход, что приводит к эффекту лестницы и взрывному, по-видимому, неограниченному развитию. Наука, так сказать, выходит за пределы человеческого разума.
Искусство, наоборот, неотделимо от человеческого разума; язык искусства становится бессмысленным, если он ничего не говорит нашей душе. Поскольку человеческие тело и душа остаются неизменными (по крайней мере, в масштабах культурной эволюции), постольку есть присущие развитию искусства ограничения. Наука может быть (и в какой-то мере уже является) сверхчеловеческой; искусство сверхчеловеческим не является и никогда таковым не будет. Всё современное искусство нашего века, музыка, изобразительное искусство, поэзия, выросло из желания сделать что-то действительно новое, вырваться за пределы своих собственных ограничений…
S: Сделать метасистемный переход.
T: Да. Но результаты с моей точки зрения даже при том, что они часто интересны, а иногда и весьма впечатляющи, только ещё раз показывают существование ограничений. Метасистемный переход не принадлежит природе искусства. Независимо от той роли, какую в нашей жизни играет современное искусство, классическое искусство не сияет меньше, что резко контрастирует с ситуацией в науке (кто сейчас читает оригинальные труды Галилея и Ньютона?). Что сделано в искусстве, — а я имею в виду, конечно же, искусство всех времён и народов — то сделано, и не так уж много может быть добавлено.
Я хочу ещё раз подчеркнуть, что я нисколько не пытаюсь принизить роль искусства; я говорю только о роли новых достижений в искусстве и их влиянии на будущее человечества. В то время как роль новой науки, т.е. прибавлений к существующей науке, всё повышается и повышается, роль нового искусства — будем щедры — остаётся постоянной.
S: Я уверен, что большинство не согласится с Вами, а многие будут обижены.
T: Я ничего не могу поделать. Именно наука, и никакая иная форма человеческой деятельности, формирует будущее. Это простой факт эволюции. На этой оптимистической ноте я объявляю перерыв на кофе.
(окончание следует)
Оригинал: http://7i.7iskusstv.com/y2019/nomer10/turchin/
