Романтика реальности. Как Вселенная самоорганизуется, порождая жизнь, сознание и сложность Космоса - Бобби Азарян

же явление, но описываемое с разных точек зрения, соответствующих разным уровням описания. Вспомните фразу Сагана: «Мы – это способ, которым космос познает себя».

Теперь мы прольем свет на природу этого процесса, описав конкретные механизмы, делающие неизбежными важные эволюционные переходы. Подобно первому важному переходу в космической эволюции, который характеризовался возникновением живого организма в результате скоординированной коллективной деятельности многих взаимодействующих молекул, приближающийся важный эволюционный переход, вызванный скоординированной коллективной деятельностью триллионов взаимодействующих особей разных видов, представляет собой созревание биосферы в настоящий «суперорганизм». Эта сложная адаптивная система планетарного масштаба обладает мозгом, телом и потенциально способностью к воспроизводству.

Эволюция за пределы Земли

Космическая эволюция, конечно, началась не на Земле; она началась, когда зародилась сама Вселенная. Мы знаем, что образование неравновесных структур, которые мы называем звездами и планетами, произошло с неизбежностью в результате действия фундаментальных законов физики, и нас вполне устраивает обязательность этой части истории. Но идея о том, что жизнь – такая же закономерность, в настоящее время не является превалирующей позицией мейнстримной физической науки, хотя эта точка зрения явно импонирует специалистам по сложным системам, сотрудникам НАСА и все большему числу скучающих физиков, стремящихся объяснить происхождение жизни, а для тех, кто глубоко изучал статистическую термодинамику, это новый святой Грааль. Ни удостоенные Нобелевской премии биологи, такие как Кристиан де Дюв, ни наши самые уважаемые популяризаторы науки, такие как Карл Саган, больше не считают идею о том, что возникновение жизни было «вплетено в саму ткань Вселенной», как выразился де Дюв, шокирующей.

Хотя идея о том, что жизнь и агентность возникают как неизбежный результат закона природы, должна приносить нам духовное удовлетворение, она заставляет нас задаваться вопросом, где заканчивается неизбежность. Пусть даже она подразумевает, что жизнь в космосе широко распространена и легко зарождается на миллиардах или триллионах планет с условиями, достаточно похожими на земные, было бы весьма печально, если бы речь шла только о жизни, не способной покинуть планету, на которой она возникла.

Чтобы биологическая жизнь могла выйти за пределы своей родной планеты, она должна развить интеллект, а интеллект – это свойство, проявляющееся в достаточно сложных системах обработки информации. Итак, если эта космическая траектория действительно неизбежна в силу действия законов природы, то должны существовать механизмы, систематически побуждающие биосферу эволюционировать к состояниям более высокой сложности и интеграции информации. В предыдущей главе мы многое узнали о процессе появления знаний, но мы мало говорили о том, как модернизируется материальная составляющая, кодирующая растущую гору накопленных знаний. Основные эволюционные переходы – это революции в механизмах обработки и хранения информации. Потребность во все более крупных хранилищах знаний (системах памяти) показывает, что история космической эволюции – это не просто процесс генерации знаний, а процесс рекурсивной самоорганизации.

Чтобы понять принцип рекурсивной самоорганизации, мы должны подумать о том, как два выявленных нами типа эволюции, соответствующие двум типам обучения, сообща создают кибернетические системы с неуклонно возрастающей производительностью вычислений. Теперь мы довольно хорошо знакомы с филогенетическим обучением и основами онтогенетического обучения – самоорганизации. Традиционно термин «онтогенетическое обучение» означал исключительно индивидуальное обучение, но по мере развития научных дисциплин становилось очевидно, что все, называемое индивидами, на самом деле является самоорганизующимися коллективами меньших единиц, которые действуют вместе. Поэтому мы будем использовать термин «онтогенетическое обучение» для описания любого примера самоорганизации, поскольку именно «само» в каждом конкретном случае превращает коллективное обучение в индивидуальное обучение на более высоком уровне!

Хотя современный синтез подчеркивает, что эволюция происходит в результате конкуренции между организмами, борющимися за выживание (таков источник филогенетического обучения), он очень мало говорит о коэволюции видов и взаимозависимости и взаимосвязанности, которые мы наблюдаем в биосфере, обладающей устойчивостью и стабильностью, которые необходимо объяснить. Филогенетическое обучение – это метод байесовского обновления, который оптимизирует геном эволюционирующей популяции организмов, однако настоящая звезда шоу – самоорганизация, менее известный из двух эволюционных процессов, ведь она распространена повсеместно и потому является основным механизмом, стимулирующим непрерывную эмерджентность.

Несмотря на свою очевидную актуальность, самоорганизация в основном игнорировалась ведущими биологами как по практическим, так и по культурным причинам. Биологи склонны избегать концепций, для описания которых требуются экзотические математические и физические методы, а кроме того, они также обычно предпочитают сохранять здоровую дистанцию от всего, что звучит слишком телеологично, поскольку они все еще связывают телеологию или целенаправленность с некой мистической или «нефизической» силой, которая может приоткрыть богу или магии заднюю дверь в научный мир. Что ж, эти заботливые стражи эволюционной теории – этакий «Ночной дозор» науки – могут расслабиться и даже возрадоваться, ибо, хотя самоорганизация – это процесс, загадочным образом вызывающий «целевое состояние», сама цель является аттрактором с термодинамической функцией и точным математическим описанием. А еще натуралистам будет приятно узнать, что этот аттрактор порождается и поддерживается честной дарвиновской динамикой, поскольку развивается в результате изменчивости и отбора.

Слепая изменчивость и избирательное сохранение

Если говорить более конкретно, то эволюционная эпистемология показывает нам, что самоорганизация происходит посредством механизма изменчивости и отбора, известного как слепая изменчивость и избирательное сохранение. Мы можем рассматривать эту версию дарвиновской динамики как проявление идеи Докинза о том, что «дарвиновское „выживание наиболее приспособленных“ на самом деле является частным случаем более общего закона выживания устойчивых». Когда система взаимодействующих частей исследует различные конфигурации, устойчивые конфигурации сохраняются или отбираются, а неустойчивые забываются.

Впервые механизм слепой изменчивости и избирательного сохранения очевидно проявляется в момент возникновении жизни в форме того, что Джереми Ингленд назвал диссипативной адаптацией. Мы узнали все необходимое об этом процессе в третьей главе, но из нее не было вполне очевидно, что диссипативная адаптация посредством самоорганизации является многократно реализуемым явлением. Это означает, что, поскольку функционально эквивалентные сложные адаптивные системы могут существовать на разного рода материальной части или «субстратах», то один и тот же тип явления или процесса может быть «реализован» в природе в разных масштабах.

Множественная реализуемость также известна как независимость от носителя. Из-за независимости от субстрата изучение сложной адаптивной системы на одном уровне может помочь нам лучше понять аналогичные адаптивные системы на других уровнях. В 2017 году физик Макс Тегмарк сказал, что концепция, о которой, по его мнению, общество должно знать больше, – это независимость от субстрата, а затем он объяснил, как ученый может понять природу волны независимо от той среды, в которой она распространяется. Волны ведут себя примерно одинаково вне зависимости от среды, поскольку интересующее ученых явление следует искать в динамике, а не в материале. Сложные адаптивные системы – это кибернетические системы, которые теоретически могут существовать в бесконечном