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

Смысл кроется в метафоре

Поэтический метанатурализм подчеркивает важность метафоры при объяснении природных явлений – не ради художественности или эмоционального отклика, а в силу того, что метафора становится необходимым инструментом объяснения в многоуровневой реальности. Когда мы пытаемся понять природу многократно реализуемого явления, «истинное» описание этого явления нельзя найти на каком-то одном уровне: наиболее глубокое понимание требует признания общей абстракции, которую можно вывести из нескольких разных уровней. Например, если нейробиолог и специалист по теории информации Эрик Хоэль прав в своем убеждении, что «агентность, видимо, является многократно реализуемым свойством»6, то агентность следует определять как свойство, присущее агентам на уровнях любого масштаба.

В математике существует понятие самоподобия, а самоподобный объект – это объект, который по структуре похож на одну или несколько (или все) своих составных частей. Самоподобие связано с фрактальными паттернами, возникающими в результате рекурсивно применяемых правил построения, и они существуют в природе повсюду, часто в форме знаменитой последовательности Фибоначчи, которую мы видим в расположении семян подсолнухов, спиралях галактик и социальной организации колоний медоносных пчел. Системы, демонстрирующие самоподобие, такие как кибернетические системы с иерархической модульной архитектурой, в теории можно переосмыслить с помощью новых высокоуровневых принципов, таких как принцип отражения, как его называют математики.

Принцип отражения доказывает, что уровни во вложенной системе могут информировать друг друга, проявляя динамику, которую по той или иной причине было бы трудно наблюдать на каком-либо другом уровне. Если обратиться к примеру, который мы вскоре рассмотрим подробнее, динамика экосистем может пролить свет на динамику автокаталитических систем, и наоборот. Можно также предположить, что изучение динамики сложной адаптивной системы на высшем уровне растущей иерархии жизни может рассказать нам что-то о тех уровнях, которые еще не возникли, но которых следует ожидать. Например, изучение того, как в человеческом мозге возникает сознание, способно рассказать нам о том, каким образом может произойти формирование сознания в глобальном мозге, который формируется людьми, подключенными к своим беспроводным устройствам. Итак, поэтический метанатурализм обладает предсказательной силой, которой не отличается ни одна редукционистская теория. Он не игнорирует возникающие явления, а использует их для прогнозирования поведения изоморфных паттернов на более высоких уровнях.

Лучший способ проиллюстрировать концепцию множественной реализуемости – привести пример. В шестой главе мы увидели, что, изучая науку, мы также узнаем об эволюции, а изучая эволюцию, мы узнаем что-то новое о происхождении жизни. Теперь происхождение жизни научит нас чему-то, чего мы не знали о будущем жизни. Благодаря истине множественной реализуемости диссипативная адаптационная модель абиогенеза также является моделью эволюционного развития биосферы.

Биосфера – это автокаталитический набор

Как мы обсуждали в первой части, новое понимание возникновения сложных адаптивных систем, основанное на новой области физики, известной как неравновесная термодинамика, говорит нам, что жизнь возникает естественным образом и предсказуемо при определенных геохимических условиях, которые нередки во Вселенной. Благодаря адаптации, обусловленной диссипацией, система органических молекул, подталкиваемая постоянным потоком энергии, самопроизвольно изменяет конфигурацию на такую, при которой возникает самообновляющаяся, самоусиливающаяся сеть химических реакций – автокаталитический набор. Это пример эмерджентности, которая происходит, когда система претерпевает фазовый переход к состоянию более высокого порядка, сложности и стабильности.

В книге 2006 года «Программирование Вселенной» физик Сет Ллойд описывает автокаталитический набор как нечто вроде фабрики, работающей за счет энергии, протекающей через примитивную метаболическую систему: «Автокаталитические наборы реакций – это мощные системы. В дополнение к вычислениям они способны производить широкий спектр химических соединений. В сущности, автокаталитический набор подобен крошечной управляемой компьютером фабрике по производству химических веществ. Некоторые из этих химических веществ являются важнейшими компонентами жизни».

Обычно мы читаем о химических автокаталитических наборах, но экосистема тоже осуществляет коллективный автокатализ. Стюарт Кауфман, определенно больше всех сделавший для признания теории происхождения жизни на основе автокаталитических наборов, подчеркивает, что формирование новых видов и новых ниш в механистическом смысле не отличается от коллективного автокатализа, который мы наблюдаем в относительно простых химических сетях. В статье 2018 года «Возникновение ниши как автокаталитический процесс в эволюции экосистем», опубликованной в Journal of Theoretical Biology, Кауфман и его коллеги объясняют, почему экосистемы представляют собой «автокаталитически замкнутые самоподдерживающиеся сети реакций (или взаимодействий)», которые гарантированно повышают биоразнообразие и сложность по мере их самоусиления и эволюции.

Если процитировать кибернетика Фрэнсиса Хейлигена, который цитировал Э. О. Уилсона (назовем это «метацитатой»), мы видим, что автокатализ на уровне экосистемы непрерывен и, кажется, бесконечен. В статье 1999 года «Рост структурной и функциональной сложности в процессе эволюции» Хейлиген писал: «Как подробно объяснил Э. О. Уилсон (1992), типичные экосистемы не только содержат множество ниш, которые в конечном итоге заполняются новыми видами, но и демонстрируют самоподкрепляющуюся тенденцию к созданию новых ниш». Звучит знакомо? Конечно, ведь мы узнали об этом в предыдущей главе.

Если вдуматься, то почти все интегрированные сети адаптивных систем функционируют как автокаталитические наборы, включая социальные организмы, которые мы называем обществами или цивилизациями. Такие сети широко распространены, поскольку возникают спонтанно, когда большое количество организмов многократно взаимодействуют друг с другом и находят синергетические коллективные конфигурации, к чему их часто принуждает природа.

Почему взаимодействующие агенты регулярно соединяются, образуя стабильное целое? По той же причине, по которой молекулы с подходящим химическим разнообразием образуют устойчивые наборы автокаталитических реакций под воздействием потока энергии: совместная работа позволяет всей системе извлекать больше свободной энергии с меньшими затратами. В этом суть принципа рекурсивной самоорганизации. Природа поощряет сотрудничество, взаимодействие и синергию, так как это термодинамически выгодно для всех сторон, и по этой причине синергетические коллективные конфигурации в конечном итоге обнаруживаются любой многокомпонентной системой, исследующей различные состояния или конфигурации с помощью механизма слепой изменчивости и избирательного сохранения. Организмы конкурируют лишь до тех пор, пока не приходят к выводу, что совместная работа облегчает задачу каждого, и это касается в том числе и людей.

По мере того как биосфера создает растущее разнообразие сложных адаптивных систем, некоторые из этих систем взаимодействуют, образуя сложные адаптивные системы более высокого уровня, которые объединяются, формируя еще более крупные комплексы, и этот процесс с течением времени продолжается на более высоких и развитых в вычислительном отношении уровнях. Где заканчивается цепь эмергенций, и заканчивается ли она вообще, никто не знает, но мы немного порассуждаем об этом в заключительной главе.

Знакомые примеры так называемых суперорганизмов – это колонии муравьев, термитники, человеческие общества и экосистемы, составляющие биосферу. Все эти распределенные сети обрабатывают информацию и борются за поддержание своей организации, причем на удивление схожими способами с теми организмами, из которых они состоят. Хотя название «суперорганизм» является провокационным, важно понимать, что общество