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

или цивилизация – это всего лишь следующий эмерджентный уровень структуры и функции в иерархии жизни, создаваемой путем рекурсивной самоорганизации. Каждый организм является суперорганизмом с позиции более низкого уровня, а каждый суперорганизм – это просто организм с позиции более высокого уровня. Например, если бы одноклеточное существо, такое как бактерия, могло рассуждать, оно считало бы многоклеточные организмы, например людей, суперорганизмами.

Суперорганизмы также называют метаорганизмами, метасистемами и суперсистемами, но в основе всех этих суперклевых названий лежит одна общая идея: это сложные адаптивные системы, состоящие из множества сложных адаптивных систем. Части объединяются, образуя большее целое в результате фазового перехода – процесса, который математически подробно описали Эрик Смит и Гарольд Моровиц в книге 2016 года «Происхождение и природа жизни на Земле», выдвинув теорию фазовых переходов жизни. Она напоминает теорию метасистемных переходов Валентина Турчина. Турчин – советский и американский кибернетик двадцатого века – в 1970-х годах описал, как процесс рекурсивной эмерджентности неумолимо создает все более сложные кибернетические системы. Эта теория была изложена в его недооцененной кибернетической эпопее «Феномен науки», название которой очевидно отсылает к книге Пьера Тейяра де Шардена «Феномен человека». В этой картине космической эволюции Вселенная собирается в иерархическую (многоуровневую) кибернетическую машину, обладающую богоподобными способностями.

Синергетические коллективные конфигурации

Напомним, что фазовые переходы случаются, когда взаимодействия между составными частями, будь то молекулы или агенты, становятся достаточно скоординированными для того, чтобы создавать кооперативные эффекты, также известные как взаимоусиливающие эффекты, которые подталкивают систему к преодолению критического порога. Как именно происходит этот волшебный метасистемный переход? Все начинается с потока энергии, ведущего многокомпонентную систему к аттрактору в ее конфигурационном пространстве. Когда один компонент взаимодействует со своим соседом, он производит эффект в этом соседе, который распространяется на окружающих его соседей, а те передают эффект первоначального воздействия дальше, тем самым создавая закольцованную цепную реакцию. Поскольку вся сеть динамически взаимодействует, то причинные цепи, создаваемые глобальным распространением, в итоге возвращаются к исходным точкам. Фактически этот процесс порождает повторяющуюся серию причинных петель, которые связывают части вновь сформированного целого, гармонизируя коллективные паттерны движения, что обеспечивает более эффективное рассеивание градиента энергии.

В соответствии с конструктивным законом, описанным в предыдущей главе, это позволяет еще большему количеству энергии проходить через систему, организуя ее быстрее, из-за чего петля положительной обратной связи увеличивает размер и сложность сети. Молекулярный или поведенческий хаос спонтанно превращается в динамический порядок, когда из весьма завораживающей энтропийной силы кристаллизуется новая функциональная структура. Отдельные компоненты становятся частью системы более высокого уровня с новыми глобальными свойствами, которые ограничивают поведение элементов, составляющих систему.

В то время как часть индивидуальной свободы молекулы или агента теряется по мере их интеграции в коллектив, синергия, обусловленная присоединением к группе, дает индивиду новые, немыслимые ранее возможности. Люди, являющиеся частью общества с определенными правилами, могут быть менее свободны, чем человек, живущий в дикой природе, но у них есть доступ к плодам цивилизации, таким как технологии, способным расширять человеческий опыт. Без культуры люди не смогли бы узнать, каково это – лететь в самолете или слушать симфонию. Без технологий жизнь не способна покинуть планету или избежать гибели звезды.

Хотя спонтанная самоорганизация – это процесс, который по своей сути телеологичен или целенаправлен, когда динамическая система неизбежно попадает в аттрактор, который она должна активно поддерживать, она в равной степени является дарвиновской. Поскольку энергия, проходящая через систему, заставляет ее постоянно исследовать новые конфигурации, то состояния, наилучшим образом улавливающие и рассеивающие энергию, оказываются именно теми состояниями, в которых система снова и снова застревает. Это форма естественного отбора.

Помните, что в приспособленности главное стабильность, поэтому самые стабильные состояния выбираются в соответствии со вторым законом термодинамики – или тенденцией к беспорядку. По мере того как эволюционирующая система движется к своему аттрактору и становится все более стабильной, в ее конфигурационном паттерне накапливается адаптивная информация. В результате самоорганизации, или онтогенетического обучения посредством слепой изменчивости и выборочного сохранения, способы уклонения от равновесия кодируются в памяти, носителем которой выступает динамическая организация адаптирующейся системы. Вспомните высказывание Сюзанны Стилл из статьи, цитируемой в конце шестой главы: «Система, реагирующая на стохастический управляющий сигнал, может быть интерпретирована как вычисляющая имплицитную модель переменных окружающей среды посредством своего динамического развития. Состояние системы сохраняет информацию о прошлых флуктуациях среды, и часть этой информации позволяет прогнозировать будущие»7.

Это относится к самоорганизующимся системам на всех уровнях, будь то клетки, мозги или города. Карл Фристон и Максвелл Рамстед из Университета Макгилла совместно с коллегами опубликовали несколько статей, в которых математически обосновывается, как должен применяться принцип свободной энергии на всех этих уровнях. Для нас важный урок звучит так: когда взаимодействующие агенты самоорганизуются в синергетическую коллективную конфигурацию, этот процесс всегда является формой диссипативной адаптации, поскольку эмерджентная система способна потреблять больше энергии из окружающей среды. Но диссипативная адаптация – это еще и процесс байесовского вывода, а неравновесные аттракторы – это наборы состояний, которые минимизируют свободную энергию системы и ошибку прогнозирования.

Что все это значит? Похоже, это указывает на то, что биосфера движется по той же эволюционной траектории, что и автокаталитический набор, приведший к возникновению жизни, только в большем масштабе. Сначала это всего лишь простая кибернетическая система, но миллиарды лет спустя она становится организмом с глобальным мозгом и способностью к самовоспроизведению. Как воспроизводится биосфера? Когда мы начнем терраформировать другие планеты, такие как Марс, это и будет воспроизводством биосферы! Но мы пока еще не подошли к этой части истории.

Все виды важны

Оглядываясь на жаркие дебаты о телеологии, мы видим, что Стивен Джей Гулд и его нерелигиозные, но одухотворенные критики, такие как Роберт Райт, могут быть правы одновременно – эволюция в результате естественного отбора постоянно усложняет биосферу именно потому, что она непрерывно создает большее разнообразие на уровне видов. Биосфера в принципе не может усложняться, если она одновременно не становится более разнообразной, поскольку разнообразие видов – это именно то, что создает большее разнообразие специализированных частей, и именно разнообразие или различие частей обусловливает разделение труда между коллективным целым. Таким образом, растущая лестница ниш возрастающей сложности создает распределение взаимодействующих видов, которые функционируют как множество взаимодействующих частей – примерно так же, как элементы, необходимые для возникновения жизни.

Большее количество видов в экосистеме или биосфере функционально аналогично большему количеству биомолекул в клетке или большему количеству типов клеток в многоклеточном организме. Это очень логично, если подумать о том, как структурированы другие сложные системы. Ни машина, ни человек не смогли бы нормально функционировать, если бы