Жизнь как самоорганизующаяся система

Как уже говорилось выше, живое вещество следует рассматривать как подсистему более обшей системы «геосфера + жизнь». Последнее озна­чает, что изменение геосферы и биосферы происходят во взаимодействии, хотя временные масштабы геохимических и биогеохимических процес­сов совершенно разные.

Но именно благодаря этому и следуя принципу выделения объекта изучения, о котором говорилось в одной из предыдущих глав, очень много полезных сведений о характере развития биосферы, и биоты в частности, мы можем получить и при локальном рассмотрении, считая геосферу фоном развития жизни.

А это, в свою очередь, означает, что мы в интересах наблюдателя пренебрегаем влиянием на содержание биотических процессов тех из­менений, которые вносит в развитие геосферы живое вещество, то есть пренебрегаем рядом обратных связей.

Итак, оставим в стороне нерешенные вопросы о происхождении жизни, приняв гипотезу о бифуркации, и сосредоточим внимание на изучении процессов самоорганизации в живом веществе как подсисте­ме биосферы.

Законы, управляющие процессами жизнедеятельности, неизмери­мо сложнее, чем те, которые управляют развитием косной материи. Но если мы присмотримся внимательно к процессам развития биоты, то обнаружим ту же логику самоорганизации, и для ее описания также под­ходит язык дарвиновской триады (изменчивость, наследственность, от­бор), возникший впервые как язык описания эволюции именно живой Природы.

И что не менее важно для понимания процессов развития жизни, точнее, системы живых организмов, так это представление о развитии жизни как о некотором динамическом процессе. Череда бесконечных катастрофических перестроек, хорошо изученных эволюционистами, является тому наглядным доказательством.

Вот почему и на этом уровне организации вещества проявляются те же свойства РЫНКА, о которых шла речь в предыдущей главе. Только теперь понятие о стабильности должно быть расширено, и более пра­вильно говорить не столько о стабильности или устойчивости, сколько о сохранении гомеостаза. Но и на этом уровне сохраняется отбор по характеристикам системы в данный момент, без прогноза будущего воз­можного состояния!

И отдельному живому организму, и системам организмов (напри­мер, популяциям) свойственны такие же периоды бифуркационных перестроек, как и тем динамическим системам, о которых речь шла выше.

Я еще вернусь к описанию некоторых особенностей механизмов са­моорганизации в мире живого, а сейчас — одно важное отступление, посвященное проблемам, связанным с термином «информация». Ибо дальнейшее обсуждение процессов эволюции живого вещества уже не­возможно без учета процессов информационной природы.

2. О понятии «информация»

Если описание эволюции неживой материи не требует использования понятия об информации, информационном взаимодействии, то объяс­нение жизнедеятельности живых организмов, как мы увидим, невоз­можно без введения в язык термина «информация».

Информация — это очень сложное и многоплановое явление. И с моей точки зрения, оно относится тоже к первопонятиям, поскольку дать однозначное определение информации, опираясь только на дру­гие первопонятия, мне представляется невозможным. Можно лишь описать те ли иные особенности того, что принято называть информа­цией (что интуитивно называется информацией) и информационным взаимодействием.

Удивительно: уже возникла обширная наука информатика, кото­рая пронизывает многие (если не все) научные дисциплины, наука, которая является основой важнейших направлений развития совре­менной техники, вторгается во все сферы нашей жизни, наука, от ус­пеха которой во многом будет зависеть будущность человека, а между тем центральное понятие этой теории — «информация» — до сих пор не имеет четкого общепринятого определения. И это обстоятельство роднит его с такими фундаментальными понятиями, как материя или энергия.

Многие ученые, прежде всего философы и методологи информа­тики и кибернетики, считают информацию всеобщим свойством мате­риального мира.

Я же убежден, что подобные взгляды не являются достаточно обо­снованными, и склонен считать, что удовлетворяющего всех определения информации, то есть достаточно универсального определения, про­сто не может быть, ибо оно неотделимо от свойств субъекта, который нуждается не в информации вообще, а во вполне определенной инфор­мации, и отбрасывает ненужную ему информацию.

В основе понятия информации и информационного взаимодействия лежит сигнал! хотя он совершенно не эквивалентен понятию инфор­мации и может иметь любой источник, а главным в информационном взаимодействии является субъект, принимающий сигнал и формирую­щий соответствующую реакцию на этот сигнал.

Информация сама по себе ничего не стоит и ничего не означает. Мне кажется бессмысленным говорить о ценности информации как о некоторой абсолютной характеристике. Информация нужна субъекту (организму) для возможности выбора способа действий при стремле­нии к достижению некоторой цели. Поэтому по отношению к живому организму понятие качества информации вполне закономерно и мо­жет быть охарактеризовано ее соответствием тем целям, которые стре­мится достичь тот или иной субъект, его способностью воспринять ин­формацию и его способностью ее использовать.

Основоположник теории информации К. Шеннон рассматривал
простейший вариант информационных процессов: передачу опреде­ленного типа сигналов с помощью средств связи. Заметим, что для
этой цели он мог бы и не употреблять термина «информация», по­скольку и без него можно было бы оценить искажение сигналов случайными помехами и построить соответствующую математизированную теорию.
Субъективное значение информации ни Шеннон, ни его последователи не рассматривали. А это субъективное восприятие информации мне представляется самым важным в теории информации.

Я буду понимать слово «информация» в самом простом житейском
смысле — как некоторую совокупность сведений. И не только из-за многообразия ее особенностей, но и в силу того, что необходимость введе­ния этого понятия возникает тогда, когда мы начинаем изучать объек­ты, способные к целенаправленным действиям. И по мере усложнения организации материального мира, по мере появления объектов всё большей и большей сложности и с более слож­ным набором целей потребность в сведениях у организма непрерывно возрастает, и значение информации в развитии биосферы непрерывно растет и усложняется.

Я постараюсь это продемонстрировать.

3aмeтим еще раз, что получение сведений связано с сигналом, то есть некоторым воздействием среды или некого субъекта на другого субъекта, принимающего сигнал. Этим термином («сигнал») мы можем обозначать некоторое внешнее воздействие на тот или иной объект. Оно может приводить к определенной реакции объекта. Если эта реакция определяется известными законами физики и химии, то в употребле­нии термина «информация» нет необходимости.

Заметим, что эта реакция новее не обязательно однозначна. Так, действие разряда на смесь газов порождает целый ряд химических элементов, как и порыв ветра — целую гамму волн разной длины и амплитуды.

Точно также мы все привыкли говорить о генетической информа­ции и ее переносе от одного живого организма к другому. Но, по боль­шому счету, и в этом явлении мы можем избежать употребления терми­на «информация». В самом деле, оплодотворение клетки — это неко­торый физико-химический процесс, а неоднозначность результата связана с неизбежным присутствием случайных факторов. И он может быть объяснен на основе этих законов.

Совершенно иное дело, когда реакция объекта на сигнал не мо­жет быть объяснена на основе законов физики и химии. Предполо­жим, например, что в поле зрения животного попал хищник. Реак­ция животного будет зависеть от множества обстоятельств. На осно­ве своего опыта и опыта, приобретенного в результате обучения, животное «проведет анализ полученных сведений». Оно должно бу­дет оценить, сколь опасен для него этот хищник, и «принять соот­ветствующее решение». Boт здесь обойтись уже без понятия «инфор­мация» нельзя.

И весь процесс отпоступления сигнала до выработки соответствующей реакции мы должны отнести к числу информационных процессов, а связь между действиями обоих животных мы и будем называть информационной. Заметим, что она не однозначна и за­висит, например, от степени обученности животного. И не только от этого!

Хотя передача сигнала и реакция на него не могут быть объяснены без использования законов физики и химии, одними этими законами объяснить информационное взаимодействие невозможно. Субъект об­ладает системой рецепторов, способных принять сигнал. Вот их дей­ствия и могут быть описаны на языке физики и химии. Но дальше на­чинается уже малопонятное: организм способен к селекции сигналов, выделению того, что ему «интересно», и игнорированию сигналов, не­сущих сведения, не влияющие на характер его жизнедеятельности.

Примечание. Но есть факты, которые до сих пор не поняты. В пре­дыдущей главе я говорил о законе Пacтеpa — Кюри, согласно кото­рому живая клетка отбирает в процессе метаболизма вещества толь­ко одного типа симметрии. Каков механизм этого отбора? Ответа на этот вопрос пока нет!

На уровне селекции сигнала появляется и понятие о ценности ин­формации, то есть об информативности сигнала как степени по­лезности сведений, которые с ним связаны, для обеспечения целей организма. Если сигнал, например, не вызывает никакой реакции, то это означает, что он и не несет никакой информации. Сейчас порой без особой необходимости используется еще одно понятие информатики — «обратная связь». Его часто используют в тех случаях, когда в материальных системах живой или косной ма­терии возникают компенсационные эффекты, аналогичные прояв­лению свойств устойчивости. Используя такое понятие, часто забывают о том, что термин «обратная связь» возник в теории регули­рования при создании систем автоматического управления техническими системами. Принцип обратной связи позволяет ав­томатически учитывать новые сведения о состоянии объекта при его малых отклонениях от желаемого состояния и менять соответ­ственно управляющие воздействия без вмешательства управляюще­го субъекта.

Без понятия об информации нельзя объяснить и действие принци­па обратной связи. Он, конечно, согласуется с законами физики, но не является их следствием, ибо все его характеристики полнос­тью определяются субъектом, проектирующим систему. Поэтому, употребляя термин «обратная связь», надо помнить о его происхож­дении.

Таким образом, на определенном этапе мирового эволюционного процесса возникает вещество, развитие которого уже не может быть объяснено классическими законами физики и химии. Проявляют­ся самостоятельные законы, имеющие информационную природу. Объяснить их природу и механизмы возникновения и реализации информационного взаимодействия в большинстве случаев мы пока не можем.

После этого отступления вернемся снова к описанию механизмов самоорганизации в мире живого и постараемся выяснить те новые ка­чественные изменения, которые связаны с этим уровнем организации материи.

Дата добавления: 2015-11-26