Виктор Иванович Воронов
Размышления об информации, или Информация к размышлению
4. Наблюдатель способен сделать выбор любой альтернативы в соответствии с целями, которые он осуществляет на эволюционном пути вселенной. Индивидуальные наблюдатели также обладают свободой воли в совершении своих выборов, если выбираемые альтернативы не противоречат целям Творца.
5. Наблюдатель обладает ментальностью, вмещающей в себя мир математических идей, которые он использует для создания целенаправленных алгоритмов, позволяющих реализовывать выбор альтернатив в автоматическом режиме. Такие алгоритмы в науке проявляются как математически оформленные законы природы. Одним из подобных законов является случайный выбор альтернатив в соответствии с вероятностями, задаваемыми уравнением Шрёдингера. Такой выбор используется для событий, носящих нейтральный характер относительно целей Наблюдателя. Тот факт, что законы физики симметричны относительно обращения времени, свидетельствует лишь о том, что алгоритмы выбора альтернатив одинаковы в прошлом и будущем. Но этот факт никак не связан с возможностью движения вспять по времени.
6. Важнейшие решения Наблюдатель может реализовывать в единичных актах наблюдения, которые представляются практически невероятными в случайном сценарии эволюции вселенной. По-видимому, антропная настройка параметров вселенной и зарождение биологической жизни связаны именно с такими актами.
7. Так как выборы альтернатив в иерархической структуре наблюдателей согласованы, то должен существовать универсальный язык общения, доступный для всех уровней иерархии, а также внепространственная и вневременная коммуникационная связь, осуществляемая в информационной реальности, которая обеспечивает эту согласованность. Таким образом, ИС Наблюдателя содержит некий модельный вид информации, представленный феноменальными переживаниями и воспринимаемый всеми индивидуальными наблюдателями как сознание.
Изложенная система взглядов, по существу, аккумулирует разнообразные представления, связанные с интерпретациями квантовой механики, содержащими активного наблюдателя.
Конечно, в настоящее время не существует физических методов, позволяющих подтвердить или опровергнуть такие представления. Поэтому те, кто разделяет подобные взгляды, оказываются на территории религии и эзотерики, где знание не требует подтверждённых опытом доказательств.
Однако, на наш взгляд, это не является недостатком, а может рассматриваться даже как определённое достоинство, так как описанные представления, связанные с научными проблемами, перекидывают мостик между двумя, обычно противостоящими, формами познания – между наукой, рассматривающей природу через призму физических законов, и религией, имеющей дело с законами ментального мира.
2.5. «Трудные» проблемы биологии
2.5.1. Какая наука раскроет тайну происхождения жизни?
Проблема возникновения жизни, несмотря на все успехи биофизики и молекулярной биологии в изучении функционирования живых клеток, по-прежнему существует на уровне гипотез об эволюции биомолекул в обособленные комплексы, способные к метаболизму и воспроизводству. При этом в зависимости от того, какое из этих двух свойств считается первичным, рассматривается разный исходный состав биомолекул и разные сценарии их происхождения и эволюции.
Так, в гипотезе А. И. Опарина предполагается образование в водной среде, содержащей метан, аммиак и углекислый газ, под действием электрических разрядов аминокислот и возникновение в таком «первичном бульоне» белковых молекул. Эти молекулы уже способны создавать выделенные комплексы – коацерваты, обменивающиеся веществом с окружающей средой. В дальнейшем в процессе эволюции коацерваты обособляются от окружающей среды с помощью белково-липидных мембран. Однако вопрос, каким образом в коацерватах возникает механизм репликации, использующий нуклеиновые кислоты, в этом подходе остаётся без ответа.
Другая гипотеза, известная как «мир РНК», предполагает, что первоначально возникли рибозимы – молекулы РНК, способные катализировать собственную репликацию. В процессе эволюции эти молекулы могли обрести ещё и каталитические свойства, необходимые для синтеза белков. Способность РНК к эволюции экспериментально доказана, однако по-прежнему много вопросов остаётся относительно абиогенного происхождения нуклеиновых кислот.
Существует также подход, в котором первичными молекулами, положившими начало предбиологической эволюции, были липиды, образующие в водной среде структуры, способные к размножению.
Однако во всех предлагаемых гипотезах неявно предполагается, что для объяснения возникновения жизни достаточно выстроить убедительную схему самоорганизации биомолекулярной машины, способной к обмену веществ, репликации и эволюции. При этом информационная составляющая жизни фигурирует только как средство для достижения этих целей.
Конечно, существует множество определений того, что понимается под жизнью, делающих акцент на том или ином наборе качеств биологических систем. Но представляется, что понятие жизни гораздо шире и не сводимо к её конкретной физической реализации. В этом смысле жизнь связана не столько с механизмами манипулирования информацией, сколько с самой информацией и с информационными взаимодействиями, осуществляемыми живыми организмами.
И хотя в настоящее время нам известен лишь биологический вариант жизни, уже не трудно представить результат эволюции кремниевых структур, удовлетворяющий всем критериям, необходимым для того, чтобы систему можно было считать живой. Поэтому, делая акцент на информационной составляющей жизни, можно дать следующее её определение.
Жизнь – это существование обособленных активных информационных систем, способных к адаптации, эволюции и самовоспроизводству. Независимо от конкретного воплощения, такие системы можно называть организмами.
В физическом мире самопроизвольное возникновение организмов возможно только эволюционным путём. Поэтому первый шаг, который должна была сделать эволюция, – это создать свой собственный механизм, который позволял бы запоминать изменения, произошедшие в системе, и реплицировать их.
Решение этой задачи требовало одновременного появления нескольких качеств, каждое из которых по отдельности не давало системе никаких конкурентных преимуществ. И самое главное качество, приобретаемое на этом этапе, – это использование информации в эволюционном процессе. И хотя материальный носитель информации – нуклеиновые кислоты – система могла приобрести абиогенным путём, носителем содержательной информации они могли стать только после образования в биологической системе генетического кода и возникших на его основе записей, представленных генами.
Генетический код биологической жизни сформировался на базе кодонов – триплетных комбинаций из четырёх нуклеотидов, используемых в синтезе нуклеиновых кислот, а кодонам было поставлено в соответствие двадцать аминокислот, являющихся строительными блоками всего разнообразия белков.
Одновременно с появлением генетического кода и генов должен был образоваться механизм трансляции генетической информации в белковые структуры и механизм воспроизведения генетически заданных агрегатов биомолекул, необходимых для репродукции. Также для того, чтобы информация была содержательной и могла использоваться, все перечисленные механизмы и качества должны быть отражены в первичном тезаурусе возникающей ИС. Конечно, такой тезаурус можно назвать самоорганизацией, но самоорганизация – это всегда совокупность правил и законов, в которых заложена структура системы и которые, по существу, представляют тезаурус предбиологических систем.
В последующей эволюции образование рецепторов и эффекторов, необходимых для превращения предбиологической системы в активную биологическую ИС, то есть в живую клетку, также должно сопровождаться возникновением соответствующих кодов и развитием тезауруса, придающего последовательностям кодов содержание. Для осуществления организмом адаптивного поведения в окружающей среде тезаурус должен содержать внешнюю и внутреннюю модельную информацию, а также включать управляющую информацию, необходимую для осуществления реакции организма на внешнее воздействие.
Вообще в биологической эволюции новые качества (ароморфозы) возникают преимущественно в результате множественных согласованных изменений в организмах. Такие изменения могут затрагивать как физические, так и информационные составляющие системы, включая и её тезаурус. При этом вероятность случайного характера этих изменений на сегодняшний день представляется ничтожно малой. Хотя, безусловно, наше незнание о том, как это происходит, не является доказательством неосуществимости таких согласованных эволюционных процессов в результате случайных мутаций и факторов естественного отбора.
Но остаётся совершенно непонятным, как в результате случайных физических процессов одновременно с морфогенетическими изменениями в организме может формироваться адекватный тезаурус, представляющий систему знаний о строении организма и об окружающей среде, в которой этот организм существует.
Однако известно, что во всех ИС естественного или искусственного происхождения начальный тезаурус всегда закладывается материнской системой. И это подсказывает нам, что и в случае формирования биологической жизни начальный тезаурус также мог быть передан от материнского организма. И таким организмом, как об этом говорилось в предыдущем разделе, может быть Наблюдатель, в существовании которого нуждается квантовая механика. При этом тезаурус не обязательно должен быть реализован непосредственно в обособленной ИС. Достаточно, чтобы система имела к нему доступ в виде И-И-взаимодействий, которые могут и не требовать какого-либо физического посредничества.
В этой связи, обсуждая происхождение жизни, надо иметь в виду, что в рамках ЕНП, несмотря на все трудности, в принципе, можно найти схему образования физической составляющей биологической системы. Но вряд ли возможно выяснить схему возникновения информационной составляющей жизни, которая связана с такими отсутствующими в физике понятиями, как смыслы и целенаправленность.
Идея существования Наблюдателя хотя всё еще дискутируется в научной среде, но уже не вызывает отторжения в квантовой физике. Однако она по-прежнему кажется неприемлемой в биологии. Во многом это связано с догмами буквалистского креационизма, основанными на библейских текстах о происхождении жизни и вступающими в резкое противоречие с научными представлениями. Но даже тогда, когда креационисты признают эволюцию и результаты научных исследований, трактуя их как проявление «разумного замысла», существование внематериальной сверхъестественной сущности, недоступной опыту, воспринимается как псевдонаука.
При этом аргументы креационистов, апеллирующие к сложности биологических систем или к исчезающе малой вероятности их возникновения, отвергаются как аргументы от незнания. А влияние на ход эволюции сверхъестественных сил воспринимается просто как способ отодвинуть решение проблемы, переадресовав её на высший уровень иерархии.
Однако в рамках информационной парадигмы нет необходимости привлекать какие-либо сверхъестественные силы. Современная наука признаёт возможность существования многих миров, законы которых могут существенно отличаться от законов нашей Вселенной. И в этих мирах может существовать своя жизнь, природа которой совсем не обязана быть биологической, но которая, по определению, выстроена на базе активных ИС, обладающих разнообразным набором возможностей, в том числе и недоступных для биологических организмов.
С другой стороны, мы знаем, что существует иерархия биологической жизни, и эта иерархия объединяется информационными взаимодействиями. А для таких взаимодействий нет никаких принципиальных препятствий, чтобы осуществить единую иерархию разных видов жизни, принадлежащих разным мирам. И в этой общей иерархии Наблюдатель, направляющий эволюционный путь нашей Вселенной посредством информационных взаимодействий выбора, имеет все возможности способствовать возникновению биологических организмов, осуществляя выбор необходимых, хотя, возможно, и маловероятных вариантов эволюции. И самое главное, Наблюдатель может являться тем материнским организмом, который заложил первоначальный тезаурус в биологическую ИС, вдохнув тем самым жизнь в физическую молекулярную систему.
А у науки есть все возможности подтвердить или опровергнуть подобные взгляды, заняв место наблюдателя – творца в создании живых организмов на кремниевой основе.
Таким образом, понимание того, что проблема происхождения биологической жизни связана не только с возникновением материальной системы организма, но и с наполнением её информационным содержанием, делает эту проблему предметом изучения не только естественных наук, но и других форм познания, имеющих дело с информационными аспектами жизни.
В этой связи можно выделить три относительно независимых направления исследований.
Первое направление связано с самопроизвольным образованием физической системы – биологической клетки, ставшей носителем жизни. Такая задача решается в рамках комплекса физических и биологически наук – биофизики, биохимии и молекулярной биологии. При этом, даже если вероятность естественного возникновения необходимых для самоорганизации клетки условий окажется неприемлемо малой, надо иметь в виду, что такие условия могли сложиться в результате целенаправленных выборов Наблюдателя.
Второе направление связано с информационной составляющей жизни – с поисками механизмов последовательной передачи начального тезауруса от материнского организма Наблюдателя к образующейся ИС биологической жизни и с дальнейшим встраиванием информационной составляющей нового организма в систему коммуникативных связей всей иерархии жизни. Если решение таких задач в принципе осуществимо, то, скорее всего, поиски будут вестись в рамках психологических наук с использованием нетрадиционных методов, связанных с изменёнными состояниями сознания.
И наконец, третий, возможно, самый сложный аспект жизни связан с нашей самостоятельностью, с нашей отделённостью от материнского организма. Так ли биологическая жизнь независима, как нам представляется, или она – всего лишь один из функциональных органов Наблюдателя, соучаствующий в эволюции Вселенной? Конечно, ни о какой физической связи с Наблюдателем науке неизвестно, но ощущение связи информационной проявляется как ощущение существования души.
В рамках какой науки можно найти ответы на связанные с этим вопросы, пока неясно. Но возможно, это задача вообще не науки, а религии как одной из ветвей познания природы.
Поэтому в свете глубины и сложности перечисленных проблем кажется, что неприятие естественными науками альтернативных взглядов, пытающихся осознать феномен жизни во всей его многоликой сложности, не имеет под собой серьёзных оснований. Скорее всего, первоисточник жизни можно будет познать, только поняв, что есть Бытие в целом. А это задача, далеко выходящая за рамки чисто физического взгляда на мир.
2.5.2. Проблема морфогенеза: как образуются формы организмов
Ещё одна трудная проблема биологии связана с онтогенезом – ростом и развитием многоклеточного организма из оплодотворённой яйцеклетки – зиготы. Во время онтогенеза наблюдается разнообразное коллективное поведение клеток образующегося организма. К основным видам такого поведения относится:
• деление клеток с сохранением структуры и генетической информации (митоз);
• целенаправленная миграция, сопровождающаяся распознаванием клеток своего вида и образованием однородных клеточных структур;
• дифференцировка, приводящая к изменению функций клеток, их формы, структуры и метаболизма;
• самоликвидация клеток (апоптоз), вызывающая рассасывание органов и образование полостей в организме;
• целенаправленный рост клеток, например нейронов, устанавливающих межклеточные связи.
В рамках ЕНП поведение клеток объясняется регуляцией экспрессии генов и контролем синтеза белков, зависящих от внешних и внутренних факторов физико-химической природы. Такая регуляция носит сложный многоступенчатый характер, затрагивающий все стадии образования комплекса белков, специфичных для конкретного типа клеток, начиная от конфигурации хроматина в ядрах клеток и кончая посттрансляционными модификациями белков. К внешним факторам, воздействующим на регуляцию, относятся межклеточные взаимодействия, осуществляемые посредством поверхностных контактов или химических сигналов, а также физико-химические градиенты разной природы, воспринимаемые и интерпретируемые клетками.
Возникающие при регуляции разнообразные виды совместного клеточного поведения, организованные в пространстве и времени, обеспечивают онтогенез многоклеточного организма, который на каждом своём этапе является функционально согласованным и приспособленным к среде своего развития.
С физикалистской точки зрения онтогенез может быть полностью описан, если удастся определить все цепочки химических реакций, происходящих в клетках, и установить все физические факторы, воздействующие на такие реакции. Другими словами, достаточно во всех деталях выяснить принципы работы химической машины, которой является живая клетка, чтобы понять, каким образом клетки согласуют и организуют своё поведение. Однако живая клетка – это не просто химическая машина, а прежде всего информационная система, целенаправленное поведение которой определяется решениями, принимаемыми на основании информации об окружающей среде, и тезауруса, позволяющего эту информацию интерпретировать.
Но несмотря на достаточно глубокие представления об устройстве биологических клеток, по-прежнему мало что известно о тех структурах, которые необходимы для их функционирования как информационных систем. Неизвестно, каким образом в клетках кодируются рецептируемые сигналы, существует ли центр, где аккумулируется первичная информация, каким образом информация обрабатывается и запоминается, где хранится тезаурус клетки, на каком уровне принимаются управляющие решения и как эти решения регулируют экспрессию генов.
Возможно, информационные структуры клеток каким-то образом связаны со структурами белковых молекул, которые на современном уровне знаний воспринимаются лишь как ферменты, катализирующие специфические реакции, или с хроматином, который является чем-то большим, чем только хранителем и реализатором генетической информации. Но также возможно, что некоторых структур, необходимых для ИС, в клетках нет вообще, а хранение тезауруса и принятие решений осуществляется с помощью информационно связанного с клетками симбиотического организма, входящего в иерархию Наблюдателя.
Однако независимо от того, как устроена ИС клетки, в процессе онтогенеза многоклеточного организма происходят морфогенетические преобразования, связанные с возникновением или удалением функциональных органов и с образованием изначально определённых пространственных структур и форм. А для решения таких задач одних физических взаимодействий явно недостаточно.
Конечно, в более или менее простых случаях – на уровне кристаллов, вирусов и рибосом – сложные формы могут образовываться из атомов и молекул в результате самопроизвольной агрегации уже готовых наборов элементов под действием сил физической природы. Но поведение живых клеток существенно отличается от поведения атомов и биомолекул. Необходимые для построения организма клеточные элементы возникают уже непосредственно во время морфогенеза, а причины, порождающие разнообразные формы, вряд ли можно свести к физическим взаимодействиям клеток, согласованное поведение которых связано с использованием информации. Поэтому проблема, а скорее всего, тайна морфогенеза заключается в определении источника информации и способа, каким эта структурированная в пространстве и времени позиционная информация доставляется в каждую конкретную клетку, занимающую в системе координат развивающегося организма определённое место.
Можно, конечно, предположить, что в геноме зиготы такая позиционная информация присутствует изначально и, передаваясь на организменный уровень, реализуется посредством запрограммированного управления регуляцией генов в каждой конкретной клетке, обеспечивая необходимое сочетание биомолекул в нужное время и в нужном месте. Впрочем, в настоящее время механизм такой передачи информации и органы, которые могли бы осуществлять управление морфогенезом, неизвестны. Но если бы такие органы и существовали, то они должны были бы являться частью ИС, содержащей на любом этапе развития необходимые для управления элементы – каналы передачи управляющих сигналов, центр принятия решений и тезаурус, в котором отражена функциональная и морфологическая модель развивающегося организма.
Однако разнообразные факты эмбриональной регуляции, отражающие возможность нормального построения организма при различных нарушениях его целостности на ранних стадиях эмбриогенеза, указывают на то, что морфогенез не подчиняется жёстко заданной программе развития, а обладает свойством эквифинальности, то есть способностью из разных начальных состояний и разными путями достигать определённых конечных форм. Причём регуляция наблюдается, когда ещё не существует никаких клеточных структур, которые можно было бы ассоциировать с системой управления, ответственной за выбор пути развития нарушенного эмбриона.
Проблема отсутствия управляющего морфогенезом центра, как на клеточном, так и на организменном уровне, вылилась в представление о морфогенетических полях, содержащих необходимую для осуществления поведения клеток позиционную информацию.
Однако природа таких полей остаётся неизвестной, хотя, возможно, как считал А. Г. Гурвич [Гурвич, 1944], эти поля имеют биологическое происхождение и связаны с УФ-излучением, генерируемым клетками. Но в любом случае представление о поле – это не более чем фиксация факта индивидуального поведения клеток, мало что говорящая о происхождении пространственно-зависимой информации, определяющей это поведение.
С другой стороны, и проблема измерений в квантовой механике, и проблема происхождения жизни, не находящие удовлетворительного решения в рамках ЕНП, обретают ясность в представлениях ИП, допускающей независимое существование информационной реальности. В этих представлениях морфогенетическая информация не обязательно должна быть связана с материальными носителями, а может базироваться на структурах, входящих в иерархию материнского организма, проявляющегося как Наблюдатель в квантовой механике и как Творец, участвующий в создании и эволюции биологической жизни. А реализуется морфогенетическая информация в каждой отдельной клетке посредством информационного взаимодействия выбора, запускающего цепочки химических процессов, определяющих конкретное поведение клеток. И с этой точки зрения материальное тело является только частью живого организма, а другая, нематериальная его часть, находится с телом в симбиотическом единстве, дополняя недостающие элементы информационной системы. А такими элементами могут быть и долговременная память, и различные аспекты тезауруса, и центры принятия решений. Возможно, что именно ощущение такого симбиоза воспринимается нами как единство души и тела.
Описанный взгляд на источник морфогенетической информации практически полностью совпадает с предложенными Гансом Дришем [Дриш, 1915] в начале XX века представлениями о существовании нематериальной и внепространственной сущности, способной целенаправленно влиять на химические процессы в клетке, контролируя вероятности их протекания. Такую сущность, позаимствовав термин у Аристотеля, Дриш назвал энтелехией.
Безусловно, в рамках ЕНП энтелехия предстаёт в качестве непознаваемой «жизненной силы», и виталистическая теория Дриша не может рассматриваться как научная ввиду её неверифицируемости. Однако информационное понимание энтелехии как особого вида генетической информации, содержащей модель многоклеточного организма и технологию его построения, делает её полноценным объектом изучения.
Таким образом, можно предположить, что в процессе онтогенеза генетическая информация поступает из двух источников: ДНК задаёт информацию, обеспечивающую развитие организма необходимыми «строительными блоками», а энтелехия предоставляет «проектную» и управляющую информацию, организующую морфогенез индивидуального организма.
В этой связи относительно морфогенетической информации (или энтелехии) может быть сформулирован ряд содержательных вопросов. Например, о способе наследования энтелехии от родительских организмов и её согласованности с унаследованным геномом. О том, исчезает ли энтелехия с материальной смертью биологического организма или используется в иных, нематериальных, формах существования жизни. О роли энтелехии в биологической эволюции. Об иерархической структуре энтелехии, включающей морфогенетическую информацию отдельных клеток, многоклеточных организмов, социальных групп и так далее по всей иерархии биологической жизни.
Существование генетической информации, не связанной с геномом клетки, позволяет по-новому взглянуть не только на проблему морфогенеза, но и на ещё более сложную проблему гносеогенеза, во время которого сформировавшиеся функциональные органы и организм в целом получают информационное обеспечение в виде рефлексов, инстинктов, познавательных способностей и знаний об окружающей реальности, то есть начинают обладать необходимым для жизнедеятельности тезаурусом.
Действительно, предположение о том, что необходимая для гносеогенеза модельная и управляющая информация содержится в геноме клетки, требует ответа на ряд непростых вопросов. А именно: каким образом такая информация закодирована в геноме последовательностями нуклеотидов; каков молекулярный механизм чтения и передачи этой информации на организменный уровень; как реализуется эволюционное развитие и закрепление в геноме информации, связанной с окружающей средой и способами адаптации организма в этой среде?
Ни на один из этих вопросов на сегодняшний день нет ответов. И непонятно, как их получить вообще, ведь в рамках редукционного подхода, используемого в ЕНП, не просматривается даже путь от генов до морфологических признаков многоклеточных организмов, хотя между ними и существуют надёжно установленные корреляции.
Однако представление об информационной составляющей организма, не связанной с материальными носителями, эти вопросы снимает. Правда, на новые вопросы о природе существования других, нематериальных, реальностей также необходимо будет найти ответы. Но это уже не узкие вопросы биологии, а всеобщие вопросы, определяющие наше представление о структуре Бытия и о месте биологической жизни в этой структуре.
Конечно, в настоящий момент мы мало что можем сказать о второй – внетелесной – составляющей биологических организмов, содержащей морфогенетическую и психогенетическую информацию. Но это не значит, что мы имеем дело с непознаваемыми сущностями. Просто вместо физических методов познания необходимо будет использовать информационные методы и подходы. И возможно, ответы на некоторые вопросы найдутся уже в результате компьютерного моделирования морфогенеза с использованием энтелехии, сконструированной на основе наших знаний о развитии и формировании организмов.