Эволюция, творение и неравновесность. Умеющий шагать не оставляет следов. Лао Цзы, «Дао дэ цзин» icon

Эволюция, творение и неравновесность. Умеющий шагать не оставляет следов. Лао Цзы, «Дао дэ цзин»



НазваниеЭволюция, творение и неравновесность. Умеющий шагать не оставляет следов. Лао Цзы, «Дао дэ цзин»
Дата конвертации13.11.2012
Размер252.29 Kb.
ТипОтчет

Г Л А В А 3

ЭВОЛЮЦИЯ, ТВОРЕНИЕ И НЕРАВНОВЕСНОСТЬ.


Умеющий шагать не оставляет следов. Лао Цзы, «Дао дэ цзин»


1. Случайная и теистическая эволюция.


Автор ясно отдает себе отчет в том, что рано или поздно его спросят: «А сам-то ты чего придерживаешься – теории теистической эволюции? Или буквалистского креационизма?»

Однако все по порядку. Начнем с первой теории.

Она утверждает, что на протяжении всей истории Земли, включая настоящее время, происходила и происходит направляемая Создателем эволюция, то есть, возникновение высших организмов из низших.

Мне представляется необходимым в этом смысле разграничить понятия упорядочения и эволюции.

Упорядочение, как мы видели, это ни что иное, как увеличение во времени доли вещества системы, проявляющего то или иное когерентное поведение (например, рост живого организма). Это упорядочение поддается как рациональному описанию (в частности, с помощью методов неравновесной термодинамики - на физическом уровне и фрактальных алгоритмов - на смысловом), так и экспериментальному наблюдению. С упорядочением мы сталкиваемся каждый день, прогуливаясь по лесу, поливая цветы и растя ребенка.

Эволюция же, понимаемая прежде всего в биологическом плане ­это развитие одних форм (например, живых существ) из других, которое использует последние в качестве исходного материала.

Фигурально выражаясь, упорядочение - это генерация "фразы" (типа "На темно-голубом эфире...") из "слов", которые в свою очередь генерируются из "букв" и т.д., а эволюция - это трансформация одной "фразы" (например, той же "На темно-голубом эфире...") в другую, например, в "На метле с охапкой дел тихий дворник пролетел".

Важно то, что в случае упорядочения мы всегда можем выделить в итоговой структуре образующие ее подструктуры (слова и буквы в фразе, нуклеотиды и атомы в ДНК), а в случае эволюции такое выделение невозможно. Можно в связи с этим говорить, что упорядочение - это сборка сложного из простого, а эволюция - это преобразование друг в друга структур, находящихся в определенном смысле на одном уровне сложности (например, гипотетическое преобразование обезьяны в человека, качественно близких в плане вещественной сложности последовательности "атомы – нуклеотиды - ­ДНК - ген - хромосома - хромосомный набор").

Этот процесс - преобразование сложного в сложное - как оказывается, крайне маловероятен и экспериментально не подтвержден (по крайней мере, ни один случай биологической эволюции до сих пор надежно не продемонстрирован (или все они оспариваются)).

...Парадокс, не правдa ли? Сложное из простого возникает повсеместно и ежесекундно, а сложное из сложного – по меньшей мере очень редко.
Почему ?

Да потому, что образование сложного из простого (упорядочение) происходит в нестабильных неравновесных системах, в которых за счет некоей асимметрии ("затравки", смысла) в точке бифуркации выбирается то или иное направление упорядочения и характер возникающей когерентности. Упорядочение возможно потому, что система асимптотически неустойчива, она "зряча", восприимчива к особенностям среды, "способна принимать их во внимание, адаптироваться к ним" (Пригожин, Стенджерс, 1986).

После того, как система пройдет бифуркацию и переключится в одно из устойчивых состояний, это состояние стабилизируется, становясь асимптотически устойчивым, невосприимчивым к воздействиям, и чтобы столкнуть систему на другую ветвь, необходимо возмущение, в общем случае, на порядки и десятки порядков более мощное, нежели то, которое определило направление упорядочения в точке бифуркации.

Отсюда видно, что эволюция (преобразование сложного в сложное) требует весьма больших и крайне маловероятных в реальности воздействий, причем воздействий к тому же еще и организованных и направленных.

Во-первых, почему больших и почему направленных? Рассмотрим для примера некую рептилию. Для того, чтобы перестроить этот организм в то, что как-то похоже на птицу, необходима макромутация или комплекс мутаций, которая перестроит конечности рептилии в крылья. Но только обязательно функциональные крылья целиком, так как "50 % крыла" - это не крыло, а совсем наоборот: для лазания и хватания оно станет непригодным задолго до того, как станет пригодным для полета, в результате оно будет только осложнять жизнь нашей рептилии, вследствие чего она, скорее всего, погибнет.

Впрочем, пример с крыльями почему-то вызывает особую агрессию у атеистов и антикреационистов, поэтому сошлюсь на акад. Л.С. Берга: «Если животному, быстро бегающему, например антилопе, необходимо иметь длинные ноги, то, во-первых, одинаковые вариации должны сразу получиться на всех четырех ногах, во-вторых, одновременно с костями и в том же направлении должны удлиниться мышцы, сосуды, нервы, перестроиться все ткани. И притом все эти вариации должны быть наследственными... Такое чудо во всей истории Земли может случиться один раз, а между тем, если прав дарвинизм, вся эволюция должна быть таким перманентным чудом»(Берг,1977). Впрочем, к вопросу о крыльях, макромутациях и перестройках мы еще вернемся несколько ниже.

Очень вероятно, что достаточно сложная система, столкнувшись с гигантской флуктуацией, придет к разрушению. Мы, например, вполне можем представить себе сборку собора из кирпичей, являющуюся результатом некоего бифуркационного процесса в неравновесной полистабильной системе. Можно сказать, что «постройка собора» требует флуктуаций, не выходящих за рамки «укладывания единичного кирпича».

Но перестроить собор, например, в завод, после того, как он уже построен, можно только в результате гораздо больших усилий, да и то, если эти усилия направлены (аккуратное отбивание кирпичей по одному). Если же они ненаправлены (динамит), то мы разрушим не только собор, но и сами кирпичи.

Правда, в этих рассуждениях можно найти уязвимость. Так, после того, как полистабильная система (например, биологическая популяция) пройдет бифуркацию и выберет одно из устойчивых состояний, она действительно становится невосприимчивой. Но где гарантия, что при своем движении по термодинамической ветви эта система не встретится с новой бифуркацией и вновь не станет неустойчивой? В биосфере ситуации выбора встречаются постоянно. Например, с биологической популяцией это может произойти в результате изменения климата, смены условий обитания, вытеснения конкурирующими видами, появления новых хищников, изменения кормовой базы и т.п. В результате этого случайно присутствующие в популяции особи-мутанты ("подающие надежды монстры" (Goldschmidt, 1940, Gould,1977)), случайно оказавшиеся более приспособленными именно к данному изменению условий, весьма быстро образуют новую популяцию (система переключается в новое состояние). Последовательность таких быстрых изменений и составляет эволюцию. Этой быстротой эволюционисты, в частности, объясняют систематическое отсутствие переходных форм в палеонтологии (см. ниже).

Однако здесь можно выдвинуть несколько возражений, следующих из рассмотрения особенностей устойчивости сложных систем.

Мы знаем, что живой организм, как система, является весьма упорядоченным, сложным и пространственно дифференцированным, т.е. сильно асимметричным. В таких системах процессы транспортного типа преобладают над флуктуациями (Николис, Пригожин, 1990), и в силу этого чувствительность системы к бифуркациям низка, так как система при своем движении по термодинамической ветви находится в очень глубоком "потенциальном желобе" (иного и быть не может, так как в противном случае флуктуации (мутации) привели бы к быстрому "размазыванию" генофонда).

В силу своей высокой асимметрии, встретившись с бифуркацией, система не сразу "заметит" неустойчивость, и будет еще некоторое время двигаться в направлении, задаваемом "призраком" старой, до-бифуркационной ветви (см. Приложение 1, см. также о затягивании потери устойчивости в (Арнольд, 1990, стр.27-28)). "Почувствовать дискомфорт" такая система может, лишь достаточно далеко проскочив точку бифуркации, сильно отклонившись от нового устойчивого состояния, а при этом для успешного перехода на устойчивую ветвь будет необходимо наличие в популяции "случайно оказавшихся" там особей, очень сильно отличающихся по своим свойствам от среднего (тех самых "монстров").

Но такие особи либо а) должны «подоспеть» как раз к моменту бифуркации (вариант теистической эволюции), и делать это систематически, либо б) существовать в рамках старых популяций еще задолго до возникновения неустойчивостей (вариант случайной эволюции). (Для случая спонтанной эволюции существование «счастливых монстров» задолго до бифуркации является необходимым, ибо обратный случай (если они систематически появляются непонятно почему именно в моменты бифуркаций) означает наличие непричинной корреляции).

Вот что пишет эволюционист П.-П. Грассе: «Теория Дарвина очень и очень требовательна: каждое отдельное растение, отдельное животное потребовало бы тысяч и тысяч благоприятных и своевременных (выделено мной – М.Ш.) событий для своей эволюции. Таким образом, чудеса стали бы правилом» (Grasse, 1977).

Но в устойчивом движении по термодинамической ветви (до бифуркации) таких "монстров" в популяции просто не может быть, так как они сами, будучи приспособлены к новым, после-бифуркационным условиям, в это время были бы весьма неприспособленными к условиям старым (до-бифуркационным)!

Применительно к биологическим системам эти выводы могут показаться спекулятивными. Но можно показать, что они являются следствием общего для всех когерентных систем явления гистерезиса.

Рассмотрим такой простой пример, как ферромагнетик. Помещая его ненамагниченный кусок во внешнее возрастающее магнитное поле H, мы получим движение по некоей плавной кривой, т.е. индукция ферромагнетика (В) плавно возрастает от нуля до Bmax: ферромагнетик переходит из неупорядоченного в устойчивое в данных условиях (внешнее магнитное поле) состояние, характеризующееся упорядоченностью векторов намагничивания в материале, т.е. асимметрией.

Теперь начнем уменьшать Н до нуля, а потом увеличивать в противоположном направлении. Состояние Bmax станет неустойчивым, но магнетик "не почувствует" изменения Н не только в момент Н=0, но и вплоть до Н = -Нс, т.е. в области уже довольно большой неустойчивости состояния Bmax, т.к. внешняя асимметрия до некоторого критического предела будет неспособна изменить характер внутренней асимметрии. Это и есть гистерезис, а Нс называется коэрцитивной силой.

Подобное поведение проявляют и некоторые электронные схемы, например триггер Шмидта, в которых имеет место гистерезис зависимости выходного сигнала от входного.

Гистерезис есть, как можно показать, свойство всех систем с асимметрией и дифференциацией, и в общем случае оно заключается в том, что, входя в область множественных решений (устойчивости других решений), система будет продолжать некоторое время двигаться в направлении старой ветви, пока изменяющийся управляющий параметр не превысит некоторое критическое значение и/или флуктуации не «вытолкнут» систему с неустойчивой траектории (Приложение 1). Величина гистерезиса есть, в общем случае, функция асимметрии системы.

Кроме всего прочего, гистерезис в системе с многоуровневой информацией обусловлен еще и упомянутой в предыдущей главе устойчивостью сложного смысла, сохраняющегося неизменным при вариациях в пределах субструктур.

Такие эксперименты в области биологии, как известный E. coli long-term evolution experiment, только подтверждают все вышесказанное. За время этого опыта (20 лет) сменилось около 44000 поколений бактерий, в результате только одна из колоний (а скорее всего, потомки одной клетки) получила способность, помимо глюкозы, усваивать цитрат из окружающей среды (Holmes, 2008).

(Кстати, поскольку этот эксперимент вероятностный, то возникновение такой мутации вообще может быть ментальным артефактом (этого вопроса мы коснемся в главе 4).

Результат этого эксперимента показывают, что гистерезис в системе даже в случае изменчивых и быстро размножающихся бактерий так велик, что даже проскочив бифуркацию, вызванную появлением в среде нового потенциально питательного вещества, эта система очень долго (более 20000 поколений, или около 10 лет) продолжала пребывать в практически неизменном состоянии.

Переход такой системы в новое устойчивое состояние в варианте теистической эволюции потребует гигантского направленного воздействия, а при случайной эволюции - "динамитного", но также весьма значительного.

Этот вывод о необходимости больших скачков в эволюции подтверждается тем, что переходные формы в палеонтологии систематически отсутствуют, в то время как, принимая градуалистский взгляд на эволюцию (то есть, в переводе на язык неравновесной динамики - постоянные мелкие бифуркации и постоянные же небольшие изменения), мы должны были бы ожидать обратного – практически все находки состояли бы только из переходных форм. Эволюционист С.-Дж. Гулд признает: «Всем палеонтологам известно, что ископаемые практически не содержат переходных форм, переходы между большими группами, как правило, являются внезапными». (Gould, 1977)

Чтобы обойти эту трудность, Гулдом, Элдриджем и др. (Gould, 1992, Gould, 1993) была создана теория прерывистого равновесия (квантовой эволюции), утверждающая, что эволюция происходит крупными скачками, перемежающимися с длительными периодами «стазиса», в течение которых не происходит существенных изменений. Согласно этой теории, эволюция свойств, закодированных в геноме, происходит в результате редких периодов образования новых видов, которые протекают относительно быстро по сравнению с периодами устойчивого существования видов.

Итак, резюмируя вышесказанное, видим, что для переключения системы с внутренней асимметрией (геном живого существа, популяция) в устойчивое состояние, по многим причинам, нужен большой скачок. Перефразируя неосторожное выражение Гольдшмидта (Goldschmidt, 1940), «первая птица должна вылупиться из яйца рептилии»

Такой большой скачок имеет ряд неожиданных свойств.

Для открытых систем имеет место равенство:

(18)

где dSi/dt - собственное производство энтропии в системе, dSe/dt - поток энтропии при взаимодействии системы со внешней средой. dSi/dt всегда положительно. Таким образом, как мы уже отмечали (гл."Сверхпричина", п.8), упорядочение возможно только тогда, когда

(19)

т.е. когда собственное производство энтропии компенсируется ее внешним потоком с отрицательным знаком.

Собственное производство энтропии dSi/dt есть функция неравновесности системы и скорости ее перехода в устойчивое состояние. Сложная система с гистерезисом, далеко проскочив точку бифуркации, является весьма неравновесной. Ее переход в новое устойчивое состояние сопровождается сильной диссипацией энергии, так что dSi/dt по абсолютной величине на некоторое время становится намного большим dSe/dt; иначе говоря, переход такой системы в устойчивость сопровождается большим выбросом энтропии, который не успевает компенсироваться ее внешним потоком с отрицательным знаком.

Но при этом dS/dt становится намного большим нуля, т.е. такая система может разупорядочиться. Быстрое достижение устойчивого состояния, т.е. эволюционный (а скорее, революционный) скачок, как оказывается, может привести к разупорядочению. Примеров такого рода сколько угодно: взрывообразное вскипание жидкостей при их замерзании из сильно переохлажденного жидкого состояния, растрескивание кристаллов при фазовых переходах, разогревание ферромагнетиков выше точки Кюри и разрушение доменной структуры при перемагничивании, хаос в социальных системах и экономике вследствие прогрессивных революций, хаотические всплески и падения численности, вплоть до полного вымирания, в системах типа «карась-щука» и т.п.

Вообще можно показать, что с точки зрения теории перестроек, перестройка любой системы, в данном случае живого организма или популяции, обязательно сопровождается более или менее продолжительным периодом снижения ее функциональности. Приведу достаточно обширную цитату:

«Вот некоторые простейшие качественные выводы из этой теории
применительно к нелинейной системе, находящейся в установившемся устойчивом состоянии, признанным плохим, поскольку в пределах видимости имеется лучшее, предпочтительное устойчивое состояние системы


^ 1. Постепенное движение в сторону лучшего состояния сражу же приводит к ухудшению. Скорость ухудшения при равномерном движении к лучшему состоянию увеличивается.

2. По мере движения от худшего состояния к лучшему сопротивление системы изменению ее состояния растет.

3. Максимум сопротивления достигается раньше, чем самое плохое состояние, через которое нужно пройти для достижения лучшего состояния. При прохождении максимума сопротивления состояние продолжает ухудшаться.

4. По мере приближения к самому плохому состоянию на пути перестройки сопротивление, начиная с некоторого момента, начинает уменьшаться, и как только самое плохое состояние пройдено, не только полностью исчезает сопротивление, но система начинает притягиваться к лучшему состоянию.

5. Величина ухудшения, необходимого для перехода в лучшее состояние, сравнима с финальным улучшением и увеличивается по мере совершенствования системы. Слабо развитая система может перейти в лучшее состояние почти без предварительного ухудшения, в то время как развитая система, в силу своей устойчивости, на такое постепенное, непрерывное улучшение неспособна.

6. Если систему удается сразу, скачком, а не непрерывно, перевести из плохого устойчивого состояния достаточно близко к хорошему, то дальше она сама собой будет эволюционировать в сторону хорошего состояния.
С этими объективными законами функционирования нелинейных систем нельзя не считаться.»
(Арнольд, 1990).

…На первый взгляд кажется, что п.6 дает путь разрешения ситуации, так как из него следует, что как раз большой направленный скачок в из плохого состояние в состояние, близкое к хорошему, может, казалось бы, достаточно быстро и без большого ухудшения, привести систему в это устойчивое хорошее состояние. То есть в переводе на биологический язык, достаточно большая макромутация или комплекс мутаций сделает возможной адаптацию к новому состоянию без провала функциональности (адаптабельности).

Казалось бы, все очень хорошо укладывается в теорию прерывистого равновесия.

Теперь рассмотрим, как выглядит «достаточно большая мутация или комплекс мутаций» применительно к данной ситуации. Очевидно, нам нужно перепрыгнуть а) точку максимума сопротивления и б) точку самого плохого переходного состояния.

В биологическом контексте сопротивление системы будет складываться из:

  • гомеостатических свойств живого организма и популяции.

  • стабилизирующего действия естественного отбора (Любищев, 1973, 1982), отбраковывающего «недоделанные» и вообще единичные экземпляры.

  • устойчивости генетического текста к вариациям в пределах своих субструктур (см. гл. 2). «Гены являются мощным стабилизирующим механизмом, главная функция которого – предотвращать образование новых форм» (Hitching, 1982).

  • энтропийного фактора, препятствующего усложнению (см.ниже)

С ухудшением состояния системы в ходе перестройки все еще проще: выгоды, полученные от макромутации (комплекса мутаций), должны во всяком случае покрывать потери в адаптабельности, вызванные ими (например, крылья, в которые превратились конечности, должны за счет способности к полету или, по крайней мере, планированию, доставлять их обладателю преимущества по крайней мере не меньшие, чем то, что он неизбежно утратит в связи с перестройкой строения и функций означенных конечностей. Представим себе летучую мышь, которая не научилась летать…).

На уровне популяций ухудшение связано с тем, что большие генетические скачки в популяции, в частности, приводят к снижению репродуктивной способности. В 1957 г. Холдейн математически показал, что в популяции не может заменяться одновременно свыше 12 генов более приспособленными аллелями без того, чтобы её репродуктивная численность не упала до нуля (Haldane, 1957, см. также о нейтральной теории эволюции в Википедии).

Теперь перепишем вышесказанное в виде совокупности требований, которым должен удовлетворять Большой Скачок, чтобы быть успешным.

  • Он должен быть достаточно большим для того, чтобы вышеописанные стабилизирующие факторы не вернули состояние системы к среднему.

  • Должна быть обеспечена репродукция особей, несущих прогрессивные изменения генома, и закрепление этих свойств в популяции. В живой природе мы наблюдаем нечто обратное: даже выведенные человеком сорта и породы в случае прекращения селекции возвращаются к исходным диким формам;

  • В случае, если скачок складывается из комплекса множественных изменений в геноме, они должны коррелировать между собой и все быть направленными в сторону «хорошего» состояния, что вытекает из принципа «хрупкости хорошего» (Арнольд,1990, стр.30-32), гласящего, что, если некая ситуация описывается несколькими факторами, то она является «хорошей», если только все факторы находятся в допустимых пределах; выход хотя бы одного из них за эти пределы сразу приводит к тому, что вся ситуация полностью становится «плохой». Например, самый эволюционно продвинутый орган зрения бесполезен, если не работает передача информация от него в центр обработки такой информации (мозг). Впрочем, пример с глазом тоже почему-то вызывает агрессию противников концепции разумного замысла, поэтому приведу другой пример: мутация tetraptera у мухи дрозофилы, которая приводит к неспособности летать, несмотря на дополнительную пару полноценных крыльев: они просто не обеспечены необходимой «обвязкой».

  • Дополнительно должны быть обеспечены не только генетические изменения, но и поведенческие. Пример: те же самые крылья, появившиеся у некоей, «вылупившейся из яйца рептилии» (Goldschmidt, 1940) птицы опять-таки прямо вредны, если это существо не умеет ими пользоваться.

  • Должна наблюдаться корреляция между изменениями внешних условий и характером изменений внутренних. Грубо говоря, среда должна «дать опомниться» популяции, в противном случае популяция просто тихо вымрет. Дело в том, что (так, вспомнили о том, что всякая телеология и витализм нам запрещены!) из каждой точки бифуркации ведет как минимум одна (а скорее всего, очень много) ветвь к состоянию «Вечный Покой». (Представим себе, что в вышеупомянутом опыте с E.Coli мы не просто добавили в среду цитрат (т.е. создали новую ветвь развития системы), а еще и удалили из среды глюкозу (сделали старую ветвь неустойчивой). Что произойдет, понять нетрудно.)

Итого, мы видим, что для того, чтобы «из яйца рептилии вылупилась первая птица», и не только вылупилась, но и научилась летать, упорхнув от хищников, а потом еще и дала потомство, которое не будет сожрано ее бывшими единоплеменниками, нужно Очень Нетривиальное Сочетание Условий.

Мы видим, что последовательно развиваемая теория «пунктирного равновесия» приводит к необходимости очень заметных непричинных корреляций.

Так что эволюционисты должны защищать градуализм (постоянные мелкие бифуркации → постепенные и постоянные изменения) не менее ожесточенно, чем Рейхсканцелярию в 1945-м, но это в настоящее время довольно трудно – переходных форм-то как не хватало во времена Дарвина, так и сейчас не хватает!. (В противном случае непонятно, зачем вообще понадобиласть теория пунктирного равновесия, если градуалистская модель все так хорошо объясняет).

Вот еще что. Градуалистская модель гораздо хуже, чем теория пунктирного равновесия, справляется с объяснением длительного существования реликтовых видов в неизменном состоянии. Такие ныне существующие виды, как целакант (ископаемые целаканты обнаружены в юрских слоях, возраст которых 150 млн. лет), наутилус (юрский период, 170 млн.лет), гастроподы (девон, 400 млн.лет), мечехвосты (каменноугольный период, 300 млн. лет), акулы, стрекозы, паукообразные, крокодилы, голосеменные растения и проч., и проч., существуют в неизменном виде все эти десятки и сотни миллионов лет. Они за все это время не встретились с ситуацией выбора ни разу? Какая неведомая сила хранила их от бифуркаций?

Велик соблазн списать неизменность этих видов на длительные периоды стазиса, которые перемежаются с краткими периодами взрывного видообразования. Но вот непричинные корреляции, которые мы необходимо должны при этом признать…

Далее, второе начало термодинамики, несмотря на теорию неравновесных систем, еще никто не отменял. Энтропия в общем, как правило, имеет тенденцию к росту. А это значит, что для эволюции в случайном мире направления, ведущие к усложнению (эволюции) и направления, ведущие к упрощению (деволюции), по крайней мере, равновероятны. А скорее всего, упрощение более вероятно, если вспомнить о тенденции роста энтропии. По крайней мере, признавать выделенность ветвей, ведущих к усложнению, при строгом запрете на телеологию – значит признавать наличие непричинной корреляции. Так что от деволюции никуда не деться – в качестве примеров можно привести редукцию органов движения и пищеварения у паразитов, исчезновение глаз у пещерных животных, отсутствие конечностей у змей и т.п. Специализация видов коррелирует и с упрощением генома – так, число нуклеотидов в ДНК земноводных больше, чем у чисто сухопутных рептилий.

Вот пример, приводимый в Википедии в качестве доказательства эволюции – о быстрых морфологических изменениях в популяции ящериц Podarcis sicula в результате смены среды обитания и перехода на новую пищу, которые признаются эволюционными. Однако если мы внимательно посмотрим, что произошло, то увидим, что «Сравнение митохондриальной ДНК показало, что популяции генетически неразличимы(то есть генетически это еще не эволюция – М.Ш.), но в то же время в популяции с Под Маркару (остров - М.Ш.) средний размер особей увеличен, задние конечности короче, максимальная скорость бега меньше, а также отличается реакция на нападение хищников (выделено мной – М.Ш.). Эти изменения строения и поведения объясняются меньшей активностью хищников на Под Маркару и наличием более густой растительности, способствующей маскировке» . (Herrel и др., 2008), то есть этот пример говорит скорее о том, что, что в благоприятных условиях, при ослаблении «давления естественного отбора» происходит энтропийный процесс - быстрая утрата приспособительных качеств.

Далее. Для того, чтобы выжить в постоянно меняющемся, нелинейном и нестабильном мире, необходима близкая к идеальной приспособляемость (небольшой гистерезис), которая имеет место тогда, когда транспортные и флуктуационные процессы в системе близки по скорости; а высокая дифференциация, асимметрия и специализация в живых организмах есть, как мы видели, прямое препятствие к этому. Эти факторы (сложность, дифференциация, асимметрия), напомним, являются осложняющими при перестройках системы (см. Арнольд, 1990).

Словом, наиболее вероятно, что спонтанная эволюция не пошла бы далее бактерий (которые обладают быстрой сменяемостью поколений, слабо дифференцированы, очень податливы (способны чувствовать неустойчивость вблизи бифуркаций), и в силу этого весьма приспособлены: некоторые из них способны сохранять жизнеспособность при температурах до 250°С, тысячелетиями пережидать неблагоприятные условия в виде спор, выдерживать дозы радиации в десятки тысяч рентген, усваивать ксенобиотики и на протяжении небольшого времени вырабатывать устойчивость к дозам антибиотиков, которые убили бы и слона).

Дело в том, что в случайном мире (т.е. при строгом и последовательном запрете на апелляции к понятию «цели развития») в результате бифуркационных процессов в популяциях выбираются те ветви, которые ведут, в общем случае, не к более сложному, а к более приспособленному «здесь и сейчас» состоянию системы, а здесь одноклеточные, как правило, вне конкуренции.

Это подтвержается и результатами вышеупомянутого E. coli long-term evolution experiment, грубая линейная экстраполяция результатов которого на человеческую популяцию показывает, что для получения единичной приспособительной реакции такого же масштаба в ней, по сравнению с бактериями, потребуются как минимум триллионы человеческих особей и миллионы лет времени.

Вообще говоря, ряды, в которых живые организмы расположены по сложности и по адаптабельности, направлены встречно. (Заметим в скобках, что наиболее «приспособленным» к любым меняющимся внешним условиям является неживое, так что у нас появляются вопросы и к гипотезе спонтанного абиогенеза тов. Опарина/Лепешинской).

Конечно, если говорить честно и не подменять понятия, то существуют ситуации, когда более сложное приспособленнее, чем более простое. Например, а) человек разумный (на уровне общества, цивилизации) определенно приспособленнее человекообразных приматов (в общем, не обладающих разумом.), б) многоклеточный организм, в принципе, может более эффективно использовать ресурсы среды, чем одноклеточный. Однако рассмотрим эти два примера (приспособляемость человека разумного и эффективность многоклеточного организма) в их взаимодействии со «случайным» миром более внимательно, постоянно напоминая себе, что всякие апелляции к понятию цели нам запрещены.

Как мы уже говорили, в этом случае побеждает не самый умный или самый высокоморальный, а самый приспособленный «здесь и сейчас» (дальних целей-то нет!), а таким будет скорее индивид с высоким уровнем доминантности, он же и оставит наибольшее потомство. А «самый умный», «самый изобретательный» или «самый высокоморальный» отнюдь не тождественны понятию «самый приспособленный», здесь вполне может создаться ситуация типа «интеллигент в общей камере». Даже в человеческом обществе мы наблюдаем подобные механизмы.

Преимущества разума, эвристики, морали в адаптабельности проявляются не на индивидуальном уровне, а уже на уровне группы, общины, общества, в то время как случайные флуктуации разумности – на уровне индивидов. А это значит, что для того, чтобы «заработала» это более приспособленная группа (общество), например община, в которой отношения построены на моральных принципах, должны иметь место множественные непричинные корреляции.

Не забудем и о том, что любая перестройка сопровождается провалом в функциональности (а значит, в приспособленности), а также о том, что «50% разума» на индивидуальном уровне - это еще не разум (человек-олигофрен в равных условиях менее приспособлен, чем полноценный шимпанзе), наконец сравним приспособленность человека и, например, крысы при прочих равных.

Касательно же преимуществ многоклеточного организма скажем, что агрегация клеток без их дифференциации (например, такой, когда одни клетки перерабатывают пищу, другие обеспечивают движение к ее источнику) приведет к снижению функциональности. Таким образом, преимущества многоклеточного организма, даже примитивного, проявляются только на уровне готового организма. А это значит (цели-то нет!), что должна иметь место непричинная корреляция между характером флуктуаций, обеспечивающих его появление. Так, процессы, обеспечивающие агрегацию клеток, должны сопровождаться как минимум изменениями, обеспечивающими их дифференциацию, а иначе мы получим упомянутый провал в приспособляемости.

Случайная эволюция, таким образом, никак не приложима к объяснению направления развития клетка - человек. Не привлекать же сюда, в самом деле, марксистскую чепуху о "материи, осознающей самое себя" !

Эволюционизм же в его теистическом варианте должен признать, что имеет место всеобщая корреляция между изменениями условий обитания (возникновением разветвлений) и направлением комплексов малых возмущений в точках бифуркаций (направления, ведущие к усложнению, должны быть так или иначе более выделенными еще задолго до того, как сложное проявит свои преимущества).

В принципе, это коррелирует с принципом синхронии, выведенным Юнгом-Паули. Вот что пишет последовательница Юнга М.-Л. фон Франц: «Физик Вольфганг Паули отметил, что благодаря новым открытиям наши представления об эволюции жизни требуют пересмотра с тем, чтобы учесть взаимосвязь между подсознательной сферой психического и биологическими процессами. До последнего времени считалось, что видовые изменения происходят случайным образом и в результате естественного отбора выживают наиболее "значимые" и приспособленные особи, а другие вымирают. Однако современные эволюционисты указывают, что отбор, основанный на чисто случайных изменениях, занял бы значительно больше времени, чем позволяет установленный возраст нашей планеты.

      Здесь может оказаться полезной юнговская концепция синхронности, поскольку она могла бы прояснить возникновение некоторых редких "пограничных" явлений или необычайных событий. Так, она может объяснить, как "направленные" приспособления и изменения могли произойти быстрее, чем это случилось бы при абсолютно случайных мутациях. Сегодня известно много примеров, когда события "случайно" совпадали при активизации архетипа (выделено мной – М.Ш.).

. . .

Таким образом, похоже, что архетипы действуют как проводники, так сказать, creatio continua. (To, что Юнг называл синхронно происходящими событиями, является на самом деле чем-то вроде "актов творения во времени").» (Франц, erere)


^ 2. Вариант уникального сотворения.


Сейчас читатель скажет: «Ах, так значит, ты креационист-буквалист, сторонник «молодой Земли»!». Однако опять продолжим по порядку.

Рассмотрим вариант уникального творения. Обратимся к книге Бытия, гл.1. Можно отметить два важных момента: а)"^ Земля была безвидна и пуста" (т.е. неупорядочена) и б)творение заняло конечный (ненулевой) отрезок времени (согласно книге Бытия, 6 дней). Почему ненулевой ? Не наталкивает ли это на мысль, что Создатель при творении воспользовался фрактальными механизмами упорядочения во времени, аналогичными тем, которые мы наболюдаем сейчас ?

Каковы бы ни были условия молодой "безвидной и пустой Земли", мы должны признать, что они были весьма далекими от равновесия. А при этом упорядочение до весьма сложных форм (включая генофонд человека) могло занять весьма небольшой отрезок времени.

Так, рассмотрим пример, приводимый Николисом и Пригожиным (Николис, Пригожин, 1990) и касающийся выбора между право- и левовращающимися изомерами аминокислот. Этот процесс описывается уравнением (16), а m- имеет смысл разности энергий активации реакций образования L- и D-аминокислот, обусловленной, например, слабыми взаимодействиями (численно m равно 10-15). В условиях равновесия m создает смещение x(х равно отношению концентраций L- и D-изомеров) порядка m, т.е. Δx ≈ 10-15.

Однако вдали от равновесия ( λ>>λ(c)) Δх ≈ m, т.е. Δх ≈ 10-5, что уже вполне ощутимо. Допуская, что система надежно переключается при условии, что смещение х превышает уровень шума в системе, можно, решая уравнение (16) относительно времени, установить, что идеальная селекция (выбор L-изомеров) происходит за время, не превышающее нескольких дней! При этом переход системы в L-состояние произойдет заметно раньше, чем состояние D заселится за счет флуктуаций, т.е. для состояния D просто не останется материала.

Аналогичная ситуация имеет место и с синтезом ДНК и белков. Так, для того, чтобы получить нужную нам последовательность из 100 аминокислот, то, рассматривая биополимеризацию как марковский процесс (т.е. процесс, в котором сохраняется память о последнем предыдущем шаге), можно оценить число n последовательностей, вероятность которых превосходит некоторое наперед заданное значение:

n ≈ exp(pI) (20)

где I равно

(21)

здесь Рi - распределение вероятности состояния i, а Рij ­вероятность перехода из состояния i в состояние j за время Δt. I называется энтропией марковской цепи (Николис, Пригожин,1990).

В равновесных условиях I= Imax = lnN (все состояния равновероятны), и выбирать нужную последовательность аминокислот придется из n = exp(100ln200) = 10130 последовательностей.

В условиях, далеких от равновесия, т.е. низкоэнтропийных (например, I = 0.1 Imax), лишь n = 1013 последовательностей будут реализоваться с заметной вероятностью (Николис, Пригожин, 1990).

В принципе, нет никаких препятствий к тому, чтобы генофонд человека в условиях, весьма далеких от равновесия, был сформирован за счет выделения определенных последовательностей также в течение нескольких дней.

У человека примерно 106 генов, т.е. длина ДНК составляет примерно 109 нуклеотидов. Если принять, что время t, необходимое для синтеза такой молекулы, составляет по порядку величины 1 с, то для перебора всех возможных комбинаций в равновесных условиях потребовалось бы

Т ≈ t*еxp(109*ln4) ≈ 10(6*10^8) с. (22)

Но в сильно неравновесных условиях, например, при I=10-8Imax, что в пересчете в ΔPi (уравнение (21)) дает весьма реалистические степени неравновероятности (ΔР ≈ 10-9), или 10-7 %), получим:

Т = exp(10) ≈ 106 c, (23)

или около 10 дней !

Конечно, об описании процесса творения здесь говорить не приходится, но важно то, что в сильно неравновесных условиях и при принятии очень реалистических допущений мы вполне можем вписать создание биосферы в очень короткий срок. Причем, как видно, творение в данном случае потребовало лишь небольшого (ΔР≈10-7 % от равновероятного) "подталкивания" системы, а вовсе не ее "насилования".

Далее, говорят о специальном творении в том отношении, что прецедент этот никогда более не повторялся в истории.

Он и не мог повториться в силу того, что упорядоченная система, возникшая в результате творения (биосфера) оказалась настолько устойчивой и так сильно модифицировала среду, что сделала невозможными не только другие варианты порядка (например, жизнь на основе другого набора аминокислот), но и повторение того же самого процесса.

Кстати, оборот "оказалась устойчивой" неудачен. Эта система необходимо должна была обладать суперустойчивостью, так как она возникла в сильно неравновесных условиях, и таким образом, потенциальный барьер, отделяющий ее от других типов систем, чрезвычайно высок, даже если таковые принципиально возможны.

Но они невозможны еще и потому, что биосфера так сильно изменила среду, что даже если бы имела место некая гигантская направленная флуктуация, способная перевести систему в иное состояние, то "материала" для него просто не оказалась бы.

Вот, собственно, и ответ на вопросы: "почему жизнь не возникает постоянно ?" и "почему мы не наблюдаем эволюции?". Аналогичные особенности имели место и применительно к другим стадиям творения, таким, например, как нарушение симметрии между частицами и античастицами и бариогенезис в ходе расширения Вселенной, скатывание ее в один из локальных минимумов потенциала в ходе инфляции (Линде, 1989), компактификация пространства (там же) и т.п.

Во всех этих стадиях мы имеем дело с уникальными, принципиально единственными случаями упорядочения, которые определили глобальный облик нашего мира и поэтомы принципиально неповторимы в нашей Вселенной.

...Не далеко ли мы зашли с использованием фрактального подхода? Но, как мы видели, его последовательное применение может реалистически объяснить такие вещи, как глобальная устойчивость Вселенной и Земли, порядок в хаосе и порядок "из" хаоса, время и причинность, и в конце концов приблизиться к пониманию стратегии Создателя.

Далее мы можем придти к еще одному важному выводу. Многие из креацинистов уверены, что период специального творения характеризовался каким-то особым набором законов, которые в настоящее время не реализуются, и его уникальность объясняется именно этим.

Но можно видеть, что процесс творения (уникального творения!) в терминах неравновесной термодинамики не требует привлечения недоказуемого предположения о таких особых законах. Законы были теми же самыми, что и сейчас, и Создатель пользовался теми же самыми самоподобными алгоритмами упорядочения, что и сейчас. Просто в процессе специального творения уникальность упорядочения (в принципе, качественно неотличимая от уникальности каждого человека, взятого как организованная система) проявилась в глобальных масштабах.

А при таком подходе нам нет нужды "склеивать" Вселенную и время из разнородных кусочков, чем грешат креационисты, и мы видим ее удивительное, глобальное и рациональное единство.



Похожие:

Эволюция, творение и неравновесность. Умеющий шагать не оставляет следов. Лао Цзы, «Дао дэ цзин» iconДокументы
1. /Лао Цзы - Дао дэ Цзин.doc
Эволюция, творение и неравновесность. Умеющий шагать не оставляет следов. Лао Цзы, «Дао дэ цзин» iconДокументы
1. /Лао-Цзы - Дао дэ дзин.txt
Эволюция, творение и неравновесность. Умеющий шагать не оставляет следов. Лао Цзы, «Дао дэ цзин» iconДокументы
1. /Лао-Цзы -ОСHОВЫ ДАО И ДЭ.txt
Эволюция, творение и неравновесность. Умеющий шагать не оставляет следов. Лао Цзы, «Дао дэ цзин» iconДокументы
1. /Дао-Дэ-цзин (пер. Кувшинова).doc
2. /Дао-Дэ-цзин...

Эволюция, творение и неравновесность. Умеющий шагать не оставляет следов. Лао Цзы, «Дао дэ цзин» iconДокументы
1. /Дао Дэ Цзин.doc
Эволюция, творение и неравновесность. Умеющий шагать не оставляет следов. Лао Цзы, «Дао дэ цзин» iconДокументы
1. /ДАО ДЭ ЦЗИН.doc
Эволюция, творение и неравновесность. Умеющий шагать не оставляет следов. Лао Цзы, «Дао дэ цзин» iconО видимом, но немыслимом – 6 в основе жизненных канонов Лежит порок твоей натуры. Чем больше в обществе законов, Тем ниже уровень культуры. Инок Когда множатся законы и приказы, растёт число воров и разбойников. Лао Цзы
«Как только народ становится придатком к правительству, вступает в силу закон возмездия, ибо такое соотношение неестественно, безнравственно...
Эволюция, творение и неравновесность. Умеющий шагать не оставляет следов. Лао Цзы, «Дао дэ цзин» iconА. П. Саврухин пословицы в «дао дэ цзин» Предисловие Настоящая статья
В самом деле, как увидит непредубежденный читатель, текст трактата насыщен пословицами настолько, что трудно различить пословицы,...
Эволюция, творение и неравновесность. Умеющий шагать не оставляет следов. Лао Цзы, «Дао дэ цзин» iconВ. В. Эволюция сознания. Журнал Доклад
Мурашкин В. В. Эволюция сознания. Журнал «Доклады Независимых Авторов», 2006 г, выпуск №4, стр. 74. Электронный
Эволюция, творение и неравновесность. Умеющий шагать не оставляет следов. Лао Цзы, «Дао дэ цзин» icon4 августа на базе моу сош №42 для всех Ахтырских школ проведена конкурсно развлекательная программа «Вместе весело шагать»
Моу сош №42 для всех Ахтырских школ проведена конкурсно развлекательная программа «Вместе весело шагать»
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©podelise.ru 2000-2014
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы

Разработка сайта — Веб студия Адаманов