Страница 3 - Разум природы и разум человека - А.М. Хазен - Философия как наука

Книга Л.А. Блю­мен­фельда “Проблемы биофизики” [1] стала на мно­­­гие годы источником постановок задач в биофизике. В частности, ею стимулирована и работа, которая излагается в этой книге.

На протяжении тысячелетий истории человечества нет ответа на вопрос – Почему возникает упорядоченность, каковой является жизнь и ра­зум­ный че­ло­век? Уже около 150 лет этот вопрос формулируется в кон­­­крет­ной форме – Как устранить противоречие между вторым нача­лом тер­моди­нами­ки и фактом существования жизни и ра­зум­ного чело­века? Это самый интригующий парадокс сов­ре­менной кар­ти­ны ми­ра. Но его больше не существует. Он устранён в работах [2] – [11] и в этой книге.

Жизнь и разум слишком сложные и совершенные явления для то­го, чтобы их причиной были флуктуации – исключения. Так как жизнь и разум существуют хотя бы на Земле, то в основе эволюции Вселенной должен быть один закон, общий для живой и неживой природы, который приводит к жизни и разуму. Он не может быть новым по отношению к сов­ре­менной науке, так как её результаты неоспоримо совершенны. Он должен быть в ней известен. Я утверждаю в [2] – [11] и в этой книге, что этим законом является второе начало термодинамики – самопроизволь­ное стремление процес­сов природы к максимуму возможного в данных ус­ловиях беспорядка, невозможность вечного равновесия. Это утверж­де­ние сопровождено решениями как, чем именно и где второе начало термодинамики управляет возникновением и эволюцией жизни и разума человека.

Вселенная, жизнь, разум возникли и существуют потому, что они есть иерархическое увеличение беспорядка. Иллюзия роста порядка от­ра­жает падение высоты иерархических ступеней энтропии-информации по мере уве­ли­чения их номеров. Человек наблюдает пос­лед­ние ступени иерархии рос­та энтропии-информации, а потому объек­ты и процессы на них вос­принимаются чело­ве­ком кажущимся образом как свидетельства роста упо­рядоченности.

Перевод слова энтропия оз­на­чает – способность к прев­ра­ще­­ниям. Стремление к максимуму беспо­ряд­ка это одновременно и стрем­­­ление к максимуму способности превра­щений. Введенный мною в [2], [3], [11] прин­цип максимума про­изводства энт­ро­пии объясняет как и по­че­му при­ро­да и разум чело­века могут прео­до­левать тупики, возникаю­щие, ког­­да систе­ма при­хо­дит к равнове­сию.

В биологии слово – механицизм – используется как синоним ру­га­тель­ст­ва. Это неправильно. Классическая механика давно не есть ме­ха­ни­ка И. Нью­то­на, хотя очень многие убеждены в обратном. Механика и, в част­ности, её развитие У. Гамильтоном и К. Якоби стала основой всех современ­ных ес­тес­твенных на­ук, в первую оче­редь, математики, физики, химии, а пото­му и биология игно­ри­ровать её законы не может. Конечно, ме­ха­ника в ви­де рычагов, шестерёнок или законов аэрогидродинамики в био­ло­гии име­ет вспомогательные приме­не­ния. Их осуще­ст­вляет биоме­ха­ни­ка, ко­­торая сегодня как область науки представляет собой инженер­ную механику, вклю­­чаю­щую в себя биоло­ги­ческую специфи­ку.

Уча­с­тие ме­­ха­ни­ки в воз­никно­ве­нии и эво­люции жизни и ра­зу­ма бо­­лее ве­сомое. Описания жизни не может быть без понятий из ме­ха­ники о фазовом пространстве, о роли функций А. Ляпунова в устойчи­вос­ти рав­новесий. Ответ на “вечные” вопросы о соот­ношении между детер­ми­низмом и случай­ностями в природе, об обратимости и не­об­ра­ти­мости времени должен быть дан в терминах механи­ки. И он дан в [2] – [11].

Однако существует немало академиков и про­­фессоров в области ме­ханики, физики, химии, которые сегодня заяв­ляют – ответить на воп­рос, что такое жизнь, опираясь толь­ко на законы механики, физики и хи­мии, наука вряд ли когда-нибудь сможет. Ссылок мог бы дать много.

Это ошибка. Спорить о ней сегодня смысла нет. Исчерпывающий, ясный ответ на вопрос – что такое жизнь и разум, и каков конкретный путь их полу­чения на бумаге, в пробирке, в компьютере? – содержится в работах [2] – [12] и в этой книге. Но их надо прочесть и понять.

Чарлз Дарвин написал свою знаменитую работу [13] об эволюции жиз­ни в форме научно-популярной книги. Этот же способ я выбрал для этой книги. Во времена Дарвина главными были но­вые наблюдения и факты. Сегодня положение иное. Фактов, экспери­мен­тальных методов, математического аппарата, практических резуль­та­тов – очень много. Но от­сутствуют объединяющие их идеи и необхо­ди­мые но­вые аксиомати­чес­кие понятия. Именно они вводятся в моих рабо­тах [2] – [11] и в этой кни­ге. Подбирая примеры для книги, я выбрал путь использования попу­ляр­ных обзоров ведущих специалистов. В этой книге представлены прак­­ти­чески все облас­ти сов­ременной науки. Реальностью является раз­ная специ­а­лизация её чита­те­лей. Наде­юсь, что выбранный путь в этих условиях помо­жет пониманию книги.

            Должен подчеркнуть, что эта книга, несмотря на форму изложе­ния  – трудная для чтения научная книга, излагающая фундаментальную ра­бо­ту. В областях науки, использованных в этой работе, суще­ст­вует свой развитый и слож­ный аппа­рат. В них по­лу­чены не­преходящие результа­ты, из­вестно множество экспери­мен­таль­ных фак­тов. Подробный список литературы по любому одному па­ра­гра­фу этой кни­ги во многих случаях превысит её объём в целом.

Почти каждый параграф этой книги содержит оригинальные пос­та­новки задач и новые результаты.

Я избегал подробного изложения в книге распространённых за­блуж­­де­ний, сосредо­то­чив вни­мание на том, что их устраняет. Для того, кто осо­знаёт необ­ходимость новых подходов к задаче возник­нове­ния и эво­лю­ции жизни и разума, это препятствий создавать не будет. Тех, для кого способом существования в науке стало глубо­ко­мысленное пов­то­ре­ние известных противо­речий в эво­лю­ционной тео­рии Дарвина и ут­вер­ж­де­ний о невозможности описать жизнь и разум на основе общих законов механики, физики и химии, мне всё рав­но не переубедить.

В этой книге, как и в предыдущих моих работах, даны подроб­ные пояснения о методе моделей в науке и об аксиомах.

Аксиомы не могут быть доказаны. Их проверкой является сопоста­в­ление с реальностью и её формализованным описанием в науке. Возь­мите свои задачи. При­ме­ните к ним аксиомы, пути и решения, указанные в рабо­тах [2] – [11] и в этой книге. Результаты этого (для каждого – свои) и есть до­ка­зательства истинности моих утверждений. 

            Работа, которую излагает полный цикл книг “Разум природы и ра­зум человека” и, в частности, эта книга, одновременно предельно прос­тая и предельно сложная для понимания. Простая она потому, что на ос­но­ве единой аксиоматики описывает диапазон от основ класси­чес­кой и квантовой механики до возникновения и эволюции жизни, разума и социальных систем человека. Но именно поэтому она сложная. Простота раз­ре­шения парадоксов вызывает недоверие. Я опе­ри­рую с по­ня­тиями в областях, охватыва­ю­щих практи­чес­ки всю совре­мен­ную нау­ку. В этих условиях, несом­нен­но, напря­жён­ная работа – про­с­то про­честь и одно­род­но понять всё в этой книге. Мно­гие читатели не­из­бежно узкие спе­ци­а­листы, а потому должны при­ни­мать на веру то, что не относится к их специализации. При этом я, как ав­тор рабо­ты, чувст­вую себя комфортно в широком диапазоне на­правлений совре­мен­ной на­уки, однако неиз­бежно в деталях вынужден многое упро­щать и огруб­лять. Уз­кие специ­а­лис­ты не всегда готовы мне это прос­­тить. Для многих из них это стано­вит­ся источником недоверия к ра­боте в целом. Это неизбежные из­держ­ки. Ответы на “веч­ные вопросы”, которые даны в этой работе – конк­рет­ные, строгие, исчер­пы­ва­ющие:

В основе возникновения и эволюции жизни и разума лежит синтез энтропии-информации (как иерархической физической пе­ре­мен­ной) на основе цепочки:  Случайности – Условия – Запоминание.

Преодоление тупиков равновесия при синтезе информации о видах жизни происходит на основе принципа максимума производства энтропии-информации (максимума способности к превращениям).

Энтропия-информация есть функция комплексного перемен­но­го. Её действительная составляющая (семантическая информация) ото­­­б­ражает роль физико-химических законов в синтезе ин­фор­мации о видах жизни. Запоминание при синте­зе информации о видах жизни оп­ре­де­ляется критериями устойчивости в комплексной плоскости.

Рецепция биологической информации есть изменение усло­вий для синтеза информации. Ценность и незаменимость информации о видах жизни есть запас ус­тойчивости и область устойчивости при запо­ми­нании на данном иерархическом уровне синтеза информации.

Связывает живую и неживую природу макси­мум иерархи­чес­кой энтропии-информации на ступени заполне­ния элект­ронных обо­лочек при образовании элементов таблицы Менде­леева. Его отобра­жа­ет углерод в наблюдаемой форме огромного числа его сое­ди­нений. Жизнь ре­ализуется только на основе углерода и его соединений пре­иму­щест­венно в сопоставимых формах. Жизнь есть высоко вероят­ное и широко распространённое явление во Вселенной.

Первичная причина возникновения и существования жизни в том, что она увеличивает энтропию планет сверх “неживого” предела для равновесия излучения звёзд и их планет.

ДНК как носителя информации отличает равная свободная энер­гия её разных реализаций, что есть источник случайностей для син­те­за информации. Генетический код неоптимален в абстрактном смыс­ле. Это есть ещё один источник случайностей для синтеза информации.

Видообразование как статические и динами­чес­кие равнове­сия зависит от мутаций ДНК, в образовании которых участвуют ин­ду­ци­ро­­ван­­ные и спонтанные переходы, подобные введеным для описания рав­но­ве­сия из­лу­чения и вещества А. Эйнштейном. Поэтому частота му­та­ций ус­­танав­ли­вает­ся на том уровне, который необходим для достиже­ния рав­но­в­есий – видо­образования. Однако оно возможно только в конк­рет­ных ус­ловиях, что определяет дискретность видов жизни.

Высота иерархических ступеней синтеза энтропии-информа­ции экспоненциально падает по мере иерархической эволюции. Коли­че­ст­ва энтро­пии-информации, отличающие друг от друга ви­ды в пределах данного уровня иерар­хии, уменьшаются при переходах к следующим во времени таксо­номическим градациям жизни. Это воспри­ни­ма­ется чело­ве­ком как кажу­щий­ся рост упорядо­чен­но­сти в процессе эво­лю­ции жиз­ни. Однако сум­марная энтропия-инфор­мация для поздних так­­со­­номи­чес­ких градаций растёт.

Положительная особенность дарвинизма заключена в том, что он утверждает выживание выживающих как способ запоминания при иерар­хи­ческом синтезе информации.

Дарвиновская борьба за су­ще­ст­вование реально выражается в природе сим­би­озом. Её основа не антагонизм, а вза­им­ная полезность.

Нейтралистские мутации не являются источником случай­нос­тей для отбора. Они выражают детерминизм эволюции жизни.

Химико-электрические термодинамические циклы есть ос­но­ва энергетики жизни.

Электрическая составляющая энергетики жизни есть причи­на воз­ник­новения и существования нервных систем и мозга. Она задаёт фор­мо­образование дендритов и аксонов у нейронов, существование нерв­­но­го импульса, участие нейромедиаторов и нейропептидов в его пе­ре­даче, работу органов чувств.

Абстракция как физико-химическая несопоставимость на­пря­мую реак­ций нервной системы входным воздействиям есть основа работы нерв­ных систем, на­чи­нающаяся от простейших эукариот.

Функции распределения и корреляции, образуемые с учас­ти­ем нервных импульсов, а также нейромедиаторов, нейропептидов и гор­мо­нов, есть алфавит работы нервных систем и мозга всех видов жизни.

Экстремумы энтропии-информации и её производства для нейронов и их связей в мозге есть выражение в нём объектов внут­рен­ней и внешней среды организма.

Человек может познавать окружающую его природу потому, что синтез информации в его мозге происходит по законам, тождест­венным тем, которые создают информацию о всех объектах и процессах природы, на­чи­ная от возникновения пространства-времени, элемен­тар­ных частиц, законов их взаимодействия, до социальных систем чело­века.

Разум природы содержит в себе запомненные условия на всех уровнях иерархии синтеза информации. Разум человека отличается от разума природы эфемерностью памяти условий и опыта прошлого.

Разум человека, в отличие от разума природы, требует фор­му­лировок им самим конкретных целей своей работы. Для природы целью являются экстремумы энтропии-информации и её производства, в частности, максимум способнос­ти к прев­ращениям.

Абсолютная истина существует как доказуемое утверждение в пределах моделей, исходные предпосылки которых оши­боч­ны вне част­ных огра­ни­ченных областей.

Критериями истинности для работы мозга в конечном итоге являются распределения нейромедиаторов и нейропептидов. Поэтому в об­­щем виде понятие истины для мозга человека иррационально.

Теорема Гёделя о неполноте есть строгое утверждение о поз­на­ваемости мира, так как доказывает возможность последовательных при­б­­­лижений в этом процессе.

Как по соображениям объёма книги в целом, так и из-за специфики аппарата, введение для замыкания этой книги понятия о движущей силе прогрессивной эволюции жизни и разума, а также объяснение причины преимущественной хиральности биомолекул жизни, перенесены в книгу этого цикла [12].

Спа­сибо настоящим научным работникам Л.А. Блю­мен­фельду, Л.И. Седову,  Г.Г Черному, Д.А. Поспелову, Л.А. Ше­ле­пину, Ю.Л. Кли­мон­­товичу, В.И Марону за под­держ­ку этой работы.

Я горжусь оценкой Леонида Ивановича Седов на заседании ред­кол­легии журнала “Прикладная математика и механика”, когда обсуж­далась публикация моих статей, составивших основу книги [11] – “Я знаю Ха­зе­на больше 30 лет и за это время не было случая, чтобы он ска­зал что-либо неверное”, а также словами Бориса Влади­ми­ровича Гне­ден­ко, сказанными мне в процессе шест­надца­тилет­ней эпопеи публикации кни­ги [14] – “Я читал ваши книги. Всё, что вы пишете, надо немедленно пуб­ликовать”. Думаю, что читатели со вниманием отнесутся к надписи Горимира Горимировича Черного, сделанной на первой книге [11] этого цикла – “В своей работе А.М. Ха­­зен предлагает пути разрешения самых интригующих парадоксов сов­ре­мен­ной науки. Надеюсь, что научные ра­бот­ники проя­вят интерес к этим пред­­­­ложе­ниям”.

Особо должен поблагодарить Е.Г. Анисова, без неоценимой по­мо­щи которого этой работы просто не было бы.

Буду благодарен читателям за замечания по содер­жанию и редак­ции этой книги. Обязательно учту их при переизданиях и в каж­дом слу­чае сошлюсь на автора замечаний.

31 декабря 1999 г.

         В качестве заставок к главам этой книги использована компьютерная обра­бот­ка рисунков М. Эшера.