Файл: Томпсон. Механистическая и немеханистическая наука. Исследование природы сознания и формы.pdf

осится к категориям, лежащим вне компетенции этого языка. Предположив существование законов природы, обуславливающих возникновение сознания, мы пришли бы к выводу, что природа обладает качествами, выходящими за рамки законов физики. Простейшим из таких качеств было бы, разумеется, сознание, но не как внезапно возникающее качество, а как внутренне присущее реальности свойство.,

Часть 2

Форма

Глава 5

Теория информации и самоорганизация материи

В это главе на основе теории информации мы покажем, что недостаточно для объяснения происхождения жизни законов природы в том виде, как они понимаются современной наукой. Наше доказательство этого тезиса можно кратко изложить следующим образом. Законы природы и соответствующие математические модели физической реальности могут быть полностью описаны с помощью нескольких простых уравнений. Это означает, что они обладают низким информационным содержанием. С другой стороны очевидно, что разнообразные и сложные формы живых организмов обладают высоким информационным содержанием. Можно показать, что вероятность возникновения высоко информативной конфигурации в моделях, математическое выражение которых имеет низкое информационное содержание, ничтожно мала. Следовательно, жизнь не может возникнуть как результат действия известных современной науке законов.

Данный аргумент опровергает предположение, которое выдвигалось многими сторонниками эволюционной теории, о том, что, несмотря на крайне малую вероятность возникновения процессов, вызывающих зарождение жизни, они все же возможны на огромных интервалах времени, сравнимых с геологическими эпохами. Мы покажем, что никакого времени, вплоть до миллионов миллиардов лет, не хватит для реализации возможности возникновения жизни путем эволюции материи на основе известных нам физических процессов. Мы покажем, что вероятность возникновения высших форм жизни даже за период, во много раз превосходящий возраст Земли (4,5 миллиарда лет), составляет лишь ICH50000, то есть бесконечно малую величину. Это означает, что для появления реальной возможности разви-

тия высших форм жизни история Земли должна повториться по меньшей мере Ю150000 раз. Подобные цифры дают основание считать органическую эволюцию невозможной.

Мы покажем, что для того, чтобы процесс естественного отбора (который считается основным механизмом эволюции) мог привести к развитию сложных живых организмов, он должен иметь конкретную направленность. Без такой направленности этот процесс не способен выбирать из безграничного числа случайных событий (мутаций) такие события, которые могли бы привести к созданию сложного порядка из хаоса. Поэтому общепринятое мнение о возможности эволюции в течение достаточно продолжительных интервалов времени является заблуждением. Естественный отбор невозможен, если лежащие в его основе принципы причинности, то есть законы природы, не располагают достаточной информативностью, чтобы определить направления процесса отбора.

Наша основная идея состоит в том, что информационное содержание всякой подчиняющейся простым законам физической системы не меняется в ходе трансформаций с течением времени; оно присуще системе с момента ее образования. Случайные события, происходящие в соответствии с простыми законами, не могут стать источником значительной информации, даже если они происходят в течение длительных периодов времени. Следовательно, возникновение столь сложных и разнообразных форм, как живые организмы, не может быть описано математическими моделями, в основе которых лежат простые законы. При помощи таких моделей мы можем объяснить только существование сложных форм в данный момент и в данном месте, предполагая, что эквивалентный по сложности порядок уже существовал ранее либо был привнесен в систему извне. Подобные предположения не объясняют возникновение порядка и лишь вынуждают нас обращаться к предыстории системы либо признать наличие вечно существующего источника порядка, содержащего информацию, необходимую для точного определения всех форм жизни.

Данные соображения свидетельствуют о серьезной ограниченности методологии современной науки, описывающей мир математическими выражениями, которые лишь затрудняют наше понимание природы. Такая методология основана на убеждении в том, что для объяснения любого происходящего в мире явления достаточно простых закономерностей, обнаруженных хими-

ками и физиками в экспериментах над неживой материей. Мы продемонстрируем неспособность современной науки объяснить возникновение жизни и предложим совершенно иной подход. Непосредственный вывод из проведенного в рамках теории информации анализа состоит в том, что природа изначально сложна и содержит в некоем закодированном виде информацию о строении живых организмов, как низших, так и высших. Поскольку данное утверждение мало что объясняет, нам кажется целесообразным рассмотреть возможность того, что жизнь есть неотъемлемое фундаментальное свойство природы, которое представляет собой нечто большее, чем просто временное сочетание материальных элементов.

В течение двух-трех последних столетий методология науки основывалась на сведении жизни к материи и отрицании любых трансцендентных к материи более высоких принципов жизни. Подобный подход основан на представлении о простоте устройства и познаваемости материи. Однако, как это ни парадоксально, но для того чтобы объяснить происхождение жизни, ученые вынуждены приписывать материи нехарактерные признаки жизни a priori, сводя на нет представление о ее простоте. Таким образом, традиционная материалистическая методология оказалась несостоятельной.

В этой ситуации мы можем рассматривать мир как непознаваемый запутанный клубок случайно возникающих сложных форм. Однако более перспективно принять во внимание то, что естественные причины, лежащие в основе феномена жизни, связаны с проявлением всех присущих жизни свойств, и выдвинуть гипотезу о том, что именно жизнь, и особенно жизнь разумная, есть основополагающий принцип, являющийся основой всего творения. Эта идея открывает перед нами широкие перспективы расширения эмпирического знания, но при этом подразумевается, что традиционные эмпирические методы, которыми мы пользуемся в наших попытках осознать природу, неспособны помочь нам существенно продвинуться на этом пути. Однако если первопричиной мироздания является не просто «жизнь», а некое нередуцируемое разумное существо, то появляется возможность миновать стадии экспериментального анализа и синтеза гипотез и обрести знание путем прямого обращения к этому абсолютному источнику.

В настоящей главе мы лишь кратко затронем эту проблему, уделив основное внимание анализу происходящих в природе процессов с точки зрения теории информации. Основные положения выдвигаются в разделах 5.1-5.3, а более широкое их толкование приводится в разделе 5.4. Детальное математическое обоснование некоторых из аргументов представлено в приложениях 1 и 2.

5.1. Принцип простоты в теориях физики

Один из фундаментальных принципов современной физики состоит в том, что законы природы могут быть описаны с помощью очень простых и общих математических выражений. Самым известным сторонником данного принципа является, вероятно, Альберт Эйнштейн, посвятивший большую часть своей жизни разработке «единой теории поля», в рамках которой все известные в его время силы и законы взаимодействия должны были выводиться из единственного универсального математического соотношения. Многие исследователи занимались упорными поисками единой теории и в более поздние годы. Среди них

— группа в составе Стивена Вайнберга, Абдуса Салама и Шелдона Глэшоу, удостоенных в 1979 году Нобелевской премии по физике за их достижения в данной области.

Вайнберг и его коллеги так и не сумели сформулировать «великую единую теорию», в рамках которой они надеялись дать полное и исчерпывающее описание реальности, лежащей в основе мироздания1. Такая теория должна была объяснить наблюдаемые свойства субатомных частиц высоких энергий и дать исчерпывающее теоретическое описание возникновения Вселенной в результате «большого взрыва». Несмотря на попытки многих исследователей создать подобную теорию, математические трудности до сих пор не позволяют им это сделать. Например, основной проблемой квантовой теории поля является тенденция | основных математических вычислений уходить в бесконечность, тогда как решения должны быть конечными. Кроме того, никому еще не удалось разработать последовательную математическую систему, которая объединяла бы квантовую механику и общую теорию относительности — две наиболее фундаментальные теории современной физики2.

Из-за подобных затруднений полной математической модели мира не существует до сих пор. Однако среди ученых бытует

мнение о том, что законченная физическая теория умеренных масс, энергий и скоростей уже построена. Они, в частности, считают, что для объяснения любого химического явления вполне достаточно законов нерелятивистской квантовой механики и что всякое проявление жизни может быть сведено к химическим процессам. (Впрочем, многие застарелые противоречия квантовой механики остаются неразрешенными до сих пор. Мы упоминали о них в третьей главе).

По словам физика Джона Слэтера, «успех точных вычислений для атома гелия и молекулы водорода убедил исследователей в том, что волновая механика способна, по крайней мере в принципе, теоретически объяснить с любой желаемой точностью явления, происходящие в атомах, молекулах и твердых телах»3. В свою очередь идея о том, что жизнь является молекулярным явлением, нашла свое выражение в следующих словах биолога Джеймса Уотсона: «Для нас очевидно не только то, что знания законов химии достаточно для понимания структуры белка, но и то, что эти законы согласуются со всеми известными явлениями наследственности. Среди биохимиков существует практически единодушное согласие в том, что и другие свойства живых организмов (например ... слух и память) найдут свое объяснение через пространственные взаимодействия больших и малых молекул»4. Взятые вместе, утверждения Слэтера и Уотсона выражают широко распространенное мнение о том, что жизнь является квантово-механическим явлением. Должно быть, законы квантовой механики представляют собой нечто выдающееся, если все особенности живых существ в самом деле определяются ими. Поэтому мы кратко опишем математическую структуру кванто- во-механических законов.

Наша задача имеет два аспекта: во-первых, следует ясно определить, что подразумевается под «простотой» системы естественных законов, и во-вторых, прояснить природу гипотетического соотношения между квантово-механическими законами и явлениями жизни.

Сначала рассмотрим законы природы в рамках классической физики. Они могут быть выражены в наиболее общей форме в виде следующих уравнений:

В классической физике состояние системы в любой момент времени может быть полностью описано пространственными координатами д} и импульсными координатами р}. Система из -N частиц описывается 6N координатами, а уравнения (1) и (2) описывают изменение этих координат во времени. Функция Я, называемая Гамильтонианом, описывается в общем виде следующей формулой:

n

Г '-Г У К ~ #3у ) + (#3,41 - #3,41) + (#3,42 - #3,42 ) • (5)

Мы привели формулы в полном виде, чтобы показать, насколько просты законы классической физики. Эти формулы представляют собой буквально полный свод законов природы, как они представлялись в классической физике до эпохи Максвелла. Согласно мнению ученых, считавших, что природу можно полностью описать математическими выражениями, любое явление может быть рассчитано по формулам (1) - (5), дополненным начальными значениями q} иPJ, взятыми в произвольный момент времени t = О.

Начало этой философии было положено в восемнадцатом веке Исааком Ньютоном, который сформулировал ее следующим образом: «Я ... подозреваю, что [всякое явление природы] может быть целиком описано действием определенных сил, посредством которых частицы тел ... либо притягиваются друг к другу, связываясь в правильные формы, либо отталкиваются, удаляясь друг от друга»5. Эти силы описываются уравнением (4). Если Aij

положительно, то это силы притяжения, если отрицательно — отталкивания. В девятнадцатом веке физик Герман Гельмгольц выразил подобное воззрение следующими словами: «Задачей