Шон Кэрролл о cложности и эволюции

Шон Кэрролл, Большая картина: К происхождению жизни, смысла и самого космоса (Sean Carroll, The Big Picture: On the Origins of Life, Meaning, and the Universe Itself), четвертая часть: Сложность.

В четвертой части Кэрролл рассматривает эволюцию и, по всей видимисти, поэтому он выбрал название Сложность. Мне понравилась аналогия для сложности в первой главе этой части. Кэрролл рассматривает растворение сливок в кофе как модель, когда сложность минимальна в начале и в конце процесса. Сложность у него получается максимальна где-то в середине. Таким образом, по Кэрроллу возрастание энтропии не всегда означает уменьшение сложности. Более того, на первой стадии возрастание энтропии просто необходимо для возрастания сложности.

В целом четвертая часть меня, пожалуй, разочаровала. Ниже причины, по которым мне изложение Кэрролла не понравилось. Вначале короткое описание содержания.

28. Вселенная в чашке кофе

Растворения сливок в кофе как модель сложности. Энтропия, порядок, сложность, информация.

29. Свет и жизнь

Земля как открытая система. Концепция свободной энергии. Энергия приходит от Солнца и уходит обратно в космос.

30. Доставка энергии

Фотосинтез, метаболизм, АТФ (ATP).

31. Спонтанная организация

Самоорганизация. Базовый пример — клеточные мембраны.

32. Происхождение и цель жизни

Абиогенез. Должен сказать, что обещанной цели жизни в заголовке я не увидел.

33. Начальная загрузка (bootstrap) эволюции

Основы эволюционной теории. Эксперимент с эволюцией вирусов.

34. Поиск в ландшафте приспособленности

Алгоритмы оптимизации и эволюция.

35. Возникающая цель

Способы разговора (a way of talking) в применении к эволюции.

36. Смысл находится в нас?

Тонкая настройка вселенной. Позиции натурализма и теизма в этом отношении.

Отмечу, что в книге есть явные проблемы с логикой. Например, в этой части книги Кэрролл приписывает Дарвину статус Ньютона в биологии. Тем не менее, затем Кэрролл начинает главу 33 со следующего утверждения:

‘В 1988 году у Ричарда Ленски (Richard Lenski) возникла отличная идея: он собрался превратить эволюционную биологию в экспериментальную науку.’

Возникает невольный вопрос. Если Дарвин является Ньютоном в биологии, то как могло получиться, что со времен Дарвина до Ленского эволюционная биология не являлась экспериментальной наукой?

Для меня самый интересный вопрос заключается в возникновении нового. Есть квантовое поле и его эволюция каким-то образом приводит к биологической эволюции. Прекрасно, но хотелось бы понять, как это происходит. С моей точки зрения в изложении Кэрролла ответа найти не удается. При описании сложности и затем биологической эволюции Кэрролл активно использует аналогии и метафоры. В результате практически невозможно сказать, что, собственно говоря, он предлагает.

Например, при обсуждении работы клетки используется понятие молекулярные машины. Мне было бы интересно понять, как они возникают из квантового поля, в особенности в рамках многомировой интерпретации, которую Кэрролл использует. Если мы говорим, что квантовое поле подчиняется уравнениям квантовой механики, то, по-моему, следует понять, как на этом пути возникает молекула ДНК с ее классическим поведением из квантовой механики. Кэрролл этот вопрос игнорирует и его видение этого процесса остается загадкой.

Нечеткость терминологии обсуждается в главе 35, где Кэрролл возвращается к способам разговора в рамках поэтического натурализма. Однако, по-моему, это не проясняет его позицию. Ниже я ограничусь несколькими примерами, когда смысл сказанного явно ускользает.

Цитата из главы 31 (конец главы). Кэрролл рассматривает теорию, в которой говорится, что клеточная мембрана работает с использованием байесовской логики и на этом пути Кэрролл сравнивает клеточную мембрану с мозгом.

‘Эта теория была изначально разработана не для индивидуальных клеток. Она предназначалась для обсуждения того, как мозг взаимодействует с окружающим миром. Наши мозги конструируют модели окружения с целью исключить частые сюрпризы при получении новой информации. Этот процесс полностью соотвествует  байесовскому ходу мысли — подсознательно мозг вырабатывает оценки можножества возможных событий и обновляет вероятность каждого из них при получении новых данных. Интересно, что та же самая математическая конструкция  применима к уровню индивидуальных клеток. Процесс для поддержки клеточных мембран в сохранности и в устойчивом состоянии получается совместимым с байесовским ходом мысли.

Это набор новых и спекулятивных идей, а не установленная картина того, как следует рассматривать функционирование клеток и мембран. Ее следует упоминуть, поскольку она показывает, как обсуждаемые концепции — байесовский ход мысли, возникаемость, второй закон — объединяются, чтобы помочь объяснить появление сложных структур в мире, управляемом простыми и неконтролируемыми законами природы. ‘

Что хочет сказать Кэрролл? То, что один и тот же математический формализм можно использовать в самых разных ситуациях? Как, однако, это помогает в познании окружающего мира? Является ли сравнение работы клеточной мембраны и мозга полезным способом обсуждения?

Вторая цитата связана с обсуждением эволюции как алгоритма оптимизации (глава 34).

‘Можно представить себе естественный отбор в виде алгоритма поиска. Проблема, решаемая эволюцией состоит в следующем: «Какой организм выживет и будет размножаться наиболее эффективно в заданном окружении?» Единственно, что ищется не «организм», а геном или определенная последовательность нуклеоидов в нитке ДНК.

Эволюция обеспечивает стратегию по поиску хорошо приспособленного генома в огромном пространстве возможностей.

У эволюции нет в виду никакой цели; эволюция просто происходит с лапласовской невозмутимостью, каждый шаг следует из предыдущего. В духе поэтического натурализма «алгоритм поиска» является просто полезным способом разговора о процессе эволюции. При соответствующих обстоятельствах они формально математически эквивалентны и их соеденение обеспечивает хорошую визуальную интуицию. Не позволяйте языку обмануть вас и привести к вере в агенство, которое управляет ходом эволюции, или которое ставит цель в самом начале; в то же время не дайте боязни того. что вы верите в такое агенство, предотвратить вас от использования языка, который приводит к существенному пониманию процесса.’

Как следует понимать обозначенную позицию? Как все-таки соотносится между собой эволюция и алгоритм оптимизации? Опять можно сказать так, можно этак. Что означает в данном контексте существенное понимание процесса? Пожалуй, при размышлении над этими вопросами полезно привести цитату Кэрролла про человека (глава 35):

‘В натурализме нет большой разницы между человеком и роботом. Мы все являемся только сложными конфигруциями материи, которая двигается в рамках паттернов и которая подчиняется безличным законам физики в среде со стрелой времени. Потребности, цели и желания являются тем, что естественно развивается на этом пути.’

В главе 35 Кэрролл рассматривает жирафа и предлагает разные объяснения происхождения жирафа. Среди них эволюция в духе Лима-де-Фариа (на уровне движения элементарных частиц) и эволюция в рамкх естественного отбора. Кэрролл подчеркивает, что оба подхода правильны, они являются просто разными способами обсуждения. Можно говорить про эволюцию атомов и молекул (это правильное описание, поскольку оно подтверждается физикой), и также можно говорить про естественный отбор. Кэрролл однако подчеркивает, что способ обсуждения в рамках естественного отбора является более полезным, поскольку он позволяет лучше понять происходящий процесс. Что такое «полезно» и «лучше» в данном контексте остается тем не менее без ответа.

Следует отметить, что при обсуждении естественного отбора Кэрролл несколько раз приводит примеры искусственного отбора. Затем он предлагает нам взглянуть на естественный отбор как на искусственный, когда никто ничего не отбирает.

В главе 35 Кэрролл также обсуждает возникновение цели. Он рассматривает обезьяну, которая лезет на дерево за бананом. Кэрролл говорит, что было бы совершенно правильно рассматривать данное событие с точки зрения перемещения индивидуальных атомов и молекул. В данном контексте никакой цели не существует, поскольку у эволюции квантового поля цели по определению не существует. Тем не менее, Кэрролл находит более полезным утверждение, что обезьяна хочет достать банан. В данном описании цель присутствует, но это всего лишь полезный способ рассмотрения перемещения атомов и молекул. Вот, так устроен поэтический натурализм.

В заключение отмечу, что мне осталось совершенно непонятно, как из безличной эволюции квантого поля появлются разные полезные способы обсуждения проявления квантового поля. Возможно, что это будет прояснено в следующей части книги, которая будет посвящена сознанию.

См. также

Фундаментальность биологии по Августину

Лима-де-Фариа: Эволюция без отбора

Обсуждение

http://evgeniirudnyi.livejournal.com/134263.html


Comments are closed.