Маркус Векстрём в статье с несколько длинным названием ‘О перспективах теоретической биологии: жизнь во Вселенной как аномалия, загадка и контрпример‘ рассматривает вопрос, что такое жизнь. Поскольку в статье речь идет в основном о взаимоотношении физики и биологии, то получается, что в конечном итоге речь идет о жизни с точки зрения физики. Векстрём связывает жизнь со смертью и он считает, что это поможет в какой-то степени решению проблемы. Эта идея выглядит неплохой, хотя я скептически отношусь к возможности осуществления таких планов.
Статья написана неровно, есть интересные вещи, но также есть рассуждения, которые мне показались слабыми. Я возьму канву статьи — она мне понравилась. Векстрём взял терминологию у Томаса Куна — аномалия, головоломка и контрпример — и распространил ее на изучение жизни. До появления молекулярной биологии жизнь рассматривалась многими биологами как аномалия; было непонятно, как совместить свойства жизни с физикой. После становления второго синтеза и появления молекулярной биологии отношение к жизни среди биологов изменилось. Жизнь стала рассматриваться как головоломка, которую в конечном итоге можно разрешить без разрыва с физикой.
Далее Векстрём говорит, что удовлетворительного ответа по-прежнему нет и переходит к рассмотрению жизни как контрпримера, который требует изменения существующей парадигмы в духе Куна. Векстрём при этом использует взгляды Роберта Розена как возможного пути движения вперед. Статья Векстрёма еще раз показала, что я неспособен понять Розена. Как бы то ни было, я согласен, что жизнь остается контрпримером, но в отличие от Векстрёма я не думаю, что это требует особых изменений в существующей ситуации.
- Жизнь: от аномалии к головоломке
- Исследовательские программы в биологии
- Жизнь как контрпример
Жизнь: от аномалии к головоломке
В первых двух частях статьи Векстрём показывает путь, как жизнь вначале стала аномалией, а потом стала головоломкой. Он начинает с Ньютона, с новой парадигмы, которую Векстрём словами Розена характеризует как дуализм состояние-закон. Подразумевается, что физическая система описывается состоянием, а переход из предыдущего в последующее состояние осуществляется по закону физики. Термин дуализм подчеркивает неизменность закона и изменяемость состояния, управляемого законом.
Такая парадигма является разрывом с картиной миром Аристотеля, которая была построена на основе телеологии. Последующее развитие биологии, включая теорию Дарвина, опыты Пастера против теории самозарождения жизни и клеточную теорию Вирхова, привело к тому, что многие биологи посчитали невозможным сочетание свойств жизни с законами физики. Векстрём отмечает, что особенно в период между двумя мировыми войнами со стороны биологов было выдвинуто много разных теорий жизни.
Появление синтетической теории эволюции и молекулярной биологии изменило ситуацию. Большинство биологов пришло к выводу, что жизнь представляет собой головоломку, решение которой вполне можно совместить с представлениями физиков. Правда, при этом вопрос ‘Что такое жизнь?’ ушел в тень. Я ограничусь только двумя цитатами, в статье содержится больше информации:
Питер Годфри-Смит (Peter Godfrey-Smith, Philosophy of Biology):
‘Мы знаем, как работает метаболизм, как организмы используют вещество и энергию для поддержания своей организации. Мы знаем, как происходит размножение и развитие, а также как организмы эволюционируют. Как только все эти темы будут рассмотрены, возникновение одного особого свойства – жизни – меркнет.’
Франсуа Жакоб (François Jacob, The Logic of Life and the Possible and the Actual):
‘Сегодня биологи больше не изучают жизнь… Вместо этого они исследуют структуру живых систем, их функции, их историю… Биология продемонстрировала, что за словом ‘жизнь’ не скрывается никакая метафизическая сущность. Способность к сборке, созданию все более сложных структур и даже к размножению принадлежит частям, составляющим материю.’
Векстрём в этом отношении приводит цитату Куна (Структура научных революций) о научных парадигмах:
‘Другие проблемы, включая многие считавшиеся ранее стандартными, отбрасываются как метафизические, как относящиеся к компетенции другой дисциплины или иногда только потому, что они слишком сомнительны, чтобы тратить на них время. Парадигма в этом случае может даже изолировать сообщество от тех социально важных проблем, которые нельзя свести к типу головоломок, поскольку их нельзя представить в терминах концептуального и инструментального аппарата, предполагаемого парадигмой.’
Это считается объяснением поведения биологов, которые рассматривают жизнь как головоломку и при этом упускают из виду исходный вопрос, что такое жизнь.
Исследовательские программы в биологии
Опора на физику приводит к философской позиции физикализма, когда считается, что мир содержит только физическое. В этом смысле обсуждение вопроса ‘Что такое жизнь?’ в биологии похоже на споры в нейрофизиологии по поводу вопроса ‘Что такое сознание?’; тем самым по аналогии можно говорить о неподдающейся проблеме жизни (см. заметку на эту тему в разделе Дополнительная информация).
Более нейтральное рассмотрение возможно путем уподобления организма механизму. По-моему, это позволяет снизить накал философских разногласий и перейти к рассмотрению существующих исследований в биологии. Естественная наука отличается взаимодействием между теорией с одной стороны и наблюдением, опытом, экспериментом с другой. В этом отношении я буду использовать вместо парадигмы термин исследовательская программа; она задает план возможных исследований.
Я не биолог, но рискну представить свое описание исследовательских программ в биологии на основе того, что я читал. Биология включает в себя много уровней рассмотрения; ниже я выделю только четыре из них. Как химику по образованию мне ближе всего молекулярная биология и физиология. Это два разных, но связанных уровня рассмотрения организма и с необходимостью обе исследовательские программы связаны с рассмотрением организма как механизма.
Следующий уровень связан с поведением организма в естественных для него условиях. Этим занимается этология; проводится исследование набора реакций поведения особи определенного вида в зависимости от ситуации. Поведение объясняется инстинктами, которые в свою очередь связываются с физиологией и геномом. Речь идет про использование кибернетической парадигмы, когда поведение организма связывается со сложившимися программами. Эти программы тем или иным образом связываются с геномом организма.
Заключительный этап — это переход на уровень эволюционной биологии. Палеонтологическая летопись, сравнительная геномика, сравнительная биология приводят к гипотезам о причинах эволюционных изменений. Таким образом эволюционная биология связывает описания на разных уровнях организации вместе в рамках механистического описания жизни — получается единая картина для разных уровней организации от биомолекул до биосферы. Перед переходом к жизни как контрпримеру, отмечу пару внутренних проблем в таком представлении.
При совместном рассмотрении разных уровней организации возникает бесконечные споры о сводимости одного уровня к другому (см. заметку ‘Законы физики и биология‘ в разделе Дополнительная информация). В целом в предлагаемой механистической картине биологии видно стремление объяснить более высокие уровни организации (поведение организма) процессами на более низком уровне организации (геном). С другой, введение эволюционного уровня напоминает нисходящую причинность — есть что-то, что влияет на поведение на молекулярном уровне, но это что-то само по себе в молекулярный уровень организации не входит.
Другая общая проблема связана с наличием большого количества белых пятен при соединении в эволюционной биологии разных исследовательских программ в конечную эволюционную картину. Нельзя отрицать привязки к эмпирическим исследованиям на разных уровнях организации, но величественная картина эволюции в то же время содержит немало спекулятивных построений далеко за пределами собственно фактического материала.
Жизнь как контрпример
Я согласен с Векстрёмом, что исходный вопрос ‘Что такое жизнь?’ выпадает из механистической картины современной биологии, что, кстати, неплохо показывают цитаты Годфри-Смита и Жакоба выше. В этом отношении выражение ‘жизнь как контрпример’ подходит к состояния исследований в биологии, в которых сущность жизни уходит в тень. С другой стороны, непонятно как должна выглядеть альтернативная исследовательская программа в биологии.
Развитие любой исследовательской программы связано с прогрессом эмпирических исследований. С этой точки зрения конструктивные предложения в статье Векстрёма остаются непонятными; неясно каким образом можно связать идеи Розена с будущими новыми исследованиями. Другими словами, какие исследования в новой парадигме биологии позволят ответить на вопрос, что такое жизнь.
Следует отметить связь между теоретическими представлениями и эмпирическими исследованиями. Представление о исследовании организма как механизма идет исходя из общих представлений. Вряд ли можно предложить конкретное исследование в биологии, которое позволит найти четкое отличие между организмом и механизмом.
Естественная наука связана с поиском и систематизацией закономерностей и с моей точки зрения именно это требование приводит к рассмотрению жизни как механизма. В этом смысле я не вижу проблем с утверждением, что целью биологии является изучение естественных механизмов жизни и мне трудно представить альтернативную исследовательскую программу.
По-моему, гораздо проще признать, что такая исследовательская программа не может дать полный ответ на вопрос, что такое жизнь, поскольку изучение механизмов жизни, заложенное в исследовательскую программу, ограничивает область возможных ответов. В этом контексте следует отличать результаты естественной науки от той или иной философской позиции, поскольку споры в биологии обычно переходят на уровень несовпадения философских позиций.
В заключение отмечу, что хотя представление о механизмах жизни в биологии интуитивно понятно, при попытке дать развернутое описание, что такое механизм в биологии, возникают свои проблемы — см. заметку ‘Наука как метод изучения механизма‘. Поэтому перед поиском новых парадигм было бы хорошо вначале более четко зафиксировать принципы имеющейся парадигмы.
Информация
M. M. Weckström, On the Prospects of Theoretical Biology: Life in the Universe as an Anomaly, a Puzzle, and a Counterinstance. Found Sci (2025).
Дополнительная информация
Описание заметок Организм vs. механизм: История. Организм — это механизм. Организм отличается от механизма. Будущий механизм — это организм. Роботы и биология. Когнитивные процессы.
Неподдающаяся проблема жизни: Описание статьей Сары Уокер и Пола Дэвиса ‘Неподдающаяся проблема жизни‘ и ‘Алгоритмическое происхождение жизни‘. Зависимость законов физики от состояния. Алгоритм как нисходящая причинность.
Законы физики и биология: Сводится ли биология к физике? Возможные варианты ответа: Физикализм. Компатибилизм. Неовитализм.
Наука как метод изучения механизма: Объяснение в биологии как изучение механизма на качественном уровне. Цитаты из книги Докинза ‘Слепой часовщик‘. Сравнение позиции Докинза и философов биологии.