Универсальная причина развития

Саночкин В.В.

Аннотация.  ⇓ 

Обосновывается расширенное толкование естественного отбора, как универсального механизма производства и накопления новой информации в ходе эволюции любых систем. Показывается возможность представления взаимодействий и производимого ими отбора систем в виде положительной обратной связи по количеству информации. Такая обратная связь представляется фундаментальной причиной развития.

Философские исследования 2001 №3 200 

 

Это первая публикация автора на тему философии развития:

Саночкин В.В. Универсальная причина развития. // Философские исследования. 2001, №3, с.198-203.

  

Содержание.  ⇑ 

1. Введение.  ⇑ 

На основании анализа отношений информации с материей, движением и структурой автором [1] было дано и обосновано определение информации:

«Информация — это зафиксированное на материальном носителе соотношение свойств объектов на момент их сравнения (взаимодействия)».

Согласно этому определению, информация, в виде упомянутых соотношений, существует и производится повсеместно и постоянно как в живой, так и в неживой природе. Любой материальный объект является носителем информации в виде соотношений свойств элементов своей структуры. Ниже на основании этого вывода рассматривается роль информации в развитии, и выявляются некоторые связанные с этим закономерности.  

2. Накопление информации при всеобщем естественном отборе.  ⇑  

Когда изменяется объект, то изменяются и соотношения свойств его частей, то есть содержащаяся в нём информация. Поэтому, когда материальные объекты и вся природа изменяются в ходе естественных взаимодействий, одновременно происходит и изменение этой информации. Если какая-то ситуация, то есть текущее сочетание взаимодействующих объектов и соотношений их свойств, возникла впервые, то возникла и новая информация. Если появился новый объект, то и информацию о себе он несет тоже новую. Значит, природа умеет создавать вместе с новыми объектами и новую информацию.

Если новый объект устойчив по отношению к своему окружению, он сохраняется, появляется много таких объектов, то есть формируется устойчивый вид объектов, и, таким образом, природа надежно сохраняет в себе созданную информацию. Постоянно и везде производя самые различные эксперименты над всем, что в ней имеется, природа, пользуясь методом проб и ошибок и оставляя в себе все наиболее совершенное с помощью естественного отбора, создает все новые и новые виды объектов и накапливает в себе все больше информации.

Развиваясь описанным образом, природа из элементарных частиц создавала разные атомы и отбирала устойчивые. Из них она составляла всевозможные молекулы и снова отбирала стабильные для разных условий. Затем, комбинируя с помощью химических реакций простые молекулы, получала более сложные и опять сохраняла устойчивые. Из молекул и атомов она строила различные тела, а из них системы и проводила турниры на устойчивость между ними. Все изобретения природы, прошедшие этот длительный экзамен на устойчивость и жизнеспособность, мы наблюдаем теперь вокруг и внутри себя. Так она построила и отобрала во Вселенной звезды и планеты, на планетах горы и вулканы, на Земле моря, реки и другие устойчивые виды объектов. Так она изобрела и испытала на устойчивость циклические процессы типа круговорота воды или автокаталитических циклов ядерных и химических реакций. Именно таким путем она создала все, что мы видим, и нас самих.

Открытый Ч. Дарвином принцип естественного отбора первоначально связывался только с развитием жизни. Однако в последние годы убедительно показано [2], что этот принцип действует уже на уровне макромолекул, которые трудно причислить к живым объектам. В продолжение этой тенденции, здесь естественный отбор распространен на неживую природу с самого начала ее эволюции, расширен до всеобщего естественного отбора. По сути, к этой мысли был близок Н. Винер, рассматривая радиоактивный распад [3,с.310].

Естественный отбор — это универсальная форма эволюции материи и накопления полезной информации. Универсальность обеспечивается наличием у всех объектов ключевого свойства — структуры. Общим в развитии на любом уровне является постоянное взаимодействие объектов, приводящее, случайно или целенаправленно, к созданию новых объектов, к их конкуренции, разрушению, а в итоге, к возникновению все новых видов структур, конкуренции и отбору из них более устойчивых и сохранению в них произведенной в ходе взаимодействий объектов информации.

По сути, как только мы признаем, что есть объекты и взаимодействие, из этого сразу же вытекает принцип естественного отбора. Его неизбежность еще очевиднее в условиях ограниченности ресурсов. Остановимся на этом подробнее.

Взаимодействие — это взаимное воздействие, влияние объектов друг на друга. Результат этого влияния различен для каждого из участников взаимодействия. Естественным образом при взаимодействии происходит выявление отличий объектов, и на этом основании их неслучайный отбор: менее устойчивое, более податливое вытесняется, трансформируется, заменяется более устойчивым. При этом случайно или целенаправленно возникают новые структуры и новая информация.

Все сущее занимает некоторое количество общих ресурсов: пространство, вещество, энергия и так далее. Поскольку, например, вещество в любой момент уже составляет какие-то объекты, а в силу действия закона сохранения нового вещества не предвидится, то появление новых объектов невозможно без замены ими старых. Развивающаяся природа вынуждена постоянно выбирать: что заменять и чем. Наличие механизма отбора является необходимым условием развития.  Естественный отбор представляется подходящим кандидатом для этой роли универсального распределителя ресурсов. Он распределяет в пользу более устойчивого, эффективного, в пользу победителей в естественной конкуренции.

Поскольку никаких ограничений на виды объектов в наших рассуждениях не накладывается, приведенная концепция показывает единообразие основных принципов эволюции и в неживой природе, и в жизни, и в обществе, и в мире идей. Например, она позволяет находить ответы на вопросы типа задаваемого в [4]: "Почему человеческая логика применима к познанию природы?". Потому, что эта логика, как и отдельные ее элементы, как и все другие науки, родилась и совершенствовалась в процессе естественного отбора на соответствие свойствам природы, на полезность в человеческой деятельности. Естественный отбор зафиксировал в ней информацию о свойствах природы. Логики, не отражающие эти свойства, отсеялись из-за бесполезности или даже опасности для своих носителей в ответственных ситуациях. Но поскольку и современная логика отражает законы природы не в полной мере, мы продолжаем наблюдать появление и конкуренцию новых логик, претендующих на большую адекватность природе и содержащих больше информации о ней.

Заметим при этом, что раз уж логика отражает свойства природы, то в природе тоже возможны логические операции, которые выражают информационное содержание взаимодействий между объектами. И это является дополнительным аргументом, в пользу возможности представления логической структуры взаимодействия в виде сравнения и выбора, как, по сути, это сделано здесь и в [1].  

3. Обратная связь по количеству информации — свойство природы.  ⇑  

Самоподдерживающийся, лавинообразный характер наблюдаемого в жизни и описанного выше процесса структуризации природы и производства информации наводят на мысль о присутствии в нем положительной обратной связи. Функционально петля такой обратной связи состоит, как показано на рисунке, из умножителя разнообразия и фильтра структур. В общем случае она может охватывать некоторое множество структур: всю природу, одну или несколько структур или их видов, или даже один объект, поскольку и вид, и структура сначала представлены одним объектом.NIE Img1

Умножитель разнообразия — это механизм порождения новых структур путем взаимодействия между существующими объектами, это генератор новой информации. Устанавливая новые связи между существующими структурами или их частями, можно увеличивать заключенный в них объем информации [5,с.476]. В реальности эту функцию выполняет сначала случайность, а затем и интеллект. С информационной точки зрения в умножителе на основе имеющейся информации производятся новые "заблуждения" и "озарения" в науке выживания. Но какое новшество является "заблуждением", а какое — "озарением", здесь еще не ясно.

В фильтре структур происходит сравнение и отбор структур путем того же взаимодействия между объектами. Более устойчивые, живучие остаются, другие устраняются из оборота. Реально эту функцию выполняет механизм естественного отбора. С информационной точки зрения именно здесь выясняется, что есть что. "Озарения" помогают сохраниться своим носителям и отбираются вместе с ними. Это более адекватная, более полная информация о способах существования и конкуренции в данных условиях. Наличие этой информации выражается, в частности, и в более совершенном устройстве ее носителей. "Заблуждения" в виде неверных знаний или неудачных структур отсеиваются вместе с их носителями, так как не позволяют им действовать эффективно. Результаты отбора — и отобранные структуры, и остатки выбывших — снова поступают в умножитель разнообразия для производства новых структур.

Подчеркнем, что, таким образом, в ходе эволюции происходит не бессмысленное увеличение объема накопленной информации, а отбор и сохранение той ее части, которая оказалась небесполезной на практике.

Принципиальное отличие описанной обратной связи состоит в том, что она приложена к структуре как таковой, то есть к динамическому, а не к конкретному материальному объекту. Эта обратная связь контролирует тенденцию изменения структур, тогда как обычно рассматриваются обратные связи, управляющие параметром объекта с неизменной структурой. Выделяя это качество, и для краткости будем называть такую обратную связь структурной. Ее петля может быть не замкнута в пределах конкретного объекта, а представляться относительно него спиралью, пронизывающей его модификации. Она всегда замкнута лишь на изменяющейся во времени структуре, представленной, вообще говоря, последовательностью результатов взаимодействия объектов. Другими словами, петля структурной обратной связи замкнута потому, что результат любого взаимодействия внутри некоторой структуры всегда является исходным состоянием для последующего взаимодействия, что следствие всегда становится причиной. И в этом смысле любая структура и всегда охвачена такой обратной связью, из чего следует, что структурная обратная связь является фундаментальным свойством природы, благодаря которому происходит развитие как природы в целом, так и составляющих ее структур. Все это делает весьма важным изучение свойств структурной обратной связи и выявление её следствий.

Поскольку вместе со структурами изменяется и информация, последняя также охвачена обратной связью. Из приведенного выше описания следует, что в соответствии с регулируемым параметром структурная обратная связь должна быть классифицирована, как обратная связь по разнообразию эффективных структур или, что эквивалентно, по количеству верной информации. Эта эффективность или верность обеспечивается фильтром естественного отбора.

Знак структурной обратной связи всегда положительный, так как разнообразие структур и количество информации не могут быть отрицательными. Этим и определяется самоподдерживающийся, экспоненциальный характер процесса развития природы и производства новой информации.

В соответствии с теорией обратной связи возбуждение или затухание процесса зависит от петлевого коэффициента умножения разнообразия Ко. Он равен произведению коэффициента умножения в умножителе разнообразия на коэффициент пропускания фильтра естественного отбора. При Ко>1 в каждом цикле информации становится больше, структура усложняется, её состав становится более разнообразным. При Ко<1 происходит деградация, упрощение, потеря информации. Когда Ко=1, структура находится в параметрически неустойчивом динамическом равновесии или в точке бифуркации, в которой малейшие флуктуации параметров выводят систему из равновесия и многократно усиливаются  

4. Заключение.  ⇑  

В данной работе на основании определения информации [1] показано, что в ходе естественной эволюции накопление полезной информации возможно на всех этапах развития природы. Это обеспечивается механизмом всеобщего естественного отбора, который является обобщением принципа, открытого Ч. Дарвином для биологических объектов, на объекты любого вида. Показано также, что всеобщий естественный отбор может быть описан на языке теории автоматического регулирования, путем представления природы или ее частей в виде систем, охваченных структурной обратной связью. Провести аналогию между этими, далекими на первый взгляд, подходами позволяет вытекающая из определения информации неразрывная связь между изменениями структуры материальных объектов и содержащейся в них информации. Обе представленные модели, с разных точек зрения ясно демонстрируют, что общие закономерности развития универсальны и заданы на уровне фундаментальных свойств взаимодействия между объектами. На разных временных этапах эволюции и в разных областях пространства меняется лишь характерный состав объектов и типов взаимодействия, а принцип действия механизма развития остается неизменным. В терминах теории автоматического регулирования — это наличие положительной структурной обратной связи, которая приводит к информационной неустойчивости природы и является внутренней причиной ее эволюции. В терминах биологических наук — это всеобщий естественный отбор, умножающий совершенство и разнообразие структур. С философской точки зрения — это функциональная замкнутость цепи причинно-следственных связей: следствие любой причины всегда становится причиной для очередного следствия.

Таким образом, представленная концепция вносит принципиальную ясность в давно стоящие, но не имевшие до сего времени ясного ответа вопросы, почему произошел переход от развития неживой природы к развитию жизни, и каков механизм развития неживой природы. Оказывается, что и то, и другое развивается по одинаковым законам, что это один непрерывный процесс.   

Литература.  ⇑  

  1. Саночкин В. В. Что такое информация. // Философские исследования. 2001, №3, с.129-141.  / На данном сайте здесь.

  2. Эйген М., Шустер П. Гиперциклы: принципы самоорганизации макромолекул.— М.: Мир, 1982. – 272 с.  

  3. Винер Н. Кибернетика, или управление и связь в животном и машине. — М.: Главная редакция изданий для зарубежных стран издательства "Наука", 1983. — 340 с.  

  4. Редько В. Г. Эволюционная биокибернетика. Почему так медленно развивается актуальная наука? // "Вестник РАН", 1997, т. 67, №9, с.800-803.  

  5. Вентцель Е. С. Теория вероятностей. — М.: Высшая школа, 1998. — 576 с.

 

 _⇑_ 

Для добавления комментариев, пожалуйста, войдите на сайт.