Идеи Дарвина как основа общей теории развития

Ганжа А. Г., Саночкин В. В.

Аннотация  ⇓ 

Статья посвящена поиску самых общих закономерностей эволюции природы. Показано, что их можно сформулировать, развивая и обобщая идеи (учение) Ч. Дарвина. Идея о естественном отборе, выдвинутая Дарвином на основе изучения биологических систем, становится пригодной для описания развития (эволюции) систем любых видов, как живых, так и неживых, если критерием отбора принять устойчивость систем, а объектом отбора — их структуры. С такими поправками триада Дарвина: наследственность, изменчивость и отбор — усматривается в развитии любых систем, как проявление свойств присущей всем им структуры. Приведены примеры действия этой триады в ментальных, социальных и технических системах, а также в неживой природе. Триаду Дарвина можно представить также в виде функционального цикла из синтеза и отбора структур, в котором действует отбор по критерию устойчивости и положительная обратная связь.

Продемонстрированная универсальность обобщённых идей Дарвина делает их возможной основой для общей теории развития, создание которой весьма актуально для понимания изменений и перспектив в современном быстро меняющемся мире.

. 

Эв2008 4 200Последние изменения стилистического и уточняющего характера внесены в статью 4.09.2022.

Это переработанный и адаптированный для сайта вариант статьи:

Ганжа А.Г., Саночкин В.В. Учение Дарвина как основа общей теории развития. // Эволюция, №4, 2008, с.12-14.

Исходную статью можно посмотреть в pdf-копии бумажного издания журнала "Эволюция" №4, выложенной на сайте здесь.  

Содержание  ⇑ 

  1. Введение
  2. Триада Дарвина — следствие общих свойств информации (структуры)
  3. Проявление триады Дарвина на разных уровнях природы
  4. Триада Дарвина с функциональной и кибернетической точек зрения
  5. Заключение
  6. Литература   

1. Введение  ⇑  

Традиционно, люди делят природу на живую и неживую (косную), возводя в своём воображении неодолимую стену между этими её частями. «Живое возникает только из живого» — так сформулирована исключительность живого в ортодоксальном варианте. Однако когда-то на Земле не было жизни, и она либо пришла на Землю из космоса, либо возникла на Земле из неживого. Причём идея заноса из космоса не объясняет, как возникла жизнь, а лишь перемещает проблему с Земли в другое место.

Если верна теория «большого взрыва», то на ранних этапах развития вселенной подходящих для жизни условий не было нигде. Значит, живое могло возникнуть только из неживого. Произошло это на Земле, в другой точке космоса или независимо в разных местах, по большому счёту, не так уж важно. В любом случае придётся объяснить, как живое возникло из неживого.

Внимательный наблюдатель не может не заметить, что развитие присуще не только биологическим системам. Развиваются и социальные, и технические, и геологические, и космические, и любые другие виды систем. Сама идея «большого взрыва» предполагает развитие природы от некоторого исходного относительно однородного состояния сверхплотного вещества к современному её состоянию в виде иерархии множества видов систем. В ходе этого развития в неживой природе поэтапно возникали самые разные новые виды систем от элементарных частиц и атомов до звёзд, планет, галактик и других скоплений организованного вещества. Таким образом, в контексте современных знаний развитие косной материи столь же несомненно, как и развитие жизни, и способность развиваться представляется имманентным свойством природы.

В связи с этим возникает вопрос, есть ли что-то общее в развитии систем различных уровней сложности? Другими словами, есть ли общие принципы развития, которые действуют относительно систем любых видов, и, если есть, то каковы они? Если такие принципы имеются, то различие между развитием живого и неживого на самом общем принципиальном уровне стирается, и остаются различия лишь в специфических деталях процессов.

Ответы на поставленные вопросы помогает наметить концепция «Информация-структура», которая доказывает, что словами «информация» и «структура» мы обозначаем одну и ту же сущность, а именно, совокупность связей в разных обстоятельствах [1-2, 3>п.4, 4>п.4, 5>п.3, 6>п.3]. При этом развитие представляется естественным и искусственным преобразованием этой сущности, в ходе которого связи могут устанавливаться, иногда образуя новые системы, и рваться, разрушая системы, причём в этом процессе действует положительная обратная связь, приводящая к структурной неустойчивости природы [1-10].

Прояснение универсальной сущности информации и её роли в развитии позволило понять, что открытый в середине 19-го века Ч. Дарвином принцип естественного отбора можно связать с устойчивостью, которая характеризует любую систему и зависит от её структуры. Отсюда предполагается универсальный характер этого принципа. Изначально этот принцип рассматривался исключительно в контексте биологического развития, и только теперь, спустя полтора века, наука созрела для понимания его универсальности.

Данная статья посвящена развитию и обобщению идей Ч. Дарвина, которые представляются основанием для формулировки универсальных принципов, описывающих развитие как живой, так и неживой природы. Причём авторы пришли к этим идеям, основываясь не на биологических науках, в которых не являются специалистами, а изучая свойства социальных процессов и информации, и лишь потом заметили, что воспроизводят идеи Дарвина применительно к более широкому классу объектов. Это позволило объединить и взаимно дополнить результаты исследований, начинавшихся независимо в разных областях науки и в разное время.

Чтобы исключить недоразумения, сразу уточним, что употребляемые в статье словосочетания «информация (структура)» и ему подобные, не означают ввод какой-то новой сущности. Они лишь напоминают о доказанной эквивалентности понятий «информация» и «структура», а также о том, что обозначенные этими словами феномены имеют одинаковые свойства и сводятся к единой сущности — совокупности связей [1-2, 3>п.4, 4>п.4, 5>п.3, 6>п.3]. Чтобы самостоятельно проверить, являются ли слова «информация» и «структура» синонимами, читатель может мысленно оставить в тексте любое из них и убедиться, что смысл текста от этого не меняется.  

2. Триада Дарвина — следствие общих свойств информации (структуры)  ⇑  

Дарвин

Чарльз Дарвин после кругосветного путешествия на "Бигле".

 

Фрагмент акварели Джорджа Ричмонда (конец 1830-х годов).

Как известно, основу биологического развития по Дарвину составляет триада: наследственность, изменчивость и отбор.

Основываясь на эквивалентности понятий «информация» и «структура», доказанной в концепции «Информация-структура» [1-2, 3>п.4, 4>п.4, 5>п.3, 6>п.3], нетрудно показать, что вся эта триада является следствием общих свойств информации (структуры) безотносительно к природе её носителей и воспроизводится в системах любых видов. В 19-м веке Чарльз Дарвин открыл проявления этих общих свойств в рамках биологии, но современная точка зрения на природу информации позволяет раскрыть их универсальный характер. 

Содержание раздела  ⇑ 

2.1. Наследование при воспроизводстве любой информации (структуры)  ⇑ 

Первый элемент триады Дарвина — наследственность. В биологии она понимается, как копирование или воспроизведение генетической информации или, другими словами, структуры генома, и, в конечном счете, воспроизведение структуры организма. Однако копироваться и воспроизводиться может не только генетическая, а любая информация — это её общее свойство. Это же можно сказать и о структуре — копироваться и воспроизводиться может любая структура, а не только структура генома. Причём копирование — это лишь частный способ воспроизводства, который невозможен без заранее приготовленного исходного образца. Другим более универсальным способом воспроизводства является детерминированная причинность, когда схожее сочетание исходных условий приводит к схожему результату или, другими словами, когда определённая причина всегда имеет соответствующее ей следствие. В этом случае готовый образец результата не нужен, достаточно нужного набора причин или исходных условий. Например, каждое сближение электрона и протона при определённых условиях с большой вероятностью приводит к одному и тому же результату — образованию атома водорода. Таким способом природа воспроизводит эти атомы в несметных количествах уже миллиарды лет, не применяя копирование.

При помощи наследственности и генетических механизмов биологические организмы могут размножаться. Однако размножение — это также не исключительное свойство биологических объектов. Размножаться при помощи копирования или воспроизведения может любая информация и структура.

Естественно, что способы воспроизводства и размножения различны для различных видов систем, имеют свою специфику. Небиологические структуры воспроизводятся и размножаются иначе, чем биологические, при помощи других — негенетических механизмов, но, тем не менее, воспроизводятся и размножаются. Природа способна воспроизводить и размножать системы любых видов, относящихся как к живым, так и к неживым.

Например, камни мы можем во множестве наблюдать в самых разных местах: на Земле, на других планетах, просто в космическом пространстве. Мы знаем, что камни разрушаются, но на их месте появляются новые. Значит, в природе есть механизм воспроизводства камней, иначе этот вид объектов просто не мог бы появиться и размножиться. Также и на микроуровне. Например, в каждом атоме определённого вида воспроизведена одна и та же структура, многократно размноженная природой. То же самое происходит и в космических масштабах со структурами звёзд, галактик и других космических объектов. Такие структуры, как разделение на более или менее активных, более или менее стабильных, более или менее сложных, на управляющих и управляемых — воспроизводятся в любом коллективе людей, животных, растений, биологических клеток и даже неживых объектов, то есть на самых разных иерархических уровнях природы. Всё это частные проявления одного и того же универсального свойства информации и структуры — способности воспроизводиться и размножаться.

Наконец, рассматривая самый общий уровень природы, надо заметить, что причина всегда оставляет в следствии свои следы или, говоря иначе, следствие всегда в какой-то части наследует структуру своей причины. Например, состояние любой системы является следствием предыдущего её состояния, и любая система наследует свою структуру из прошлого. В самом широком смысле можно сказать, что настоящее наследует свою структуру из прошлого, возможно, в ней что-то меняет и передаёт в будущее, которое, таким образом, наследует свою структуру из настоящего и в какой-то части из прошлого. В таком расширенном смысле наследственность, точнее наследование, проявляется в любом процессе. Не случайно слова «след», «следствие» и «наследственность» имеют общий корень.

В дальнейшем указанный процесс передачи структуры (информации) из прошлого в будущее будем обозначать словом «наследование», имея в виду, что биологическая наследственность является частным случаем наследования. Отметим также, что в процессе копирования одновременно происходит наследование и размножение.

В данном контексте резонно ещё раз напомнить об эквивалентности понятий «информация» и «структура», доказанной в [1-2, 3>п.4, 4>п.4, 5>п.3, 6>п.3]. Ведь в результате наследования и копирования структур, которые происходят в природе постоянно и повсеместно, любая унаследованная структура является информацией о прошлом, а любая скопированная — информацией об образце и его копиях. Не случайно, структура генома названа генетической информацией. То есть каждая структура является информацией о чём-либо, и каждый объект, имеющий структуру, содержит в себе информацию.

Итак, наследование, воспроизводство и размножение — процессы, свойственные всем видам систем, а не только биологическим. Это обеспечивается общими свойствами структуры (информации), которая является важной частью любой системы.  

2.2. Изменчивость — свойство воспроизводства любой информации (структуры)  ⇑ 

Второй фактор развития по Дарвину — изменчивость. В биологии она реализуется через мутации. Мутация — это случайное изменение или ошибка в генетической информации или структуре генома. Она может возникать как в процессе репликации, то есть при копировании генетической информации, так и в процессе её хранения в хромосоме в результате внешних воздействий. Однако это лишь частное проявление общего свойства информации и структуры, ибо возможность возникновения ошибок и изменений имеется при копировании и хранении любой информации (структуры), а не только генетической. По сути, мы констатировали это уже в предыдущем разделе, когда упомянули возможные изменения, происходящие при передаче информации (структуры) из прошлого в будущее.

Примеры проявления изменчивости дают системы любых видов. В результате изменчивости дети не полностью, неточно воспроизводят родителей, информация в разных газетах по разному, неточно и не полностью воспроизводит детали описываемого события, реализованное изделие не полностью, неточно соответствует первоначальному замыслу или некоему эталону. Вариации, хотя бы в незначительных деталях, бывают практически при любом копировании и воспроизведении — это общее свойство процесса. Любая информация (структура) может изменяться при хранении в результате внутренних процессов в хранящей её системе и внешних влияний на эту систему. Любая информация (структура) может варьироваться в некоторых деталях при воспроизведении из-за неполного совпадения условий создания. 

Итак, изменчивость — это общее свойство любой информации (структуры), проявляющееся в процессах её переноса, хранения, воспроизводства и копирования. Причём перенос, обычно, понимается, как перемещение в пространстве, а хранение является переносом во времени.  

2.3. Всеобщность отбора информации (структур) по устойчивости их носителей  ⇑ 

Наконец, третий элемент триады Дарвина — отбор, которому также подвержены не только биологические виды и особи. Системы любого вида, взаимодействуя со своим окружением, отбираются по критерию устойчивости. Если вид систем устойчив по отношению к другим видам, он сохраняется — поддерживает свою численность или даже размножается, если нет, то исчезает или существует неустойчиво, то появляясь, то исчезая. Критерий устойчивости универсален, то есть применим для естественного и искусственного отбора систем любых видов. Он включает в себя критерии отбора, которые обсуждаются в биологии. Например: выживаемость, приспособленность, конкурентные преимущества — всё это выражение устойчивости другими словами. То есть мы опять видим, что биологическое понимание отбора, является частным случаем более универсального понимания, относящегося к любым системам.

Идея отбора по критерию устойчивости вытекает из фундаментальной асимметрии природы: изменения, повышающие устойчивость своего носителя, именно благодаря устойчивости результата, имеют больше шансов закрепиться и стать основой для строительства новых объектов, чем противоположные изменения, понижающие устойчивость. Эта асимметрия касается любых изменений в любых объектах, что обеспечивает универсальность отбора по критерию устойчивости.

Надо иметь в виду, что критерий устойчивости включает в себя самые разные виды устойчивости, в частности: статическую и динамическую, а также различные составляющие, специфичные для определённых видов объектов. Например, человеку приходится обеспечивать себе, как минимум, физическую, физиологическую, психологическую и социальную устойчивость.

Все организмы некоторого вида имеют характерную для них структуру, которая задаётся хранимой в геноме генетической информацией или структурой генома. По сути, отбор видов есть отбор этой информации или этих структур. Иначе говоря, объектом или, как говорят биологи, мишенью отбора является упомянутая информация или структура. Поскольку критерием отбора является устойчивость систем, то отбирается именно такая информация (структура), которая обеспечивает эту устойчивость. Этот вывод справедлив не только по отношению к биологическим видам. Системы любых видов имеют характерную для них структуру или содержат информацию, которая в ходе взаимодействий отбирается по критерию устойчивости своих носителей.

Отбор по критерию устойчивости не ведёт к скатыванию в некоторое застывшее состояние, а требует постоянного совершенствования