Разбрасываю мысли
Шрифт:
Но здесь все же уместен вопрос: сколь глубоко теоретическая биология будущего сможет погрузиться в современные, глубоко абстрактные (и потому неизбежно патологические с позиций здравого смысла) построения современной геометрии? К обсуждению этого вопроса с иных, чем у нас, позиций подходит и И.А. Акчурин [1973]:
…все явления жизни представляют собой также очень сложную пространственную и временную корреляцию определенных физико-химических процессов, представляющих свою, «органическую целостность», по нашему мнению, как раз благодаря «вступлению в игру» особых структур «склеивающихся» пространственно-временных точек современной алгебраической геометрии (с. 209).
Здесь речь идет о пространствах А. Гротендика [1972], в которых локально точки могут слипаться, склеиваться вместе, переставая быть замкнутыми – отделенными друг от друга.
Но эти высказывания все же носят еще слишком общий характер – они не несут той объяснительной силы, которая нужна для их предметного и биологического обсуждения.
Значительно более конкретно серьезная геометрическая проблема ставится в следующем примере из биофизики, рассмотренном Маниным [1980]:
Классические
По-видимому, понимание таких ситуаций станет возможным, если расширить концепцию геометрии так, как это делает Уилер. Для ее характеристики, кроме топологии, дифференциальной структуры и метрики, он вводит еще понятие спина, характеризующего отношение [134] «положение – поворот» фигуры в пространстве. Тогда открывается возможность рассматривать более емкие – многослойные пространства с 2n– возможными спиновыми структурами в n– связанном пространстве [Уилер, 1970].
134
Уилер так объясняет смысл этого отношения: возьмем куб и углы его прикрепим эластичными шнурами к углам комнаты, выберем ось вращения. Повернем куб вокруг этой оси на 3600. Куб возвратится в свое прежнее положение, а шнуры – нет, они теперь скручены. Следовательно, взаимоотношения куба и его окрестности не определяются еще полностью его положением.
Все же трудно себе представить возможность самостоятельного онтологического существования множества различных пространств. Скорее можно говорить о различных геометриях как о разных грамматиках, необходимых для порождения различных текстов Мира. Единство Мира будет определяться тем, что все его тексты устроены так, что они опираются на грамматики геометрий. Геометрии существуют постольку, поскольку существует наблюдатель, воспринимающий порожденные ими тексты.
5
Какова может быть роль наблюдателя в построении теоретической биологии? Мы хорошо знаем, что в физической теории роль наблюдателя отнюдь не тривиальна. Может быть, можно даже утверждать, что физическая теория построена как своеобразный диалог между неким (иногда – абстрактным) наблюдателем и той реальностью, которая существует просто так, как она есть, не будучи никак выявленной. Во всяком случае, уже в классической механике, чтобы записать уравнения движения, наблюдателю надо задать геометрию пространства и указать, как на этом пространстве задаются координаты точки. В теории относительности вводится представление об ускоренном наблюдателе, который имеет линейки и часы и вводит в своей окрестности систему отсчета [Мизнер, Торн, Уилер, 1977, т. 1]. Еще сложнее обстоит дело в квантовой механике. Там говорят о квантовом состоянии системы, которое, будучи ненаблюдаемым, обладает самостоятельным существованием. Наблюдение рассматривается как взаимодействие этой системы с наблюдателем – аппаратурной системой. В результате этого взаимодействия происходит актуализация того, что ранее существовало лишь в своей статистически заданной потенциальности. Описание оказывается вполне четким для ансамбля исходов. Но как может быть предсказан результат некоего единичного опыта? Не вводится ли здесь скрыто представление об абстрактном метанабюдателе, делающем выбор, ограниченный по своим возможностям статистически заданной потенциальностью?
Наверное, уместно продолжить предложенное Уилером [Wheeler, 1981] сравнение двух реальностей – семантической и физической. Обе они раскрываются только через эксперимент, осуществляемый наблюдателем в обстановке некоторой неопределенности. В нашей системе представлений семантическая реальность – смысл Слова – раскрывается только после того, как построен Текст и смысл его воспринят наблюдателем, способным порождать фильтр понимания p (y/). Этот фильтр непредсказуем – он не существует у наблюдателя заранее, а возникает в результате его взаимодействия с Текстом [Налимов, 1979]. Каким-то похожим образом раскрывается и квантовомеханическая реальность. Вот как говорит об этом Уилер, сравнивая физический эксперимент с описанным им своеобразным семантическим экспериментом, направленным на раскрытие смысла слова [Wheeler, 1981]:
Подобным образом, экспериментатор может существенно влиять на то, что случается с электроном, путем выбора экспериментов над ним, но при этом он знает, что результат любого из измерений в значительной мере непредсказуем (с. 93).
Далее Уилер подчеркивает следующее высказывание Бора о физической реальности:
В реальном мире квантовой физики ни один элементарный феномен не является таковым до тех пор, пока он не станет зарегистрированным («наблюдаемым») феноменом (с. 93).
В нашей модели, обращаясь к геометризации, мы говорим, что морфогенетические признаки как-то упорядочены, или, лучше, соотнесены с числовым континуумом. Здесь, если хотите, сама Природа
135
Может быть, этот парадокс имеет следующее разрешение: физик, желающий создать новый мир, должен сделать немыслимое – изменить значение фундаментальных постоянных; перед биологом такая задача не стоит. В плане чисто гипотетическом, правда, можно допустить, что перед биологами, желающими создать новый мир, может быть поставлена и совсем необычная задача, выходящая за рамки генной инженерии. Выше мы уже говорили (ссылаясь на Моровица), что весь мир живого, несмотря на все его многообразие, состоит из очень небольшого набора исходных материалов. Может ли жизнь быть создана из других – имеющихся теперь под руками биохимиков материалов? Какая она будет, если это станет возможным? Во всяком случае, теоретическая биология должна будет созреть до понимания этой проблемы.
6
Какова роль числа в устройстве физического мира и мира живого? В этой работе мы попытались кое-что сказать об этом – это только начало возможного исследования.
Что является аналогом гейзенберговской неопределенности в мире живого? Соотношение неопределенности – это фундаментальное утверждение квантовой механики: физическая система не может находиться в состояниях, в которых координаты ее центра и импульс принимают вполне определенное значение. Произведение двух неопределенностей по порядку величины должно быть не меньше фундаментальной постоянной Планка. Чем определеннее значение одной из величин, тем менее определенно другое. В пределе, когда значение одной из величин известно точно, значение другой достигает бесконечности и теряет смысл. Что можно противопоставить в биологии этому четкому количественно заданному определению неопределенности в физике? Мы знаем, что в биологии наиболее четко задан исходный таксон – вид. Есть внутривидовая неопределенность. Она может быть очень серьезной – для растений составлены даже каталоги уродливых форм. Но количественной меры неопределенности биологическая наука задать не может, хотя для нее эта проблема, наверное, не менее серьезна, чем для физики микромира. Для построения теоретической биологии важно было бы понять, почему биологическая изменчивость не может быть ограничена числовым соотношением. Самый простой ответ звучит так: в биологии нет и не может быть фундаментальных констант. Иными словами, изменчивость биологических систем такова, что она может быть описываема только через распределение меры, без указания ограничений в варьировании функций распределения. Биология более статистична, чем физика.
7
Что есть узнавание и память? В мире живого эти два феномена с удивительной отчетливостью и в то же время загадочностью проявляются в иммунологии [Micklem, 1977]. Каким образoм происходит узнавание, когда внутри вида нет двух одинаковых особей? Как результаты такого узнавания запоминаются? Возможна ли здесь хотя бы смутная аналогия с такими понятиями в физике, как пaрадокс Эйнштейна – Подольского или, даже более широко, – с представлениями о квантовом ансамбле, квантовой нелокальности [136] , а также с неймановским представлением об узнавании элементарной частицей щели, находящейся перед ней. Отметим здесь, что представление о согласованном действии обращается в парадокс как в мире живого, так и в мире неживого. А если говорить собственно об узнавании, то это серьезная психологическая и, теперь мы бы сказали, кибернетическая проблема. Интересоваться ею начали в глубокой древности [137] . В кибернетике эта задача возникла в связи с проблемой распознавания образа – задачей отнюдь не легкой и не решаемой однозначно.
136
Нелокальность, как об этом говорит известный английский физик Д. Бом, имеет место и в макроявлениях – в сверхтекучем гелии существует корреляция далеко отстоящих атомов [Бажанов, 1981].
137
Здесь уместно напомнить диалог греческого царя Милинды с буддийским наставником Нагасеной (II в. до н. э.). В нем речь идет о проблеме распознавания. Как, скажем, возможно идентифицировать колесницу [Ольденберг, 1890]:
– Если ты приехал на колеснице, великий царь, то объясни мне колесницу. Составляет ли ось колесницу, великий царь?
И Нагасена обращает против царя его собственную аргументацию. Колесница не есть ни ось, ни колесо, ни кузов, ни ярмо. Она не есть также соединение всех этих частей или нечто другое, кроме них. – Нигде я не нахожу колесницы. Что же такое колесница? Ты лжешь, нет никакой колесницы.