2.4. Комбинаторика – всеобщий механизм появления новой информации.
Если два и
более объекта покрыты слоем «липкого» вещества (адгезива), то при столкновении
они могут соединиться в единый агрегат. Аналогом
адгезива могут выступать электромагнитные, гравитационные, сильные, слабые
взаимодействия. Все организованности мира возникли таким образом. Например,
электромагнитное взаимодействие электрона и протона связывает их в атом
водорода. Взаимодействия между тремя
кварками (обмен глюонами) приводят к образованию нуклонов. Нуклоны образуют
ядро атома в результате сильного взаимодействия (обмен мезонами). Молекулы есть
агрегаты атомов. Агрегаты атомов и молекул образуют твердые тела природы.
Агрегаты клеток образуют живые организмы и так далее.
Агрегация
это процесс рождения новой информации. Носители информации меньшего
размера, объединяясь, образуют новую (большого размера, другой формы и другого качества) атрибутивную информацию.
Согласно модели Большого взрыва эволюция Вселенной является процессом
постоянного агрегирования атрибутивной информации (агрегаты, кластеры,
скопления, объединения, сообщества и др.) [148].
Введем
понятие информационный пакет. Информационный пакет – это совокупность более
простых, как правило, более мелких носителей атрибутивной информации. Информационный
пакет не является простой суммой информации, содержащейся в его элементах. В
информационном пакете появляется новая информация, которой не было в его
составляющих т.к. появляются новые связи, новые неоднородности. Часть
информации низшего уровня исчезает. Пояснением это следующим примером.
Куча кирпича может быть описана соответствующим набором признаков (размер кирпича, пустоты в куче, их форма и т.п.). После того, как из кирпичей сложен дом, то появилась другая форма (форма дома). Возникли новые связи между кирпичами. Изменилось их взаиморасположение, исчезли одни и появились другие пустоты. Возникли новые системные свойства. Это явление получило название эмерджентность (см. раздел 2.6). Наряду с появлением новой информации старая информация частично исчезла. Отсутствие методов расчета количества информации не дает возможности определить, как изменилось её общее количество. Количество одной увеличилось, а другой уменьшилось.
Организованность – это форма существования информационного пакета. Под организованностью будем понимать пакет атрибутивной информации, способный сохранять свою форму (структуру) в течение времени достаточном для его восприятия человеком (непосредственно или с помощью приборов). Схематически информационную архитектуру мира можно представить перевернутой пирамидой (рис.2.5.1.1).
.
Животные (109)
.
Молекулы(13*106)
Атомы (более 100)
ххх
Кварки (6 штук)
Рис.2.5.1.1.
Схема, иллюстрирующая эволюцию атрибутивной информации, заселенность уровней
информационными пакетами.
Время жизни организованностей может изменяться в очень широких пределах. Звезды и планеты существуют миллиарды лет. Протон более 1032 лет [59]. Мезоны – доли секунды. Объединение в информационный пакет иногда является основой долговременного существования информации. Например, свободный нейтрон распадается за 15 минут, но в составе атомного ядра он может существовать на много порядков дольше. Разные химические соединения могут существовать в течение времени от долей секунды до многих десятков лет.
Каждый
иерархический уровень организованностей «заселен» информационными пакетами
определенного размера. Следующий уровень организуется путем комбинации пакетов
предшествующего уровня. Пакеты вышестоящего уровня, как правило, крупнее и
сложнее информационных пакетов нижестоящего уровня. Например, молекулы крупнее
атомов. Организмы крупнее клеток. Высшие пакеты содержат больше элементов, чем
низшие.
Количества
типов информационных пакетов на каждом последующем уровне
больше, чем не предыдущем (рост разнообразия). Например, 6 кварков
породили более ста атомных ядер. Сотня атомов образовала около 300 тысяч разных
неорганических веществ и более 10 млн. типов органических [37, 86]. Из
некоторых молекул (белков и нуклеиновых кислот) возникли живые клетки. В живых
организмах в малых количествах содержится большинство из известных атомов. Из нескольких сотен разнообразных
клеток за всю историю эволюции возникло несколько миллиардов видов живых
организмов.
Пирамиду
можно продолжить и дальше. Организмы упаковались в сообщества, стаи, ценозы,
количество которых еще больше, чем видов живых существ. Это утверждение
справедливо, так как из одного вида животных, например волков, можно укомплектовать многие сотни тысяч стай.
А каждая стая уникальна и чем-то отличается от других. Из атомов водорода и
гелия возникли миллиарды звезд. Из атомов и молекул – неисчислимое количество
планет, комет и астероидов [307].
Увеличение
разнообразия информационных пакетов
вполне объяснимо увеличением числа комбинаций при возрастании количества
комбинируемых элементов. Не все комбинации устойчивы и становятся базой для
новых начинаний. Чему быть, а чему уйти решает естественный отбор. Гениальный
Чарльз Дарвин угадал это золотое правило эволюции, но он не предполагал, что
его формула является справедливой не только для эволюции живых существ, но она
также охватывает весь мир. Эта формула – известная триада: изменчивость,
наследственность, отбор [76, 70].
Таблица Менделеева
объединила все известные атомы, которые выдержали испытание отбором. А сколько
их возникло всего в ходе эволюции? Трудно сказать, так как они оказались
неустойчивыми и распались раньше, чем появился наблюдатель-человек. Ученые и
сейчас пытаются синтезировать новые, не очень устойчивые атомы с атомным
номером свыше 100.
Когда в
сочетание вступали информационные блоки очень отдаленных уровней организации,
то происходил «скачек» в принципиально новое качество. В виде аналогии можно привести эволюцию автомобиля. Когда
колесо, как наиболее изнашивающийся узел автомобиля, вступило в противоречие с
конструкцией, то появилось «революционное» решение отказаться от колеса,
заменив его опорой на воздушной подушке. Опора на воздух (не на землю)
позаимствовано из авиации (летательных устройств). Так появились принципиально
новые гибриды – аппараты на воздушной подушке. Колесо при этом сохранилось (это
пример бифуркации). Таким образом, гибридизация является и являлась важным
инструментов эволюции [75]. Это правило рождения новой информации может быть
перенесено и на механизмы эволюции живого.
Известно,
что ДНК живого существа имеет огромный
банк памяти о биологических «конструкциях» прошлых эпох. Гены, ответственные за
реализацию тех или иных биологических «конструкций» находятся в депонированном
(рецессивном) состоянии, но должен существовать механизм их «пробуждения», ибо
иначе нет смысла их хранить. Человеческий организм, мозг являются порождением
комбинаторного эволюционного процесса, поэтому хранят в своей генетической
памяти алгоритмы этого «механизма».
Иначе нельзя объяснить, почему в эмбриональном развитии зародыш человека за 9
месяцев перерождается из клетки в рыбу – земноводное – млекопитающее, затем в
человека. Половое размножение – это гибридизация генов родителей (новая
комбинация). Вирусы переносят фрагменты генов между разными видами живых
существ, осуществляя инновацию в наследственности.
На
основании сказанного можно допустить существование механизма изменчивости
(эволюции), который без всяких мутаций (новых изменений ДНК) путем комбинаций
давно забытого старого позволит «синтезировать» практически бесконечный ряд
новых видов живых организмов. А
вездесущий естественный или искусственный отбор будет отбраковывать неудачные
варианты. Эта альтернатива генной инженерии пока еще слабо реализуется в
селекции видов. Селекция это только лишь
усиление активности не рецессивных генов. Более грандиозная задача - научиться
пробуждать рецессивные гены. В биосфере комбинаторика (гибридизация)
осуществляется на уровне информационных блоков наследственной информации.
Понятно, что слон не может обменяться хоботом с крокодилом, но комбинация на уровне ДНК способна
порождать химеры (генная инженерия) [276, 157].
Человеческие
«химеры» - изобретения также вначале осуществляются на информационном уровне
(виртуальном). Модели строятся сначала в мозге, а лишь потом реализуются в
«материале». Даниил Данин (историк науки) сумел этот процесс увидеть и назвал
новую науку «кентавристикой» (читай гибридизация) [75].
В качестве
художественного образа механизм эволюции можно сравнить с музыкой, не
примитивной, а сложной, оркестровой. В музыкальном тексте живут, переплетаясь,
несколько разных мелодий. Каждая тема развивается самостоятельно, но вместе с
тем в гармонии (коэволюции) с другими. Причудливо сочетаясь, они создают
непрерывно изменяющийся гармонический узор. Если сочетание правильное
(устойчивое), то это создает у слушателя
ощущение завершенности. Неустойчивые сочетания (переходные формы) быстро
переходят в устойчивые гармоничные формы. Периодическое «рассыпание» звуков в
хаос, неизбежно завершается упорядочением, вызывая положительные эмоции слушателя. В этом примере, может быть, скрыто
объяснение феномена музыки. Подсознательно наш мозг воспринимает в музыке гармонию
Мира, гармонию эволюции. Музыка – это обязательно эволюция музыкальных звуков.
«Застывший» аккорд не вызывает длительных эмоций. Все, что неподвижно, быстро
утомляет внимание. Замечательный фантаст И. Ефремов в своем романе «Лезвие
бритвы» высказывает мысль, что красота – это неосознанная целесообразность.
Используя эту идею можно сказать, что красота музыки - это неосознанный алгоритм развития Мира.
Невероятную комбинаторику информации наше сознание, оперирующее ограниченным количеством переменных, не способно «схватить» целиком. Сознание, как фонариком, в темноте высвечивает отдельные фрагменты (информационные пакеты) этой гигантской организованности. Подсознание более древняя и более опытная функция. Оно оперирует множеством переменных одновременно. Достаточно напомнить, что подсознание управляет тысячами процессов в организме, корректируя и синхронизируя их. Вероятно, подсознание способно воспринимать и оценивать такие сложные процессы, которые мы попытались высветить «фонариком» нашего сознания [300,201,93]. Это восприятие подсознания звучит как музыка, гармония, красота, как положительная эмоция. Например, настроение человека можно определить по его лицу. Сотни мимических мышц рисуют узор настроения. Подсознание почти безошибочно его определяет, а вот объяснить на сознательном уровне, какие мышцы лица были при этом расслаблены или напряжены, мы не можем. Поэтому, мы и пытаемся объяснить сложную паутину связей, приводящих к образованию новых уровней организаций, не только логически, но и эмоционально. Поэтому в постнеклассической науке придают большое значение «внелогической» компоненте познания.
Усложнение мира в ходе эволюции привело к
специализации объектов на передатчики, приемники и носители информации.
Появились объекты – синтезаторы новой информации (мозг, компьютер). Новое
обычно появляется как синтез из частей предшествующего. Все изобретения людей
являются комбинациями уже известного. Природа «творила» подобным образом
миллиарды лет. Комбинация кварков дала нуклоны. Комбинация нуклонов – ядра
атомов. Комбинация атомов – молекулы. Итак, имеется закон комбинирования
атрибутивной информации. Каждая комбинация - это появление новой
информации. Начав с комбинирования атрибутивной информации, эволюция привела к
комбинированию оперативной информации (функции мозга) и, как следствие, к
опережающему отражению.
Выводы
1.
Объединение, слияние объектов
происходит благодаря четырем типам взаимодействий известных в природе.
2.
Информационный пакет это совокупность более
простых, носителей атрибутивной
информации. Это понятие является системообразующим фактором при построении
модели ноосферы.
3.
Объединение в пакеты порождает новую информацию и частично ликвидирует старую.
4.
Организованность - это пакет атрибутивной информации
стабильный в течение времени достаточном для его восприятия человеком.
5.
Все новые образования в основном есть результат
нелинейной рекомбинации
"старых" структур.
6.
Рекомбинация приводит к усилению (ослаблению) «старых
параметров» и появлению новых.
7.
Эволюция – это последовательное образование все более
сложных информационных пакетов.
8.
Количество типов информационных пакетов на каждом
последующем уровне больше, чем на предыдущем (закон возрастания разнообразия).
9.
Выявлен закон комбинирования атрибутивной информации.
Комбинирование
атрибутивной информации эволюционировало в комбинирование оперативной
информации и привело далее к разуму.