Наконец-то, я знаменит!

Я удостоился упоминания. Качество полемики невысокое, много ad hominem.

Кто хочет, может посмотреть на тезисы оппонента, там есть ссылка. Мы уже дискутировали с ним у меня в живом журнале, но мне пришлось его забанить. Думаю, что должно быть очевидно, почему. Если убрать все ad hominem, то, по сути, он повторяет тезис о сводимости биологии к химии. Он не знает, что такое граничные условия и какую роль они играют в физике. Это неграмотно, и сегодня не знать этого просто неприлично, как говорил герой Анатолия Папанова.

По вопросу особых граничных условий на движение материи в живом организме, так называемой семантической замкнутости, можно посмотреть работы биофизика Ховарда Патти: 

• H. H. Pattee. The Physics of Symbols: Bridging the Epistemic Cut  
• H. H. Pattee. Evolving Self-Reference: Matter, Symbols, And Semantic Closure

Патти определяет семантическое замыкание как автономное отношение взаимной дополнительности между материальным и символьным аспектами биологической организации; то есть, между динамикой движения частиц вещества системы, с одной стороны, и символьных ограничений (синтаксических правил), наложенных на это движение, с другой.

Речь идёт о комплиментарности законов движения материи и граничных условий на него.

Разумеется, сам Патти, будучи воспитан в рамках дарвиновской эволюционной парадигмы, рассматривает эту комплиментарность как условие для обеспечения возможности неограниченного эволюционирования (open-ended evolvability). Достоинство серьёзного научного исследования именно в том и состоит, что оно выявляет объективные вещи, не зависящие от мотивации или мировоззрения учёного (если, повторю, мы имеем дело с настоящей наукой, конечно). К тому же, автор совершенно определённо говорит о том, что на сегодняшний момент вопрос о происхождении символьных граничных условий в живых системах не имеет решения, хотя сам он, исходя из своих философских предпосылок, и полагает, что решение может быть найдено в рамках эволюционистской научной повестки.

C ним можно согласиться, что эта комплиментарность свидетельствует о том, что в функционирование и структуру живых организмов заложена определённая свобода адаптации: биологические системы могут выступать в качестве акторов изменения собственного состояния в отклик на стимулы среды (в этом, насколько мне известно, состоит основная идея так наз. «третьего пути», сформулированного группой эволюционных биологов, признающих очевидное фиаско дарвиновского мышления). Однако, сколь значительна эта свобода — отдельный вопрос. Патти не рассматривает, насколько мне известны его публикации, эволюционирование как таковое. Он также не занимается вопросом происхождения пары {законы движения, символьные начальные/граничные условия} в отношении живых организмов, просто предполагая эволюцию. В заключительных частях статей он иногда касается этой проблемы, но там он выступает скорее как философ-дарвинист, а не как физик.

Эволюционная парадигма предполагает генерацию больших количеств функциональной сложности живого снизу вверх (bottom up), чему нет никаких «полевых доказательств». С другой стороны, у нас есть пример применения парадигмы дизайна, я имею в виду технологическую деятельность человечества, в рамках которой мы видим создание сложной функции сверху вниз (top down): от идеи через план до реализации конкретных шагов по её достижению.

В современной биологии живые системы рассматриваются с позиции теории систем, предполагающей, среди прочего, загрузку функций в рамках разработки сверху вниз, целеполагание, повторное использование кода, отказобезопасное дублирование функций и пр. Это де-факто парадигма дизайна.

Парадокс или, скорее, противоречие заключается в том, что, с одной стороны, сегодня есть уже понимание того, что парадигма дизайна — единственный плодотворный путь развития науки о жизни, что подтверждается самим ходом исследований, — кто бы мог подумать лет 20 назад, что в биологии можно будет обсуждать хоть что-либо с позиции дизайна, а не «в свете эволюции», по знаменитому выражению Ф. Добржанского?! — с другой, есть злейшая оппозиция этим идеям, когда в ход идут не только научные доводы, но прямые подтасовки, заведомые искажения тезисов оппонентов и нападки ad hominem — за иллюстрациями далеко ходить не надо. Это лишний указатель на то, что дарвинистская парадигма отжила своё.

Парадигма дизайна более универсальна, так как допускает эволюционирование (пределы и возможности которого — отдельный вопрос), а вот эволюционная парадигма запрещает дизайн априори.

Что касается выводов из того, что известно на сегодня, то я остаюсь при своём мнении. С точки зрения науки:

Биология — это химия + информация.

Под информацией я в данном случае подразумеваю идею, цель, слово, план, биологическую функцию, организацию специфических начальных и граничных условий на протекание физических процессов, функцию.

Послушаем Ховарда Патти:

The general concept of information does not belong in the category of universal and inexorable physical laws but in the category of initial conditions and boundary conditions. Boundary conditions formed by local structures are often called constraints. Informational structures such as symbol vehicles are a special type of constraint. It should be clear that the concepts of initialconditions and constraints in physics make no sense outside the context of the law-based physical dynamics to which they apply. This is also the case for the concept of information.

Понятие информации относится не к законам движения, но к категории начальных или граничных условий. Граничные условия, формируемые локальными структурами, называют ограничениями. Конфигурации материи, несущие информацию, например, выполняющие роль символов, являются особым типом ограничений. Ясно, что граничные условия и ограничения как таковые не имеют смысла вне контекста системы, движение которой они ограничивают. То же самое справедливо и в отношении понятия информации (перевод и полужирный шрифт мои: свящ. Евгений)

H. H. Pattee, The Physics of Autonomous Biological Information, Biological Theory, Summer 2006, Vol. 1, No. 3: 224–226.

Именно потому на меня так и взъелся мой читатель, что он как раз этого не понимает. Его проблема даже, скорее, не в том, что он не понимает чего-то, но в том, что ему хоть кол на голове теши.

Патти же в другой статье пишет о том, что обеспечение иерархического управления по необходимости нуждается в языке для описания управляемой системы. И далее он рассуждает о физических свойствах лингвистических систем, а именно: о том, что всякая языковая система содержит дискретный набор произвольных, но фиксированных элементов, называемых носителями символов (symbol vehicles).

Итак, вследствие того, что в рассматриваемых нами биологических системах имеется иерархическое управление, следует ожидать, что биологические системы должны быть языковыми, или лингвистическими системами. Действительно, так оно и есть, причём генетический код — лишь один из примеров: коды используются в биосфере на всех уровнях биологической организации — от молекулярного до групп популяций (см. Marcello Barbiery «Code Biology»).

Каким же образом может быть реализована способность некоторой материальной системы распознавать и обрабатывать инструкции? Поскольку использование языков предполагает реализацию распознавания определённых конфигураций атомов как символов языка, в таких системах не должно быть физически или химически обусловленного стремления к каким-либо определённым конфигурациям материи из множества возможных. В этой физико-химической инертности распознавателя относительно состава символьных структур, подвергающихся распознаванию, заключается необходимое условие организации лингвистических систем. В том, что касается генетического кода, указанное условие соблюдается в форме практически полного отсутствия химической избирательности при полимеризации нуклеотидов в водяном растворе (см. David L. Abel «The First Gene»).

Состав и конфигурация информационно-несущих молекул определяются тем, что вследствие указанной физико-химической инертности на некоторые из возможных конфигураций может быть наложена семантика. Таким образом, лишь некоторые конфигурации распознаются системой как имеющие смысл. Смысл при этом локален для рассматриваемой системы и обеспечивается структурой граничных условий, налагаемых на движение частиц вещества в ней.

Ситуация здесь точно такая же, как и с естественными языками. В разговорном контексте строка «здесь был Вася» имеет смысл, а строка «фывапролдже» — нет. Однако, как я уже сказал, вопрос о семантике контекстуален: та же строка «фывапролдже» вполне может и иметь смысл, например как пользовательский пароль. Самое же главное здесь — понять, что смысл задаётся ограничениями, комплиментарными движению частиц вещества. Поэтому и пытаться выводить смысл из динамики движения материи, как делает забаненный мной читатель, просто глупо.

Кстати, этот же автор Х. Патти, говорит о том, что шенноновская модель информации полезна в биологии далеко не всегда, поскольку не учитывает именно смысловой нагрузки сообщений. Смысл в биологии — это, разумеется, биофункция. Например, одна линейная последовательность аминокислот имеет смысл, то есть обеспечивает необходимую 3х-мерную укладку белка, а другая — нет.

В заключение скажу несколько слов о прагматике и целеполагании в отношении биологических систем.

Неживая природа не имеет потенции к выбору из альтернативных (энергетически вырожденных) состояний с минимумом потенциальной энергии по нефизическому критерию: прагматическому, эстетическому или какому-либо иному. Живое же, напротив, изначально, то есть с первого поколения настроено на персистентность: поддержание гомеостаза, репликацию, целесообразное поведение (апоптоз, популяционный альтруизм) и пр. Живое хочет жить, а неживому «параллельно», неживое оно или живое, красное, тёплое или ещё какое-либо.

Чтобы создать что-то сложное, нужна цель, для которой требуется разум. Далее разрабатывается стратегия её достижения и конкретные шаги, в результате которых логическая структура имплементируется, или, как сказал бы Д. Абель, загружается в физическую систему. В случае живых организмов, организация на самом базовом уровне реализована биохимически, разумеется. Однако от этого она организацией быть не перестаёт. Законы движения материи лишь допускают её существование, не предопределяя её. Семантика определяется организацией процесса, которая представляет собой артефакт по необходимости, ибо не существует таких законов движения, которые бы сами формировали условия для своего собственного протекания. Поэтому мы неминуемо и приходим к телеологии, целесообразности и другим понятиям парадигмы дизайна.

Справедливости ради, нужно упомянуть работы физика Вальтера Эльзассера, который пытался выявить особые так наз. биотонические законы, или нефизические принципы, по которым строится и функционирует живое и которые бы исключали участие внешнего по отношению к системе интеллектуального агента. Однако, согласно характеристике биолога Роберта Розена, идеи Эльзассера не получили поддержку ни среди физиков, ни среди биологов.

Законы движения материи допускают написание строки символов на бумаге или отображение их на мониторе, но не фиксируют её символьный состав (и тем более, смысл). Иначе символы уже были бы не символы. На место материального объекта, выполняющего роль символа в системе, в информационно-несущей структуре можно (т.е. законы природы это сделать позволяют) поставить иной символ. Будет ли эта изменённая структура иметь смысл, зависит от организации граничных условий.

Чрезвычайно важный момент, иллюстрирующий локальность смысла в рамках данной лингвистической системы, состоит в том, что установленное в ней соглашение о семантике можно изменить, чего нельзя сделать в отношении законов природы. Именно подобное изменение семантики, кстати, имело место в результате искусственного расширения генетического алфавита с 4 до 8 букв (см. японский эксперимент по изменению генетического кода: hachimoji DNA).

Смысл существования гайки — в том, чтобы навинчиваться на болт. Прагматический контекст задаётся здесь требованием обеспечения работы соединения болт-гайка. То есть сначала — идея, и только потом — реализация! Сложные системы строятся только сверху вниз, а не наоборот. Гайка не думала: а давай-ка, я попробую навинтиться на болт, посмотрим, что получится! Это абсурд. А что уж говорить о ещё более сложных функциональных штуковинах типа метаболических сетей!

Так что организация в виде символьных г.у. в живых существах — это просто факт.