Оборотная сторона зеркала

1. ПОЛОЖИТЕЛЬНАЯ ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ ЭНЕРГИИ

Самое удивительное свойство живого — и в то же время больше всего нуждающееся в объяснении — состоит в том, что оно развивается как будто вопреки законам вероятности, в направлении от более вероятного к более невероятному, от более простого к более сложному, от систем с более низкой гармонией к системам с более высокой гармонией. Между тем при этом нисколько не нарушаются вездесущие законы физики, и, в частности, второй закон термодинамики сохраняет силу и для живых систем. Все жизненные процессы поддерживаются перепадом[30] рассеивающейся в мире или, как говорят физики, диссипирующей энергии. По образному выражению одного из моих венских друзей, жизнь "пожирает отрицательную энтропию".

Все живые системы устроены таким образом, что способны захватывать и накапливать энергию. Отто Рёсслеру принадлежит прекрасное сравнение жизни, действующей в потоке диссипирующей мировой энергии, с песчаной отмелью в реке, отложившейся поперек течения и способной задержать тем больше песка, чем больше она уже успела его набрать. Очевидно, что живые системы могут поглощать тем больше энергии, чем больше они уже поглотили ее: в благоприятных условиях живое существо растет и размножается. Много больших животных пожирает, разумеется, больше, чем небольшое число малых. Таким образом, организмы — это системы, получающие энергию в цепи с так называемой положительной обратной связью.

Так же ведут себя и некоторые системы в неорганическом мире. В английском языке положительная обратная связь описывается вошедшим в повседневный язык выражением «Snowballing», что в прямом смысле означает нарастание лавины. Точно так же пожар распространяется тем быстрее, чем больше он уже разгорелся, и у многих поэтов пламя было подобием и символом жизни: Ja! Ich weiß, woher ich komme! Ungesättigt gleich der Flamme Glühe und verzehr ich mich. Licht wird alles, was ich fasse, Kohle alles, was ich lasse: Flamme bin ich sicherlich![31]

2. ПРИСПОСОБЛЕНИЕ КАК ПРИОБРЕТЕНИЕ ЗНАНИЯ

Органические системы отличаются от упомянутых неорганических в одном важном отношении: они обязаны своей способностью приобретать энергию определенным, часто очень сложным структурам своего тела. Эти структуры образовались у живых существ в ходе эволюционной истории их вида, а именно с помощью некоторого процесса, выработавшего у них особую способность к получению и накоплению энергии.

Благодаря старым открытиям Чарлза Дарвина и новым достижениям биохимии мы можем теперь составить определенные и, вероятно, правильные представления о процессах, следствием которых является целесообразность органических структур. План строения каждого вида живых существ записан в цепной молекуле нуклеиновой кислоты, имеющей форму двойной спирали; он «закодирован» последовательностью нуклеотидов.[32] При каждом делении клетки этот код воспроизводится в двух экземплярах: именно, двойная нить молекулы нуклеиновой кислоты распадается на две половины, каждая из которых тотчас же начинает дополняться до двойной нити, «отыскивая» свободные нуклеотиды и присоединяя их к себе в последовательности, соответствующей второй отщепившейся полунити. Так возникает пара новых двойных нитей, каждая из которых состоит из старой нити и из новой дополнительной нити. Таким образом, непрерывность наследственности опирается на материальную непрерывность, но, как говорит Вейдель, "таким образом, что то, что передается от поколения к поколению, есть определенная связанная с материей структура". При такой передаче, то есть при редупликации[33] нити нуклеиновой кислоты, иногда происходят "мелкие ошибки", вследствие которых код вновь образовавшихся двойных спиралей может в небольших деталях отличаться от кода исходной. Это явление называется мутацией гена.

У всех живых существ, обладающих настоящим клеточным ядром, — так называемых эукариотов, к которым относятся все высшие животные и растения, — гены собраны в большие конструкции — хромосомы. Они образуют пары, имеющиеся в каждом клеточном ядре, в каждой клетке организма. В хромосомах, входящих в каждую такую пару, содержатся одинаковые или соответствующие друг другу гены приблизительно в одинаковой последовательности. Перед половым размножением хромосомы каждой пары расходятся в процессе так называемого редукционного деления, так что каждая из готовых к оплодотворению половых клеток содержит лишь половинный набор хромосом, что называется гаплоидным состоянием. При оплодотворении хромосомы снова соединяются в пары, причем один из партнеров каждой пары происходит от материнской, а другой от отцовской клетки. Таким образом, а также посредством происходящих с хромосомами особых процессов могут возникнуть новые комбинации наследственных задатков. Вследствие этих процессов мутации и рекомбинации наследственных задатков, описанных здесь в крайне сокращенном и упрощенном виде, внешний образ высших организмов — так называемый фенотип — никогда не остается совершенно неизменным.

Частота и величина этих изменений находятся в таких пределах, что рождение нежизнеспособных уродов не угрожает существованию вида, но они далеко не всегда выгодны затронутому ими индивиду. Напротив, поскольку эти малые и мельчайшие изменения, вызванные мутацией и рекомбинацией наследственных задатков, носят совершенно ненаправленный характер, они, как правило, уменьшают шансы соответствующего индивида на получение энергии и выживание. Лишь в редких, исключительных случаях — но как раз они нас здесь интересуют — мутация или рекомбинация наследственных задатков позволяет организму использовать окружающий мир лучше, чем его предки. Это происходит в тех случаях, когда новое существо может "лучше справляться" с каким-нибудь обстоятельством внешнего мира, что увеличивает его шансы на получение энергии или уменьшает вероятность ее потери. В той же мере возрастают шансы на выживание и размножение такого удачливого организма и убывают шансы его собратьев, не наделенных таким новым преимуществом, которые не выдерживают конкуренции и обречены на вымирание. Этот процесс называется естественным отбором, а вызванное им изменение живых организмов называется приспособлением.

Понимание сущности этих процессов вынуждает биолога образовать два понятия, чуждых физику и химику. Первое из них — это понятие целесообразности для сохранения вида, или телеономии. Поскольку отбор «выводит» структуры, особенно хорошо выполняющие некоторую полезную для сохранения вида функцию, то в конечном счете эти структуры производят впечатление, как будто они созданы именно с этой целью неким мудро предусмотрительным, разумно планирующим умом. (Впечатление это, заметим в скобках, не совсем лишено смысла: планирующий человеческий ум также обязан своими способностями некоторым процессам, которые, как будет показано уже в этой главе, по существу родственны происходящим в геноме.)

Все без исключения сложные структуры всех организмов возникли под селекционным давлением определенных функций, служащих сохранению вида. Когда биолог сталкивается со структурой, функция которой ему неизвестна, он считает своей самоочевидной обязанностью поставить вопрос, в чем состоит назначение этой структуры. Когда мы, например, спрашиваем: "Зачем у кошки острые, кривые когти' — и отвечаем на это: "Чтобы ловить мышей", то вопрос и ответ представляют собой краткое изложение постановки и решения некоторой проблемы. Колин Питтендрай назвал вопрос о значении некоторой структуры для сохранения вида телеономическим, надеясь отделить этим новым словом телеономию от телеологии столь же отчетливо, как астрономия отделилась от астрологии.

Второе понятие, к введению которого нас вынуждает изучение процессов приспособления, — это понятие знания. Уже в самом слове «приспосабливаться» (anpassen) неявно заключена предпосылка, что этот процесс устанавливает некоторое соответствие между тем, что приспосабливается, и тем, к чему оно приспосабливается. То, что живая система узнает таким образом о внешней действительности, что в ней «отпечатывается» или «запечатлевается», — это информация о соответствующих данных внешнего мира. Информация буквально и означает "запечатление"!

Когда я применяю это слово в смысле повседневного языка, это может привести к недоразумению, поскольку в теории информации ему придается другой, гораздо более общий смысл. Там намеренно отвлекаются от семантического уровня, т. е. от содержательного смысла информации, и тем более от ее значения для сохранения вида. Поэтому в терминах теории информации нельзя говорить об "информации о чем-то", как это делается в повседневном языке. В дальнейшем, говоря об информации, лежащей в основе любого приспособления, я всегда буду иметь в виду понятие, применяемое в повседневном языке, т. е. информацию, имеющую смысл и назначение для того, кто ее получает или ею обладает. Приобретение и обладание такой информацией обозначается в немецком языке также двумя прекрасными словами: Erkennen — познание и Wissen — знание. В дальнейшем я не буду применять эти выражения к таким когнитивным процессам, как, например, приобретение информации геномом ниже уровня сознания; в подобных случаях я буду говорить об информации или ставить слово «знание» в кавычки.

Для читателя, заинтересованного в теории информации, можно заметить, что, как показал Б. Гассенштейн, применяемое здесь понятие информации можно было бы определить также и в терминах теории информации. Для этого надо было бы, например, сказать, что приспособление — это возрастание взаимной информации (Transinformation) между организмом и окружающим миром. Такое возрастание происходит благодаря процессам, протекающим внутри организма, без заметного изменения при этом окружающего мира. Это явление можно было бы рассматривать как специальный случай возникновения соответствия (Korrespondenz) в смысле Мейер-Эпплера,[34] которое, впрочем, пришлось бы представляв себе асимметричным или односторонним, поскольку оно вызывается исключительно изменениями в одной из находящихся в соответствии систем. Отсюда видно, что принятая в теории информации терминология мало пригодна для описания процессов жизни.

Как было уже сказано в "Гносеологических пролегоменах" (с. 248), поскольку геном приобретает знание посредством испытания и сохранения наиболее подходящего, в живой системе возникает отображение реального внешнего мира. Для этого рода «знания» Дональд Маккей предложил термин "отображающая информация". Возникающая таким образом картина окружающей среды есть в некотором смысле негатив действительности, наподобие гипсового слепка монеты. Как говорит Якоб фон Юкскюль на своем прекрасном образном языке, организм находится в «контрапунктном» отношении к окружающему миру. Как уже было сказано, такое отношение отображения между организмом и действительностью существует уже на уровне строения тела, «морфогенеза»; достаточно вспомнить о «солнечности» глаза или о волнообразных движениях рыбьих плавников (с. 248). Структуры этого рода, обязанные своей поразительной целесообразностью содержащейся в них приспособительной информации, наилучшим образом служат энергетическому хозяйству соответствующего организма и дают ему возможность использовать также труднодоступные источники энергии.

Метод, применяемый геномом, непрерывно ставящим свои эксперименты (с. 263), сравнивающим их результаты с действительностью и сохраняющим подходящее, отличается от метода, применяемого человеком в его стремлении к научному знанию, лишь в одном — но часто очень важном — отношении: геном учится лишь на своих ошибках. Но и человек, стремящийся к знанию, поступает так же: он сопоставляет с внешним миром свое внутреннее предположение, сложившуюся в его мышлении гипотезу, и "смотрит, подходит она или нет".

Дональд Т. Кэмпбелл в своей работе "Сравнение признаков как существенная сторона дистального познания" ("Pattern Matching as Essential in Distal Knowing")[35] убедительно показал, каким образом именно из этого процесса возникает большая часть любого познания, начиная с простого узнавания предмета до подтверждения научных гипотез. Выражение "pattern matching" — твердый орешек для переводчика. В психологии и этологии сложилось обыкновение переводить «pattern» словом «образец» (Muster) — говорят об образцах движения и поведения, что противоречит моему чувству языка, поскольку содержание, связываемое с английским и немецким словами, отнюдь не одно и то же. Наряду с «образцом» «pattern» может означать также расположение, конфигурацию, но никогда не «образец» в смысле примера (Beispiel), как, например, в выражении "коллекция образцов" (Musterkollektion). «Образец» в этом смысле по-английски называется «sample». Так же трудно перевести глагол «matching». Он означает сравнительное, даже измерительное сопоставление с тем отчетливым добавочным смыслом, что это сравнение устанавливает и поддерживает различия, как это происходит при всяком состязании, или «матче», двух футбольных команд или двух боксеров. Выражение "pattern matching", вполне безыскусственное и заимствованное из повседневной жизни, превосходно описывает рассматриваемый здесь процесс познания, но, к сожалению, не поддается переводу.

Рассматриваемый процесс "pattern matching" применим лишь к некоторому упорядочению, «конфигурации», состоящей из множества чувственных данных и существующих между ними взаимных отношений. Отдельное, точечное сообщение наших органов чувств для этого не годится, потому что оно всегда многозначно. Отдельную звезду, видимую в просвете между облаками, невозможно назвать; лишь если раскрывается больший кусок ясного неба, где можно увидеть много звезд в их взаимном расположении, мы можем отождествить эту конфигурацию с определенной частью известной нам звездной карты. После этого можно назвать и замеченную вначале звезду, если только это неподвижная звезда. Если же это планета, то для ее отождествления по заданной «констеллации» требуется много других знаний о "звездной конфигурации" более высокого порядка, включающей время.

Дональд Т. Кэмпбелл говорит в своей работе "Эссе об эволюционной эпистемологии": "…пример приращения знания, осуществляемого естественным отбором, может быть обобщен на другие виды познавательной деятельности, такие, как обучение, мышление и наука" ("…the natural selection paradigm of such knowledge increments can be generalized to other epistemic activities, such as learning, thought and science"). Разделяя эту точку зрения, я считаю, более того, одной из главных задач этой книги провести предложенное Кэмпбеллом обобщающее сравнение различных механизмов, с помощью которых различные живые существа приобретают и накапливают существенную для них информацию. Подавляющая часть того, что естествознание открыло во внешнем мире, получено, по справедливому утверждению Кэмпбелла, посредством "pattern matching". И поскольку все когнитивные процессы, от самого высокого уровня до самого простого и древнейшего, какой можно себе представить, основаны на одном и том же принципе, то можно было бы подумать, что другого способа приобретения знаний вообще нет.

В этом — как мы увидим, ошибочном — мнении нас могло бы укрепить еще и то обстоятельство, что древнейший и простейший аппарат приобретения знаний имеет еще и другое важное функциональное свойство, общее с новейшим и сложнейшим: как аппарат, с помощью которого получает знание геном, так и исследовательский аппарат человека, выполняющий ту же работу, изменяются каждый раз, когда приобретают новое знание. Вобрав в себя новую информацию, ни тот ни другой не остается прежним. В обоих случаях каждое вновь приобретенное знание повышает шансы приобретения энергии и тем самым вероятность дальнейшего получения знаний.

3. ПРИОБРЕТЕНИЕ ТЕКУЩЕЙ НЕ НАКАПЛИВАЕМОЙ ИНФОРМАЦИИ

Есть также и другие виды получения знания. Точно так же, как приспособление создало телесные структуры, служащие для приобретения и использования энергии, оно выработало и такие структуры, функция которых состоит в получении и оценке информации, знания, а именно знания обстоятельств, существующих в окружающем мире в данный момент (augenblicklich), которые организм должен немедленно принять во внимание. Поведение, основанное на функции этого аппарата, характеризуется тем, что определенная ситуация внешнего мира вызывает осмысленный ответ, даже если эта ситуация в ее специальной наличной форме никогда не встречалась ни виду в его эволюционной истории, ни отдельному организму в его индивидуальной жизни. Важно заметить, что это определение применимо и к так называемому понимающему поведению.[36] Это определение относится и к простейшим таксисам, или реакциям ориентации, и к тем высокодифференцированным функциям органов чувств и нервной системы, на которых у нас, людей, основаны «априорные» формы созерцания и мышления. Субъективное явление понимания (Einsicht), названное Карлом Бюлером "переживанием "ага!", происходит равным образом и в случае, когда нам удается усмотреть сложнейшие связи, и в случае простейших связей, когда состояние неориентированности превращается в состояние ориентированности, например когда статолитовый аппарат внутреннего уха доводит до нашего сведения простое сообщение, что направление «вверх» уже не таково, как мы до этого считали. Насколько интенсивно может переживаться такое понимание, я узнал, когда однажды ночью один из моих друзей столкнул меня во время глубокого сна с борта моторной лодки и я оказался в мутной воде Дуная, где уже на небольшой глубине не видно ни малейшего света, чтобы определить, где верх и где низ. Могу заверить, что, когда после нескольких страшных мгновений неориентированности статолиты выполнили свою работу, это было поистине спасительное переживание подлинного понимания, с самым интенсивным "переживанием "ага!".

Процессы получения текущей информации, о которых сейчас идет речь, — это не процессы приспособления в смысле, определенном на с. 263, более того, это функции телесных, нервных и сенсорных структур, имеющихся уже в готовом, приспособленном виде. Они столь же мало или еще меньше подвержены изменению посредством индивидуальной модификации, чем структуры, служащие получению энергии. Даже повторение процесса получения краткосрочной информации не должно оставлять никаких следов в воспринимающем ее физиологическом аппарате, потому что его назначение — непрерывно сообщать организму сведения о быстро меняющейся окружающей обстановке — может выполняться лишь в том случае, если этот аппарат всегда в состоянии заменить только что принятое сообщение другим, часто ему противоположным.

К этому надо прибавить дальнейшее, еще более важное соображение: те защищенные от всех изменений устройства, которые на основе текущих (gegenwärtigen) сообщений органов чувств открывают нам окружающий мир в актах непосредственного «понимания», составляют основание всякого опыта! Их функция предшествует всякому опыту и должна ему предшествовать, чтобы опыт вообще был возможен. В этом отношении они вполне соответствуют определению «априорного», которое дал Иммануил Кант.

Как мы увидим в различных контекстах, эффективность хорошо приспособленной структуры всегда покупается ценой потери степеней свободы. Механизмы получения кратковременных знаний, о которых здесь идет речь, не составляют исключения. Вследствие весьма специального приспособления их структур к приему информации вполне определенного рода большинство их связано очень жесткой и узкой программой. Встроенный в эти структуры вычислительный аппарат по необходимости содержит «гипотезы», которых он придерживается с подлинно доктринерским упрямством. И если возникают обстоятельства, не «предусмотренные» выработавшим эти структуры процессом приспособления, то они могут передавать ложные сообщения и неисправимым образом на них настаивать. Целый ряд примеров доставляют различные обманы чувств.

"Доктринерский" характер законченных процессов приспособления навязывает нашему познанию некоторые гипотезы — лучше сказать, подсовывает их нам без нашего ведома. Мы не можем ничего узнать, увидеть или подумать без предпосылок, без предрасположений, в которых заключены такие врожденные гипотезы: они встроены в наш "аппарат отображения мира"! И как бы мы ни старались строить наши гипотезы свободно, мы не можем помешать тому, что в них прячутся эти древнейшие гипотезы априорного знания, возникшие путем мутации и рекомбинации генов и испытанные посредством "pattern matching" на протяжении эонов, — гипотезы, которые никогда не бывают совсем глупы, но всегда жестки и никогда не верны вполне.

4. ДВОЙНАЯ ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ ПОЛУЧЕНИЯ ЭНЕРГИИ И ИНФОРМАЦИИ

Получение и накопление информации, существенной для сохранения вида, — столь же фундаментальная функция всего живого, как получение и накопление энергии. Та и другая одинаково древни, потому что обе должны были явиться на свет одновременно, вместе с возникновением жизни. Насколько мне известно, Отто Рёсслер был первый биолог, осознавший и высказавший представление, что процессы получения энергии не только образуют сами по себе цепь с положительной обратной связью (см. с. 261 и далее), но что они находятся также в отношении положительной обратной связи с процессами получения информации.

Когда вследствие мутации или рекомбинации наследственных задатков вероятность получения энергии столь существенно возрастает, что отбор начинает действовать в пользу наделенного данным преимуществом организма, то возрастает также и численность его потомства. Но вместе с тем повышается и вероятность того, что именно представителю этого потомства достанется следующий большой выигрыш в лотерее наследственных изменений.

Эта двойная цепь положительной обратной связи между процессами получения энергии и информации характерна для всего живого, в том числе и для вирусов, обладающих, по удачному выражению Вейделя, лишь заимствованной жизнью. Без сомнения, справедливо утверждение, что живые существа подвержены ненаправленным, чисто случайным изменениям, а эволюция происходит лишь путем устранения неприспособленных; но в такой формулировке содержится и опасность заблуждения.

Мы подойдем гораздо ближе к подлинной сущности становления органической природы, если скажем: жизнь есть чрезвычайно активное предприятие, преследующее одновременно две цели — приобретение «капитала» энергии и сокровища знания, причем обладание одним из них всегда способствует получению другого. Чудовищная эффективность этих двух функциональных циклов, связанных между собой усиливающим взаимодействием, является предпосылкой — и даже объяснением — того, что жизнь вообще способна победить в борьбе с безжалостной мощью неорганического мира, а при благоприятных обстоятельствах может «разрастаться». Аналогично действует современное крупное промышленное предприятие, например большой химический концерн, целенаправленно вкладывающий значительную часть своего дохода в лаборатории, чтобы извлечь из новых открытий новые источники дохода; это не только наглядная модель, но попросту частный случай того, что происходит во всех живых системах.

Я считаю важным открытием Отто Рёсслера представление о том, что органический мир зависит в своем эволюционном развитии не от одной лишь «чистой» или «слепой» случайности, но тотчас же хватается за любое благоприятное обстоятельство, возникающее из такой случайности, и создает его экономической эксплуатацией условия для дальнейших счастливых случайностей. Достигнутое здесь понимание подводит нас ближе к решению двух великих загадок.

Первая из этих проблем — скорость эволюции. Если бы эволюция зависела лишь от чисто случайного устранения неприспособленных, если бы не было функциональной взаимосвязи между получением капитала и информации, то для возникновения человека из простейших организмов, безусловно, не хватило бы тех нескольких миллиардов лет, которые по рассчитанным физиками периодам распада радиоактивных элементов составляют возраст нашей планеты.

Вторая проблема — направ гение эволюции. Как уже было сказано, жизнь является одновременно и приобретением информации, т. е. когнитивным процессом, и экономическим процессом (напрашивается выражение: коммерческим предприятием). Возрастающее знание об окружающем мире приносит экономические преимущества, производящие, в свою очередь, селекционное давление, под которым механизмы приема и накопления информации развиваются еще больше.

Естествоиспытатели, для которых приобретение знания превратилось в самоцель, гуманитарные ученые и все вообще культурные люди, наделенные этическим чувством, не могут одинаково относиться к двум великим благам жизни, капиталу потенциальной энергии и сокровищу знания: несравненно выше они расценивают второе. И конечно, эта оценка не снижается от понимания экономической природы того селекционного давления, которым порождено наше знание. Селекционное давление, стимулирующее умножение любой информации, полезной для сохранения вида, столь вездесуще, что его, возможно, хватило бы, чтобы объяснить общее направление эволюции от «низших» состояний к «высшим». Я вовсе не утверждаю, что исключается участие других, неизвестных факторов; но для объяснения общего направления эволюции при нынешнем состоянии наших знаний нет никакой нужды прибегать к сверхъестественным факторам вроде "демиургического разума" Дж. Г. Беннета. Атрибуты «низший» и «высший» поразительно единообразно применимы и к живым существам, и к культурам, причем эта оправданная оценка непосредственно относится к содержащемуся в этих живых системах бессознательному или сознательному знанию — независимо от того, создано ли это знание отбором, обучением или исследованием, хранится ли оно в геноме индивида или в традиции культуры.