1837

Наиболее полно эту точку зрения выразил Лаплас, по мнению которого человек в этом случае «...обнял бы в одной формуле движение величайших тел вселенной наравне с движением и мельчайших атомов; не осталось бы ничего, что было бы для него недостоверным, и будущее так же, как и прошлое, предстало бы перед его взором». Эта выдержка приводится из основного философского трактата Лапласа «Опыт философии теории вероятностей», где он вслед за французскими материалистами XVIII в. под случайностью понимал то, причину чего человек еще не познал. В созданной им картине мира не учитывалось, конечно, наличие структурных уровней материальной действительности и уже потому абсолютизировался момент дискретности процессов и явлений. Здесь господствовали законы однозначной детерминации; случаю же (а вместе с тем и подлинной диалектике) фактически не оставалось места. Получалось, что все в мире предопределено прошлым и ничего принципиально нового возникнуть уже не может.

Важно отметить, что такой метафизический способ мышления был следствием не только «собирательного» характера науки того периода, но и результатом развития преимущественно механики и математики. Имеется, очевидно, тесная связь механистического детерминизма с абсолютизацией момента прерывности (и непрерывности) изучаемых процессов,

с представлениями о природе как простой совокупности строго локализованных во времени и пространстве тел, о движении как чисто количественном изменении.

Признание лишь законов однозначной детерминации делает возможным и достаточным производить умственные манипуляции и практические действия с отдельными, четко дифференцированными телами природы. Вот почему во времена Ньютона и Лапласа формировался «дискретный» способ видения. Как будет показано дальше, рецидивы подобного механистического стиля мышления, опирающегося на «здравый смысл» человека, который имеет дело в обыденной практике с

53

конечными и четко очерченными в пространстве телами, наблюдаются и в наше время, особенно в связи с математизацией и кибернетизацией современной науки. Тем не менее, все большее распространение ныне получает представление о вероятностном характере природных процессов, а категория

«вероятность» занимает важное место в понятийном аппарате современного исследователя. Чем же это объясняется?

Известно, что категориальный аппарат науки не остается неизменным. И дело не только во вполне понятном изменении содержания существующих категорий, но и в появлении новых понятий, в том числе и в философской науке. Категория «вероятность» являет нам пример именно такого понятия, которое «сделало свою карьеру» во второй половине XIX — первой половине XX в. Нельзя не согласиться с Н. Винером в том, что «вероятностную точку зрения следует рассматривать как основную в науке, а не как позднейшее добавление».

Вероятность обусловлена стохастическим характером природных процессов и выступает логическим звеном в системе категорий причинности, закономерности, необходимости и случайности, возможности и действительности и т. д. Использование категории вероятности позволяет более глубоко и детально исследовать связь между вышеуказанными категориями, поскольку понятие вероятности вытекает из самого существа диалектики.

Значительный интерес представляет собой то, что кибернетический подход органически связан с вероятностным, вернее, предполагает последний, так как, согласно принципу необходимого разнообразия, кибернетическая система обладает несколькими степенями свободы, что создает возможность неоднозначного управляющего воздействия регулятора в ответ на действия управляемого объекта, окружающей среды. В этом отношении вероятностный подход и кибернетический метод оказываются родственными. Больше того, возникновение кибернетики стимулировало развитие вероятностных представ-

54

лений не в меньшей мере, чем в свое время статистическая физика.

В литературе раньше господствовало мнение, будто вероятность имеет место лишь в двух случаях. Во-первых, в микромире, где одновременно координаты и скорость элементарной частицы невозможно точно определить, поскольку она обладает корпускулярно-волновыми свойствами. Можно это сделать с определенной степенью вероятности при помощи волновой функции Шредингера, поскольку электрон как бы размазан в пространстве, существует в виде диффузного облака, постоянно меняющего свою форму. Природа элементарных частиц, их корпускулярно-волновой дуализм делают необходимым использование вероятностных методов при изучении и объяснении процессов микромира.

Вторая область действительности, где, согласно господствующей точке зрения, наблюдается вероятность,— это сфера массовых явлений в макромире. Здесь выявляются оп-

ределенные статистические закономерности, которыми ру-

ководствуются в целях предсказания с определенной долей вероятности «поведения» отдельного явления, частицы ансамбля и т. д. Статистическое предвидение предполагает использование закона больших чисел и понятия математической (частотной) вероятности.

Кроме статистических закономерностей, существуют, на наш взгляд, еще два типа законов макромира: причем обычный закон (закон-тенденция), т. е. вероятностный закон, называемый не очень удачно динамическим, тоже не действует в чистом виде, а всегда оказывается в обрамлении случайностей. И

только законы однозначной детерминации, используемые главным образом в сфере техники, действуют с жесткостью лапласовского детерминизма.

Категория «вероятность» работает не только в двух отмеченных выше областях действительности—сфере микромира и массовых явлений. Представляется, что понятие вероятности

55

применимо для характеристики любого объекта естествен-

ной природы, если иметь в виду различные потенциальные возможности его состояния. Правда, степень вероятности в различных сферах действительности, как уже отмечалось, варьирует в довольно широком диапазоне, так что на уровне макротел вероятность часто не учитывается, точнее, принимается за единицу. Тем не менее, только в искусственной природе мы можем наблюдать жестко и однозначно детерминированные процессы, предусмотренные, заранее конструктором технического устройства. Иначе говоря, формируемые для идеализированных случаев законы однозначной детерминации абсолютно точно и полно выражают только некоторые процессы искусственной среды (взаимодействие деталей технических устройств, например). Только здесь законы действуют в более или менее «чистом» виде, хотя весьма успешно используются и для количественной характеристики некоторых естественных процессов (движения небесных тел, например).

Такова взаимосвязь вероятностного и однозначно де-

терминированного в явлениях окружающей нас действительности. После необходимого экскурса в область проблемы вероятности перейдем непосредственно к вопросу возникновения биологической организации.

4.2. Формирование биологической организации

Стохастический характер природного мира не означает, как мы уже видели, отсутствия в нем закономерностей. Просто законы природы не следует фетишизировать. В природе законы не действуют в стерильном виде, а, как правило, оказываются в обрамлении случайностей. Тем не менее, именно закономерности развития материального мира, периодическое повторение сходных условий (в этом смысле момент устойчивости) содержат в себе возможность появления таких систем, которые

56

были бы в состоянии как-то противостоять изменениям окружающей среды, приспосабливаться к ее закономерному ходу развития, а не просто пассивно отражать разрушительные воздействия среды. И такие системы возникли. Они оказались способными благодаря большой скорости метаболизма с опережением моделировать изменяющуюся обстановку и таким способом сохранять свою качественную определенность, избегая неблагоприятных воздействий среды, своевременно двигаясь к пище и т. д.

Характерно, что при отсутствии элементов случайности жизнь вообще не могла бы возникнуть, поскольку все было бы заранее предопределено. Крайности, как всегда в диалектике, сходятся: отсутствие одного из указанных моментов исключает возможность самозарождения органической жизни.

Поскольку наступление любого события в природе происходит лишь с определенной степенью вероятности, постольку организму необходимо постоянно получать информацию из внешней среды для своевременной организации адекватного поведения, а тем самым приспособления к окружающей среде. Способность получать информацию извне предполагает в свою очередь наличие определенной организации системы и является необходимым условием деятельности живого организма. Возникновение этой организации (и дальнейшая само- организация)—высшее проявление самодвижения материи.

Итак, если бы в окружающем мире имела место только случайность, полностью отсутствовала необходимость, то приспособление организма к ней (да и возникновение жизни) не могло бы быть осуществлено. И наоборот. При полном отсутствии элементов случайности в природе получение информации организмом извне было бы лишено всякого смысла. Как видим, в том и другом гипотетическом варианте как возникновение живого, так и получение организмом внешней информации оказывается невозможным. Стохастический характер процессов окружающего мира обусловливает и возникновение

57

жизни, и необходимость постоянного получения извне информации для выживания.

Из сказанного следует, что при решении вопроса о том, на каком этапе развития материи и как возникают системы саморегуляции, мы должны исходить из принципа единства информации и управления. Без получения и использования информации не может осуществляться управление: в свою очередь необходимым условием наличия информации в обитаемой среде является возможность ее использования кибернетической системой. Если подобного использования воздействий не происходит, то никакой информации системе они не несут, представляя собой обычное энергетическое, силовое действие.

Для организации адекватного поведения и сохранения качественной определенности в условиях стохастической среды организм должен получать извне не только информацию, но и энергию, необходимую для обеспечения жизнедеятельности (борьба с деструкцией органоидов клетки и направленное изменение метаболических процессов, внешне выражающихся в адекватном поведении организма). Получить же энергию в природе организм может только вместе с веществом. Отсюда и неизбежность обмена веществ с окружающей средой.

Отражение воздействий внешней среды телами неорганической природы (технику мы пока оставляем в стороне) исключает получение какой-либо информации, ибо управления и регулирования, которые предполагают сохранение качественной определенности тела в условиях изменяющейся окружающей среды, здесь нет, а есть лишь слепая необходимость, «безразличие к изменениям среды» (Л, Н. Плющ). Ни о какой целесообразности, ни о каком управлении в природе до возникновения жизни на Земле речи быть не может. Если мы и говорим, например, что Солнце «регулирует» движение Земли по орбите, а законы природы «управляют» развитием неорганического мира, то это скорее дань метафоре, чем строго научная констатация факта: подобные явления следует рассмат-

58

ривать лишь как предпосылку управления. Расширительное толкование понятия управления, распространение его на неорганическую природу ошибочно и ведет, как уже отмечалось в печати (А. И. Берг, Б. С. Украинцев и др.), к телеологии. Эквифинальность, известная целенаправленность развития, имеет место лишь в живой природе; в неживой же естественной природе ее нет и быть не может.

Непрерывное самообновление, изменение выступает необходимым дополнением устойчивости системы, ее противоположностью, условием существования организма. Живое в этом смысле можно сравнить с вращающимся волчком, который только благодаря движению сохраняет динамическую устойчивость. По удачному выражению Л. Берталанфи, организм напоминает скорее пламя, чем кристалл или атом.

«Поточность», динамичность доклеточного живого вещества тоже принципиально отлична от изменяемости в системах неорганической природы. В горном озере, например, где может быть выход и вход, вода при ее поступлении и «обновляется», и находится на одном и том же уровне. Однако в этом случае отсутствует обратная связь, а стало быть, и регулирование в строгом смысле этого слова. Другое дело—живой организм. Окружающие его условия непрерывно изменяются, и в этой обстановке для достижения устойчивого равновесия требуется соответствующее регулирование процессов на основе использования получаемой извне информации. Без подобного упорядоченного и согласованного изменения скорости и направленности реакций была бы невозможна и сама жизнь. Возникновение жизни, таким образом, следует связывать с появлением энергоинформационного взаимодействия, саморегуляции, которая обеспечила в итоге приспособление организма к среде, его выживание.

Будучи «открытой системой, живое способно как к по-

лучению вещества, энергии и информации извне, так и к по-

следующему выделению ненужных веществ. При этом энергия

59

нужна не только для обеспечения внутренних процессов метаболизма, но и для перемещения системы в среде обитания. Наконец, чрезвычайно важным признаком живого является рост и размножение, что связано с дальнейшим усложнением всей сетки обмена веществ и действием биологического закона естественного отбора, сыгравшего в эволюции решающую роль.

Самым существенным здесь для нас является то, что возникновение жизни есть «антиэнтропийный» процесс, движение от хаоса, неупорядоченности к порядку, процесс, диалектически противоположный тенденции возрастания дезорганизации в объектах неживой природы. Даже смерть организма можно рассматривать как цену, которая платится за прогресс и продолжение рода.

Значительный интерес представляет вопрос о том, на основании каких воздействий внешней среды выполняют свою регулирующую роль внутриклеточные системы. Здесь мы сталкиваемся с «опережающим отражением» (П. К. Анохин) действительности, сущность которого заключается в следующем.

Все воздействия внешней среды грубо можно подразделить на закономерные, периодически повторяющиеся (необходимые) и неповторяющиеся (в этом смысле случайные). При отражении воздействий первого рода, имеющих существенное значение для жизни данного организма (смена времен года, дня и ночи и т. п.), в процессе филогенеза возникают соответствующие пути биохимических реакции, формируется биохимическая «память» простейшего. Благодаря огромной скорости реакций внутреннее состояние клетки способно теперь, через миллионы лет эволюции предвосхищать закономерное наступление последующих событий. По выражению П. К. Анохина, живое тем самым вписывается в экологические условия своего существования, в пространственно-временную структуру окружающей среды. Информационные процессы в клетке, ее информационное состояние способны с опережением моделировать процессы внешней среды, осуществляя свое-

60

образный «вероятностный прогноз». Иначе говоря, указанные раздражители несут теперь организму информацию, используемую им для адекватного поведения, своевременного приспособления к внешней среде. Биологическое значение «опережающего» отражения действительности не вызывает, таким образом, никаких сомнений.

Что касается неповторяющихся воздействий, то они организму практически никакой информации не несут (хотя и имеют иногда огромное биологическое значение): организм к ним просто не приспособлен. Можно заключить, что для любого организма раздражители, на которые он целесообразно реагирует, имеют сигнальный характер в широком смысле слова, несут внешнюю информацию.

Итак, возникновение жизни — это и есть появление первых естественных систем саморегуляции, обладающих необходимым минимумом организации, целесообразной упорядоченности, связанной информации внутриклеточных систем и эле-

ментов. Саморегуляция -— суть условие и основа органической жизни.

4.3. Единство управления, информации и обратной связи

Посмотрим теперь, как выглядят информационнорегулятивные процессы в одноклеточном организме, как в этой первой на Земле системе саморегуляции соотносятся между собой управление, информация и обратная связь.

Простейшими элементами, способными при изменении окружающих условий регулировать скорость и порядок метаболических процессов в различных частях организма, являются ферменты. Их согласованное действие в итоге обеспечивает достижение необходимого общего равновесия живой системы, самосохранение организма, приспособление его к среде, последующее развитие.

61

С точки зрения кибернетики, работа ферментов происходит на основе использования принципа обратной связи. Выступая регулятором определенных биохимических реакций и взаимодействуя с «опекаемым» веществом по принципу «замка и ключа» (Дж. Холум), ферменты могут не только значительно ускорить синтез тех или иных нужных клетке веществ, но и при необходимости с удивительной быстротой и точностью обеспечить в случае их излишков в данном месте разложение на исходные компоненты. В клетке имеется целая организованная в своем действии сеть обратных связей.

Активность ферментативной системы (цепочки ферментов Ф1, Ф2, Фз, Ф4), синтезирующей через ряд промежуточных стадий (А, Б, В, Г) конечный продукт (Д), может снижаться как на начальном этапе (линия 1) путем «продуктного угнетения», связанного с чисто энергетическим воздействием, так и методом «ретроингибирования», предполагающим ответное воздействие продукта Д не на конечные, а на первые этапы этого многоступенчатого процесса (аллесторическое регулирование). Ответное воздействие на активность ферментативных цепей воспринимается в последнем случае как информация об объеме выполненной «работы». В результате использования этой информации и происходит регулирование с помощью ферментов синтеза веществ, обеспечение концентрации соответствующих веществ на данном участке клетки в нужных границах, а в итоге — не только уравновешивание организма со средой путем приспособления, но и определенное «преодоление» среды.

Внутриклеточные процессы в полном соответствии со стохастической внешней средой имеют вероятностный характер. Последнее обусловливает моделирование организмом внешних условий и его относительно адекватное поведение. Характерной особенностью регулятивных процессов в клетке является и то, что константы, постоянство которых призваны поддерживать ферменты-регуляторы, не неизменны. Организм

62