Г.Е. Михайловский

Самым первым (и самым трудным!) шагом было осознать, что энтропия и информация суть одно и тоже; и соответственно, нет ни антиэнтропии, ни негэнтропии, ни чего-то другого в этом же роде. Есть только обобщенная формула Больтцмана-Шеннона, т.е. то, что ты называешь "обобщенной энтропией". Трудность понимания этого связана, как мне представляется, с тем, что нам с пеленок вдалбливали: "порядок" есть нечто ценное и положительное, на наведение которого стоит тратить время и не жалеть сил. Между тем, упорядоченность состояния есть признак его вырождения или, используя кальку с английского, дегенерации. Соответственно, разупорядочивание (рост энтропии) ведет не к деградации, а к увеличению информации и сложности (в колмогоровском смысле).

Хотя для тебя, судя по книге, это тоже азбучные истины, поясню свою мысль на наглядном примере. Стотысячная толпа на стадионе во время футбольного матча скандирует "Ро-си-я! Ро-си-я! Ро-си-я!". Состояние крайне упорядоченно и просто - обобщенная энтропия и информация минимальна. Но вот закончился тайм, все начали разговаривать друг с другом, и четкие речевки сменились невнятным и для "макроскопического" наблюдателя бессмысленным гулом. Однако, для "микроскопическго" наблюдателя, бродящего по трибунам, каждый такой разговор наполнен смыслом, и если записать их все, получится длинный ряд томов вместо трех слогов бесконечно повторявшихся в течение предыдущих 45 минут. В результате, для "марконаблюдателя" порядок сменился беспорядком, система деградировала, и ее энтропия возросла, а для "микронаблюдателя" (и для самой системы!) информация фантастически возросла, и система из крайне вырожденного (простого, упорядоченного, дегенерированного) состояния перешла в гораздо более сложное и богатое (с более "сильной структурой", пользуясь твоим языком).

Кроме этого примера, преодолеть "детскую болезнь любви к порядку" мне помогло сравнение низко- и высокоэнтропийных состояний в самых разных областях, которые я свел в следующую таблицу, которую можно дополнять и дополнять:

Мне представляется, что кроме путаницы с порядком в обществе да и в науке имеется путаница с пониманием сложности. Часто то, что мы считаем сложным - просто, и наоборот.

Возьмем, скажем, танк и груду ржавчины, в который он со временем превращается будучи предоставленным самому себе. На первый взгляд кажется очевидным, что танк - это нечто сложное, которое упрощается в процессе ржавления. Но возьмем даже не микро, а, скажем, мезоуровень и полазаем по танку, вооружавшись лупой. Мы увидим бесконечные металлические плоскости, не несущие почти никакой информации (если, конечно, танк не побывал в боях) и потому крайне простые. В куче же ржавчины мы увидим огромное количество отдельных частичек ржавчины, каждая из которых имеет сложнейшую фрактальную поверхность. Несмотря на то, что эта информация скорей всего совершенно не интересна для нас, имманентная сложность кучи ржавчины не вызывает сомнения, и сложность эта всегда возрастает согласно Второму Началу Термодинамики, который ты, вполне на мой взгляд справедливо, предлагаешь назвать законом эволюции.

Но об эволюции чуть позже. Пока что отметим, что обобщением Второго Начала Термодинамики может быть закон нарастания сложности или короче - закон усложнения. Его можно продемонстрировать безо всякой Н-теоремы, прямо на пальцах.

Возьмем систему из 10 частиц, так или иначе распределенных по 100 ячейкам. Для простоты положим, то все возможные состояния (распределения по ячейкам) равновероятны, хотя это и не обязательно. Система движется в фазовом пространстве через все эти состояния и рано или поздно проходит через каждое из них. Такая модель была, если я не ошибаюсь, впервые введена Гиббсом и широко используется, согласно твоей книге, в теории категорий.

Достаточно очевидно, что упорядоченных (простых) состояний такой системы (прямых линий, геометрических фигур, компактных кластеров частиц, и т.п.) неизмеримо меньше, чем состояний сложных или неупорядоченных (хаотичного распределения частиц по ячейкам).

Отсюда непосредственно следуют два очевидных вывода:

1) Гораздо более вероятно найти систему в сложном состоянии, чем в простом.

2) Если система попала в простое состояние, вероятность того, что следующее состояние будет еще проще неизмеримо меньше, чем вероятность того, что следующее состояние будет сложнее.

Исходя из этого, сложность системы будет монотонно ( или практически монотонно) возрастать, что и составляет суть закона возрастания сложности. Этот закон, который ты называешь законом возрастания обобщенной энтропии, является, как ты также отмечаешь в своей книге, основной движущей силой эволюции.

Основной, но не единственной! В окружающем нас мире мы наблюдаем и противоположные процессы - принцессы уменьшения сложности и информации.

Одним из разрушителей информации (information killers) является свободная энергия. Она может воздействовать на систему либо путем одномоментного импакта, вызывающего катастрофу, либо путем постоянного (или во всяком случае длительного) ее притока, приводящего к возникновению диссипативных структур и самоорганизации (по Хакену).

Другим разрушителем информации является образование локальных структур, когда локальное взаимодействие между элементами системы приводит к возникновению устойчивой связи между ними, например, химической. В результате, возникают подсистемы следующего уровня иерархии.

Этот процесс возникновения локальных структур можно интерпретировать как естественный отбор в неживой природе. Биологический естественный отбор можно разделить на конкурентный (отбор наиболее приспособленных) и элиминирующий (отсев нежизненноспособных). Последний близок по сути к стабилизирующему отбору Шмальгаузена. Именно он играет определяющую роль в формировании локальных структур: случайные взаимодействия между элементами системы приводят к возникновению либо и чаще всего неустойчивых ("нежизненноспособных") структур либо устойчивых, "жизнеспособных" и, соответственно, закрепляемых элиминирующим отбором.

Конкурентный отбор играет основную роль для диссипативных структур конкурирующих за ресурсы (в твоем обобщением понимании) и прежде всего за поток свободной энергии.

Таким обозом, основными движущими силами эволюции являются закон усложнения и естественный отбор, существующий как в живой, так и в неживой природе. При этом разумно выделить 4 уровня эволюции, каждый из которых характеризуется своим определяющим фактором. Разберем их на примере живых систем, где понятие эволюции разработало гораздо глубже.

Двигаясь по временной шкале снизу вверх, начнем с микроэволюции, где определяющим фактором является внутривидовой элиминирующий отбор. При постоянных внешних условиях такой отбор просто элиминирует нежизнеспособные и маложизнеспособные особи, поддерживая оптимальную приспособленность вида к условиям внешней среды. При изменяющихся внешних условиях элиминирующий отбор приводит к замещению особей приспособленных к старым условиям мутантами, которые более приспособлены к новым условиям. Характерные временные интервалы этого уровня - от часов (для бактерий) до столетий (для высших млекопитающих).

Эволюцию следующего уровня можно назвать собственно эволюцией и она ближе всего дарвиновскому ее пониманию. Определяющим фактором здесь является межвидовой конкурентный отбор. Виды конкурируют за ресурсы и побеждает сильнейший. Он получает больше всех ресурсов, что еще более усиливает его доминирование. Но побежденные элиминируются далеко не всегда. Чаще они вытесняются на периферию экологической ниши, что стимулирует их к заселению новых экологических ниш и приводит в конечном счете к "давлению жизни", о котором писал Вернадский. Ты же в своей книге называешь это многовидовой экспансией, в отличие от популяционной экспансии, являющейся результатом размножения в условиях избытка ресурсов. На этом уровне эволюции происходит возникновение новых видов и более крупных таксономических единиц. Его характерные временные интервалы от тысяч лет до миллионов лет.

Следующий уровень эволюции - макроэволюция, понимаемая как существенные перестройки биосферы в целом. Этот уровень можно назвать кювьевской эволюцией, поскольку его определяющим фактором являются катастрофы, обусловленные импактами свободной энергии планетарного масштаба.Такие катастрофы обусловили переход от палеозойской биосферы к мезозойской и от мезозойской к кайнозойской. Если собственно эволюция (2-ой, дарвиновский уровень) ведет к локальному экстремуму (скажем, максимуму) экологического ландшафта, макроэволюция (3-ий, кювьевский уровень) сбрасывает систему с этого максимума в долину экологического ландшафта и позволяет впоследствии достичь другого, подчас более высокого максимума. Такие катастрофы сами по себе являются событиями случайными, по крайней мере в рамках данного уровня иерархии. (Мы можем вполне осмысленно идти по лесу, высматривая грибы, но для муравья, на которого мы при этом наступили, это является случайно постигшей его катастрофой.) Вместе с тем вероятность наступления такой случайности увеличивается по мере роста сложности, т.е. по мере приближения к экстремуму экологического ландшафта. Хорошо известно, что чем сложнее система, тем она более устойчива к относительно слабым и часто случающимся возмущениям, к которым она приспособилась, и тем менее она устойчива к сильным и редким импактам. Сложный тропический лес легко отторгает вид-иммигрант, поскольку все мыслимые экологические ниши там давно заняты, но он легко погибнет при относительно длительном воздействии низкой температуры, в то время как простая экосистема тундры позволит внедриться иммигранту, но легко выживет при значительных перепадах температуры и других серьезных импактах. Поэтому при приближении к экстремуму сложности вероятность погибнуть (точнее, почти погибнуть) в результате катастрофы резко возрастает, делая такой исход практически неизбежным. Что же до характерных временных интервалов макроэволюции, - это десятки и сотни миллионов лет.

И наконец, последний 4-ый, самый верхний уровень эволюции, можно определить как мегаэволюцию, поскольку в истории вселенной таких событий было по-видимому только 10, 6 из которых произошло до возникновения жизни, 1 - при ее возникновении, 2 - в ходе биологической эволюции и 1 в процессе эволюции человека. Начнем с биологических мегаэволюционных событий. Их было, как уже говорилось два: возникновение эукариотов и возникновение многоклеточных. Тут определяющим фактором была кооперация с последующей дифференциацией. Появление единого целого из множества элементов, где каждый из элементов играет свою специфическую, хотя обычно не уникальную, роль - событие крайне маловероятное и потому необычайно редкое. Трудно даже вообразить, сколько раз прокариотные клетки должны были так или иначе объединяться прежде чем создать жизнеспособную эукариотную клетку с ядром, митохондриями, рибосомами, и т.п. То же можно сказать и об эукариотных клетках, объединившихся в многоклеточный организм. Это приводит к тому, что характерные временные интервалы мегаэволюции (по крайней мере в биологической эволюции) это миллиарды лет.

Мы не можем воссоздать в деталях как происходил процесс формирования многоклеточных, а тем более эукариотов, но о попытках соединения организмов в надорганизменную целостность мы знаем гораздо больше. Все бесчисленные случаи кооперации, синергизма и симбиоза являются примерами подобных попыток. Но даже самые успешные из них (лишайник, пчелиный рой, муравейник) не привели к образованию целостности, где степень дифференциации элементов сравнима с эукариотной клеткой или многоклеточным организмов и которая формирует новый уровень иерархии. И только человек, создав государства с их сословиями, кастами, классами, профессиями и т.д. смог сделать новый 10-ый шаг на пути мегаэволюции. Жесткая конкуренция между странами, приводящая к бесконечным войнам, демонстрирует их высокую целостность на новом уровне иерархии.

В неживой природе мы также находим все четыре уровня эволюции, хотя само понятие эволюции проработано для нее гораздо меньше. Микроэволюция проявляется в виде сохранения устойчивых ("жизнеспособных") подсистем, возникающих в результате случайного взаимодействия элементов, и элининации неустойчивых ("нежизненноспособных") подсистем. Примерами собственно эволюции могут служить конкуренция между химическими реакциями, использующими одни и те же исходные вещества или конкуренция за энергию между диссипативными структурами. Макроэволюция есть результат таких катастроф как столкновение галактик или планетезималей, вспышки новых и сверхновых звезд, столкновения континентальных плит, извержения вулканов, землетрясения и т.п.

И наконец, к мегаэволюционным событиям до возникновения жизни можно, наверное, причислить 1) возникновение нуклонов, 2) формирование ядер, 3) образование звезд, 4) возникновение атомов из ядер и электронов, 5) появление молекул и 6) формирование надмолекулярных структур в виде гетерополимеров и квазимембран на границе водных и масляных растворов. Следующим мегаэволюционным шагом было возникновение самой жизни в виде протокариот как конгломератов гетерополимеров и мембран. Затем, как уже отмечалось появились эукариоты, многоклеточные и, наконец, государства.

Следующим мегаэволюционным шагом может стать формирование ноосферы, целостности нового уровня, возможной только после резкой дифференциации функций объединенных в нее государств, т.е. своего рода "разделения труда" между странами.

Возможно, что неудача контакта с внеземными цивилизациями связана с тем, что такой контакт может быть только между ноосферами подобно тому как государства не контактируют с животными, а многоклеточные - с отдельными эукариотами. И только когда человечество достигнет уровня ноосферы, откроются возможности межноосферных контактов, о которых мы сейчас даже не подозреваем.

Интересно, что сходные уровни эволюции обнаруживаются не только в физических, но и в семантических пространствах. Широко известен мысленный эксперимент, при котором обезьяна случайным образом колотит по клавишам пишущей машинки. Было посчитано, что для того, чтобы таким образом был напечатан Гамлет, необходимо время большее, чем время существования Вселенной. Изменим, однако, условия эксперимента таким образом, что хотя обезьяна по-прежнему бьет по клавишам случайным образом, у нее за спиной стоит человек, знающий Гамлета наизусть, и тем или иным образом пропускает только те удары, которые соответствуют тексту Гамлета. Печатная таким образом, с Гамлетом можно управиться за неделю-другую.

Изменим условия мысленного эксперимента еще раз и усадим обезьяну за клавиатуру компьютера, который пропускает букву (включая пропуск) только если она ведет к существующему слову, слово - только если оно ведет к семантически правильной фразе и фразу - только если она ведет к осмысленному тексту. При таких условиях, за вполне реальное время обезьяна будет создавать оригинальные и вполне осмысленные тексты, которые к тому же не будут повторяться.

Нечто подобное происходит при эволюции в семантическом пространстве: атомарные смыслы в процессе микроэволюции соединяются в различных комбинаций, и все бессмысленные из варианты элиминируются, в то время как осмысленные отбираются как суждения. Затем, в ходе сравнения (конкуренции) суждений отбираются наиболее осмысленные, емкие и эвристичные. Согласно закону усложнения, совокупность отобранных суждений (парадигма) все более и более усложняется пока не наступает "катастрофа" в виде появления новых смыслов, принципиально не вписывающихся в парадигму, либо в виде выявления принципиального противоречия между суждениями внутри парадигмы. Что же касается мегаэволюционных событий, то похоже, что в эволюции человеческой мысли они пока не случались. Но можно себе представить, что когда в будущем различные мировоззрения, религии, и философские системы вместо борьбы друг с другом встанут на путь кооперации и дифференциации, где каждое из мировоззрений будет дополнять друг друга, рассматривая реальность под разным углом зрения, возникнет нечто, для чего пока нет слова ни в русском, ни в английском. По русски это, наверное, можно было бы назвать миропознанием, а по английски - alloverlook.

Возникает подозрение, что подобное миропознание может возникнуть не в отдельном сознании, а только в ноосфере в целом, когда и если она возникнет в результате следующего мегаэволюционного события в материальном мире. Если это действительно так, то этот следующий этап будет общим как для семантической, так и для материальной эволюций, как это и предсказывал Тейар де Шарден для точки Омега.

Интересно также отметить, что если в материальном мире информационным киллером является свободная энергия, то в мире семантическом эту роль играет, как это ни странно на первый взгляд, знание. Именно научное знание, формулируя концепции и законы, отбрасывает всю несущественную в выбранном аскете информацию, до предела упрощая ситуацию. И чем система проще, как например донельзя вырожденная Солнечная система (как система материальных точек), тем научный подход эффективнее. И чем система сложнее, чем существеннее для нее любая имманентная информация, тем знание формулируется труднее и тем научный подход менее эффективен. И "изреченная мысль", если не "ложь", то всяком случае лишь бледное подобие истины.

Предложенная концепция, в полном соответствии с нею же самой, является только грубым приближением, отбрасывающим львиную долю существенной информации об окружающем мире. Автор вполне отдает себе отчет, что действительность неизмеримо ярче, богаче и неожиданнее всех его идей, изложенных выше.