авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 ||

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М.В.ЛОМОНОСОВА ФИЛОСОФСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ Е.В. Брызгалина ИСТОРИЯ БИОЛОГИИ КАК ...»

-- [ Страница 3 ] --

Повторяющиеся характеристики человеческих обществ существуют. Тот факт, что они не нашли должного отражения в исторических книгах, не означает, что они не важны, но показывает, что историк более заинтересован в индивидуальности, чем в этих повторяющихся процессах. Существуют повторяющиеся процессы в сельском хозяйстве, технологии, повседневном труде, социальных обычаях и т.д. Если бы этого не было, завоеватель, чье имя озаряет исторические книги, не имел бы возможности ничего завоевывать, разрушать или восстанавливать. С этой точки зрения, история есть нередуцируемое смешение повторяющихся процессов, которые мы в общем определим как механизмы, и индивидуальностей. Заметим, что я использую множественное число «индивидуальности», это удобно, если мы должны иметь дело с феноменом индивидуальности на научной основе. Поскольку наука имеет дело с упорядочиванием опыта, первичным орудием этого структурирующего процесса является ко нс т р уи р о ва ние к л ас с ов. И н ди в и д, г о в ор я т о ч н о, о бр а з уе т -64 одноэлементный класс: это класс, который имеет один и только один элемент. Индивидуальность в общем смысле, если он может быть употребим, может быть определена тогда как класс всех одноэлементных классов, и сразу становится очевидно, что ничто общее не может иметь отношения к этому классу.

Определим понятие биологического процесса. Мы будем понимать биологический процесс как неразрывную связь механизмов с индивидуальностями. Мы намереваемся применить эту идею ко всем уровням биологии — от самого высшего до самого низшего, который понимается как биохимическая динамика.

Очевидно, что это — колоссальный прыжок в генерализации — от исторического процесса к тому пункту, где в качестве базисного уровня рассматривается биохимия в живом (in vivo)... Главный пункт может быть сформулирован таким образом: я согласен с Уодингтоном, что наблюдаемые биологические феномены объяснимы в терминах понятий, которые сближаются (confluent) с используемыми в физических науках, памятуя о том, что физические науки не завершены (open — ended). Ключевые слова в этом предложении — confluent, open — ended, здесь не постулируется, что физика должна быть сведена к закрытой системе, из которой биология выведена. Если мы принимаем точку зрения, подобную этой, мы сталкиваемся с некоторыми абстрактными вопросами относительно этой замкнутости (открытости) физики, существования систем, которые близки физическим системам, но не выводятся из физики, и в общем о логической непротиворечивости типов абстракций, эти вопросы исходят из принятия того, что биология в определенной степени автономна по отношению к физике.

Работа с этими абстракциями всецело основана на предположении, что квантовая механика в области обычных химических реакций является полной теорий в том смысле, что она не требует математической модификации. В этом отношении моя позиция отлична от взглядов известного физика Вигнера, который предполагает такие модификации. Поиск абстрактной схемы, в пределах которой биология является как бы полуавтономной наукой, полностью сопоставимой по значимости с квантовой механикой, в конце концов привел к концепции биологического процесса как неразделимого соединения механизмов (главным образом, химических) с многочисленными индивидуальностями. Я убежден, что это представляет собой рациональный путь формулирования некоего типа абстракции для биологических феноменов, который соприкасается с принципами физики. Подобный путь является удовлетворительным с чисто логической точки зрения, иными словами, является свободным от произвольных -65 предположений так же, как и от внутренних противоречий. В то же время такой подход соответствует эмпирической биологии.

Сконцентрируем наше внимание на двух аспектах этой схемы. Один из них чисто абстрактный и должен быть связан с дефиницией индивидуальности, которая по существу является математической, и с определенными следствиями из этой дефиниции. В конце мы коротко обсудим некоторые существующие наблюдения биологических индивидуальностей.

Эффект сложности. Мы уже говорили, что, абстрактно говоря, индивид может быть рассмотрен в качестве представителя класса, состоящего из одного элемента. Классы объектов или абстракций, с которыми обычно имеет дело ученый-физик, обладают очень большим количеством членов. Абстрактные классы математика, обычно называемые множествами, имеют, как правило, бесконечное число членов;

например, континуум Евклидовой геометрии представляет бесконечность точек.

Операции исчисления, дифференцирования и интегрирования определяются в терминах пределов бесконечных множеств. Нет необходимости нагромождать примеры. Сейчас, если мы допускаем, что индивидуальность образует отличительную черту биологии, мы можем ощутить некую брешь, которая может быть заполнена при рассмотрении классов, являющихся своего рода промежуточными между бесконечными классами и одноэлементными классами.

Позвольте заметить, что это не есть призыв к математику отказаться от бесконечных множеств, когда он имеет дело с проблемами биологического происхождения. Какой тип математики следует использовать, должно целиком зависеть от специфики проблемы. В многочисленных случаях замена бесконечных множеств конечными влечет только технические трудности. В других случаях переход к конечным классам является существенным, и это определенно относится к тем проблемам, которыми мы здесь занимаемся. Ситуация в чем-то аналогична отношению между классическим континуумом физики и атомистическим подходом. В большинстве проблем традиционной физики атомистическая модель вообще не нужна, но существуют случаи, где невозможно обойтись без пояснений, включающих ядерную или молекулярную физику.

Ключ к использованию конечных классов в биологической теории, как это ни удивительно, — в огромной сложности организмов. Данная сложность является фактом опыта. В качестве первого шага в связи с этим мы введем следующий аргумент: если некий объект сложен, в -66 значительной степени внутренне структурирован, мы зачастую обнаруживаем, что только главные линии структуры нуждаются в уточнении, в то время как остается огромная вариабельность в деталях.

Чем больше объект, тем больше имеется путей для реализации его детализированной структуры. Даже очень примитивный пример укажет на эту черту. Рассмотрим перестановки некоего числа п объектов, выстроенных в ряд и индивидуально помеченных так, что они все отличны один от другого. Число способов, которыми это может быть выполнено, равно n! = 1·2· 3... ·(n—1) n, если n разумно велико. Формула Стеринга дает в достаточном приближении n! = n, и число становится ужасно большим, так как n возрастает. Таким образом, если мы имеем 100 перечисленных объектов, которые мы располагаем в системе упорядоченной сложности, мы в состоянии осуществлять это 100 = различными способами. Подобные утверждения могут быть сделаны относительно числа способов, которыми любое довольно большое число объектов может быть упорядочено.

Возьмем другой, чуть более биологический пример. Предположим, что исследователь преуспел в измерении 100 различных свойств — морфологических, химических, физических и т.д. — некоторого вида организма. Если мы допустим для простоты, что его измерительные инструменты во всех случаях имеют 40 подразделений, тогда число._ возможных результатов этого множества измерений равняется 40 = =. Конечно, будут и ограничения: не все возможные комбинации измерительных результатов будут возникать в равной степени часто, многие будут появляться редко, некоторых не будем совсем. Тем не менее, легко может быть показано, что, если только ограничения не являются непомерно резкими, число возможных комбинаций является чрезвычайно большим в сравнении с теми числами, которыми мы обычно привыкли манипулировать в любом другом научном изыскании.

Очень важно осознавать следующее: действительное число членов любого данного класса физических объектов ограничено. Это практически ясно, но мы можем установить это в качестве принципа, ссылаясь на результаты космологии — существование конечного универсума, в котором астрономы насчитывают порядка 10 ядер. Далее, по их оценкам, время существования Вселенной составляет не более чем 10 секунд.

Соответственно, число различимых событий, которые получаются перемножением количества объектов (скажем, ядер) на число временных интервалов (скажем, секунд) и могут случиться в конечном универсуме, ограничено. Я уже приводил подобные аргументы, причем более * детализированно, в моих книгах ;

здесь представлю только основное заключение: когда мы рассматриваем системы возрастающей сложности, мы неизбежно достигаем точки, где число внутренних конфигураций, в которых система может существовать, будет в значительной степени превосходить число действительных образцов любого одного данного класса, который может быть образован в нашем универсуме. Если расхождение между числом возможных состояний и числом возможных образцов довольно велико, мы можем далее утверждать, что два члена некоего класса практически никогда не будут находиться в одной и той же внутренней конфигурации.

Предыдущий аргумент позволяет осознать чисто формальное определение индивидуальности или, по крайней мере, ее одного типа, который мы можем назвать «конфигурационной индивидуальностью» (configurational individuality). Мы можем сказать, что такая индивидуальность существует повсюду, где число возможных конфигураций тех систем, которые образуют класс, является значительно большим, чем число членов определенного класса, который мог бы действительно существовать в реальном универсуме. Для систем, содержащих много молекул, это отношение всегда оказывается на практике истинным. Не слишком трудно представить формы индивидуальности, которые являются динамическими, а не чисто геометрическими: так, если мы имеем сложный автомат с большим числом петель обратной связи, легко представить себе возможное число упорядочений (или возможно только потока [blow] образцов в этих системах) таких, что число возможных моделей снова в значительной степени превосходит число возможных образцов, которые могут быть найдены в мире. Этот последний аргумент не означает объяснения чего-то биологического, вместо этого он служит для того, чтобы показать, что индивидуальности в нашем абстрактном смысле может при соответствующих обстоятельствах сопутствовать стабильность во временном отношении.

Если попытаться подкрепить эти количественные аргументы непосредственным наблюдением, вскоре становится ясно, что сложность организмов на всех уровнях от биохимического до организации млекопитающих столь подавляюща, что нельзя считать само собой разумеющимся игнорирование появления индивидуальностей при любой попытке развить теоретич ескую биологию. Взаимодействие индивидуальностей с детерминационными законами физики будет в центре E I s a s s e r W M. The Physical Foundation of Biology. N.Y.—London, 1958, E I s a s s e r W. M. Atom and Organism, 1966.

-68 нашего рассуждения, это взаимодействие будет рассматриваться как радикальная негомогенность объектов или классов.

Легко понять, однако, что индивидуальность в чисто абстрактном смысле не имеет изначального отношения к биологии:

так, если мы математически определяем число квантовых состояний, которые допускает кристалл, мы обнаруживаем, что для определенного числа измеренных величин число квантовых состояний в значительной степени превышает число частей материала, которые мы можем найти в нашем универсуме. Главное различие между этим случаем и тем, когда дело касается организмов, в том, что организм имеет огромное число внутренних структур на всех уровнях. Может быть показано, что поведение неорганической системы, как правило, внутренне гомогенной, и предсказание ее будущего поведения зависят только от такого среднего, которое не является критически чувствительным к тому конкретному специфическому состоянию, что присуще системе в данный момент.

С другой стороны, в организмах структура и динамика настолько сложны, что различие между конкретными состояниями в некотором смысле должно быть принято во внимание, если мы исследуем динамику системы за продолжительный период времени. В этом базисное различие между методами физика и химика, работающих in vitra, и методом биолога, когда он работает in viva.

Как было указано, методы количественного предсказания физиков обычно основываются на том требовании, что система является достаточно гомогенной в своих малых частицах, так что статистические иррегулярности в малых частях могут быть усреднены. В терминах понятия «класса» это означает, что члены класса достаточно подобны друг другу, на базе законов атомной (молекулярной) физики можно сконструировать абстрактную модель, которая адекватно представляет все члены данного класса. Такие различия между индивидуальными членами класса, которые всегда должны существовать в соответствии с вышеизложенными аргументами, могут быть усреднены в теоретической модели, которая станет средством предсказания для класса. После усреднения модели представляют конгруэнтные классы, которые иногда относят к гомогенным классам.

Рассмотрим далее абстрактно классы организмов;

они принадлежат к категории негомогенных классов. Основное свойство этих классов является негативным свойством с точки зрения физической теории: для таких негомогенных классов невозможно создать модель, основанную на чисто физических свойствах (выведенных устойчивым образом на основе -69 изучения конгруэнтных классов), которые бы адекватно предсказывали то, что происходит с членами негомогенного класса. Мы не утверждаем, что физика сбивается с пути, когда мы находим в природе органическую ткань, состоящую из огромного разнообразия молекул различных видов;

мы говорим лишь, что много утверждений относительно конгруэнтных классов становятся неопределенными для достаточно негомогенных классов, потому что процессы статистического выведения среднего не приносят больше значимых результатов. Ясно, существует много свойств какого-либо класса организмов, для которых выведение среднего будет успешным, и относительно которых соответственно могут быть сделаны определенные утверждения: эти свойства соответствуют гомогенным механическим компонентам организма. Под этим термином не следует, конечно, понимать, что эти свойства являются механическими в точном смысле слова, в действительности наиболее важным разнообразием этих свойств является химическое разнообразие. Основная черта механических компонентов заключается в том, что они действительно представляют собой разнообразие, которое выводится из среднего таким образом, что среднее хорошо определено и имеет ограниченный разброс. Такие свойства могут быть в общем воспроизведены в поведении конгруэнтных классов in vitro;

имеется также некий временной интервал, в котором предсказания, сделанные на базе модели конгруэнтных классов, остаются применимыми к организмам.

Если теперь мы будем основываться на идее о том, что существенной отличительной чертой организмов является их экстраординарная сложность и негомогенность, это приведет нас к изучению форм динамики, в которых очень многочисленные случаи индивидуальности (в только что определенном формальном смысле) являются неустранимо соединенными с механикой гомогенных компонентов системы. Мы предполагаем, что это верно на всех уровнях функционирования организма: от низшего — биохимического — до высшего. Высказывание подобной идеи может сразу вызвать у читателя следующий вопрос: если это верно, каково же в таком случае отличие живой кошки от умершей, в рамках которого живая кошка может, например, изменить свое состояние в пределах очень короткого промежутка времени? Рассмотрение вопросов подобного рода скоро приводит к осознанию того, что если базисная идея корректна, организм должен быть системой, которая вовлечена в бесконечный процесс продуцирования, регенерирования и возрастания негомогенности, и вместе с тем индивидуальности на всех уровнях ее функционирования.

Когда -70 кошка умирает, продуцирование новой негомогенности останавливается, подобное заключение со временем должно стать более приемлемым по отношению к доступному экспериментальному исследованию, особенно на биохимическом уровне. Сошлемся на неоднократный опыт истории физиологии и биохимии, а именно на то, что имеющее место in vivo всегда находят более сложным, чем об этом думали более ранние исследователи. Так, после огромных трудов некто находит механизмы нервной системы и метаболические изменения, устанавливает и истолковывает в учебниках, но более позднее поколение обнаруживает, что эти модели были грубыми упрощениями и что биологическая реальность в значительной степени сложнее.

По-видимому, в биологии часто случается, что, подходя чисто эмпирически, ученый начинает сомневаться в основной проблеме.

Недавний наиболее впечатляющий пример: вся информация организма сохраняется в химической последовательности ДНК — центральная догма молекулярной биологии. Коммонер собрал доказательства, демонстрирующие, как сложен действительный процесс воспроизведения ДНК, гораздо более сложен, чем простое шаблонное воспроизведение. Коммонер уже в течение нескольких лет настаивает на существовании сложных ферментных циклов с обратной связью, таких, что они трудно приводимы в соответствие с чисто механической схемой наследственности Обсуждение роли индивидуальности в определенном выше смысле следует ограничить несколькими основными моментами, имя в виду столь сложный предмет. Мы лишь упомянем второй общий принцип формирования представлений об индивидуальности;

он касается ограничений на процедуру измерения, накладываемых отношением неопределенности квантовой механики. Нильс Бор применил это под понятием дополнительности по отношению к системам предельной сложности, таким как организмы.

Примененные к некоему специфическому организму, эти ограничения препятствуют получению истинного детального знания посредством прямых измерительных процедур в силу атомного и молекулярного разнообразия этой системы. На практике это означает, что мы можем иметь дело с проявлением индивидуальности на молекулярном уровне только статистически, мы не можем в общем специфически локализовать черты индивидуальности на молекулярном уровне, хотя мы можем утверждать, исходя из статистической основы, что они должны существовать. Это дает организму некоторые аспекты «целостности», согласно Бору, и — по отношению к динамике — некоторую степень автономности, на которой Бор особенно -71 подробно останавливался.

Конечные универсумы. Понятие индивидуальности естественно воспринимается даже нетренированным умом: точно так же понятие бесконечности появляется очень рано в истории человеческой мысли. Однако, как мы все знаем, разум, не искушенный в науке, не может отличить очень большое число элементов от бесконечности. Мыслительный процесс, с помощью которого взамен большего, скажем, бесконечного, подставляют меньшее, обычно конечное, в математическом языке описывается как включение (embedding). Включение заключается в подмене множества абстракций большего размера множеством ограниченного размера, так что первое множество рассматривается как подмножество второго. Эта абстрактная операция настолько банальна, что часто совершается совершенно неосознанно;

студент, посвятивший себя наукам, столь же неосознанно приводит к ее использованию. Например, континуум Евклидового пространства, имплицирующий использование бесконечного множества точек, является чистой абстракцией;

в любом действительном опыте мы можем отличить только конечное число сущностей, которые являются нашим измерительным способностям как имеющие конечное протяжение, мы мысленно вкладываем эти конечные тела в математический Евклидов континуум.

Для того чтобы пользоваться понятием «индивидуальность», требуется качественно отличный процесс, который также может быть описан как включение. Обыденное понятие индивидуальности может быть связано с рассмотрением данного индивида как некоего выбора из обширного числа возможных конфигураций, от которых он чем-то отличается. Но легко обнаружить, что это очень большое множество потенциальных конфигураций может быть заменено соответствующим бесконечным множеством, иначе абстрактное понятие индивидуальности перестало бы иметь элементарное значение. Этот момент является достаточно значительным для того, чтобы быть проиллюстрированным несколько грубым примером.

Давайте рассмотрим исторический пространственно-временной феномен, чья индивидуальность не вызывает вопросов. Назовем его N, например, Наполеон. Если бы это имело какое-то значение для создания возможных миров в бесконечных вариациях, из которых каждый представляет конечную область пространства-времени, тогда некоторые из них (N', N ", N "') сформируют то, что математики называют плотным соседством. Это означает, что существуют различные модели, отличные от N, но поскольку имеется бесконечное число таких моделей, некоторые могут оказаться отличными от N лишь немного, как -72 * угодно мало. Это явно нереалистичная процедура. Если теперь мы решим назвать такой континуум абстрактным, включающим множество объектов нашего опыта, мы можем говорить об абстрактном, но полезном «включающем множестве», представляющим индивидуальность...

Органические взаимоотношения. Ранее мы могли определить индивидуальность на основании сложных фактически существующих систем;

эта сложность влечет за собой тот факт, что число возможных вариаций систем в значительной степени превышает объем класса материальных объектов, который может быть обеспечен в нашем универсуме. Если, с одной стороны, мы заменим огромное, но ограниченное число возможных конфигураций континуумом, который может существовать, тогда нам придется иметь дело с существованием непосредственного соседства конфигураций, в таком случае нам будет весьма трудно или невозможно найти алгоритм, который представит индивидуальность простым способом. Наше нынешнее рассуждение имеет методологической целью показать, что общепринятое сведение к неограниченным классам, осуществляемое посредством физической науки, может привести в биологии к сведению в очень большие, но ограниченные классы. Это представляет новый метод в силу того, что физические теории, без исключения, в интересах качества знания брали формы включения в бесконечные абстрактные универсумы, где континуум считается неограниченным универсумом в соответствии с конвенциональными математическими процедурами. Физическая теория дает нам представление в терминах гомогенных классов, и в таких классах может быть допущено существование, в принципе, неограниченного числа членов. Это есть характеристика гомогенных классов — если любая индивидуальность существует в нем (и в полном математическом смысле это может быть определено как существование), такая индивидуальность иррелевантна: все релевантные предсказания поведения таких классов могут быть основаны на выводе среднего, в котором всякая индивидуальность подавлена.

Классы в биологии, с другой стороны, должны быть определены как негомогенные классы, т.е. как смесь механизмов с индивидуальностями, где индивидуальности будут оказывать влияние на достаточно удаленное (long-term) поведение систем в достаточно большом промежутке времени. На этой основе можно ясно различить физику и биологию: физика является изучением феноменов, которые могут быть адекватно описаны в терминах гомогенных классов (когда практически ничего не теряется и ничто не приобретается включением в бесконечные абстрактные универсумы).

-73 Значительная часть биологии также может быть описана этим способом: эта часть биологии имеет дело с механической компонентой организма. Однако в той мере, в какой биология является полуавтономной, мы полагаем, что описание организмов в терминах негомогенных классов не может быть полностью получено из любого описания гомогенных классов.

Допущение, что такая «редукция» не может быть достигнута, позволяет нам сформулировать цель теоретической биологии:

основополагающей функцией теоретической биологии является анализ данных наблюдений над классами организмов в терминах абстрактных отношений между данным негомогенным классов и соответствующими гомогенными классами, последние при этом определяются в терминах физических законов (Постулат 1).

Конечно, в качестве задач современной биологии допускается рассматривать и анализ гомогенных классов, т.е. чистых механизмов, поскольку они имеют место в организмах. Если это так, то предшествующее суждение будет относиться лишь к той части поведения организмов, которая не может быть полностью «редуцирована» к физике и химии (т.е. к описанию посредством гомогенных классов).

Это понятие теоретической биологии было бы совершенно лишено содержания, если бы нельзя было обнаружить, что в негомогенных классах, представляющих организмы, имеются регулярности, которые не имеют точного двойника в соответствующих гомогенных классах. Природе таких регулярностей мы и посвятим наше дальнейшее исследование. В моей книге 1958 г. я предложил термин «биотонический» (biotonic) для таких регулярностей. Так как немногим пришелся по душе этот термин, я поменял его на термин «организмический» (organismic), часто используемый биологами.

Необходимо, однако, использовать этот термин здесь в несколько более узком, более точном смысле, чем обычно. Биолог фон Берталанфи*, например, пространно говорит об организмических образцах, используя этот термин, чтобы обозначить любую замеченную тенденцию организма к усилению его собственного единства (цельности) и к стабилизации его собственных морфологических и физиологических свойств. Но мы знаем, что любая цель такого рода может быть достигнута частично чисто механическими средствами, в частности, посредством соответствующих циклов обратных связей, когда имеющий отношение к делу процесс оказывается, как правило, химическим. Мы предлагаем здесь использовать термин организмический только для таких образцов живых систем, которые коренятся в их негомогенности, следовательно, не могут *В е г t a I a n f f у L, von. Problem of Life. N.Y., 1960.

-74 быть полностью представлены механическими моделями. Это явно налагает строгие ограничения на любую спекуляцию относительно природы организмических отношений (organismic relationships).


В примерах предшествующих разделов мы определили некоторые простые конечные универсумы;

мы нашли, далее, что в дополнение к свойствам этих универсумов, которые следовали из базисных постулатов, имелись некоторые регулярности, которые могли быть наблюдаемы в специальных воплощениях, но которые не могли быть выведены из допущений. Эти модели являются слишком нереалистичными, чтобы быть непосредственно примененными к биологии, но мы можем применить здесь подобный способ рассуждения: первичными законами являются законы физики, которые можно изучать количественно только в терминах их значимости в гомогенных классах. Имеется, следовательно, вторичный тип порядка или регулярности, который возникает только в силу (обычно кумулятивного) эффекта индивидуальностей в негомогенных системах и классах. Заметим, что существование такого порядка вовсе не означает нарушение законов физики. Это происходит потому, что в соответствии с анализом, данным выше, индивидуальные события оказываются такими, что очень трудно предсказать, какое из отдельных событий будет иметь место. Нарушение физики, конечно, имело бы место, если бы несколько индивидуальностей могли быть описаны как «редкие события» в рамках операционально верифицируемого универсума рассуждения. Желательно, следовательно, ввести специфический постулат, который исключает статистически невероятные события в качестве играющих систематическую роль в теоретической биологии. К несчастью, даже ученые не всегда понимают, что вероятность событий может быть определена только по отношению к данному абстрактному универсуму рассуждений. Таким образом, вероятность, что мистер Джонс проживет еще год, может быть очень высокой, согласно таблице смертности, даваемой страховой компанией, если универсум рассуждений использован как включающее множество (embedder), с другой стороны, если Джонс имеет рак в прогрессирующей стадии, самое лучшее — использовать один из сопоставимых случаев рака, и вероятность может оказаться весьма низкой.

После того, как сделаны все эти оговорки, мы можем попытаться сформулировать вторую часть нашей рабочей гипотезы об отношении биологических и физических систем:

индивидуальности, конфигурационно или динамически понятые, поддерживают динамику н е г о мо г е н н ы х с и с те м та к и м о б р а з о м, ч то о п р е д ел е н н ы е -75 организмические тенденции оказываются наблюдаемыми.

Индивидуальные проявления могут быть идентифицируемы как редкие события в рамках любого гомогенного класса физики;

существование организмических тенденций не может быть доказано или опровергнуто на основании результатов, выведенных из гомогенных классов (Постулат II).

Оба постулата, данные выше, представляют по своей сути эвристическую схему, представляющую вид биологического теоретизирования, и которая, как мы ожидаем, может оказаться успешной. Верификация этих постулатов составит очень трудную задачу. Только сумасшедший мог бы рассмаривать верификацию как осуществимую в границах строго очерченной области работы или «решающего эксперимента». Эта задача требует не только разработанных методов математической статистики, эти последние являются лишь средствами, подходящими для работы с отмеченной тотальной негомогенностью живого материала. У меня нет сомнений, что этот подход к теоретической биологии постепенно установится;

меня удерживает убеждение в том, что, по всей видимости, это направление мышления является, по меньшей мере в общих чертах, единственно определенным, при условии нашего допущения, что квантовая механика образует определенную теорию для уровней энергии, имеющих значение для организма. Едва ли кто-нибудь мог признать это направление априорным;

однако оно выступает все более и более ясным образом, по мере того как продолжается анализ.

Упомянем здесь аргументы, сформулированные знаменитым математиком фон Нейманом, которые ясно доказывают, что никакое представление классов, использующее лишь включения в бесконечные абстрактные универсумы, не может, возможно, вести к полуавтономной биологии. Верно, что словесная терминология Неймана, на первый взгляд, представляется отличной от использованной выше, но можно без труда установить, что его главный результат эквивалентен провозглашенному мною. Мы оказываемся далее подведенными к использованию в рассуждении конечных универсумов как средства абстрактного описания;

как только ценность такой абстракции понята, все занимает свои места, и мы можем надеяться, что абстрактное обоснование биологической теории возможно.

Несколько слов о специфической природе организмических регулярностей, рассмотренных абстрактно. Эта природа появляется из данных суммарных постулатов;

организмические регулярности оказываются наиболее далеко удаленными от точных количественных -76 регулярностей, обычных для физика и химика, которые могут быть выражены в терминах конгруэнтных классов. Это утверждение нуждается в некотором пояснении, поскольку организмические регулярности возникают лишь из многочисленных соединений индивидуальностей с разнообразными механизмами, имеющихся в крайне сложных системах биологии. Организмические регулярности, следовательно, наилучшим образом можно описать как тенденции, получающиеся в результате только что отмеченного соединения.


Студента, изучающего вопрос, следует попросить освободиться от часто встречающегося предрассудка, а именно, от веры в то, что если что-либо не может быть упорядочено в довольно жесткую схему конгруэнтных классов, это не является «наукой» или, по меньшей мере, «истинной наукой».

Одна из главных тенденций, обнаруженных в мире организмов (хотя и не единственная) — тенденция к стабильности индивидов как классов по отношению ко времени. В теории конечных классов мы найдем формальный аппарат, который абстрактно выражает качественные идеи, лежащие в основе взгляда холистов или гештальтистов. В этом нет какого-либо намерения обесценить механистические средства стабилизации, однако главный вопрос, поднятый механистической школой мышления, а именно: достаточны ли механистические средства сами по себе для стабильности, не может быть разрешён чисто абстрактными аргументами;

это было бы возможным лишь в том случае, если бы мы могли быть уверены, что существует бесконечный реальный универсум, из которого мы могли бы извлечь неограниченное число образцов любого класса объектов, чье существование совместимо с законами квантовой механики. Не имея возможности получить бесконечные классы, эмпирическое рассмотрение случая, соответствующего конечному реальному универсуму и конечному абстрактному универсуму описания, должно необходимо включать индивидуальности, которые не могут быть предсказаны на общих основаниях;

таким образом, решение о корректности представленной здесь точки зрения будет, в конечном счете, покоиться на эмпирических наблюдениях.

Тенденция, которая не может быть формально редуцирована к конгруэнтным классам средствами элиминации «шума»

(индивидуальности в силу их собственной природы нельзя отбросить), составляет понятие, достаточно чуждое для ученого-физика. С другой стороны, к такой ситуации привыкли в тех областях исследований «жизни», которые касаются человека. Клинический отчет медика, трактат историка или социолога, аналитические находки психиатра вскрывают тенденции, а не -77 количественные регулярности, выражаемые в терминах конгруэнтных классов. Физическая наука оказалась столь блистательно успешной, что очень многое в биологии состоит из экстраполяции процедур, методов и типов, результатов физической науки в биологические ситуации. Эта экстраполяция оказалась высоко результативной в биологии, что засвидетельствовано великолепными результатами в молекулярной биологии. Ограничения данного метода, однако, проявляются в силу конечности нашего универсума и вытекающего отсюда требования, чтобы наше описание было сделано в терминах конечных абстракций;

ограничения, которые ведут к появлению абстракции индивидуальности, как мы видели. Мы утверждаем далее: кумулятивные действия, определенные индивидуальностями, оказываются способными к порождению тенденций организмического типа. Мы утверждаем также, что, следовательно, тенденции, наблюдаемые, говоря самым общим образом, в человеческих делах, являются, на первый взгляд, выражением абстрактного потенциала тенденций, которые могут существовать в бесконечных универсумах описания, мы подходим к утверждению о том, что к биологии следует подходить не через экстраполяцию со стороны физической науки «снизу», как это было, но через интерполяцию, идя как «снизу», так и «сверху». Если мы вновь предположили, что такие тенденции являются отличительной чертой живой материи на всех уровнях ее организации, то должны признать, что они свойственны также и биохимическому уровню....

Рискуя оказаться очень педантичными, мы воспроизведем еще раз основополагающее различие между абстрактным понятием «рандомизация»* и понятием «негомогенность», как это последнее определено в данной работе. Рандомизация может определена строгим математическим образом лишь посредством бесконечных множеств, когда среднее (оценка ожидания — expectation value) любой величины является хорошо определенным. Если это понятие применено к квантовой теории, тогда, как доказал фон Нейман, такие конструкции не имеют степени «закрытости—открытости» (open— endedness), требуемой для полуавтономной биологии. Понятие негомогенности, с другой стороны, в том смысле, в каком оно употреблено здесь, относится к конечному, но крайне большому числу конфигураций данного типа систем;

существенное новшество состоит в факте, что мы принимаем лишь подмножество незначительного размера (хотя это подмножество в действительности может быть очень большим по абсолютным числам). Мы не можем более формировать все возможные средние в рамках реального множества;

* Randomness -78 более того, понятие индивидуальности может быть использовано в чисто абстрактной форме. Это придает теории, имеющей требуемую степень незавершенности (open—endedness), возможность организмической тенденции, которая выражает действие множества индивидуальностей, взаимодействующих с механизмами.

Если этот подход превалирует, то он будет иметь влияние также на взгляды философов (или тех ученых, которые желают приобщиться к философской аргументации). Любая философия биологии должна иметь сильную номиналистическую компоненту... Я не номиналист, я говорю лишь о важности некоторых аспектов номиналистического характера в биологическом мышлении.

Наблюдаемая индивидуальность и негомогенность. В предшествующей части мы представили аргументы абстрактной природы, относящиеся к определению индивидуальности, а также негомогенности (последнее мы определили как соединение действия множества индивидуальностей с механизмами, которое всегда присутствует в живых телах). Мы нашли, что возможно прийти к чисто абстрактному определению индивидуальности с помощью приема (самого по себе абстрактного) изменения бесконечного универсума рассуждения. Ясно, что крайняя сложность живых систем, ведущая к огромному числу возможных внутренних конфигураций каждого негомогенного класса, препятствует на практике точной математической трактовке, как к этому привык физик для простых случаев гомогенных классов. В этом отношении ситуация в биологической теории подобна условиям, существующим в химии, где математический анализ точно так же неприменим, исключая некоторые крайне упрощенные образцы. С другой стороны, имея дело с химией, едва ли мы рассчитывали на большие концептуальные новшества, будучи уверенными, что описания в терминах рандомизации и конгруэнтных классов являются адекватными. В биологии мы встречаем тип концептуального новшества, который представлен конечными универсумами описания, однако это описание не является ведущим к результатам математической природы, которые могли бы быть применены на практике к специфическим классам (по меньшей мере, вне области законов механистических моделей). Могут спросить, для чего нужно все это собрание абстракций. Ответ прост: оно имеет целью усилить защиту против словесного болота и метафизического тумана, которые, как показывает опыт, представляют серьезную опасность для нашего мышления, если мы не обеспечим себе заранее структурную развитость абстрактного аппарата, применяемого в теоретическом рассуждении. Если -79 мы чувствуем себя вполне удовлетворенными в этом отношении, мы можем начать с того, чтобы отдать должное крайней сложности биологических феноменов, рассматривая их в подходящей качественной, или в лучшем случае, полуколичественной форме (количественный аспект является здесь главным образом статистическим), которая резко отличается от количественного и крайне точного числового согласия между наблюдением и теорией, что является стандартом для работы теоретического физика. На остающихся страницах мы ограничим себя очень конкретными применениями понятий «индивидуальность» и «негомогенность».

Прежде всего я должен пояснить, что такие идеи далеки от того, чтобы считать их моим собственным изобретением, за исключением схемы «конечных универсумов рассуждения».

Мы скажем несколько слов о прямом наблюдении индивидуальности в биологическом объекте. Позвольте заметить, мы говорим о конфигурационной индивидуальности, имея в виду, если ничего дополнительно не сказано, специфическую конфигурацию компонентов в данный момент. Это утверждение не рождает проблем, не вызывает большого интереса само по себе, поскольку не представляет никакого отношения, а наука имеет дело с отношениями. Помимо моментальных индивидуальных конфигураций, мы с готовностью замечаем стабильность по отношению ко времени индивидуальных качеств организма или характеристик класса. Мы будем говорить лишь о первом — индивидуальных качествах, которые являются качествами единичного организма как индивида.

Возможно говорить о динамической индивидуальности, когда имеются качества организма, имеющие отношения к соответствующим качествам различных моментов времени, это качество оказывается отношением почти константности во времени.

Данное определение соответствует термину «индивидуальное», как он используется в повседневной ненаучной речи. Мы должны, однако, считать, что «динамическое» должно быть синонимом механистического, т.е. что организмическая компонента может мыслиться как появляющаяся единственно в определенное начальное время, и что удержание индивидуальности после этого является полностью делом идентифицируемого физикой—химией стабилизатора обратной связи и т.д.

Такая точка зрения обычно придает специальной философский акцент анализу феноменов, относящихся к крайней степени сложности.

Морфологическая и физиологическая стабильность существует одновременно с вариациями между индивидами в виде или подвиде;

это довольно широко известно в обыденной жизни...

-80 ОГЛАВЛЕНИЕ Введение I. Предыстория биологии: от натурфилософских схем к классификации и систематизации II. Формы конституирования знаний о смысле и сущности живого III. На пути к теоретической биологии Заключение Приложение. В.Эльзассер «Роль индивидуальности в биологической теории»

Pages:     | 1 | 2 ||
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.