Учебное пособие Ч. 2

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОУ ВПО
УФИМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ
ЭКОНОМИКИ И СЕРВИСА
Шапиро С.В.
КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ
Часть 2
Информационные процессы в живых организмах
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
Рекомендовано
учебно-методическим советом УГАЭС
Уфа 2006
УДК 502 (075.8)
ББК 20 я 73
Ш 23
Рецензенты:
кафедра аналитической химии
Воронежской государственной технологической академии;
Гусев В.Г., доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой
информационно-измерительной техники УГАТУ
Шапиро С.В.
Концепции современного естествознания. Часть 2. Информационные
процессы в живых организмах: Учебное пособие / С.В.Шапиро. – Уфа:
Уфимск. гос. акад. экон. и сервиса, 2006. – 101 с.
ISBN 5–88469–280–3
В учебном пособии излагаются современные концепции возникновения
закономерностей в природе и обществе, основанные на идеях неравновесной
термодинамики, энтропии и информации. Пособие состоит из двух частей.
В первой части изучаются закономерности формирования порядка в микромире – мире элементарных частиц, атомов и молекул, мезомире – мире конденсированного состояния вещества и, в частности, химических соединений, мегамире – мире космических объектов. Во второй части прослеживается эволюция неравновесных систем: диссипативные, управляемые, биологические, интеллектуальные, социальные.
Для студентов 1-го курса экономических и финансовых специальностей
бытового назначения, освоивших курсы физики, химии, математики и биологии в объеме средней школы.
.
ISBN 5–88469–280–3
© Шапиро С.В. 2006
© Уфимская государственная
академия экономики и сервиса, 2006
2
МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В УЧЕБНОМ ПЛАНЕ
см. часть 1.
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСА
см. часть 1
ПЕРЕЧЕНЬ ЗНАНИЙ И УМЕНИЙ
см. часть 1
ТЕМАТИЧЕСКОЕ СОДЕРЖАНИЕ КУРСА
Определение и основные признаки биологических систем (с. 19). Термодинамика клетки (22). Структура информационной системы клетки (26).
Информационные процессы в клетке (31). Управление в клетке (36). Управление в многоклеточных организмах (38). Происхождение и эволюция живых
организмов (43). Биосфера (53). Кибернетика поведения высших животных.
Поведенческий инстинкт (54). Интеллект – высшая форма развития неравновесных управляемых систем (39).
Интеллект – высшая форма развития неравновесных управляемых систем (57). Интеллект как инстинкт. Связь с другими инстинктами человека
(58). Познание окружающего мира. Самопознание человеком самого себя (61).
Духовная жизнь человека (64). Происхождение и эволюция интеллекта (65).
Искусственный интеллект (70).
Основные признаки, элементы и свойства социальных систем (74). Природные факторы, обуславливающие возникновение социальных систем (74).
Общественное производство. Рынок. Роль интеллекта в расширенном воспроизводстве (76). Управление социальными системами. Роль государства и права (83). Потребление (85). Происхождение и эволюция общественного интеллекта (87). Ноосфера (93).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
См. часть 1
3
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
1. Биологические системы:
1.1. Что такое биологическая система?
1.2. Почему биологические системы (живые организмы) ещё именуются
"химическими машинами"?
1.3. Из каких основных органических веществ состоят живые организмы?
1.4. Что такое биосфера?
1.5. Приведите примеры единства биологических систем на Земле?
1.6. Чем цель отличается от устойчивости?
1.7. Что такое цель? Какую цель преследует каждый живой организм?
1.8. Почему клетка делится? Может ли клетка сохраниться как живой организм, не делясь?
1.9. Как меняется порядок в природе при делении клетки?
1.10. Почему возникла борьба за существование между живыми организмами?
1.11. Как устроена молекула белка?
1.12. Две основные функции белков в живом организме.
1.13. Химическая структура аминокислоты.
1.14. Химическая структура нуклеотида.
1.15. Устройство ДНК.
1.16. Какую информацию содержит ДНК человека?
1.17. Что такое репликация?
1.18. Как устроена матричная (информационная) РНК?
1.19. Как "считывается" наследственная информация с ДНК? Что такое
транскрипция?
1.20. В какой органелле клетки по информации, записанной в РНК, синтезируются белки?
1.21. Что такое транспортная РНК (тРНК)?
1.22. Что такое рибосомная РНК (рРНК).
1.23. Как осуществляется управление движением клетки?
1.24. Как осуществляется питание органеллы клетки энергией?
1.25. Из каких трёх этапов состоит эволюция биологических систем? Длительность каждого этапа.
1.26. Что такое абиогенный синтез?
1.27. Что такое химическая эволюция?
1.28. Чем отличаются друг от друга прокариоты, эукариоты и археи?
1.29. Конструкция простейшего многоклеточного организма.
1.30. Роль полового размножения в сохранении наследственной информации
и приспособлении к условиям окружающей среды.
1.31. Что такое изменчивость?
1.32. Что такое мутации?
1.33. Роль мутаций в эволюции.
4
1.34. Чем отличаются первичноротые от вторичноротых? Почему последние
определили основной ствол развития биологических систем?
1.35. Что такое поведенческий инстинкт? У каких животных он наиболее
развит? Его основное назначение?
1.36. Как биологические системы преобразуют природу поверхности Земли?
Какую они при этом преследуют цель?
2. Интеллектуальные системы:
2.1. Что такое интеллектуальная система?
2.2. Как в интеллектуальной системе осуществляется отрицательная связь?
2.3. Основные компоненты интеллектуальной системы.
2.4. Из каких двух основных уровней состоит познание?
2.5. Критерии истинности знаний.
2.6. Что такое самопознание?
2.7. Что такое творчество? Из каких двух частей состоит творчество?
2.8. Что такое тезаурус?
2.9. Что такое мировоззрение?
2.10. Роль воли в интеллекте.
2.11. Чем принципиально труд человека отличается от труда животных?
2.12. Что такое рутинный и творческий труд?
2.13. Является ли интеллект инстинктом?
2.14. Как и почему поведенческий инстинкт развился в интеллект?
2.15. Как интеллект связан с другими инстинктами?
2.16. Какой инстинкт у человека главный?
2.17. Чем сознание отличается от подсознания?
2.18. Что такое сверхсознание?
2.19. Как инстинкты человека воздействуют на деятельность интеллекта (сознание)?
2.20. Когда и как возник интеллект?
2.21. Главный признак возникновения интеллекта.
2.22. Основные этапы развития интеллекта.
2.23. В чём основное преимущество монотеистической религии по сравнению с политеистической (языческой)?
2.24. Почему европейцы открыли Америку, а не наоборот – индейцы Европу?
2.25. Как канонические монотеистические религии относятся к науке?
2.26. Когда и как наука заняла доминирующее положение в развитии интеллекта?
2.27. В чём суть научно-технической революции?
2.28. В чём совпадает и чем отличается искусственный интеллект от естественного?
2.29. Может ли искусственный интеллект существовать без естественного?
Может ли первый стать доминирующим по отношению ко второму?
2.30. Что такое ноосфера?
5
3. Социальные системы:
3.1. Что такое социальная система?
3.2. Чем качественно (по своей структуре) человеческое сообщество отличается от муравейника?
3.3. Как осуществляется отрицательная обратная связь в социальной системе?
3.4. Присущи ли социальной системе основные признаки интеллектуальной
системы: познание, творчество, труд, самопознание, мировоззрение,
воля, тезаурус?
3.5. Что такое производство?
3.6. Какая единая мера у всех товаров?
3.7. Какие существуют три типа товаров?
3.8. Как рынок осуществляет управление производством?
3.9. Что такое эквивалентный обмен?
3.10. Какова основная функция государства в современных социальных системах?
3.11. Перечислить функции государства.
3.12. Что такое потребление?
3.13. Куда девается основная масса товаров, изготовленных в процессе одного производственного цикла?
3.14. Роль интеллектуальных процессов в производстве.
3.15. Какие инстинкты человека лежат в основе формирования социальных
систем?
3.16. Что такое расширенное воспроизводство?
3.17. Когда и как возникли социальные системы? Какова роль интеллекта в
возникновении и развитии социальных систем?
3.18. Почему возникло социальное неравенство?
3.19. Роль войн в развитии социальных систем?
3.20. Основные этапы развития социальных систем.
3.21. Чем принципиально отличается свободное демократическое (рыночное) общество от феодально-рабовладельческого?
3.22. В чём принципиальный недостаток социалистической социальной системы от рыночной?
ТРЕНИНГ-ТЕСТЫ
Выбрать один правильный вариант ответа для каждого вопроса:
1. Что такое управление?
A. Передача порядка от объекта малой энергии, но большого порядка,
объекту большой энергии, но малого порядка;
B. Воздействие интеллекта на объекты живой и неживой природы;
C. Издание приказов, указов, постановлений и др. руководящих документов;
D. Дирижирование оркестром, хором, ансамблем.
6
2. Что такое дизъюнкция?
A. Музыкальный знак;
B. Логическое сложение;
C. Разъединение целого на составные части;
D. Торговая фирма.
3. Что такое инверсия?
A. Измена;
B. Логическая операция;
C. Отказ от обязательств;
D. Преобразование постоянного сигнала в переменный.
Что такое белок?
A. Продукт питания;
B. Наружная часть яйца;
C. Полимер аминокислот;
D. Белая краска.
5. Что такое нейрон?
A. Небесное тело;
B. Элементарная частица;
C. Элемент компьютера;
D. Нервна клетка.
6. Что такое ген?
A. Участок молекулы ДНК, в котором закодирована структура молекулы
белка;
B. Наследственная информация;
C. Мозг гения;
D. Крокодил.
7. Что такое гормон?
A. Персонаж древнегреческой мифологии;
B. Тропическая змея;
C. Лекарство;
D. Белок, осуществляющий управление жизненными процессами многоклеточного организма.
8. Что такое коацерват?
A. Клетка больного раком;
B. Морской микроорганизм;
C. Разновидность метеоритов;
D. Полипептидный комплекс, окруженный водной оболочкой, предшествовавший образованию клеток.
7
9. Что такое прокариот?
A. Простейший одноклеточный организм, не имеющий ядра;
B. Шумерский воин;
C. Болезнь желудка;
D. Предмет дискуссии.
10. Что такое синапс?
A. Овощ;
B. Чувствительная часть мембраны нейрона;
C. Пучок телефонных проводов;
D. Прототип киноаппарата.
11. Что такое ноосфера?
A. Среда обитания человечества, подвергшаяся воздействию интеллекта;
B. Сферическое изображение;
C. Геометрический термин;
D. Сокровище.
Ответы см. на с. 104
СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ
АКСОН – длинный отросток (волокно) нервной клетки, передающий
электрический разряд другим нейронам (см.) или эффекторам (см.).
АМИНОКИСЛОТА (ПЕПТИД) – органическое соединение H2N-HCRCOOH,левая часть молекулы которого носит щелочной, а правая – кислотный
характер, средняя содержит радикал R(см.), которым одни аминокислоты отличаются от других; полимеры аминокислот (полипептиды (см.)) являются основным веществом клетки – белком (см.).
АДЕЗИНМОНОФОСФАТ – один из четырёх нуклеотидов, образующих ДНК и РНК.
АДЕНОЗИНТРИФОСФАТ (АТФ) – органическое вещество, обеспечивающее накопление необходимой для жизнедеятельности клетки энергии.
АЭРОБНЫЕ КЛЕТКИ – клетки, использующие для своей жизнедеятельности чистый кислород О2.
АНАЭРОБНЫЕ КЛЕТКИ – клетки, использующие кислород молекул
воды Н2О.
АРХЕИ (АРХЕБАКТЕРИИ) – один из типов простейших одноклеточных организмов, характеризующихся способностью использовать для своего
питания неорганические вещества – серу, фосфор, соли, сероводород и др.
БАКТЕРИИ – простейшие одноклеточные организмы, не имеющие ядра; различаются две основные разновидности бактерий – прокариоты (см.) и
археи (см.).
8
БИОСФЕРА – система, образованная всеми биологическими существами на Земле и сформированными ими объектами и явлениями.
БИОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА (ЖИВОЙ ОРГАНИЗМ) – управляемая
система, обладающая целью сохранения накопленного в её памяти порядка
(информации); характеризуется самоорганизацией – единством управляющего
и исполнительного органов, химическими реакциями полимеризации, как основными энергетическими (материальными) процессами, и органическими
веществами, как преимущественным материалом своего строения.
БУДДИЗМ – монотеистическая религия, возникшая и распространённая
на юге и юго-востоке Азии.
БЮРОКРАТ (чиновник) – служащий государственного учреждения,
имеющий право представлять государство в пределах определённых ему свыше полномочий.
ВИД – элементарная единица систематизации биологических систем;
характеризуется одинаковостью строения основных органов и способностью
полового размножения.
ВИРУСЫ – неклеточные частицы, содержащие наследственные молекулы – ДНК или РНК (см.), способные размножаться, лишь проникнув в живую клетку.
ГЕН – участок молекулы ДНК (см.), в котором закодирована структура
вполне определённой молекулы белка (см.).
ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД – последовательность нуклеотидов в молекуле
ДНК, соответствующая последовательности аминокислот в белке.
ГЕНЫ АЛЛЕЛЬНЫЕ – гены, расположенные на одних и тех же участках гомологичных хромосом и определяющие какой-либо признак организма.
ГЕНОТИП – совокупность всех генов одного вида.
ГЕНЫ ДОМИНАНТНЫЕ – такие половые гены, которые определяют
признаки дочерних организмов.
ГЕНЫ РЕЦЕССИВНЫЕ – такие половые гены, которые определяют
признаки дочерних организмов только при отсутствии доминантных ген.
ГОМОЛОГИЧНЫЕ ХРОМОСОМЫ – пары хромосом, полученные от
сперматозоиды и яйцеклетки и определяющие одни и теже признаки.
ГОРМОНЫ – ферменты, осуществляющие химическое управление
многоклеточными организмами.
ГОСУДАРСТВО – орган социальной системы, ответственный за создание и соблюдение законов функционирования рынка; в ведение государства
также входит – выпуск денег, обеспечение коммуникаций между субъектами
рынка, охрана и взаимосвязь между различными социальными системами,
обеспечение жизнедеятельности неактивной части общества.
ГРИБЫ – представители одного из трёх царств многоклеточных организмов, характеризуемые неподвижным, как растения, образом жизни и гетеротрофным аэробным, как животные, способом питания.
9
ДЕЗОКСИРИБОНУКЛЕИНОВАЯ КИСЛОТА (ДНК) – вещество, в
молекуле которого – двойной полимерной цепи нуклеотидов – закодирована
наследственная информация клетки.
ДЕНЬГИ – товар, выпускаемый государством для обслуживания обменных операций на рынке.
ЖИВОТНЫЕ – представители одного из трёх царств многоклеточных
организмов, характеризующиеся полной или частичной подвижностью и гетеротрофным аэробным питанием.
ИНСТИНКТ (безусловный рефлекс) – принцип действия животного,
определяемый наследственными механизмами.
ИНТЕЛЛЕКТ (интеллектуальная система) – такая биологическая система, которая помимо цели сохранения накопленного в ней порядка обладает
ещё одной, главной целью – преобразование (упорядочивание) окружающей
природы.
ИНТУИТИВНОЕ (ОБРАЗНОЕ) МЫШЛЕНИЕ – одна из двух форм
творческой деятельности интеллекта, характеризующаяся построение мысленной модели будущей ситуации, которая может возникнуть по воле или помимо
воли человека; как правило, первичная модель имеет вид паттерна (см).
ИСКУССТВЕННЫЙ ИНТЕЛЛЕКТ – компьютерная система, осуществляющая частично или комплексно функции интеллектуальной системы.
ИУДАИЗМ – первая монотеистическая религия (см.), давшая начало целому семейству монотеистических религий, основанных на библейских учениях.
КАТАЛИЗАТОР – вещество, способное в небольшом количестве инициировать химическую реакцию между другими веществами; в биологических
системах белки – катализаторы (ферменты) обуславливают химические реакции полимеризации или деполимеризации других белков или нуклеиновых
кислот (см.) ДНК и РНК.
КИБЕРНЕТИКА – наука об управлении в природе, живых организмах,
технике и социальных системах.
КИСЛОТЫ НУКЛЕИНОВЫЕ – полимеры нуклеотидов (см. РНК и
ДНК).
КЛЕТКА – структурная единица биологических систем (см.), характеризующаяся тремя главными конструктивными элементами: цитоплазмой,
мембраной и наследственным центром (в эукариотах – ядром); важнейшими
функциональными признаками клетки являются обмен веществ и деление –
редупликация (см.).
КОАЦЕРВАТЫ – многомолекулярные комплексы, состоящие из полипептидов и окружённые водной оболочкой – природная форма, предшествовавшая возникновению первичных живых организмов.
КОМПЛЕМЕНТАРНОСТЬ – способность нуклеотидов, входящих в
состав РНК и ДНК, образовывать попарные водородные связи: аденина (A)с
урацилом (У) и тимином (Т), а гуанина (Г) с цитозином (Ц).
10
КРИТЕРИЙ ИСТИНЫ – логический приём, проверяющий соответствие представление человека о каком-либо объекте или явлении с его реальными характеристиками.
КРОССИНГОВЕР – обмен участками молекулы ДНК гомологичных
хромосом половых клеток в процессе их созревания (мейоза (см.)).
ЛОГИЧЕСКОЕ МЫШЛЕНИЕ – один из двух уровней творческой деятельности человека, суть которого сводится к мысленному увязыванию существующей ситуации с той образной моделью, которую он придумал в процессе
образного (интуитивного) мышления.
МАТЕРИАЛИЗМ – философское учение, признающее тождественность
бытия (физической реальности) и материи.
МАТЕРИАЛИЗМ ДИАЛЕКТИЧЕСКИЙ – одна из разновидностей
материализма, которая допускает наличие в физической реальности (бытии)
ещё одной сущности – движения материи, которое порождает законы диалектики – самые общие законы природы, из которых, как следствия, вытекают все
остальные.
МЕЙОЗ – процесс размножения и созревания половых клеток.
МЕТАБОЛИЗМ – обмен веществами между клеткой и окружающей
средой.
МИРОВОЗЗРЕНИЕ – один из основных признаков интеллекта, суть
которого сводится к представлению (мысленной модели, паттерну) каждого
человека или группы личностей о смысле его (их) будущей жизни.
МИТОЗ – процесс деления неполовых (соматических) клеток.
МИТОХОНДРИИ – органеллы эукариотических клеток, функцией которых является запасание и обеспечение процессов в клетке энергией.
МОНОТЕИСТИЧЕСКАЯ РЕЛИГИЯ – религия одного бога; известны
четыре канонические монотеистические религии – буддизм, иудаизм, мусульманство и христианство (все – см.).
МУСУЛЬМАНСТВО (ислам) – одна из канонических монотеистических религий, возникших в третьем веке нашей эры на Ближнем Востоке, как
развитие библейского учения, оформившегося к тому времени в виде двух религий – иудаизма и христианства; признавая общего с этими религиями бога,
мусульмане (магометяне) главным своим пророком чтут Магомета, а главными мировоззренческими заповедями – коран: учение этого пророка.
МУТАЦИИ – изменение наследственных признаков, вызванное нарушением кода гена.
НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ – передача основных признаков организма
(строение и принцип действия) от родительских особей дочерним.
НЕЙРОН (нервная клетка) – разновидность соматических клеток животных, образующих их основной управляющий орган – нервную систему.
НООСФЕРА – среда обитания человечества, подвергшаяся преобразованию в результате деятельности людей.
НУКЛЕОТИДЫ – составные части (мономеры) нуклеиновых кислот –
РНК и ДНК (см.), структкра которых включает в себя две постоянные части –
11
остаток фосфорной кислоты и дезоксирибозу (пентозу - сахарозу) – и одну переменную – азотистое основание; эти основания следующие – аденин (А), гуанин (Г), тимин (Т) или урацил (У) и цитозин (Ц).
ОРГАН – функциональный узел многоклеточного организма.
ОРГАНЕЛЛА (ОРГАНОИД) – функциональный узел клетки.
ОРГАНИЗМ – см. биологическая система.
ОТБОР ЕСТЕСТВЕННЫЙ – один из основных механизмов эволюции
живой природы, основанный на постоянной конкурентной борьбе живых организмов.
ОТБОР ИСКУССТВЕННЫЙ – отбор домашних животных и растений
человеком.
ПАТТЕРН (от англ. Pattern – набросок, эскиз) – первоначальный продукт творческой (мыслительной) деятельности человека, представляющей
мысленный образ будущей ситуации или объекта, содержащий лишь самые
общие штрихи и лишённый детального продумывания всех частей.
ПИТАНИЕ АВТОТРОФНОЕ – потребление живым организмом неорганических веществ и превращение их в органические.
ПИТАНИЕ ГЕТЕРОТРОФНОЕ – потребление живым организмом
только органических веществ.
ПОДСОЗНАНИЕ – низший уровень мыслительной (интеллектуальной)
деятельности мозга человека, не имеющий самоконтроля (внутренней обратной связи) и соединяющий сознание (см.) с другими инстинктами человека.
ПОЗНАНИЕ – один из признаков интеллекта, характеризующий его
стремление сформировать из чувственных восприятий обобщённые (абстрактные) понятия и представления об окружающем человека мире.
ПОПУЛЯЦИЯ – часть вида, проживающая на протяжении многих поколений в одной и той же области (ареале).
ПОТРЕБЛЕНИЕ – один из признаков социальной системы (см.), заключающийся в закреплении произведённых в процессе производства (см.)
ценностей за определёнными субъектами рынка (см.).
ПРОИЗВОДСТВО – все виды деятельности человека, результаты которой предназначены для других людей.
ПРОКАРИОТЫ – простейшие одноклеточные организмы, не имеющие
ядра.
РАЗВИТИЕ (эволюция) – накопление порядка, сопровождающееся качественным изменением (т.е. появлением нового признака, свойства или закономерности) какой-либо системы объектов.
РАЗМНОЖЕНИЕ – способность живых организмов воссоздавать себе
подобные дочерние особи в увеличивающемся в геометрической прогрессии
количестве.
РАССУДОК – один из синонимов слова "интеллект", чаще относимый к
будничной, повседневной его деятельности.
12
РЕГУЛЯЦИЯ – процесс управления в живых организмах; существует
три вида регуляций – трофный (при обмене веществ), гормональный и
нейронный (только у животных).
РЕЛИГИЯ – базовая (начальная) форма проявления интеллекта; на первых стадиях его развития включала в себя мифическое (фантастическое) представление о мире и основные правила поведения человека в обществе и его отношения к окружающей среде; в настоящее время всё более сосредотачивает в
себе основы нравственных принципов отдельных народов и всего человечества.
РЕФЛЕКС – реакция многоклеточных организмов (в основном животных) на воздействие внешней среды.
РЕЧЬ – одна из важнейших функций сверхсознания (см.), заключающаяся в звуковом или письменном способе передачи мыслей (идей) одним человеком другому; одновременно служит главным способом организации (упорядочивания) мыслительной деятельности человека.
РЫНОК – орган управления (головной мозг) социальной системы, характеризующийся обменом товаров (см.), в результате которого определяется
вся структура, объём и развитие производства.
САМОПОЗНАНИЕ – один из признаков интеллекта, заключающийся в
способности человека осознавать собственное "я" и направленное на изучение
этого "я" как методами искусства, так и научными методами.
СВЕРХСОЗНАНИЕ (по Фрейду – "Альтер – Эго") – высший уровень
деятельности интеллекта направленный на объединение мышления отдельных
личностей в коллективное.
СИНАПС – чувствительная область мембраны нервной клетки, воспринимающая электрические сигналы от нервных окончаний других нейронов.
СОЗНАНИЕ (по Фрейду – "Эго") – основной уровень деятельности
интеллекта, заключающийся в том, что все рождаемые им идеи находятся под
постоянным самоконтролем (внутренней обратной связью, датчиком которой
служит оперативная память); служит управляющим органом основных поступков человека.
СОЦИАЛЬНАЯ СИСТЕМА – множество интеллектуальных систем,
осуществляющее основную цель интеллекта – преобразование (упорядочивание) окружающей среды путём разделения труда.
ТВОРЧЕСТВО – главный признак интеллекта, заключающийся в способности человеческого мозга прежде, чем отдать команду мышцам осуществить какую-либо деятельность, представить себе в виде мысленного образа
будущую ситуацию или объект, а также продумать процесс перехода от настоящей ситуации к этой будущей.
ТЕЗАУРУС (по латински сокровище) – сплав способностей и знаний
человека.
ТОВАР – продукт производства.
ТРУД – мускульная деятельность человека, направленная на реализацию идей, возникших в его мозгу в процессе творчества; подразделяется на
13
рутинный – труд во имя самосохранения – и творческий – труд по преобразованию окружающей среды.
ФАГОЦИТЕЛЛА – простейший гипотетический многоклеточный организм (по И.И. Мечникову), представляющий собой трубку, состоящую из двух
слоев – наружной охранной и движущей (эктодерма) и внутренней питающей
(энтодерма).
ФЕРМЕНТЫ – белки-катализаторы.
ФИРМА – единица производства, характеризуемая единством производственного процесса (технологией), наличием единоначальника и юридического лица – полной ответственностью за производимые товары.
ХАУСХОЛД (англ.Household – семейное хозяйство) – единица потребления, характеризуемое либо одним субъектом рынка, имеющим в своей
частной собственности какую-либо долю общественного богатства и использующим её в следующих циклах производства, либо группой субъектов, объединённых семейными или другими юридически закреплёнными узами.
ХРОМОСОМА – органелла эукариотческой клетки, содержащая молекулу ДНК.
ЦЕЛЬ – внутренняя причина возникновения процесса.
ЦИТОПЛАЗМА – вещество внутренней полости клетки. Эволюция –
см. развитие.
ЭУКАРИОТЫ – высшая форма развития клетки, характеризующаяся
наличием ядра и ряда других органелл.
ЭФФЕКТОРЫ – нервные клетки, воздействующие на мышечные волокна.
ЯДРО – органелла эукариотической клетки, осуществляющая управление её жизнедеятельностью.
14
ГЛАВА ШЕСТАЯ
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ
В БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
6.1. Определение и основные признаки биологических систем
До сих пор мы рассматривали упорядоченные системы все возрастающей степени сложности, которые в окружающей нас физической реальности
можно встретить в живой и неживой природе. Одновременно было установлено, что чем сложнее упорядоченная система, тем меньше вероятность ее обнаружить в неживой природе. Так, линейными неравновесными системами является большинство изучаемых в физике объектов. Круг объектов, относимых к
диссипативным системам, существенно сужается по сравнению с неравновесными. Еще уже круг так называемых управляемых объектов. По сути дела в
неживой природе их почти нет и они, как правило, являются объектами живой
природы или, в крайнем случае, объектами, возникшими в природе благодаря
деятельности одного из компонентов живой природы - человека. Управляемые
системы - это диссипативные системы, гармония в которых достигается путем
передачи информации от других, более упорядоченных объектов с меньшей
энергией.
Биологическая система – это такая управляемая система, у которой
устойчиво сохраняется не только передача порядка от органа управления исполнительному органу, но и порядок в самом органе управления. Кроме того,
оба органа неразделимы и составляют единое целое. Благодаря этому биологические системы – это системы самоорганизации.
Структура неделимой двухступенчатой каскадной управляемой системы
приведена в §5.5. Именно такими управляемыми системами являются живые
организмы. С этой точки зрения, жизнь - это существование таких систем.
Самоорганизация – главный признак биологической системы, но не
единственный. В определение биологической системы входят еще и следующие факторы:
– все процессы, происходящие в биологической системе, – химические
(именно поэтому говорят о том, что любой биологический организм – это химическая машина); в основном – это процессы полимеризации;
– основной материал, вещество, из которого состоят биологические системы, - это так называемые органические соединения, т.е. соединения водорода с углеродом, дополненные другими элементами, в первую очередь, кислородом и азотом;
– все отдельные биологические объекты (растения, животные, одноклеточные и т.д.) друг с другом связаны в единую биосферу Земли;
– важнейшим фактором, отличающим живые объекты от других диссипативных систем, в том числе и управляемых, является наличие цели. Каждый
биологический объект не только обладает большим объемом отрицательной
энтропии, но и стремится ее сохранить и увеличить. Цель – это внутренняя
15
причина возникновения процесса. Например, движение воды в реке обусловлено ее накоплением в районе истока – внешняя причина, – а движение мухи ее желанием приобрести пищу, т.е. внутренняя. Строго говоря, цель – это совокупность причин, возникших миллионы лет назад и записанных в наследственной памяти животных.
Появление цели, как фактора накопления гармонии внутри систем с
упорядоченной структурой означает ее новый, более высокий уровень. Исходной причиной, породившей цель, является устойчивость систем обратной связи [39]. Разница заключается в том, что устойчивость обеспечивает сохранение
передачи порядка от органа памяти исполнительному органу, а цель - сохранение порядка в самом органе памяти, даже при условии, что сам исполнительный орган может быть разрушен. Впрочем, понятие цели дополняется ещё и
тем фактором, что живые организмы размножаются и поэтому вынуждены
вступать в конфликт друг с другом. Естественная природа возникновения
конфронтации между конкретными биосистемами будет раскрыта в следующем параграфе.
Носителем цели является орган управления живым организмом. Этот орган не только сохраняет ранее приобретенную гармонию, не только обеспечивает устойчивую передачу этой гармонии исполнительному элементу организма, но и стремится накопить более высокую степень упорядоченности.
В конечном счете именно наличие цели во всех живых организмах и
явилось тем "конструктором", который "разработал" и "осуществил" фантастические "изделия" живой природы.
Наиболее сложным вопросом является вопрос о происхождении жизни.
Дело в том, что до сих пор ученым не удалось экспериментально получить из
неживых объектов живые организмы, не вовлекая в процесс какой-либо живой
организм или его основной компонент. Тем не менее, имеются очень серьезные основания считать, что жизнь появилась на Земле примерно 4 миллиарда
лет тому назад в результате естественных химико-физических процессов, характеризовавших в то время состояние нашей планеты.
Первое. Материальным субстратом всех биологических систем являются
органические вещества, состоящие из элементов или химических групп, имеющихся на Земле - углерода, водорода, воды, азота, кислорода, серы, гидроксильной группы и многих других. Никаких экзотических, внеземных веществ в
живых организмах на Земле не обнаружено.
Второе. В настоящее время все биологические процессы так или иначе
воспроизведены экспериментально: химические реакции, происходящие в живых организмах, процессы управления и взаимодействия с окружающей средой.
Третье. Люди достаточно глубоко разобрались в механизме наследственности и изменчивости – главном процессе живой природы. Оказалось,
что этот механизм вполне естественен – он связан со строением и взаимодействием двух типов молекул – рибонуклеиновой и дезоксирибонуклеиновой, с
помощью которых закодирована и транслируется наследственная информация.
16
Четвертое. Геологические и эмбриональные изыскания убеждают нас в
том, что формирование нынешней живой природы произошло путем постепенного усложнения структуры (развития) биологических организмов. Более
того, оказалось, что это развитие соответствует законам существования диссипативных систем, установленным для неживой природы.
Пятое. По всем своим признакам живые организмы соответствуют диссипативным системам. Они подчиняются всем законам физики.
Шестое. Из всех планет Солнечной системы наилучшие условия для
возникновения и существования жизни имеет Земля. В первую очередь это отo
носится к диапазону температуры на поверхности Земли – от 200 до 350 К. Во
вторую – наличие гидро- и атмосферы, необходимых для жизни. В-третьих,
срединное положение Земли, спасающее ее в значительной степени от "бомбардировки" окружающими Солнечную систему космическими объектами и
поэтому обеспечивающее длительное бескризисное развитие.
Седьмое. Появившиеся в последние годы данные о том, что в определенных местах мирового океана возникают и поныне автономные биологические системы, не связанные с остальной живой природой [16]. На глубине до
3000 м на Срединно-Атлантическом хребте, там, где геосферные плиты раздвигаются выходящей из центральной части Земли магмой, находятся действующие вулканы, из которых вырывается расплавленная руда железа, меди
и цинка, сопровождаемая черным дымом. И хотя вокруг такого вулкана, именуемого "черным курильщиком", безжизненное базальтовое дно с температурой всего 20С, сам он облеплен фантастическим оазисом с неизвестными формами жизни. В первую очередь это сероводородные бактерии, обитающие либо в виде колоний – толстых "матов", либо на лапках и жабрах существ,
внешне напоминающих креветок. "Креветками" питаются крабы и голотурии животные-цветы. Так на небольшом пространстве размером с трехэтажный
дом в глубине океана существует автономный, оторванный от остального мира
островок жизни.
Восьмое. Если допустить, что жизнь возникла не на Земле, а где-либо в
другом месте космического пространства, остается вопрос – а как она появилась там? И хотим мы того, или нет, мы вынуждены допустить, что таким местом может быть еще какая-нибудь планета с условиями, сходными с земными. Иначе жизнь, даже возникнув, не смогла бы устойчиво существовать, не
говоря о распространении на другие планеты Солнечной системы.
6.2. Термодинамика клетки
Базовой ячейкой любого живого организма является клетка. Более того,
можно считать, что жизнь – это способ существования клеток – особого природного объекта, характеризуемого непрерывным циклическим протеканием
химических реакций, преимущественно полимеризации и деполимеризации
белков и нуклеиновых кислот. С этой точки зрения многоклеточные организмы – это сложные по структуре колонии родственных клеток, объединившихся
17
для совместного выживания. Не вдаваясь в сущность химических реакций,
происходящих в клетке, можно определить следующие их особенности:
Они сопровождаются непрерывным потоком реагентов – в клетку обязательно
должны поступать исходные субстраты химических реакций и из неё должны
выводиться конечные продукты этих реакций.
Все химические реакции протекают по строго установленному порядку: внутри клетки имеется специальная система обратной связи, следящая за соблюдением этого порядка и его длительным сохранением.
Исходя из первых двух особенностей, клетка представляет собой открытую
систему, тепловая энергия в которую входит с помощью высокоэнергетических веществ, а выходит с помощью веществ с малыми свободными энергиями
и, частично, путём теплопередачи.
Масса субстратов, входящих в клетку, обязательно превосходит массу выводимых из неё продуктов.
Ниже в §§6.7 и 12.3 будут изложены современные данные биологической науки о том, как в природе мог возникнуть такой объект. Сейчас же, не
углубляясь в суть происходящих в клетке процессов, рассмотрим, каковы необходимые термодинамические условия её существования. Для этого представим клетку в виде шара с полупрозрачной оболочкой и радиусом R (рис. 6.1,а).
m2
Rmax
Rmin
Q
m1
а
б
в
г
Рисунок 6.1
Через эту оболочку внутрь клетки проникают необходимые для происходящих в ней реакций компоненты – аминокислоты, нуклеотиды, липиды,
сахариды, вода, кислород, микроэлементы. Основной силой, обуславливающей
их проникновение через оболочку, является разность свободных энергий этих
компонентов и образуемых ими веществ.
Выходящие из клетки побочные продукты химических реакций выдавливаются, судя по всему, избыточным давлением. И, наконец, поток тепловой
энергии через оболочку обусловлен превышением температуры клетки над
окружающей средой, вызванным этими химическими реакциями. Все эти потоки энергии и вещества связаны с движением энтропии. Обобщённо это движение характеризуется функцией диссипации  [12]:
18
σ=dS/dt
(6.1)
Скорость проникновения массы m1 перечисленных выше компонентов
равна:
dm
1
где
W
1c
и
W

2c
вне клетки W

=L W
1
dt
2c
W
1c
,
(6.2)
– удельная свободная энергия указанных веществ внутри и
2c
W
1c
,а L - "проводимость" оболочки для m .
1
1
Соответствующая функция диссипации равна:
σ1 
W - W2c
dS1
 L1  1c
,
dt
T
(6.2, а)
где L1 – коэффициент пропорциональности,
Т – средняя температура клетки и той среды, в которой она находится:
T=0,5(T1+T2).
(6.3)
Скорость вывода продуктов метаболизма клетки m2 равна:
dm
2
2
dt


=L P  P ,
2
1
(6.4)
где Р1 и Р2 – давление внутри и вне клетки,
L’2 – по-прежнему коэффициент пропорциональности.
Соответствующая функция диссипации 2 равна
 2=L2
P2  P1
,
T
(6.4, а)
И наконец, функция диссипации, соответствующая теплоотдаче, равна:
 3=
Q
T
 L3
T1  T2
,
T
(6.5)
где Т1 и Т2 – температура внутри и вне клетки,
L3 – теплопроводность оболочки,
Q – тепловая энергия, проходящая через оболочку в единицу времени.
Из (6.2а), (6.4а) и (6.5) получаем
σ  L1 
W
1c
-W
T
2c
+L2 
P -P
1
2
T
+L3 
T -T
1
2
T
,
(6.6)
Первое слагаемое функции диссипации отрицательное, остальные положительные. В соответствии с основным законом передачи энтропии в открытых системах, сформулированным в §3.1, <0, т.е. первое слагаемое больше по
модулю остальных.
Между всеми тремя слагаемыми существует прямо пропорциональная
зависимость, так как
m1  m2  Q,
(6.7)
19
которую можно обосновать следующей обобщённой моделью химических реакций в клетке [61]:
m
1
2 x  x  y  m  Q

2


m  m  x  m  y  m
1
1
2
(6.8)
2
где m 1 – масса веществ самой клетки, вступивших в реакции,
m/2 – масса веществ клетки, образовавшихся в результате этих реакций и
оставшихся в ней,
х и у – массы промежуточных компонентов реакций.
Реакция может идти естественным путем в указанном направлении
только если х>у, т.е. m2  m1 ,а m2  m1 , иными словами, если клетка непрерывно растёт в размерах.
Ясно, что коэффициенты L1, L2 и L3 пропорциональны площади оболочки:
L  L  L  4πR2 .
1
2
(6.9)
3
Из (6.6) и (6.9) имеем:
  4 πK R 2 
I
dI
,
dt
(6.10)
где КI – коэффициент пропорциональности,
dI/dt – поток отрицательной энтропии (информации), проникающей в клетку.
В результате химических реакций в клетке производится энтропия. Чем
больше масса участвующих в этих реакциях веществ, тем выше скорость роста
этой энтропии:
dS
4
 K s M  πK s R 3 ,
dt
3
где М – масса клетки, пропорциональная её объёму V 
(6.11)
4
π R3 .
3
Ясно, что для устойчивого существования клетки, как упорядоченной системы, необходимо, чтобы поставляемая в неё информация превосходила производимую в ней энтропию:
dS
dt

dI
dt
или
4
K S R 3  K I 4R 2 .
3
20
(6.12)
Пока R<Rmax 
3K
I , энтропия выводится из клетки интенсивнее, неже-
K
s
ли производится. Следовательно, в клетке обеспечивается отрицательная энтропия и наращивается порядок. При R>Rmax энтропия клетки должна возрастать и она начнет разрушаться. Для того, чтобы этого не произошло, клетка
начинает растягиваться, нарушая форму шара. У эллипсоида - рис. 6.1,б - отношение площади поверхности к объему больше, чем у шара. Поэтому, растягиваясь из шара в эллипсоид, клетка продлевает свою жизнь - отрицательное
значение dS/dt. Но у эллипсоида два фокуса в отличие от шара. Это и обуславливает последующее деление клетки на две - рис. 6.1,в.Таким образом, деление
клетки на две - единственный способ для нее сохранить заложенную в ней информацию. Но при этом в природе возникает два объекта с одинаковым порядком. Отсюда следует, что клетка может поддерживать свой уровень порядка, только непрерывно увеличиваясь в геометрической прогрессии. Эта закономерность, вызванная термодинамическими процессами, обусловливает эволюцию живой природы.
Любые биологические объекты вынуждены, чтобы сохранить заложенный в них уровень гармонии, размножаться в геометрической прогрессии.
Именно это обстоятельство приводит к качественному усложнению фактора
устойчивости – превращению его в фактор цели.
В конце 18 столетия английский экономист Т.Р. Мальтус, изучая воздействие этого важнейшего биологического закона на различные популяции,
пришел к печальному выводу о неминуемой гибели части её потомства. По сути дела, мы сталкиваемся здесь с той же проблемой, которая привела к мысли
о гибели природы в результате неограниченного нарастания энтропии, только
на более высоком уровне сложности. Здесь также действует термодинамический закон необратимости во времени естественных процессов. И так же, как в
микромире тенденция к хаосу порождает возникновение структур - систем со
сложным порядком, так и в биологии тенденция к неограниченному возрастанию определенного биологического вида порождает возникновение более развитых, более сложных организмов.
В отличие от открытых систем в неживой природе, которые могут длительно устойчиво существовать без изменения количества упорядоченности,
живые системы не могут длительно существовать без непрерывного накопления гармонии и, следовательно, усложнения структур. В этом смысле удобно
сравнение полета самолета и воздушного шара. Если нахождение на высоте
последнего в неподвижном состоянии возможно сколь угодно долго, то первый должен непрерывно двигаться, причем с достаточно большой скоростью.
Ещё раз подчеркнём, что, по сути дела, проведённый анализ термодинамики клетки иллюстрирует генезис фактора цели - его происхождение от фактора устойчивости. Действительно, клетка делится потому, что заложенная в
ней обратная связь отслеживает плотность функции диссипации - как только
она превышает некоторую норму, включается механизм деления клетки. Как
21
видим, никакой качественной разницы с системой регулирования температуры
холодильника нет (см. §5.3). Однако возникающее в результате явление - деление клетки - создаёт в природе новую ситуацию: накопление порядка и, как
результат, качественный скачок от устойчивости – сохранения порядка - к цели - его умножения.
После деления клетки ее объем V
max
минимальных:

4
разделился на два
πR3
3 max
4
4
V
 πR3
 2V
 2 πR3 .
max 3 max
min
3 min
Следовательно,
R
 3 0 ,5 R
 0 ,794 R
.
min
max
max
(6.13)
С удвоением (редупликацией) клетки порядок (гармония) в природе возрастает на log 2  1бит .
2
Все, что сказано в этом параграфе, имеет феноменологический характер,
т.е. объясняет общее течение процесса в клетке, не раскрывая его механизма.
Последнее будет сделано в следующих параграфах.
6.3. Структура информационной системы клетки
Обычно мы отличаем живой субъект от неживого объекта тем, что в
первом происходят различные процессы, причём повторяемые, предсказуемые, т.е. закономерные, без видимого воздействия извне. Если на какойнибудь скамейке рядом лежат свернувшаяся калачиком серая кошка и примерно таких же размеров булыжник, то совершенно ясно, что булыжник сдвинется с места только, если его кто-нибудь или что-нибудь сдвинет, в то время как
кошка начнёт двигаться без всякой внешней причины. На самом деле внешняя
причина движения кошки есть, точнее была. Например, кошка пошла, чтобы
поесть, или размять мышцы, или пообщаться с другими представителями животного мира. К этому её побуждает информация, записанная в генетической
или рефлекторной памяти много лет (или месяцев) назад, либо в её собственном организме, либо в организмах её предков.
Люди научились искусственно создавать устройства, которые совершают сложные движения или процессы без видимой причины извне. Такие
устройства именуются автоматами, или управляемыми. Их структура описана
в пятой главе. Покажем, что и живые организмы (биологические системы)
функционируют по тем же правилам, что и неживые искусственные автоматы.
Иными словами, рассмотрим, как протекают информационные процессы в
этих системах. Начнём с клетки - базового устройства (“атома”, “кирпичика”)
любого живого организма.
Основными химическими веществами, образующими живой организм,
являются полимеры аминокислот, именуемые белками, и нуклеотидов, имену22
емые рибонуклеиновыми и дезоксирибонуклеиновыми кислотами (РНК и
ДНК). Из них белки формируют тело организма (исполнительный орган), а
РНК и ДНК - орган управления организмом.
Формула аминокислоты следующая [12]:
(Н)NH - HC – CO(OH),
(6.14)
R
где R – радикал (группа атомов), которым одна аминокислота отличается от
другой.
Всего известно несколько десятков аминокислот, отличающихся друг от
друга радикалами. Однако в живых организмах любого вида используется всего 20 аминокислот. Полимеризация аминокислот осуществляется пептидной
связью – CO - NH – с выделением молекул воды Н2О. Например, трипептид
имеет вид:
NH2 - CH - CO - NH - CH - CO - NH - CH - COOH.
(6.15)
R1
R2
R3
Пептидная цепь может содержать до 100 и более аминокислотных остатков. Радикалы R1, R2 образуют 20-буквенный текст, которым один белок отличается от другого. Эти остатки условно обозначаются [17]:
Ала (аланин), Арг (аргинин), Асн (аспарангин), Асп (аспарангиновая
кислота), Вал (валин), Гис (гистидин), Гли (глицин), Глн (глутамин), Глу (глутаминовая кислота), Иле (изолейтин), Лей (лейцин), Лиз (лизин), Мет (метионин), Про (пролин), Сер (серин), Тир (тирозин), Тре (треонин), Три (триптофан), Фен (фенилаланин), Цис (цистеин).
Пептидная цепь сворачивается в клубок – рис. 6.2.
Образование спиралей в водных растворах объясняется тем, что часть
радикалов R1,R2,Rk носит гидрофобный характер, т.е. не растворимо в воде и
молекулы последней отталкивают ее – так, как это делается с маслом, бензином, нефтью. Другая часть радикалов наоборот гидрофильна – как сахар,
спирт. Поскольку эти радикалы связаны с основной цепью белка прочной ковалентной связью, эта цепь деформируется. При этом гидрофильные радикалы
оказываются снаружи клубка, а гидрофобные - внутри. Но на этом формирование структуры белка не заканчивается. Между некоторыми парами, оказавшимися рядом в результате свертывания аминокислотных узлов, возникает
еще одна связь – Ван-дер-Ваальса (например, S - S, если радикалы содержат
серу – рис. 6.2, б).
Водный раствор переплетенных между собой молекул белка и притянутых к ним молекул воды называется гель. Это желеобразное тело, в основном
состоящее из воды, которая, однако, не в состоянии "вылиться" из него.
23
Рисунок 6.2
Белки играют в организме двойную роль: конструктивную и каталитическую. Они образуют оболочку клетки, основной гель – цитоплазму, основную массу ядра и других узлов клетки. Другие типы белков – ферменты – являются катализаторами, инициирующими те или иные химические реакции.
Эти реакции, во-первых, расщепляют попадающие извне в клетку продукты на
простейшие аминокислоты и нуклеотиды или синтезируют их из неорганических веществ, во-вторых, образуют заданные наследственной программой полимерные соединения, в-третьих, осуществляют передачу информации и энергии от одних элементов клетки к другим с помощью эндоплазматической сети.
Кроме этих основных функций белки служат в качестве дополнительных источников энергии, а у сложных многоклеточных животных - в качестве формирователей веществ внутренней секреции.
Рисунок 6.3
Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) представляет собой двойную
полимерную цепочку - рис. 6.3, свернутую в правовинтовую спираль.
Каждый узел цепочки состоит из органического мономерного вещества нуклеотида. Каждый нуклеотид содержит три части - центральную - сахар
ментоза - дезоксирибоза, и две боковые – остаток фосфорной кислоты и азотистое основание:
24
(6.16)
Азотистых оснований четыре
(6.17)
(6.18)
(6.19)
(6.20)
В соответствии с типом азотистого основания нуклеотид именуется
адезинмонофосфат (А), гуазинмонофосфат (Г), тимидинмонофосфат (Т) и
цитозинмонофосфат (Ц). Первые два относятся к пуриновому, а последние
два к пиримидиновому классу.
Сокращенно они обозначаются соответственно:
(6.21)
Между собой вдоль цепочки нуклеотиды соединены прочными ковалентными связями, осуществляемыми посредством фосфорного основания и
пентозы (рис. 6.4).
25
Обе цепи объединяются в одну двойную (комплементарную) посредством ионного соединения пуриновых и пиримидиновых азотистых оснований
(рис. 6.5): А с Т, Г с Ц.
Диаметр спирали ДНК - 2 х10-9 м, а расстояние между соседними узлами
- 3,4 х 10-10 м. Полный оборот спираль делает через 10 пар. Длина молекулы
ДНК колеблется в зависимости от сложности организма в пределах от нескольких тысяч узлов у простейших (например, вирусов) до нескольких миллиардов у высокоорганизованных.
Рисунок 6.4
Рисунок 6.5
Так, число пар нуклеотидов в ДНК бактерий - 2000, у млекопитающих 3.2 миллиарда, у птиц 1.2 миллиарда, у лягушек - 6.2 миллиарда [39].
Молекулы ДНК современных организмов навиты на катушки, образованные особыми белками гистонами. На каждой катушке намотано два витка
нити ДНК. Переходя от катушки к катушке, ДНК образует ожерелье. Элементы этого ожерелья – двухвитковые катушки – именуются нуклеосомами. В
свою очередь, это ожерелье свито в двойную спираль и уложено в белковую
упаковку – хромосому. Располагаются хромосомы в ядре. ДНК содержит в себе всю информацию о данном организме, закодированную в виде последовательности нуклеотидов в узлах цепочки.
Для того чтобы представить себе, какой объём информации записан в
ДНК, произведём такой несложный расчёт. Как будет показано ниже, каждая
тройка нуклеотидов соответствует одной “букве” генетического текста. Реально только одна десятая часть молекулы ДНК высших организмов несёт в себе
содержательную информацию об организме. А это значит, что одна молекула
ДНК высших животных соответствует тексту из 100000000 букв. Это примерно 50 томов такого размера, как у “Большой Советской энциклопедии”. Если
учесть, что у человека 23 пары молекул ДНК, то получается, что его наследственная информация “записана” в нескольких десятках полных комплектов
“Большой Советской энциклопедии”.
Третье вещество, которое обязательно входит в состав клетки живого
организма, это рибонуклеиновая кислота или сокращенно РНК. Молекулы
РНК сходны по строению с молекулой ДНК. Только они представляют собой
26
не двойную цепочку, а одинарную, образованную из четырёх типов нуклеотидов. Нуклеотиды РНК напоминают таковые для ДНК ,только в пентозе у них к
правому нижнему атому углерода вместо атома водорода H присоединена
гидроксильная группа OH. Кроме того, вместо остатка тимин (6.19) используется остаток уридин, отличающийся тем, что группа CH3 заменена на группу
СН. Поэтому в пиридиновый класс у РНК входит вместо нуклеотида Т нуклеотид У - уридинмонофосфат. Нуклеотид У является напарником нуклеотида
А так же, как и Т в ДНК.
Рибонуклеиновая кислота выполняет в клетке три функции. Первая из
них - считывание (или транскрипция) с определенного участка ДНК записанной на нем информации. Эти функции РНК именуются информационными или
матричными, соответственно иРНК или мРНК. Вторая функция - формирование в соответствии со списанным с ДНК кодом соответствующего белка. Эту
функцию выполняет так называемая рибосомная РНК (рРНК). Третья функция
- доставка к месту производства белков (к рибосоме) отдельных аминокислотных остатков, находящихся в свободном состоянии в цитоплазме. Эта функция
осуществляется так называемой транспортной РНК (тРНК).
Если проводить аналогию между клеткой и компьютером, то ДНК играет роль "дискеты" и записанных в ней в виде "файлов" алгоритмов жизнедеятельности организма, а РНК вместе с приданными молекулами белка - "процессора".
Станком с программным управлением, на котором РНК изготавливают
по заданному ДНК "чертежу" все детали клетки, является рибосома.
Кроме перечисленных выше веществ в состав клетки входят еще ряд
веществ, среди которых следует назвать адезинтрифосфат (АТФ) и адезиндифосфат (АДФ). Под воздействием белков-ферментов они периодически "заряжаются" (АДФ, присоединяя одну фосфатную группу, превращается в АТФ)
и "разряжаются" (АТФ расщепляется на АДФ и фосфатную группу). Процесс
разрядки сопровождается выделением энергии, поддерживающим жизненные
процессы в клетке. АТФ и АДФ входят в состав особых телец, находящихся в
цитоплазме клетки и именуемых митохондриями. Интересно, что митохондрии имеют свои собственные ДНК и РНК, значительно меньших размеров,
чем у самой клетки. По сути дела, митохондрия - это отдельный организм,
встроенный в клетку. Его задача - генерировать энергию для жизнедеятельности клетки.
Остальные вещества, входящие в состав клетки - липиды, сахариды, вода – выполняют вспомогательные функции защиты клетки, накопления энергии и обмена веществ.
В конце параграфа сообщим, что в человеческом организме на 80 кг веса
7 кг белков, 150 г – ДНК, примерно столько же РНК и АТФ.
27
6.4. Информационные процессы в клетке
Информационные процессы в клетке подразделяются на следующие виды:
1) процессы формирования клеточных структур на базе наследственной
информации;
2) процессы, обеспечивающие сохранение наследственной информации;
3) процессы передачи наследственной информации при делении клетки
(митозе);
4) процессы передачи наследственной информации в многоклеточных
организмах;
5) процессы изменения наследственной информации в многоклеточных
организмах.
В свою очередь процессы управления жизнедеятельностью биосистем
будут рассматриваться отдельно на уровне клеток и на уровне многоклеточных живых организмов в следующих параграфах.
Рассмотрим все эти процессы последовательно.
В цепочках молекул ДНК закодированы все типы молекул белка данного
организма. Программа кодирования следующая. Каждым трем расположенным рядом узлам одной из нитей спирали ДНК соответствует одна молекула
аминокислоты (из 20 применяемых в биосистемах). В таблице 6.1  показано,
какой тройке нуклеотидов соответствует какая аминокислота.
Таблица 6.1
А
А
Г
У
Ц
АГ УЦ АГ УЦ Г АУЦ АГУЦ
лиз асн арг сер мет иле
тре
У
А
Г
АГ УЦ А Г
УЦ
тер тир тер три цис
Г
А
АГ
глу
Ц
У
Ц
А
АГУЦ АГУЦ АГ
лей
сер
глн
фен
УЦ
асп
УЦ
гис
Г
У
АГУЦ АГУЦ
гли
вал
Ц
АГУЦ
Ала
Г
У
Ц
АГУЦ АГУЦ АГУЦ
арг
лей
Про
Как видим, тройке нуклеотидов АГГ соответствует аминокислота арг,
тройке ААГ - лиз и т.д. Из таблицы видно, что одна и та же аминокислота может быть закодирована несколькими тройками нуклеотидов. Так, аминокислота про соответствует тройкам ЦЦА, ЦЦГ, ЦЦЦ, и ЦЦУ, а цис – УГЦ и УГУ.
Тройки нуклеотидов называются кодонами.
Символ тер в таблице 6.1 означает терминирующий кодон, т.е. такую
тройку нуклеотидов, которая означает конец строящейся согласно соответ
В таблице даны нуклеотиды РНК. Для ДНК тоже можно пользоваться этой же таблицей, только "У" нужно
заменить на "Т".
28
ствующему участку РНК молекулы белка. Начало строительства белка определяется кодоном АУГ и ГУГ, если перед этим была пауза. Эти кодоны именуются иницирующими.
Процессу производства белка у простейших бактерий соответствует рис.
6.6. Вдоль молекулы ДНК внутри хромосомы скользит фермент РНК - полимераза, расщепляя двойную цепь на две одномерные. На одной из этих двух
нитей ДНК в соответствии с правилом рис. 6.5 формируется нить мРНК. В качестве строительного материала используются нуклеотиды РНК - полимеразы.
Далее одномерная цепочка мРНК входит внутрь рибосомы (рис. 6.6,б), где на
каждом кодоне формируется узел белка - аминокислотный остаток.
Рисунок 6.6
Аминокислотный остаток доставляется в рибосому транспортной РНК
(тРНК), которая имеет два свободных конца с тремя соответствующими нуклеотидами: если на одном конце тройка УГЦ, то на другом АЦГ, т.е. парная
первой. К первому концу прикрепляется соответствующий пептид (в данном
случае цис), а другой присоединяется к соответствующему участку мРНК (т.е.
к участку с кодоном УГЦ). Пептид “приклеивается” присоединяется к формирующейся цепочке белка, после чего данная молекула тРНК отделяется от
мРНК и выходит из рибосомы. Процесс этот идет довольно быстро - 20 узлов в
секунду. Как видим, мРНК считывает информацию, закодированную в ДНК и
синтезирует соответствующий белок. Подходя к кодону УАГ, цепочка матричной РНК прерывается. Соответствующая молекула белка готова. Участок
ДНК, с которой копируется данная молекула белка, именуется геном.
У высокоорганизованных животных и растений цепочка РНК, кодирующая ген, снимается с очень длинного участка ДНК и включает в себя посторонние нуклеотиды, не имеющие отношения к данному гену. Более того, установлено, что у высших животных, включая человека, ген оказывается в цепочке ДНК расчленен на части, между которыми расположены участки посторон29
них кодонов, не имеющих отношения к данному белку. По сути дела, ситуацию можно проиллюстрировать на примере такой записи файла на дискете
компьютера, при которой его программа разорвана на части, между которыми
включены участки других файлов. Вместо того, чтобы сразу "штамповать" белок, полученная молекула РНК (именуемая про-РНК) разрезается специальным белком-ферментом – рестриктазой – на участки, из которых нужные (экзоны) снова сшиваются, а ненужные (интроны) – выбрасываются. Процесс
этот именуется сплайсингом.
Следующий процесс, связанный с ДНК и передачей наследственных
признаков – это процесс удвоения ДНК при делении клеток. Молекулы ДНК в
этом процессе служат основой для передачи наследственной информации.
Осуществляется эта трансляция следующим образом. На определенной
стадии эволюции клетки, незадолго до процесса деления под воздействием
находящихся в хромосоме белков-ферментов молекула ДНК расщепляется на
две нити – рис. 6.7. К каждой нити, как к матрице, присоединяются соответствующие нуклеотиды, которые, соединяясь между собой, образуют две новые
нити. Так формируется пара новых молекул ДНК, являющихся точной копией
исходной. Возможность деления молекулы ДНК на две – одна из основных
функций, обеспечиваемых наличием двух нитей (комплементарностью ДНК).
Вторая функция – это ремонт повреждений молекулы ДНК, происходящих под
воздействием внешних факторов – ультрафиолетового и радиоактивного облучений, излучения Вавилова-Черенкова, случайно попадающих в цитоплазму
посторонних химических веществ и микробиологических объектов. Так, место
повреждения ультрафиолетовым облучением – тиминовый димер – обнаруживается ферментом Уф – эндонуклеазой и разрывается ею. Затем разрыв расширяется до нескольких тысяч узлов, при этом не только удаляется мутант, но и
масса неповрежденных нуклеотидов. Далее следующий фермент, ДНКполимераза Корнберга, надстраивает удаленную нить в соответствии с неповрежденной половиной ДНК. Таким образом, комплементарность ДНК обеспечивает надежность сохранения наследственной информации и, следовательно, достигнутый однажды уровень упорядоченности живого организма. В многоклеточных, особенно в сложных высокоразвитых организмах, этот процесс
дополнен механизмом полового размножения. В этих организмах передача
информации от одного поколения биосистем следующему (дочернему) осуществляется специальными (половыми) клетками организма. Все остальные
клетки (соматические) заняты обеспечением жизнедеятельности организма.
При этом они делятся, увеличивая размеры того или иного органа или количество жизненно важного продукта (кровь, гормоны и т.п.), погибают (прекращают деление) или вообще не делятся, сохраняясь неизменными в течение
всей жизни организма.
30
Рисунок 6.7
Половые клетки способны начать воспроизводство дочерних особей
лишь после слияния (сингамии) двух клеток, происходящих от разных родителей. При этом различаются как сами родители (мужская и женская особи), так
и строение и функция самих клеток. Такой механизм возник в природе для
обеспечения целенаправленного и достаточно гибкого изменения наследственной информации. Благодаря этому процессу возникает дополнительный
контроль точности сохранения основных элементов наследственной информации, так как дочерний организм появляется лишь от клеток особей, принадлежащих к одному и тому же виду.
Изменения организма касаются лишь второстепенных признаков и приводят к качественному изменению данного вида лишь в результате постепенного накопления от поколения к поколению. Ясно, что благодаря диплоидному
размножению одновременно происходит "опрос" максимального числа особей.
Пусть, например, качественное изменение вида произошло через 100 поколений. Ясно, что при этом произошел опрос 2100=1030 особей. Конечно, родительские особи могут состоять в родстве, т.е. иметь общих предков. В этом случае
количество "опрошенных" сокращается. Зато происходит усиленное развитие
признака, присущего “родственникам”. Поскольку, как правило, диплоидное
размножение происходит между особями, территориально связанными друг с
другом, на возникновение и усиление указанного признака оказывают преимущественное влияние условия среды. Так внутри популяции (вида) возникает подвид, а из него в процессе эволюции - новый вид. Процесс накопления
определённого признака путём усиления влияния какого-либо гена из уже существующих в данном виде достаточно хорошо изучен и будет описан ниже.
Гораздо сложнее выявить процесс нарождения новых генов. Однако совершенно ясно, что механизм их случайного появления вследствие мутаций молекулы ДНК, вызванных неблагоприятным воздействием окружающей среды, не
может привести к созданию более совершенных и структурно более сложных
живых организмов. В последние годы появились новые данные (в частности,
при изучении механизма иммунной системы животных), свидетельствующих о
наличии целенаправленного механизма “конструирования” новых генов [17].
Рассмотрим, как возникающие при жизни одного организма изменения
передаются от поколения к поколению.
В диплоидном организме за формирование того или иного органа - носа,
волос, позвонков и т.д. – отвечают два гена – два участка ДНК, расположен31
ных в соседних хромосомах (аллели). При этом каждый из них отличается друг
от друга второстепенными признаками: например, цветом волос, формой носа
и т.д. Именно это обеспечивает своеобразие каждого организма – ни один человек не похож на другого, ни один цветок не повторяет в точности другой.
При образовании дочернего организма он усваивает один из признаков
родителей. При этом оказывается, что признаки обоих родителей не равноценны - один из них явно доминирует над другим. Этот признак называется доминантным в отличие от второго – рецессивного. В том случае, если гены обоих
родителей обладают доминантным признаком (например, карими глазами), то
и у потомка будет этот же признак – тоже карие глаза. Если у одного из родителей доминантный признак, а у другого рецессивный, то у потомка вновь будет доминантный, хотя он содержит смесь двух генов. Если один родитель содержит смесь доминантного и рецессивного гена, а другой - только рецессивный, то у потомка может быть либо набор только рецессивных генов, либо
смешанный набор. Если у обоих родителей смешанные наборы, то у потомка
возможны три варианта - чисто доминантный набор, чисто рецессивный набор
и смешанный.
Количество признаков одного и того же органа может быть не два, а
больше – три, пять, шесть... В этом случае они будут находиться друг по отношению к другу в сложной зависимости доминантности и рецессивности.
При этом могут возникнуть промежуточные признаки – пятнистая раскраска
шерсти, промежуточная окраска цветка и т.п. На доминантность того или иного аллеля могут влиять другие гены, зашифрованные в соответствующей молекуле ДНК. Так обеспечивается разнообразие признаков и различие особей
внутри одного вида.
Еще более усложняется процесс размножения признаков в результате
кроссинговера – частичной передачи части гомологичных молекул ДНК в период созревания (мейоза) половых клеток. Вследствие этого взаимные влияния
генов друг на друга еще более запутываются. Одновременно ряд признаков из
доминантных переходят в рецессивные.
До сих пор речь шла о признаках, так или иначе унаследованных от далеких предков. Все указанные комбинации лишь увеличивают число вариантов признаков, однако не приводят к новым признакам. Среда и условия обитания организма за счет взаимного влияния генов обеспечивают целенаправленное закрепление в потомстве тех признаков, которые более всего им соответствуют.
К этим процессам добавляется еще один генетический фактор. Дело в
том, что имеется ряд признаков, непосредственно связанных с полом. Например, в мужской хромосоме У есть гены, определяющие гемофилию (несвертывание крови), дальтонизм (нечувствительность к красному и зеленому цветам)
и ряд других. Эти признаки возникают только у особи данного пола. Надо сказать, что и в этом случае сами гены не меняются, а разнообразие и изменчивость потомства возникает лишь в результате многообразия комбинаций аллелей.
32
Наряду с этими процессами в природе двуполых организмов заложен
процесс изменения признаков - генов половых клеток. Этот процесс именуется
мутацией. Мутации могут возникать не только в половых, но и других клетках. Однако они на процесс изменчивости вида никакого влияния не оказывают (если, конечно, организм не размножается в дополнение к половому еще и
бесполым путем).
Процесс возникновения мутации в половых клетках именуется генеративным. Причин мутаций известно много: 1) радиоактивные, электромагнитные, химические воздействия на молекулы ДНК, обусловленные нарушением
обычных условий среды обитания организма; 2) химическое воздействие различных гормонов, влияющих на работу половых органов; 3) сбои в процессе
жизнедеятельности клеток. Большинство мутаций приводят к ослаблению организмов и их потомства. Но некоторые изменения, наоборот, повышают их
качественные показатели в борьбе за существование. Именно эти последние
постепенно накапливаются и приводят к появлению качественно нового признака. Мутации, приводящие к таким изменениям, носят случайный характер.
Однако, судя по результату – постоянному усложнению и усовершенствованию живых организмов, положительные генеративные мутации имеют целенаправленный вектор. У высших животных организмов это связано, повидимому, с гормональным воздействием на мутации в половых клетках.
Как и в других природных явлениях, сочетание стохастических и целенаправленных процессов приводят к древовидному накоплению упорядоченности. Отсюда такое многообразие живых организмов и четко выраженный
основной ствол развития.
6.5. Управление в клетке
Клетка представляет собой сложную систему управления, носящего дискретный характер [39]. В основе функционирования отдельных звеньев этой
системы лежит свойство белков-катализаторов (ферментов) находиться в двух
состояниях – активном и неактивном. Как правило, переход из одного состояния в другое связан с присоединением к основной молекуле белка небольшой
молекулы. В качестве молекулы-довеска может выступать какой-нибудь пептид (аминокислота) из набора, приведённого в §6.3. Присоединение этого довеска инициируется либо другим белком, либо факторами внешней среды, если часть молекулы белка высовывается за пределы оболочки клетки. В активном состоянии белок-фермент катализирует процессы полимеризации (или деполимеризации) других белков или нуклеиновых кислот. При этом каталитический эффект носит чётко адресный характер: один активный белок вызывает
вполне определённую химическую реакцию вполне определённого белка. Таким образом, в клетке формируются все органы управляемой системы (см.
§5.1.) – измерительный (датчик), усилительный, сравнения и исполнительный.
В качестве измерительного органа выступают молекулы белковрецепторов. Эти молекулы встроены в оболочку (мембрану) клетки таким об33
разом, что их чувствительный конец находится снаружи, а ферментативный
(воздействующий на другие белки) – внутри. Определённые вещества в окружающей клетку среде воздействуют на вполне определённые рецепторы, вызывая различную реакцию в организме клетки.
Так, например, у многих клеток имеются жгутики, вращая которыми по
или против часовой стрелки, клетка либо кувыркается, либо двигается поступательно. Положение клетки после кувыркания произвольное. Поэтому после
него она двигается поступательно в произвольную сторону, как броуновская
частица. Но если рецепторы сигнализируют, что она удаляется из среды с высокой концентрацией привлекательного для неё вещества (аттрактанта) или
внедряется в среду с неблагоприятным веществом (репеллентом), она вновь
начинает кувыркаться. В результате у её “броуновского движения” появляется
упорядочивающий вектор, либо приводящий её в раствор с повышенной концентрацией аттрактанта, либо с пониженной концентрацией репеллента.
Напомним, что инициаторами такого движения служат соответствующие белки-рецепторы. Механизм их воздействия на процессы в клетке следующий. Приведенный в активное состояние рецептор инициирует активность
молекул вполне определённых белков-ферментов. Те в свою очередь следующих:
Рисунок 6.8
Так оказываются, активированы миллионы молекул.
Нетрудно видеть, что этот каскад ферментов играет роль усилительного
органа – см. § 5.1.
Последняя ступень каскада воздействует на механический или химический исполнительный орган, например, на находящиеся под мембраной рото34
ры жгутиков [46]. Один каскад вызывает вращение роторов против часовой
стрелки и кувыркание клеток, другой – по часовой стрелке и поступательное
движение.
Другим примером исполнительного органа являются молекулы фибриногена- белка, превращающего в фибрен – белок свёртывания крови, сгусток
которого закупоривает раненый кровеносный сосуд [39].
Одновременно с включением исполнительного органа инициируется обратная цепочка каталитических реакций, прекращающих активность фермента
1.
Фермент1  фермент2  фермент3 исполнительный орган
фермент4
Возвращение в неактивную форму
Всего в клетке существует три основные системы управления (регуляции
[47]): метаболическая (связанная с обменом веществ), генетическая (связанная с делением клетки) и мембранная (связанная с взаимодействием с внешним миром – движением, защитой от стрессовых состояний, поглощением и
выбросом различных веществ).
Рассмотрим в качестве примера действие генетической системы у клеток
многоклеточных организмов.
В этих клетках есть белок ras [39]. Он находится в активном состоянии,
если к нему присоединена небольшая молекула Х2, и в неактивном – если Х1..
Обычно белок ras находится в соединении с Х1, т.е. в неактивной форме. После
воздействия внешних факторов, – например, специальных гормонов, управляющих многоклеточным организмом, – молекула Х1 превращается в Х2 и ras
становится активным. Он вызывает активизацию фермента Е, который даёт
сигнал делению клетки. Молекула Х2 имеет свойство довольно быстро снова
превращаться в Х1. Тем самым белок ras возвращается в неактивное состояние.
Как видим, деление клетки в многоклеточном организме происходит по команде из его центра управления.
Правда, у некоторых клеток при неблагоприятном воздействии окружающей среды происходит деформация молекулы ras и Х2 не превращается в Х1.
В результате утрачивается внешнее управление клеткой, и она начинает бесконтрольно делиться. Такое “антисоциальное” поведение клеток вызывает появление злокачественных опухолей [18].
35
6.6. Управление в многоклеточных организмах
Межклеточные системы управления (регуляции) подразделяются на три
вида – трофический, гормональный и электрофизиологический [47].
Трофическое управление - взаимодействие с помощью питательных веществ – самое простое. Суть его в том, что одни клетки поставляют другим
вместе с питательными веществами витамины, инициирующие развитие тех
или иных тканей организма. В основном трофическая регуляция не имеет обратной связи и носит количественный вспомогательный характер – влияет
лишь на размеры того или иного органа, а не на его биологические функции.
Гормональная система управления является доминирующей в растительных организмах. На рис. 6.9 дана принципиальная схема потоков гормонов в растении от центра управления, который расположен у основания развивающихся почек (а у цветущего растения - у основания цветка). Гормоны, вырабатываемые в этом центре, инициируют рост листьев, корней, ветвей, ствола. В свою очередь в клетках этих органов вырабатываются гормональные ответы, “сообщающие” центру о степени развития растения и тем самым о необходимости дополнительной выработки активных гормонов или, наоборот, прекращении их подачи.
Рисунок 6.9. Схема управления жизнедеятельностью растений с помощью
фитогормонов: ОУ – орган управления; АБК – абсцизовая кислота; ГА – гиббереллины; ИУК – индолил–3-уксусная кислота; ЦК – цитокинины
Кроме этой, основной системы управления растениями, у них имеется
электрофизиологическая система, включающая в себя возникновение градиентов биоэлектропотенциалов ( порядка 0,1...0.2 В). Их роль в основном информационная - они сообщают центру о возникновении в той или иной части растения стрессовой ситуации [39]. Иногда они оказывают влияние на размеры
растения. Во всяком случае, внешнее напряжение способствует интенсивности его роста.
36
В основе управления животными лежат также все указанные три системы. Однако из них главную роль играет электрофизиологическая, осуществляемая нервными клетками-нейронами. Нейрон отличается от других клеток живых организмов тем, что имеет несколько отростков (рис. 6.10).
Один из них - самый длинный - именуется аксон 2 и оканчивается разветвлениями, именуемыми коллатералями 4. Остальные отростки называются
дендритами 3. На дендритах, их разветвлениях и на теле имеются специальные
области, именуемые синапсами 5. Аксон покрыт миелиновой оболочкой 6.
Коллатерали соединяются с синапсами других таких же нервных клеток.
Рисунок 6.10. Нейрон: 1 – цитоплазма с ядром; 2 – аксон; 3 – дендрит;
4 – коллатерали; 5 – синапс; 6 – миелиновая оболочка
Количество синапсов и коллатералей у конкретных клеток сильно варьируется. Есть такие, у которых их число доходит до нескольких тысяч.
По своему действию нейроны делятся на три вида - рецепторные (чувствительные), промежуточные и мотонейроны. Первые воспринимают световые, звуковые, тепловые, вкусовые и многие другие сигналы окружающей
среды, вторые передают сигналы от одних нейронов к другим, и третьи воздействует на мышечные волокна эффекторов, вызывая их сокращение.
Принцип действия нейронов следующий. При подаче электрических
сигналов на ряд синапсов в нейроне возникает электрический импульс, передаваемый коллатералями другим нейронам или эффекторам (мышечным клеткам). При подаче электрических сигналов другим синапсам того же нейрона
возбужденное состояние прекращается, а вместе с ним и выработка электрического импульса.
Строго говоря, возбуждение нейрона возникает при определенной комбинации электрических сигналов, поступающих на возбуждающие и тормозящие синапсы.
Сигналы, поступающие на синапсы, расположенные на теле клетки
нейрона, воздействуют сильнее, чем на дендритах. Миелиновая оболочка способствует увеличению скорости прохождения сигнала по аксону.
На рис. 6.11,а и б изображены упрощенные и уточненные логические
схемы нейрона. На схеме рис. 6.11 входные сигналы х1 и хn соответствуют возбуждающим, а х2 и х3 – тормозящим синапсам.
37
а
б
Рисунок 6.11
Таймер τ свидетельствует о том, что выходной сигнал нейрона у поступает на следующий нейрон с запаздыванием по времени. В отличие от логического элемента параграфа 5.3 выходной сигнал зависит еще от уровня (количества) входных сигналов. Если какой-нибудь из них меньше величины  ,
то выходной сигнал формируется только двумя оставшимися (рис. 6.11,б).
Благодаря этому возможности нейрона как логического элемента возрастают.
Кроме этого, на выходе установлено два таймера, один из которых, с
τ / < τ соответствует прохождению сигнала по миелиновой оболочке.
Таким образом, живой организм вполне может быть сведен к кибернетической машине очень большой сложности. Причем выходным продуктом этой
машины является совокупность сигналов, подаваемых на эффекторы - клетки
организма, обеспечивающего его механическую (мышцы) или химическую
(гормоны) деятельность.
На рис. 6.12 дана блок-схема [23] управляющей системы живого организма.
Как видим, организм следующим образом реагирует на внешнее воздействие. Сначала рецепторы воспринимают это воздействие в виде простейших
сигналов типа "да" - "нет". Затем совокупность этих сигналов они отправляют
в дешифратор, который преобразит их в сложный сигнал, именуемый паттерном (от английского pattern - образец, шаблон, рисунок, узор, мозаика). Далее
эти паттерны обрабатываются командными нейронами и в соответствии с заложенной в памяти живого организма программами вызывают действие эффекторов. Таким образом, разработаны модели аплизии (морской брюхоногий
моллюск), собаки, черепахи, белки [23].
38
Рисунок 6.12
Есть смысл изучить структуру дешифратора, предложенную немецким
кибернетиком К.Штайнбухом [23]. На рис. 6.13 дана ячейка матрицы дешифратора. Сигналы от рецепторов поступают на входы логических элементов,
расположенных в узлах матрицы вдоль столбцов.
Рисунок 6.13
В зависимости от типа логического элемента и величины сигнала от рецепторов хn логический элемент возбуждается или сохраняет невозбужденное
состояние. В зависимости от комбинации возбужденных и невозбужденных
логических элементов вдоль горизонтальной линии матрицы строки выдается
комбинированный сигнал Уm. Этот сигнал таким образом зависит от совокупности простейших сигналов рецепторов, т.е. является паттерном.
39
Нетрудно понять, что строки матрицы рис. 6.13 эквивалентны мотонейронам, а столбцы соответствуют паре - коллатерали рецептора-синапсы
мотонейрона. Впрочем, вместо нейрона и мотонейрона к нейрону дешифратора могут подключаться промежуточные нейроны, несущие сигнал от первого к
третьему, а от него - ко второму.
Выходные сигналы дешифраторов могут усложняться, создавая из паттернов образы – более высокую степень изучения внешнего объекта. На рис.
6.14 дан вариант такого усложнения. Таким образом, создаются довольно
сложные структуры.
Рисунок 6.14
Все сказанное в этом параграфе свидетельствует о том, что живой организм является весьма сложной управляемой системой. Единственное ее отличие от кибернетической машины в современном виде является наличие цели –
сохранение и накопление гармонии (отрицательной энтропии). Современные
искусственные автоматы, сколь сложны бы они ни были, таким свойством не
обладают.
В заключение несколько цифр, свидетельствующих о сложности любого
живого организма. Слизистая оболочка носа человека содержит 500 миллионов клеток-рецепторов, расположенных на 4 см 2. Сведения об их работе передаются в обонятельные нервы по нервным волокнам, число которых достигает 50 млн. нейронов.
От обонятельных нервов сигналы поступают в головной мозг. Число
клеток в головном мозге – свыше 1011. Если учесть, что каждая нервная клетка
имеет информационную емкость порядка 6 килобайт, то нетрудно представить
себе, что мозг человека эквивалентен компьютеру в миллионы гигабайт.
Согласно расчетам советского физика Л.А.Блюменфельда [12], организм
человека содержит свыше 1026 байт информации.
40
6.7. Происхождение и эволюция живых организмов
В соответствии с имеющимися археологическими данными возникновение и развитие жизни на Земле можно разбить на три главных этапа. Первый
этап занимает период от 4,5 до 3,5 млрд. лет тому назад, т.е. от момента возникновения Земли до появления первых одноклеточных живых существ. Этот
период "абиогенного синтеза" [13] характеризуется образованием предбиологических соединений и образованием из мирового океана, покрывавшего всю
поверхность Земли, "первичного бульона".
Второй период длился наиболее долго - от 3,5 до 0,8 млрд. лет тому
назад. Это период формирования и бурного размножения одноклеточных в
мировом океане. По сути дела в этот период жизнь прошла путь от продукта
неживой природы Земли к активному формированию ее структуры. Начиная с
этого периода, строение верхних слоев литосферы, состав атмосферы и гидросферы во многом определяется живыми организмами, в том числе одноклеточными. В этот период окончательно сформировалась сложнейшая структура
клеток, предопределившая дальнейшее развитие жизни.
Третий этап начался 600–1000 миллионов лет назад и длится поныне.
Это период возникновения и бурного развития многоклеточных живых организмов - царства растений, царства грибов и царства животных.
В свою очередь, первый этап абиогенного синтеза или химической эволюции можно разбить на два подэтапа.
Оба подэтапа отличаются друг от друга тем обстоятельством, что в течение первых 500600 млрд.лет существования Земли температура на её поверхности была выше 1000С и лишь 3.94.0 млрд.лет тому назад она остыла
настолько, что появилась гидросфера. Именно этот рубеж и является разделительным для обоих подэтапов.
На первом подэтапе температура атмосферы Земли, её химический состав, жёсткое ультрафиолетовое облучение Солнца и активная вулканическая
деятельность обусловили возникновение базовых органических веществ. Атмосфера Земли мало отличалась от атмосфер других планет Солнечной системы и состояла из углерода, водорода, азота и их простейших соединений между собой и с кислородом: NH3, CH4, H2O, HCN, NO(NO2,…), CO и СО2. К этим
компонентам добавлялись вырабатываемые извержениями вулканов P, S, Cl и
ряд других элементов.
Многочисленные лабораторные исследования последних десятилетий
показали, что под воздействием ультрафиолетового излучения и электрических разрядов, сопровождавших извержения вулканов, возникают аминокислотные мономеры (пептиды), нуклеотиды, сахариды и липиды.
Неизбежность этих химических реакций подтверждает обнаружение базовых органических веществ в ряде метеоритов и на других планетах Солнечной системы.
Второй подэтап, наступивший после снижения температуры поверхности Земли ниже 1000С и образования Мирового океана, явился, судя по всему,
41
инициирующим в процессе возникновения жизни. Его можно разбить на следующие стадии:
Полимеризация пептидов и нуклеотидов, преобразование Мирового океана в
коллоидный раствор этих полимеров – «первичный бульон».
Дальнейшее снижение температуры гидросферы и возникновение «коацерватов».
Компартментация (покрытие полупрозрачными оболочками) коацерватов и
возникновение «гиперциклов».
Эволюция гиперциклов, обусловленная их конкуренцией, возникновение процессов трансляции и репликации – превращение гиперциклов в «пробионты».
Рассмотрим эти стадии подробнее, а заодно раскроем содержание тех
терминов, которыми они именуются.
Первая стадия – возникновение «первичного бульона» - длилась не менее
100200 млн.лет и характеризовалась относительно высокой температурой воды – не менее 500С. Эта температура способствовала полимеризации пептидов
и нуклеотидов, последовательности которых носили, естественно, случайный,
стохастический характер. Это не исключало их взаимное каталитическое влияние, поэтому в коллоидном растворе их в воде возникла химическая эволюция, о которой говорилось в § 3.3, и которая вела к увеличению концентрации
химически активных полимеров и постепенному исчезновению нейтральных.
Одновременно и в атмосфере и в гидросфере продолжалось, всё более увеличиваясь в производительности, производство исходных, базовых органических
веществ, о которых говорилось выше.
Вторая стадия – стадия возникновения «коацерватов» – характеризуется дальнейшим снижением температуры воды до стационарного уровня, который с небольшими колебаниями сохранился до нашего времени. При такой
температуре – 0400С в коллоидном растворе полипептидов образуются коацерватные капли или просто коацерваты – клубки (глобулы) полипептидов,
о химических причинах возникновения которых сказано в §6.3. Вокруг каждой
такой капли формировалась оболочка из молекул воды. Эта оболочка частично
изолировала коацерват от окружающей среды, создавая исходные предпосылки для компартментации. Однако эта оболочка не мешала полимерным молекулам коацервата присоединять к себе аминокислотные мономеры из окружающей среды. Такой способ обмена веществ именуется гетеротрофным [32, 33].
Капля естественным образом росла и, достигнув определённых размеров, разваливалась на несколько «дочерних» капель в силу причин, изложенных в
§6.2. Эти новые капли вовсе не повторяли процессы «родительской», а «жили»
новой, совсем непохожей «жизнью». Единственным системным процессом в
этом потоке коацерватов была химическая эволюция, т.е. увеличение концентрации химически активных полипептидов в них. Длилась стадия также, повидимому, несколько десятков миллионов лет.
Третья стадия – возникновение «гиперциклов» - наступила вследствие
продолжающейся химической эволюции. В результате происходило не только
увеличение химической активности полипептидов, но и появление более си42
стемно сложных каталитических процессов. В частности, появились коацерваты с замкнутыми циклами инициирующих друг друга химических реакций
(более подробно об этом – в § 12.3). Особую роль играли в них вплетённые в
глобулы полипептидов полинуклеотиды. Такое переплетение представляется
естественным, учитывая случайный характер формирования химического состава коацерватов. Полинуклеотиды в силу своих свойств кодировали последовательности аминокислот входящих в каплю полипептидов и благодаря
этому вносили определённую упорядоченность в замкнутый цикл химических
реакций. Такая последовательность взаимозависимых полипептидов и полинуклеотидов и связывающих их химических реакций полимеризации именуется гиперциклом [1, 61, 84].
Важнейшим событием эволюции гиперциклов стало возникновение репликации входящих в них полинуклеотидов. Судя по всему, катализаторами
такой репликации (синтеза пары молекул – дублёров) выступали первоначально сами исходные полинуклеотиды по схеме сдваивания цепи в транспортных
РНК (тРНК) – [61].
Появление дочерних коацерватов – гиперциклов, в значительной степени повторявших по структуре и процессам родительские, кардинальным образом изменило ситуацию в природе. Дело в том, что произошло включение механизма мальтусовского процесса [39] накопления в геометрической прогрессии одинаковых объектов. Действительно, пусть такая предклетка делится два
раза в час, тогда через сутки таких коацерватов будет 2481016, т.е. десять миллионов миллиардов. А сколько их будет через неделю, месяц, год… При этом
в силу гетеротрофного характера питания модернизированных коацерватов
эти последние «поедали» все питательные вещества окружающего океана. В
конечном счёте, вследствие этого должна была возникнуть конкурентная
борьба между гиперциклами. Это обстоятельство и привело к появлению нового механизма эволюции – естественного отбора. Ясно, что из двух конкурирующих гиперциклов сохраняется тот, у которого совершеннее система запоминания достигнутого порядка.
И, наконец, четвёртая стадия первого этапа – стадия возникновения
«пробионов». Появившиеся в результате эволюции гиперциклов пробионты
представляли собой объекты, находившиеся на границе живого с неживым. У
них, в отличие от гиперциклов была значительно более чётко выраженная
компартментация, т.е. обособление внутренней среды от внешней с помощью
оболочки, отдалённо соответствующей мембране и включавшей в себя липиды. Полинуклеотиды постепенно преобразовались в пред-РНК или ядерные
РНК, которые освоили функции трансляции (преобразование кода последовательности нуклеотидов в последовательность аминокислот в полипептидах) и
репликации (деление на две дочерние молекулы, полностью повторяющие информацию исходной). Однако эти пробионты ещё не были клетками, так как в
них отсутствовали многие структурные органеллы, обеспечивавшие метаболизм и жизнедеятельность.
43
Следует подчеркнуть, что все перечисленные стадии длились десятки и
сотни миллионов лет, в течение которых сменяли друг друга миллиарды поколений последовательно усложнявшихся предорганизмов.
Второй этап становления жизни на Земле – этап возникновения и развития одноклеточных организмов – также условно можно разбить на два
подэтапа:
Подэтап прокариотов – 3.500 2.0 млрд.лет тому назад, и подэтап эукариотов – 2.00.8 млрд.лет тому назад.
В свою очередь, первый подэтап подразделяется на три стадии:
Стадия возникновения и эволюции гетеротрофных анаэробных прокариот – 3.53.0 млрд. лет.
Стадия образования архебактерий – 3.02.5 млрд. лет.
Стадия возникновения биологического механизма образования пептидов
и нуклеотидов и появления автотрофного метаболизма – 2.52.0 млрд. лет.
Второй подэтап также подразделяется на ряд стадий:
Образование эукариотов.
Возникновение механизма целенаправленных мутаций.
Возникновение полового размножения.
Разделение эукариот на авто- и гетеротрофных. Возникновение аэробного механизма окисления.
Представляется, что этот этап является решающим в длительном процессе «сотворения» живой природы. Трудности воспроизведения в лабораторных условиях процесса зарождения жизни связаны главным образом с тем, что
этот процесс не одного дня, месяца, года, столетия, а сотен миллионов и миллиардов лет. Первые живые организмы – анаэробные клетки – прокариоты гетеротрофного типа появились, судя по ряду достаточно доказательных археологических данных, примерно 3.5 млрд. лет тому назад как итог эволюции
пробионтов. У них была чётко выраженная мембранная оболочка, современная
«азбука» кодирования, считывания и репликации наследственной информации
и начальный механизм внутреннего регулирования химических процессов.
Носителем наследственной информации этих клеток были молекулы РНК, содержащие всего несколько тысяч нуклеиновых узлов. Питались эти клетки
продуктами абиогенного синтеза, которым был наполнен Мировой океан. О
том, насколько концентрированно были заполнены воды Мирового океана
этими продуктами, можно судить по минеральным залежам этого океана –
нефтеносным слоям. Тем не менее, быстрое размножение клеток позволяло им
в кратчайшие сроки истощать окружающие воды и заменять растворённые в
них органические вещества своими потомками. Условия для мутаций этих
клеток были достаточно благоприятными: не было устранено интенсивное облучение поверхности Земли ультрафиолетовыми и другими электромагнитными волнами, продолжалась бурная вулканическая деятельность с выделением
активных химических веществ и электрическими разрядами. Однако подавляющее большинство этих мутаций только нарушало сложившийся порядок взаимодействия полипептидов и полинуклеотидов в прокариотах. Лишь те мута44
ции, которые увеличивали записанную в наследственных РНК информацию (а
значит, увеличивали саму молекулу РНК), позволяли осуществляться процессу
самосовершенствования клеток. Эти мутации осуществлялись, по-видимому,
двумя естественными путями. Во-первых, в клетках, в дополнение к уже запомнившемуся циклу обмена информацией между ферментами и РНК - памятью, возникал ещё один (по крайней мере) гиперцикл, который привёл на ранней эволюции к появлению основной обратной связи (см. §12.3). Этот дополнительный контур обратной связи осуществлял функции второго каскада
сложной системы самоуправления (см.рис.5.8 §5.5). Во-вторых, клетки поглощали из окружающей среды не только изолированные друг от друга мономеры
аминокислот и нуклеотидов, но и их полимеры – остатки погибших клеток. Не
исключено, что вместе с этими поглощениями они получали новую информацию, которую добавляли к своей. По-видимому, так появились и предки вирусов – изолированных молекул РНК и ДНК, способных функционировать только внутри клетки. Однако не все возникавшие таким образом изменения обязательно повышали устойчивость сохранения клетки. Далее действовал механизм естественного отбора. Совершенно очевидно, что только те мутационные
изменения РНК, которые в процессе жизнедеятельности одной клетки включались в цикл взаимосвязи вместе с возникшими ферментами, могли обеспечить
дальнейшую эволюцию клеток.
Итак, ещё одним отличительным признаком, которыми обладали прокариоты по сравнению с пробионтами, было наличие дополнительного каскада
обратной связи, обеспечившего целенаправленные (конструктивные) мутации.
Очевидно, именно это обстоятельство привело к тому, что появились археи (или архебактерии [16]) – клетки, приспособленные жить в экстремальных,
не очень-то благоприятных для жизнедеятельности условиях.
Так наступила вторая стадия первого подэтапа эволюции одноклеточных – стадия появления архей. Именно у этих, также весьма примитивных
клеток, появился механизм автотрофного питания, т.е. биологического формирования пептидов и нуклеотидов. Одновременно продолжался процесс совершенствования прокариотов. Носителем наследственной информации стала молекула ДНК, что сразу резко повысило устойчивость клеток к разрушительным воздействиям внешней среды. Размножение архей постепенно привело к
тому, что абиогенный синтез органических веществ всё более сменялся на
биологический.
Третья стадия, возникшая благодаря произошедшим изменениям, характеризуется, во-первых, тем, что механизм биологического синтеза практически вытеснил абиогенный, во-вторых, живые организмы всё более начали
влиять на формирования наружных слоёв Земли – атмосферы, коры и гидросферы, и, в-третьих, ускорением самосовершенствования самих клеток.
На этой стадии возник или, во всяком случае, занял подобающее место
ещё один механизм усовершенствования клеток – образование симбионтов.
Две приблизившиеся друг к другу клетки вместо того, чтобы вступать в еди45
ноборство, начинают «сотрудничать» для совместного выживания. Так возникли митохондрии, хлоропласты, органы движения клеток – жгутики.
На этой же стадии появился новый класс ферментов – пигменты, использующие энергию световых лучей для синтеза органических веществ.
На следующем подэтапе «царями» живой природы стали эукариоты. В
среднем эукариоты больше прокариотов в несколько сот-тысяч раз. Можно в
первом приближении привести такую пропорцию: по своим размерам и сложности эукариоты так относятся к прокариотам, как многоклеточные организмы
к эукариотам, из которых они построены.
Судя по всему, главным фактором, приведшим к превращению прокариот в эукариот, был механизм образования симбионтов. Сотрудничавшие между собой прокариоты и археи, объединившись, превратились в органеллы более сложного объекта.
Одновременно увеличивалось разнообразие различных видов живых организмов. Постоянная конкурентная борьба между ними вынуждала усовершенствовать их механизм наследственности. При этом далеко не всегда возникали более сложные клетки. В подавляющем большинстве случаев популяциям удавалось приспособиться к условиям существования и без дальнейшего
усложнения их организма. Однако ни на минуту не ослабевавшая борьба за
выживание приводила к возникновению внутри некоторых видов более сложных разновидностей, которые давали побеги дальнейшие эволюционных ветвей и основного ствола развития.
Ниже мы будем отслеживать процессы, связанные именно с этим стволом развития, не забывая о том, что появлявшиеся в нём виды образовывали
попутно и боковые ветви эволюции.
Очень важным фактором развития эукариот было усовершенствование
механизма приспособления к условиям окружающей среды – механизма
наследственности. Как уже указывалось выше, мутации, вызвавшие непосредственное изменение структуры молекулы ДНК под воздействием физикохимических процессов в окружающей среде, не могли служить основой конструктивного «творчества» природы. Лишь те мутации (регенеративные), которые были связаны с появлением новых замкнутых обратных связей в клетке
между полипептидами и нуклеотидами, служили основой для появления более
сложных её свойств. Важным «изобретением» природы стало появление в
ДНК подвижных генов – «транспозонов» [73, 76, 84]. Естественная творческая
лаборатория пополнилась ещё одним эффективным инструментом, который
привёл к существенному ускорению прогресса.
Ещё более усовершенствовало механизм изменчивости появление полового размножения. Главное достоинство этого способа – постоянный обмен
генетическим материалом между всеми особями популяции. Действительно,
молекулы ДНК клетки, относящиеся, например, к 30-му поколению своей популяции, несут в себе информацию полученную от 230 109 (миллиарда) особей. Конечно, среди её предков могут быть «родственники», тогда общее число первых будет меньше. Зато появляется возможность культивировать более
46
потребные для условий среды признаки. Сложный обмен «родственными» генами превращает всю популяцию в «процессор» с очень сложной структурой
взаимной передачи информации. Не удивительно, что в этом «процессоре» появились сначала простые, а потом всё более усложняющиеся эвристические
алгоритмы.
И, наконец, завершающая стадия этапа одноклеточных ознаменовалась
окончательным разделением эукариот на гетеротрофных и автотрофных. Последние, освоив механизм хлорофильного синтеза белка и других биопродуктов, положили начало царству растений, а первые – царствам грибов и животных.
Так примерно 600–800 млн. лет тому назад эукариоты достигли такой
степени развития, что могли соперничать между собой за выживание, лишь создавая многоклеточные колонии.
К этому времени и естественная среда для развития живых организмов
(также в результате воздействия их предшествующей эволюции) существенно
изменилась и способствовала жизнедеятельности многоклеточных. В первую
очередь, это связано с появлением чистого кислорода в воздухе, обеспечившего аэробное питание и создание защитного озонного слоя.
Начался третий этап эволюции – этап развития многоклеточных организмов.
Ясно, что все три царства имеют свои стадии эволюции. Тем не менее,
первые стадии у них если не полностью совпадают, то достаточно похожи
друг на друга.
Назовём три из них.
Первая стадия – стадия фагоцителл [68]. Первоначальной топологической конструкцией многоклеточных организмов была труба (цилиндр, фагоцителла).
Такая конструкция позволяла лучше защищаться от внешних воздействий и усовершенствовать условия метаболизма. Действительно, простейшая
фагоцителла имела два слоя – наружные клетки специализировались на защите
организма, а внутренние – на переваривании пищи.
Следующая стадия – разделение времени жизни организма на две фазы –
зародышевую и взрослую (репродуктивную). Зародышевый организм был в
большей степени освобождён от поиска продуктов питания в окружающей
среде – этими продуктами его обеспечивали родители. Поэтому, например, у
предков животных зародыши представляли собой топологическую фигуру типа стакана или мешка – цилиндр с одним торцевым отверстием – бластопором.
И, наконец, третья общая стадия – появление межклеточного механизма
управления (регуляции, обратной связи). Первоначально это была трофическая
система управления – управляющие клетки обеспечивали усиленное питание
необходимыми продуктами тех участков организма, которым предстояло передвигаться или как-либо ещё взаимодействовать с окружающей средой.
47
Затем появился гормональный способ – управляющие клетки инициировали те или иные процессы в управляемых путём направления особых ферментов – гормонов.
И, наконец, у предков животных – электрофизиологический способ: с
помощью нервной системы. У растений и грибов в дальнейшем развивались
только первые два способа, а у животных – все три, причём наиболее интенсивно – третий.
Между всеми тремя царствами живых существ установилась тесная взаимосвязь.
Растения являются главным поставщиком химических веществ, необходимых для жизни - аминокислот, нуклеотидов, их полимеров, липидов, сахаридов и кислорода.
Грибы служат определенным образом ассенизатором, преобразуя вещества погибающих или погибших организмов в источник жизни.
И, наконец, животное царство является вершиной развития природы,
включающей в себя наиболее сложные, наиболее емкие с точки зрения информации объекты.
Следует отметить, что, несмотря на то, что многоклеточные более приспособлены к сохранению жизни, чем одноклеточные, последние путем длительной эволюции приспособились и к современной жизни. В настоящее время известно более 10 тысяч видов простейших [25]. Некоторые из них достигают размеров в 1 и 2 мм, например, амеба Pelomyxa palustris. Многие из них
покрыты известковым панцирем (раковиной), например, радиолярии.
Как видим, при развитии животного царства соблюдается основной закон накопления гармонии в диссипативных системах (см. параграф 3.2) - закон
древовидного развития.
Жесткая борьба за существование способствовала не только формированию особо сложных организмов, но и дальнейшему совершенствованию менее
развитых и их связи с более развитыми особями. В результате возникла многоструктурная экологическая сверхсистема, включающая в себя все дошедшие
до нашего времени виды живых существ. В эту систему входят не только живые организмы, образующие флору и фауну, но и окружающие их неживые
структуры – гидросфера, атмосфера, суша, недра Земли, различные космические поля, окружающие Землю, особенно если они носят периодический характер.
48
членистоногие
новокрылые
млекопитающие
птицы
первичнокрылые
древн
екрылые
паукообразные
многоножки
мечехвосты
ракообразные
трилобиты
пресмыкающие
земноводные
рыбы
хордовые
моллюски
губки
плакозоиды
бесчерепные
погонофоры
иглокожие
полухордовые
тихоходки
форониды
Кольчатые черви
Плоские черви
онихофоры
Круглые
черви
гребневики
кишечнополостные
мшанки
фагоцителлы
простейшие
Рисунок 6.15. Родословное дерево животного мира [68]
Рассмотрение рис. 6.15 позволяет заключить, что развитие животного
мира берёт своё начало с фагоцителл – колоний клеток, имеющих двухслойную цилиндрическую конструкцию (наружные клетки со жгутиками исполняли функцию движения и защиты, а внутренние – пищеварительную). После
этого появились сразу пять типов - "мшанки", “плакозоиды”, “кишечнополостные” и "плоские” черви. Только одна из этих ветвей дала дорогу для дальнейшего развития: плоские черви. От них появилось четыре типа. Далее
наибольшее число типов возникло у ветви, берущей свое начало от кольчатых
червей. Наиболее сложные, наиболее развитые виды живых организмов появились на пути развития, берущим свое начало от полухордовых. Именно эту
ветвь и следует считать главным стволом развития.
49
Интересно, что оба ствола развития животного царства определяются
переходом от конструкции типа полого цилиндра (труба) к конструкции типа
стакана - цилиндра с закрытым на начальной стадии жизни организма одним
из торцов. При переходе организма от зародышевого состояния к взрослому
этот торец открывается, образуя либо входное, либо выходное отверстие.
В первом случае появились форониды (вторичноротые), во втором – моллюски
и членистоногие (первичноротые) [80]. В районе открытого торца развивался
центр управления организмом. Таким образом, первый ствол развития привел к появлению двухуровневого управления – спинной и головной мозг, а
второй – только головного.
Согласно [50] развитие животного мира можно разбить на следующие
периоды:
докембрийский (670–590 млн. лет тому назад) – возникновение и расцвет кишечнополостных и кольчатых червей;
кембрийский и силурийский (590–438 млн. лет д.н.э.) – морские беспозвоночные с твёрдой раковиной;
девонский (438–408 млн. лет д.н.э.) – панцирные рыбы;
карбонский (408–300 млн. лет д.н.э.) – хрящевые рыбы;
от поздного карбонского до кайнозойского (290–65 млн. лет) – насекомые;
от карбонского до триасского (300–248 млн. лет) – амфибии;
от триасского до кайнозойского (248–2 млн. лет) – костные рыбы;
от пермского до мелового периода (286–144 млн. лет) – рептилии;
* кайнозойский (65 млн. лет д.н.э.) – млекопитающие и птицы.
Одновременно усложнялся не только сам организм, но и его "принцип
действия". Химические процессы, сопровождавшие обмен веществ, передачу
наследственной информации, рост и развитие организма, взаимодействие с
окружающей средой, стали дополняться функциями периодического отдыха
(сна), мимикрии, накопления запасов, создания жилья, коллективного труда,
обмена информацией. Так, наряду с физиологией стала нарождаться психология – еще более высокая форма жизни. В ДНК половых клеток стали записываться не только гены строения органов будущего организма, но и его "принципа действия" – физиологии и психологии. Записанные в наследственной информации элементы поведения органов живых существ и их самих именуется
в биологии безусловными рефлексами или инстинктами.
Управление многоклеточными, особенно высокоорганизованными организмами основывается не только на наследственной информации. Память этих
организмов устроена так, что она гибко перестраивает стиль поведения в зависимости от реальной среды, в которую попадает данная особь. Так возникают
"условные рефлексы".
На клеточном уровне формирование условных рефлексов характеризуется перестройкой межнейронных связей в головном мозге [40]. Суть этого
процесса заключается в появлении новых контактов “коллатерали одних
нейронов – синапсы других нейронов”. В том случае, когда эти рефлексы повторяются на протяжении многих поколений по линии и мужских, и женских
50
особей, они закрепляются в виде инстинкта. Так, например, возникли инстинкты многих домашних животных, которые без человека жить не могут, зато
развили в себе именно те качества, которые нужны человеку. Надо сказать, что
надолго закрепляются те инстинкты, которые несут в себе дополнительную
степень гармонии (отрицательной энтропии). Дело в том, что уменьшение
гармонии сразу ставит данный организм в невыгодные условия в постоянной
борьбе между накоплением жизни и накоплением энтропии, о которой говорилось выше.
Рисунок 6.16
На рис. 6.16 дано эволюционное древо растительного царства. Начало
растительному царству положили одноклеточные, содержащие хлорофилл пигмент, осуществляющий фотосинтез и благодаря ему перерабатывающий
неорганические вещества в аминокислоты и нуклеотиды. Ясно, что существовали эти одноклеточные организмы в неглубоких водных участках, куда проникали солнечные лучи.
Дальнейшее развитие растительного мира связано с появлением суши.
Археологические исследования показывают, что растительное царство появилось на Земле всего 450 миллионов лет назад, т.е. спустя 3,5 миллиарда лет после появления первых живых организмов. На сушу растения вышли в конце
силурийского периода - 450–430 миллионов лет назад. Тогда из водорослей
появилось целых пять отделов – споровые, псилофитовые, плауновидные,
хвощевидные и папоротниковые. При этом размножение растений от спорового вида переходит постепенно, так же, как и животных, к половому способу.
51
Это позволяет сразу увеличить продуктивность "конструкторской" деятельности природы. Правда, для обмена половыми клетками использовался капельножидкостный способ.
Появление высших растений связано с возникновением "сухого" метода
распространения половых клеток, среди которых особую роль играют живые
организмы, в частности, насекомые [32]. Так начали зарождаться биогеоценозные сообщества. Животные питались в основном органическими веществами и
кислородом, вырабатываемыми растениями, а те, в свою очередь, использовали подвижные живые организмы для своего ускоренного распространения и
структурного усовершенствования.
Рисунок 6.17
На рис. 6.17 дано структурное древо царства грибов. Грибы играют важнейшую роль в биогеоценозе - системе, включающей в себя все существующие
в настоящее время организмы. Их роль в первую очередь ассенизаторская –
они ускоряют процесс перевода полураспавшихся организмов в питательную
среду для вновь нарождающихся живых объектов, как растительных, так и
животных [51].
Общее, что объединяет все виды живых организмов, это постоянное
стремление каждого из них сохранить накопленную в нем степень порядка,
гармонии. Причем если животные используют для этого три способа - движение, строение организма и размножение, то представители других царств –
только два последних.
Столкновение двух тенденций в живой природе – накопление клеток и
сокращение "строительного материала" для них – и является тем конструктором, который создал столь великолепное произведение – живую природу.
52
6.8. Биосфера
Биологические организмы, возникнув примерно 4 млрд. лет назад, существенно видоизменили наружный слой Земли.
Суммируясь благодаря постоянному размножению, цели сохранения порядка каждого организма сформировали новую цель всего биологического мира – упорядочение всей природы этого слоя.
Главная причина смены одной археологической эры другой заключена в
развитии органического мира.
Благодаря живым организмам изменился химический состав атмосферы.
Его современное состояние - результат жизнедеятельности в основном растений.
Живые организмы оказались создателями почвы и кремнеземных слоёв
наружной поверхности Земли.
Создавая наружную оболочку Земли, биологические системы одновременно приспосабливались к ней. В результате возникла очень сложная система
взаимозависимости живых организмов (биоты) и неживой природы – биосфера.
Конечно, живой мир Земли обладает весьма высокой степенью устойчивости и необходимо очень существенное изменение условий на поверхности
Земли, чтобы его уничтожить. Однако даже не очень большие изменения в
неживой природе вызывают катастрофическое изменение биоты. Как правило,
при этом погибают менее сложные, менее развитые организмы, и за этим следует расцвет более совершенных живых существ. Так произошло в конце мелового периода, когда на смену царству рептилий пришло царство теплокровных - млекопитающих и птиц [50].
Тем не менее, главной движущей силой развития живой природы является внутренняя потребность экосистемы к самосовершенствованию, обусловленная неограниченным размножением каждой популяции, о которой уже говорилось выше.
В последние годы, особенно во второй половине 20 века в развитие биосферы вторгается новый фактор - деятельность человека и создание им внутри
биосферы ноосферы – интеллектуальной оболочки Земли. Об информационных процессах, связанных с возникновением ноосферы, будет сказано ниже.
Здесь остаётся подчеркнуть, что ноосфера является частью биосферы, сложившейся в конце четвертичного периода. Поэтому разрушение или даже повреждение этой биосферы несомненно скажется разрушительно на первой.
6.9. Кибернетика поведения высших животных. Поведенческий инстинкт
Основным инстинктом – наследуемым принципом действия – высших
животных является поведенческий инстинкт. Его суть сводится к тому, что в
управляющей (нервной) системе этих животных в процессе их жизни выраба53
тываются условные рефлексы, наилучшим образом приспосабливающие их к
условиям конкретной окружающей среды.
Поведенческий инстинкт возникает и у примитивных животных организмов [40]. Однако он у них значительно менее развит, и их поведение в основном обусловлено инстинктами, а приспособление к условиям среды происходит на протяжении ряда поколений.
Превращение поведенческого инстинкта в доминирующий существенно
повысило возможности сохранения данного организма. Можно сформулировать следующее положение: развитие биологических систем делает первую
часть цели - поддержание достигнутого порядка (сохранение данного организма) - превалирующей над второй частью – передачи его потомству.
В настоящее время происходит массированное накопление данных о механизме и закономерностях реализации подцели самосохранения организма.
При реализации этой цели одни особи сталкиваются с другими и с объектами
неживой природы. Изучением закономерностей поведения управляемых систем, преследующих определенную цель, при взаимодействии с другими объектами любой природы занимается недавно возникшая наука – кибернетика §12.1. Главный результат исследования этой науки сводится к тому, что поведение живых организмов от простейших поступков до очень сложных процессов вполне может быть воспроизведено неживыми объектами, а, следовательно, объяснено естественным образом.
Алгоритмы (т.е. системы математических формул), описывающие взаимодействие живых организмов с неживыми объектами, изучаются разделом
кибернетики, именуемыми теорией оптимального управления и линейного
программирования. Под неживыми объектами подразумеваются любые объекты, не проявляющие в процессе взаимодействия наличие цели. Например,
управление лошадьми, везущими телегу или тарантас, ничем не отличается
качественно от управления автомобилем (до тех пор, разумеется, пока лошадь
не проявит "норов").
При взаимодействии с не имеющими цели объектами высшие животные
пользуются так называемой знаковой (семиотической) моделью. В соответствии с этой моделью объекты внешнего мира разбиваются на построенные в
иерархическом порядке элементы и связи между ними. Оказывается, что число
таких связей не более 200. Они подразделяются на временные, пространственные, причинно-следственные, структурные [23]. Именуют такие модели гироматом (это слово придумано польским фантастом С.Лемом). На рис. 6.18
изображена структурная схема среды, в которой действует гиромат.
Треугольниками обозначены пункты, из которых появляются объекты,
перемещающиеся в среде, квадратиками – пункты, в которых они исчезают, а
кружочками – пункты, в которых объекты локализуются при своем движении.
Шаг решетки соответствует разрешающей способности датчиков гиромата
(т.е. минимальное расстояние или временной интервал, который он в состоянии фиксировать своим вниманием). Квадраты и треугольники фиксируют
границу восприятия гиромата.
54
Алгоритмы, описывающие взаимодействия двух и более объектов, каждый из которых обладает целью, изучается теорией игр – см. § 12.1.
В этой теории определяется оптимальная стратегия поведения управляемой системы, обеспечивающей ей максимум (или минимум) целевой функции. Под целевой функцией понимается некая величина (или совокупность нескольких величин), которая характеризует количественно качественную цель
живого организма. Например, толщина снежного и грунтового покрова берлоги медведя количественно определяет его цель поудобнее и безопаснее устроиться на зимнюю спячку.
Реально, конечно, никакое животное никакими алгоритмами не пользуется. Но на практике оказывается, что тенденция к оптимальному решению задачи непосредственно связано со степенью развития животного.
Рисунок 6.18
Взять, например, уже приводимый в предыдущей главе пример с погоней волка за зайцем. Оказывается, лисица бежит за ним по менее короткой
траектории – рис. 6.19 [23].
Правда, собака бежит по еще более длинной траектории, однако это объясняется иными причинами. Неудача лисицы и волка означает для них гибель,
ибо иных источников питания у них нет. Для собаки это необязательно – у нее
есть "хозяин".
Интересно, что в этом примере наряду с целями хищника и зайца сохранить свою индивидуальную гармонию присутствует еще одна цель – живой
природы в целом. Действительно, в результате этого акта выживают наиболее
развитые – заяц, который быстрее и замысловатее бегает, и самый быстрый и
сообразительный хищник.
55
Рисунок 6.19
Эта цель сводится к накоплению в ней порядка (гармонии), т.е. к дальнейшему усложнению по своей структуре (закономерностям) биосферы.
ГЛАВА СЕДЬМАЯ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
7.1. Интеллект – высшая форма развития
неравновесных управляемых систем
На определенной стадии развития живой природы возникла качественно
новая структура - интеллект. В известном нам мире материальным носителем
интеллекта является человек – Homo sapience – наиболее развитое, наиболее
структурно сложное живое существо. Органом, функцией которого является
осуществление этого инстинкта, служит головной мозг. Главной целью интеллекта является преобразование окружающего его мира - повышение степени
его упорядоченности, гармонии. Если менее развитые живые организмы стремятся сохранить и накопить гармонию внутри себя, то человек стремится это
сделать не только внутри, но и вокруг, в той физической реальности, частью
которой он является. По сути дела интеллект неосознанную цель живой природы делает осознанной. Таким образом, интеллектуальную систему можно
определить как такую биологическую систему, которая обладает ещё одной,
главной целью – преобразование (увеличение порядка, гармонии) окружающей природы.
Будучи структурным компонентом живой природы, интеллект подчиняется всем законам существования и развития как диссипативных систем вообще, так и биологических в частности.
В первую очередь, он выступает как инстинкт, безусловный рефлекс поведения человека, такой же, как инстинкт обмена веществ, самосохранения,
сна, продолжения рода, сохранения температуры тела и всех других.
56
Во-вторых, он проявляется в форме двойной обратной связи. Возникновение двух обратных связей вызвано наличием двух целей: специфической для
интеллекта – преобразование природы – и общебиологической, связанной с
самосохранением. Поэтому объектами воздействия (регулирования) у интеллекта являются природа и сам человек, как объект природы – рис. 7.1. Основная цепочка обратной связи содержит следующие компоненты: 1) познание
окружающего мира, 2) осмысливание его, т.е. сопоставление со сведениями,
накопленными в памяти, преобразование запоминаемой информации, но главное - создание моделей гармонизации окружающего мира и самого человека
(творчество) и, наконец, 3) труд, преобразование природы (рис. 7.1).
Вторая цепочка состоит из: 1) самопознания человека; 2) мировоззрения, т.е. составление им модели своей жизни и жизнедеятельности; 3) воли,
т.е. сформирование цели жизнедеятельности и принципов их реализации.
Эталонным органом обеих цепочек является тезаурус [12] – совокупность знаний и способностей человека, определяющая его возможности творчества и формирования мировоззрения.
Главный продукт деятельности интеллекта – идеи. Поскольку интеллект – в высшей степени сложная система, все его компоненты также весьма
сложны. Их сложность усугубляется связью с другими инстинктами человека.
Поэтому ниже будут излагаться только основные, приоритетные сведения о
каждом компоненте интеллекта.
Природа
человек
Т
р
у
д
С
а
м
о
п
о
з
н
а
н
и
е
В
о
л
я
П
о
з
н
а
н
и
е
Мировоззрение
Творчество
Тезаурус
Рисунок 7.1. Структура связи интеллекта и природы
57
В-третьих, интеллект является открытой системой и поэтому, создавая
гармонию в одном месте, он неизбежно порождает хаос, энтропию в другом.
Причем обязательно в еще большем масштабе. Вот почему возникновение
экологических и других негативных проблем в результате деятельности человека неизбежно. Вопрос о сохранении возможности выживания человека в
этих условиях будет рассмотрен ниже, в §8.8.
Строго говоря, интеллект не создает новую гармонию, а ее структурирует, т.е. создает объекты, содержащие большое количество отрицательной энтропии в малом объеме.
В-четвертых, интеллект как объект биологической природы не может
устойчиво существовать без непрерывного развития. Более того, интеллекту
присуща тенденция к постоянному ускорению своего развития. Если, говоря о
биологической системе, мы отмечали ее аналогию с движущимся с большой
скоростью авиалайнером, то интеллект приходится сравнивать с взлетающей
ракетой. Потеря ею необходимого ускорения неизбежно приведет к падению и
разрушению.
7.2. Интеллект как инстинкт. Связь с другими инстинктами человека
Судя по всему, инстинкт мышления (рассудок, интеллект, сознание) развился у человека на базе поведенческого инстинкта высших животных. Как
уже указывалось выше, поведение высших животных определяется сложной
системой взаимодействия условных и безусловных рефлексов. Способность к
формированию условных, ненаследуемых рефлексов под воздействием периодических раздражителей внешней среды является также инстинктом (безусловным рефлексом) высших животных. Этот инстинкт позволяет выработать
гибкую систему реагирования, учитывающей конкретные условия окружающей животного природы. Единственное, чего нет в этом инстинкте, – это
стремления к сознательному упорядочению окружающего мира.
Приведенный выше пример погони хищника за зайцем (см. § 6.9) можно
использовать в качестве исходной модели возможности возникновения интеллекта. Мы уже говорили о том, что эта погоня в конечном счете приводит к
наследственному усилению мышц ног обоих партнеров. Но мы не учли другой
возможности развития процесса. А почему бы хищнику заблаговременно не
вырыть яму на пути зайца? Или окружить участок леса с зайцами оградой и
без труда отлавливать часть из них, давая возможность остальным размножаться? Что нужно, чтобы додуматься до этого? Чтобы поведенческий рефлекс развился до более высокого уровня предвидения развития событий. В
сущности, бег волка по кратчайшей траектории есть уже предвидение местонахождения зайца в момент встречи.
Так усложнение цели сохранения жизни путем развития поведенческого
инстинкта в рефлекс предвидения будущего и создание новых событий легло в
основу формирования интеллекта (рис. 7.2).
58
Поведенческий инстинкт
Цель – самосохранение
Предвидение событий
инстинкт
Цель –самосохранение
Создание новых событий
Цель –
самосохранение
Создание
новых событий
Цель –
преобразование природы
Интеллект
Цель –
преобразование природы
Рисунок 7.2
Разумеется, интеллект – более сложный и богатый разнообразными нюансами инстинкт, нежели инстинкт поведения животных. Его строение и основные закономерности будут описаны ниже. В этом параграфе мы попытаемся определить взаимосвязь этого инстинкта с многочисленными другими инстинктами. В первую очередь следует подчеркнуть, что мышление, рассудок главный, основополагающий инстинкт человека. Интерес к познанию мира,
осмысление его, формирование идей, грез, фантазий, логических и образных
построений, постоянное стремление к творчеству, к созданию различных материальных и духовных ценностей, к общению – всё это создало новый объект
природы – внутреннюю жизнь человека, его духовный мир. На это накладывается сложнейшая гамма эмоций – радости, грусти, горя, агрессивности, страха,
привязанности, усталости, интереса и многих других. Всякая попытка считать
приоритетным какой-либо иной инстинкт ошибочна. Это, однако, не значит,
что роль этих других безусловных рефлексов значительно уступает главному
инстинкту. Вовсе нет, более того, в иных случаях эти другие превалируют над
инстинктом сознания. Например, инстинкт сна после продолжительного бессонного интервала работы. Или инстинкт голода. Или инстинкт материнства.
Поэтому, определяя интеллект как главный инстинкт человека, мы имеем в
виду полный жизненный цикл человека.
Для того, чтобы установить, как инстинкт сознания связан с другими инстинктами, учтем, что все они представляют собой единую систему, управляющую физиологией, психологией и сознательным (целенаправленным) поведением человека.
Строение этой системы лучше всего понять, воспользовавшись аналогией со структурой какого-нибудь анатомического объекта организма. Например, костного аппарата. Как известно, базовым элементом этого аппарата является позвонок. Тазобедренные, черепные кости, ребра, конечности - все это
является аморфным видоизменением позвонков.
Точно также базовым инстинктом у человека, как и у всех живых организмов, является инстинкт продолжения рода, половой инстинкт. Особенно
четко связь полового инстинкта с инстинктом сознания выявил известный
ученый-невропатолог З.Фрейд [20]. Именно ему принадлежит честь доказать,
что сознание имеет несколько уровней.
59
Верхний уровень, уровень непосредственно мыслительной деятельности, находится под контролем самого сознания. Иными словами, в этом уровне
есть самостоятельная обратная связь, осуществляющая или наоборот, тормозящая мыслительную деятельность, переключающая ее с одного объекта изучения на другой. Эта часть мыслительной деятельности, как правило, непосредственно связана и с управлением двигательным механизмом человека,
включая речевой аппарат. Обратная связь в сознании человека осуществляется
путём оперативной памяти – идеи (мысли), рождённые в процессе сознательной деятельности, тут же запоминаются и могут быть сразу же воспроизведены вновь для контроля и переработки. Но наряду с ней имеется несколько
уровней подсознательной мыслительной деятельности. На этих уровнях также
происходит осмысливание тех или иных объектов и явлений, рождение идей и
т.п. Однако все это происходит уже без контроля мыслительного аппарата
мозга. Более того, эти подсознательные процессы могут происходить и тогда,
когда верхний уровень переключился на другие проблемы. Вот почему, когда
мозг вновь возвращается к определенной проблеме, из подсознания извлекаются совершенно новые идеи.
Особенность подсознательной деятельности мозга заключается в том,
что она более тесно связана с другими рефлексами организма и подвержена их
влиянию. Вот почему часто сознательная деятельность человека оказывается
под сильнейшим, причем неосознанным воздействием других инстинктов.
Это влияние существенно зависит от степени загруженности сознания
его основным видом деятельности – творчеством, созданием новых идей. Если
интенсивность загруженности мозга творчеством велика, то влияние других
инстинктов на подсознание, а, следовательно, и на сознание, подавляется.
И наоборот. Более того, незагруженный творческой работой мозг, чтобы
восполнить дефицит естественного возбуждения, ищет искусственные стимулы.
З.Фрейд определил в качестве главного стимула, побуждающего головной мозг к деятельности, поиск удовольствия. При этом он определил как сознательные стимулы удовольствия, главным из которых мы считаем творчество – создание мысленной модели будущей гармонии, так и подсознательные.
Вот почему мы сталкиваемся с казалось бы безрассудными действиями людей – употребление наркотиков, опасная для самого индивидуума агрессивность, разнузданная половая жизнь, обжорство и т.п. Единственно эффективный способ преодоления этого – творчество, дающее высшее удовольствие.
Именно творчество реализует главное предназначение человека - упорядочение окружающего мира.
Сознание – верхний уровень интеллектуальной деятельности человека –
по З.Фрейду имеет два подуровня: собственно сознание (Эго) и сверхсознание
(альтерЭго) [26]. Сверхсознание направлено на объединение мышления отдельных людей в коллективное, т.е. на создание общественного интеллекта. О
механизме его действия будет сказано ниже, в § 8.2.
60
7.3. Познание окружающего мира. Самопознание человеком самого себя
Первым шагом проявления интеллекта является познание физической
реальности. Познание – это сложный процесс, начинающийся с работы органов чувств – зрения, обоняния, слуха, кожных рецепторов, рецепторов вкуса,
болевых ощущений. Однако главным в процессе познания является осмысливание полученной с помощью органов чувств информации, ее ранжирование,
поиски внешних и внутренних связей объектов и явлений, запоминание, абстрагирование – поиск единых существенных признаков различных объектов и
явлений. Именно поиск объединяющего начала является приоритетом этого
этапа деятельности интеллекта.
Пожалуй, одним из наиболее ярких и актуальных примеров такого поиска служит ситуация, сложившаяся в разделе физики, занимающемся изучением
элементарных частиц. В настоящее время обнаружено их несколько десятков и
определены свойства каждой. Но объединяющей идеи нет. Идут интенсивные
поиски. Например, предложена идея кварков. И все-таки такой, например, систематизации, какую удалось получить для элементов химических веществ,
нет. И это вызывает неудовлетворенность, порождает непрекращающиеся
стимулы к новым поискам. Хотя, казалось бы, а кто сказал, что между этими
частицами обязательно должна существовать внутренняя взаимосвязь? Тем не
менее, большинство ученых, если не все, в этом глубоко убеждены.
Вторым важнейшим элементом познания является фактор достоверности. Как отличить истинные знания от ложных? Обычный здравый смысл подсказывает следующие признаки:
1. Знания соответствуют сведениям, полученным с помощью органов
чувств человека.
2. Ощущения, полученные с помощью органов чувств, повторяются, выстраиваясь в некоторые закономерности.
3. Эти ощущения одинаковы у нескольких людей, т.е. объективны.
4. С помощью этих знаний правильно предсказываются будущие события.
Однако критический анализ всех этих критериев показывает их недостаточность. Действительно, благодаря первому признаку можно отличить сведения о реальных объектах и явлениях от миражей и сновидений. Однако наши
органы чувств ограничены и большинство современных научных данных получено с помощью сложной совокупности ощущений, основанных на использовании приборов и аналитических гипотез (теорий) о том, что же на самом
деле есть в природе. Это относится, например, к атомам, ядрам, элементарным
частицам, космическим объектам - черным дырам, нейтронным звездам. Поэтому приходится учитывать, что сведения, полученные с помощью ощущений, носят поверхностный начальный характер.
Еще неопределеннее обстоит дело со вторым признаком - наличием закономерностей в поведении того или иного объекта. Дело в том, что есть целая
наука, причем узловая с точки зрения естествознания, математика, которая
61
имеет дело с выдуманными человеком объектами, поведение и взаимодействие
которых подчиняется определенным, выходящим из-под произвола человека
закономерностям. Утверждать, что это происходит потому, что человек "придумывает" только те объекты, которые подсказывает ему окружающая природа, значит, упрощать ситуацию. Где, например, мог увидеть свою поверхность
Мебиус? Где в природе мог обнаружить свою геометрическую модель Лобачевский или Клейн? Но если так, если могут существовать идеальные объекты,
поведение которых подчиняется объективным, не зависящим от сознания человека законам, то как их отличить от реальных физических объектов?
Третий признак - получение одинаковых ощущений разными людьми также является лишь поверхностным, начальным показателем достоверности.
Так, например, большинство людей видит кожу человека как некий сплошной
покров. Однако врачи и биологи через микроскопы обнаруживают, что она
представляет собой сложную структуру клеток.
Не намного лучше и с четвертым признаком. Так, длительное время врачи обнаруживали, что кровопускание облегчает состояние больных гипертонией, полагая, что оно определяется избытком крови. Однако оказалось, что
это не так. Или, например, волновая теория света смогла предсказать интерференцию и дифракцию, но оказалась беспомощной для объяснений явления
теплоемкости, фотоэффекта, излучения и др. Таким образом, предсказание с
помощью естественной теории одних явлений не гарантирует возможности
предсказания других. Ученые смирились с мыслью об относительном характере знаний, о постепенном приближении к истине.
Все сказанное свидетельствует о том, что проблема истинности знаний важнейшая проблема естествознания. Французский ученый А. Пуанкаре предложил определять знания на любом этапе развития интеллекта как некоторое
соглашение между учеными [5]. Ничего иного, кроме того, что входит в круг
согласия ученых, в мире нет. Такая точка зрения также уязвима. Может появиться иная группа людей, не входящих в элиту тех, кто в силу традиций
присвоил себе право на истину, которая провозглашает иные истины. Очевидно, потребуется какая-то дискуссия, какое-то объективное сопоставление этих
концепций с теми начальными сведениями, которые даются ощущениями. Но,
главное, что может убедить любого человека в истинности той или иной теории – это минимальность исходных постулатов для обоснования всех входящих в круг ее рассмотрения вопросов. Такая цель познания связана все с той
же тенденцией к упорядоченности – чем меньше исходных сущностей, тем более гармонична, более упорядочена концепция по сравнению с другими.
Интересно, что и представление о том, что человека окружает физическая реальность, существующая независимо от его сознания, строго говоря, не
доказано. Оно принимается нами как постулат. Единственным аргументом в
пользу принятия такого постулата в настоящее время является отсутствие какой-либо иной неуязвимой с точки зрения логики парадигмы.
Есть еще один фактор, учитываемый при оценке достоверности научных
знаний. Как правило, всякая новая теория должна включать предшествующую,
62
как частный случай. Так, например, использование квантовой теории для энергий, значительно превышающих квант hv , приводит к обычной механике. То
же и с теорией относительности - при скоростях, значительно меньших скорости света, она сводится к классической механике.
В физике есть такой принцип, именуемый "бритвой Оккамы" – по имени
ученого, впервые его сформулировавшего: "не следует множить число сущностей". В терминах данной работы: если при использовании какой-либо теории
понадобилось увеличить число исходных постулатов или объектов исследования, следовательно теория априори имеет дефект. Так, были отброшены теория тепловых процессов, использующая понятие "флогистона", теория электромагнитного поля, использующая идею "эфира", теория живых организмов,
которая использовала идею "витализма". Вот почему естествоиспытатели считают столбовой дорогой познания природы увязывание воедино всех сложнейших ее проявлений и с таким недоверием относятся к гипотезам, не связанным с единой парадигмой физического мира.
Одной очень важной ветвью процесса познания является самопознание
интеллекта. В отличие от всех других представителей животного мира человек
стремится определить цель как своего индивидуального существования, так и
существования всего человечества. Отсюда возникновение мощного мировоззренческого направления человеческого мышления. Схема формирования мировоззрения человека, несмотря на всю свою сложность сводится все к той же
цепочке обратной связи (рис. 7.1).
Основываясь на существующих в данную эпоху концепциях существования мира, каждая конкретная личность или специально выбранные люди
формируют цель существования человека. В конечном счете, эта цель и предопределяет логику поведения индивидуума или группы людей в течение сознательной жизни.
Кроме цели самопознание определяет волю человека, т.е. возможность
воздействовать на свою жизнь, определять будущее развитие событий.
О цели существования интеллекта вообще мы уже говорили выше - создание гармонии, упорядоченных систем в окружающем мире. Цель конкретного человека дополняется обычной биологической целью – самосохранения
жизни своего организма. Однако главная часть цели конкретного человека сохраняется – воздействие на окружающую среду и создание в ней гармонии.
Каждый интеллект обладает исключительной индивидуальностью, и это обстоятельство предопределяет различие в целях конкретных людей. Одни из
них имеют склонность к музыкальной деятельности, другие - к управлению и
бизнесу, третьи - к технике, четвертые - к медицине и т.д. Очень важно, чтобы
цель деятельности человека совпадала с его возможностями, т.е. заложенной в
генетической памяти программой. Очень важно подчеркнуть, что знания, приобретаемые человеком в течение жизни, дополняют способности, которые заложены в нем природой. Если процесс обучения не дополняет природных
склонностей человека, то это существенно сужает возможности достижения
человеком своих целей. Здесь следует отметить, что согласно анатомическим
63
исследованиям, мозг всех людей обладает практически одинаковым объемом,
т.е. суммарным количеством клеток. Используя язык информатики, можно
сказать, что все люди – это компьютеры с практически одинаковой вычислительной способностью. Разница лишь в количестве и качестве заложенного
природой комплекта "сервисных программ", т.е. природных способностей. Поэтому для возможности реализации цели одним людям в процессе обучения
приходится затрачивать больше усилий, нежели другим, даже если ими правильно выбрана профессия.
Еще одним фактором, заложенным природой в интеллекте и тесно связанным с понятием цели, является соревновательность*, т.е. стремление создать гармонии больше, чем любой другой человек.
Всякий человек в отдельности и все люди в целом в процессе самопознания стремятся установить пределы своего воздействия на окружающую
природу. Отложим на более позднее время изложение того, как сформировалось современное представление об этом. Отметим только, что эти пределы
определяют понятие воли. В настоящее время большинство людей убеждено в
том, что единственным ограничением воли совокупного интеллекта человечества являются законы природы и, естественно, уровень их познания. Никаких
иных ограничений возможности человечества нет.
Воля конкретного человека связана не только законами природы и уровнем его знаний (тезаурус) и воспитания, но и законами его взаимодействия с
другими людьми. Наиболее правильно эти законы можно считать сформированными тогда, когда они обеспечивают максимальную возможность для каждого индивидуума заниматься творческой деятельностью. Здесь нельзя не отметить роль религии, особенно ее канонических направлений - иудаизма, христианства, мусульманства и буддизма. Все они вобрали в себя историческую
мудрость человечества и различаются по своим нравственным критериям
лишь в частностях. Неудивительно поэтому, что в последнее время наблюдается определенное стремление их к сближению.
Кроме законов общения людей, возможность реализации их воли ограничивается социальными, историческими факторами, уровнем знаний и воспитания. Во всяком случае в каждом из важнейших компонентов инстинкта
сознания заложено стремление к свободе - реализации потребности создания
гармонии. Эта потребность и является волей.
7.4. Духовная жизнь человека
Основной формой деятельности головного мозга человека является
творчество, рождение идей. Прежде чем начать действовать, вторгаться в
жизнь природы, человек создает модель будущей ситуации в уме. Одновременно продумывается схема действий. Впрочем, деятельность мозга сложнее,
нежели разработка способа преобразования природы.
*
З.Фрейд именовал эту сторону интеллектуальной деятельности “фактором значимости” [20].
64
Человек рождает идеи непрерывно. Степень их сложности и реализуемости определяется уровнем знаний и способностей данного индивидуума (тезауруса). Чем больше знаний у человека, больше навыков, тем сложнее и богаче
внутренняя жизнь, тем более сложные и глубокие идеи он рождает.
Известно два вида творческой деятельности – интуитивная (образная) и
логическая. Идеи, порожденные первым видом, богаче содержанием и оригинальнее. Однако степень их ошибочности, нереализуемости, выше, чем у второго. Идеи, рожденные логикой, безусловно, реализуемы, если, конечно, в ходе логических рассуждений не была допущена ошибка. А.Пуанкаре в своих
трудах [5] указывал, что творчество является симбиозом двух этих видов.
Ученый благодаря силе своей фантазии (интуиции) рождает новую идею (образ, модель), а затем с помощью логики обосновывает или отвергает ее.
Процесс создания идей, образов происходит непрерывно во время бодрствования человека. Внутри него возникает своя, невидимая окружающему
миру жизнь души. По степени гармоничности она может превосходить и, как
правило, превосходит ту жизнь, которая окружает человека. Поэтому в инстинкте сознания заложено стремление реализовать возникшую в душе гармонию в окружающем физическом мире. Если при этом возникают затруднения
(а они чаще всего возникают), человек испытывает дискомфорт. Дискомфорт
человек испытывает и тогда, когда необходимость обеспечивать другие жизненные потребности, другие инстинкты, отвлекают его от интеллектуальной
деятельности. Особенно если они связаны с рутинной, ничего не дающей для
интеллекта деятельностью. Отсюда возникают проблемы свободы. Свобода это возможность заниматься интеллектуальной деятельностью. При этом важно не только иметь свободное от рутины время, но и необходимые приборы, и,
главное, знания.
З.Фрейд связывает понятие комфорта, удовольствия для человека не
только с интеллектуальной деятельностью, но и с удовлетворением других инстинктов – питания, продолжения рода, сна и т.д. Это правильно. Но эти факторы комфорта присущи не только людям, но и другим высшим животным.
Людям же - единственным на Земле носителям интеллекта - присуще главное,
более структурно сложное, а потому более высокое поприще деятельности,
дающее удовлетворение - это умственная деятельность. Состояние дискомфорта, невозможность реализации основного инстинкта порождает всякого
рода негативные реакции, патологию психической деятельности.
Еще один важный вопрос, связанный с духовной жизнью, это соотношение труда и творчества. Материалисты, поставив во главе природы материю,
считают, что основная форма деятельности человека – это труд, т.е. создание
материальных благ. На самом же деле труд, как уже говорилось, присущ всем
видам живых существ. Необходим он и человеку. Но внутри того, что именуется этим словом, есть высшая его форма – творчество, которая присуща только человеку.
65
7.5. Происхождение и эволюция интеллекта
Выше уже указывалось на то, что в результате самых разнообразных исследований установлено, что интеллект, как безусловный рефлекс человека,
развился из поведенческого инстинкта высших животных.
Известно, что существование человека, как самого высокоорганизованного животного, длится около двух миллионов лет. Можно ли считать, что
биологическое оформление человека в современном виде, происшедшее порядка 100 тыс. лет назад, совпадает с возникновением интеллекта? Судя по
многочисленным работам ученых-антропологов, нет. Известно знаменитое
выражение Ф. Энгельса о том, что человека создал труд. Аргументом этого
силлогизма служит тот факт, что многие ученые идентифицируют степень
развитости интеллекта со сложностью и разнообразием орудий труда. Что касается точки зрения антропологов, то с ней трудно не согласиться – чем выше
интеллект, тем с большим совершенством он воздействует на окружающую
природу, заставляя ее объекты служить своей цели.
И все-таки, учитывая главный продукт деятельности интеллекта, – творчество, необходимо связывать момент его рождения с моментом появления у
человека осознанной цели своего бытия. Выше уже указывалось, что установление такой цели связано с формированием мировоззрения, на начальной стадии развития – религии. Поэтому первыми признаками появления сознательной жизни людей – возникновения у них интеллекта – следует считать обнаружение у них ритуальных аксессуаров. Судя по данным геологов, они появились всего пару десятков тысяч лет назад [39].
Дальнейшее развитие интеллекта связано главным образом, если судить
по историческим данным, с двумя факторами: 1) усложнением и развитием
социальной системы - наивысшим уровнем гармонии (о ней - следующая глава), 2) совершенствованием структуры религиозных взглядов. Во всяком случае, религия – это не способ одурачивания людей, не источник мракобесия, а
необходимый элемент познания, предметом которого является формулирование цели жизни человека и предсказание результатов деятельности. Неудивительно поэтому, что на протяжении многих столетий научные исследования
тесно переплетались с религиозными. Например, изучение звездного неба входит в один из ритуалов ислама, а изучение физиологии человека - основа многих индийских религий. На базе христианских богословских школ возникли
многочисленные научные и философские течения Западной Европы. Следует,
однако, отметить, что мировоззренческие концепции являются производными
от естественно-научных, поэтому закономерно отстают от них. При этом, становясь самостоятельным элементом существования человеческого общества (о
чем подробнее будет сказано далее в главе "Социальные системы"), эти концепции, точнее ее носители начинают препятствовать распространению новых
данных, новых идей. Так происходило и с религиозными идеологиями, так
было и с недавно канувшей в лету материалистической идеологией. Дело в
том, что развитие науки приводит к изменению исходных мировоззренческих
66
положений и таким образом к разрушению господствующей идеологии, а, следовательно, и стабильности общества. Тем не менее главное преимущество религиозных учений, возникших как естественный процесс становления интеллекта, в том, что на всех стадиях своего развития религия исходит из двух посылок – наличия некоего упорядоченного начала в природе (бога) и доминирующей роли интеллекта (души) в жизнедеятельности человека. Нетрудно заметить, что и естественные науки с самого начала своего рождения также исходят из доминирующей роли законов природы и неограниченной возможности рассудка человека в деле их познания. Так что принципиального расхождения науки и религиозно-философских воззрений не существует.
На начальной стадии развития интеллекта, когда взаимосвязь явлений и
многочисленные причинно-следственные связи в природе не были установлены, человек исходил из наличия многих управляющих начал. Природа казалась населенной неведомыми существами громадной силы, которые могут
наносить людям внезапные удары. Но оказалось, что эти силы можно использовать и на благо людей – использовать огонь и воду, приручать животных,
выращивать зерна, овощи и фрукты, создавать орудия производства. Так родились основы языческой религии - идеи многобожия. Сами боги, несмотря на
их всесилие, рассматривались не как враждебная людям сила, а как сверхъестественное начало, с которым можно вступать во взаимодействие. В зависимости от правильности отношений с ними они либо приносили людям благо,
либо жестоко "наказывали" их. Постепенно у интеллекта человека вырабатывалась "воля" – понимание того, что не все детали жизни природы предопределены богами, и у людей есть возможность самостоятельной деятельности в
пределах установленных теми ограничений. Тем не менее, рамки этой самостоятельности, этой воли были неясны. Отсюда склонность к мистике, фатализму, вера в судьбу, в предопределенность развития событий под влиянием
этих сверхъестественных сил. Накопление знаний, все более глубокое постижение взаимосвязей явлений и объектов природы, а главное – достигнутые результаты в деле управления природой раскрепощали волю человека, сужали в
его сознании поле деятельности сверхъестественных сил. У них оставалась
только одна ниша – упорядоченность физической реальности. Более того, становилось все более ясным, что все законы природы имеют некое внутреннее
единство. Так появилась идея одного бога – монотеизм. Самое интересное, что
монотеистическая религия отвергала всякого рода мистификацию – колдовство, шаманство, предсказания, тем самым утверждая в людях веру в действенность их воли. Эта религия запрещала изображения бога в виде какихлибо людей или живых существ. Это тоже является в высшей степени прогрессивным фактом. По сути дела, бог идентифицировался с мировой гармонией, порядком. Мысль о том, что бог – это некий кормчий, капитан, который
ведет по бурным волнам бытия корабль Вселенной, все более заменялся идеей
"творца", идеей "духа" – создателя и хранителя гармонии природы.
В рамках этих установленных законов просторы деятельности человека
резко расширялись. Ему становилось все более ясно, что есть в природе такие
67
законы, которые никогда и никем не будут изменены. Возможно, что на базе
этих законов возникнут новые, производные закономерности. Они и появляются, свидетельствуя об эволюции природы. Но за пределами основных, фундаментальных законов власть "бога" не распространяется. В какой-то степени
возникает аналогия с хорошо функционирующим демократическим государством – никакой президент, несмотря на всю имеющуюся в его распоряжении
мощь, не может помешать любому гражданину делать все, что ему угодно, если при этом он не нарушает законы этого государства. Таков основной ствол
развития религии, приведший к современным естественно - научным концепциям. Проследим, как он исторически реализовывался [26].Наиболее развитым, по сути дела, первым цивилизованным государством был древний Египет. Его религия первоначально, как и религии других народов, имела множество богов, персонифицировавших силы природы – небо, землю, солнце, луну.
Однако где-то около полутора тысяч лет до н. э., когда Египет стал крупной
мировой империей, начала развиваться новая, монотеистическая религия. В
1375 г. во главе этой державы стал фараон Аменхотеп IV, который узаконил
эту религию как государственную. Взамен многих богов во главе мира был
провозглашён бог Атон. Разумеется, это была в высшей степени прогрессивная религия, во многом даже опережавшая степень развития естественных
наук. В ней впервые было определено, что разум, порядок в природе взаимосвязан, представляет собой единый ее компонент. Более того, фараон запретил
изображение бога, впервые признав, что источник управления природой не
имеет материальной оболочки. Из религии исключено все мифическое, магическое и колдовское. Ясно, что такая религия должна была дать сильный толчок развитию интеллекта. Однако эта религия натолкнулась на мощное противодействие жрецов традиционной религии, и после смерти фараона жрецы
Египта ее искоренили.
Один из идейных последователей фараона египетский царедворец Моисей решил продолжить дело своего монарха своеобразным путем. Он воспользовался естественным стремлением одной из этнических групп, населявших
Египет, – еврейской - к национальной свободе и предложил вывести ее из территории собственно метрополии на одну из земель, находившихся под управлением Египта – в Палестину. Взамен за свободу он предложил им принять
религию Аменхотепа, адаптированную к специфике древнееврейской общины.
Так устойчиво, официально, как государственная, впервые появилась древнееврейская монотеистическая религия – иудаизм. Естественно, это в высшей
степени прогрессивное для того времени мировоззрение способствовало развитию этого народа. Важно то, что целью человеческой жизни эта религия
объявила "спасение души". Поскольку душой считалось интеллектуальное "я"
человека, такая цель представлялась также достаточно прогрессивной. Определялись критерии "добра" и "зла", причем под первым в целом подразумевалось все то, что так или иначе связывалось с сотворением гармонии и внутри
общества, и в окружающей природе. Однако спустя более тысячи лет своего
существования она в значительной степени закостенела в догмах. Тогда на
68
смену ей появились две новые реформаторские ветви монотеизма - христианство и мусульманство. Они принципиально отличались от исходной религии в
понятиях "добра" и "зла", т.е. уточнением цели существования человека. Безусловно, эти новые религии были в целом более прогрессивны. Но главная
прогрессивная суть их заключалась в дальнейшем отказе от идеологии рабства, о чем будет сказано далее.
Здесь уместно отметить, что независимо от иудаизма, на Востоке возникло в 5–6 веке до нашей эры еще одно направление монотеизма - буддистская религия. Ее создатель - индийский принц Сиддхарта Гаутама и был впоследствии провозглашен Буддой (просветленным, пробужденным). Отличие
этого направления от изложенного выше главным образом состоит в том, что
оно менее связано с естественно - научным познанием природы, и нацелено на
самопознание, самосовершенствование человека.
Развивавшиеся внутри монотеистических религий естественно - научные
взгляды сформировались в 15–17 веке нашей эры как самостоятельная, более
того доминирующая форма деятельности интеллекта. Её мировоззренческой
частью стала натурфилософия.
И хотя родоначальниками философии были древние греки, до этого времени она не стала базовой мировоззренческой доктриной, т.е. основой развития интеллекта.
Суть этого перехода заключалась в том, что "поле деятельности" бога
еще более сужалось - он становился олицетворением упорядоченности природы, царящей в ней гармонии, ее законов. Ему даже было придумано иное
название – "разум". Впервые такая формулировка прозвучала в трудах средневекового голландского философа Б. Спинозы. Именно его философская доктрина стала доминирующей для мировоззрения большинства ученых-естествоиспытателей 18, 19 и 20-го веков.
Многочисленные течения натурфилософии часто взаимно исключали
друг друга, но среди них можно определить три основных направления. Первое, начало которому положил Б. Спиноза, признавало наличие объективной,
независимой от сознания исследователей физической реальности. Эту реальность наука постепенно постигает, все ближе подвигаясь к истинному ее пониманию. Сама реальность, по мысли этих философов, включает в себя материальный, вещественный субстракт и самостоятельно от него существующую
гармонию, обеспечивающую упорядоченность природы. Пространство и время
определяются как "сцена", на которой разыгрывается драма природы. В той
или иной степени этот подход разделяли впоследствии Д. Бруно, Декарт, Ньютон, Эйнштейн, из философов - Кант, Гегель, а из политиков - идеологи французской революции Вольтер, Руссо и Дидро. Главный вопрос - о цели человеческой жизни, о назначении человека у этого направления естественно сводился к реализации всемирного разума, к максимальному упорядочению природы, к повышению ее гармонии.
Вторая ветвь связана с проблемой оценки истинности наших знаний об
окружающей природе. Сторонники этого направления в центр мироздания
69
ставят сам интеллект человека, а весь мир рассматривают как некоторые придуманные им схемы. Наличие объективных, не зависящих от сознания явлений
их не смущает, так как они проводят параллель с математикой, в которой, как
мы уже говорили, правила взаимодействия объектов, придуманных человеком,
не зависят от их "творца". Естественно, что главную цель существования интеллекта они видят в одном - в существовании мира вообще. Ведь если нет человека и его интеллекта, то нет и его творения - мира. Пожалуй, в наиболее
отчетливом виде эту концепцию изложил в 18 веке Юм, а из физиков, наиболее последовательно поддержавших ее, следует назвать Маха и А. Пуанкаре. В
идеологическом плане – плане взаимодействия людей друг с другом – это
направление развивали Шопенгауэр, Ницше. Согласно учению первого, продолженному вторым, историю общества делают выдающиеся личности, принадлежащие к избранным нациям. Всем остальным людям и природе отводилась роль пассивных исполнителей их воли.
И, наконец, третья ветвь основана на том, что единственным компонентом природы является материя (в переводе с греческого - "вещество"). Упорядоченность материи либо возникла сразу в результате неведомого акта творения, либо существовала вечно. В этом последнем случае рассматривались два
варианта. Согласно одному, эта упорядоченность неизменна на протяжении
всего бесконечного периода существования. Согласно второму, она меняется
под воздействием внутренних свойств, присущих материальным объектам, в
частности, движения и внутренних противоречий. Пространство и время рассматриваются материалистами как форма бытия материи, как еще одно ее
свойство. Человеческое сознание рассматривается как продукт высокоорганизованной материи. Основной целью жизни людей материалисты признают создание материальных благ. При этом они допускают и создание духовных
ценностей, но как дополнение, как некий декор к материальным. Поскольку
сознание, духовный мир человека вторичны по отношению к его материальной
оболочке, все, что направлено на обслуживание этого мира, – культура, наука,
социальные и политические проблемы – вторичны по отношению к главному
объекту деятельности – производству, созданию материальных благ. Нет
смысла уточнять, что главными апологетами этого направления являются
К.Маркс, Ф.Энгельс, В.Ленин и многочисленная армия философов и идеологов стран "победившего социализма".
Из всех этих направлений самопознания главным, стержневым следует
признать первое – направление так называемых "рационалистов". Нетрудно
заметить, что вся структура современного естествознания исходит из того, что
материя является не единственным, а одним из трех суверенных компонентов
мироздания (это в общем-то и обосновано в данной работе). Поэтому и целью
деятельности интеллекта следует признать то, что было сформулировано
выше – создание гармонии, упорядоченности природы. С этой точки зрения
деятельность композитора, создающего гармонию звуков, нельзя принципиально считать вторичной по отношению к деятельности лесоруба, деятельность конструктора по отношению к деятельности каменщика, художника – по
70
отношению к маляру, ученого – по отношению к хлеборобу. Все эти виды деятельности оказываются качественно эквивалентны и различаются количественно – по величине созданной отрицательной энтропии, гармонии.
Следует отметить, что развитие интеллекта пока не сопровождается
морфологическими (анатомическими) изменениями человека. Оказывается,
объем нейронов головного мозга, заложенный природой, достаточен для существенного усложнения интеллектуального труда.
Развитие интеллекта связано также с тем обстоятельством, что по мере
роста производительности труда все больше времени высвобождается у людей
для творческой работы. Впрочем, и здесь возникают проблемы социального
плана, т.е. коллективного характера интеллектуальной деятельности.
Дальнейшее развитие интеллекта следует ожидать по следующим
направлениям:
1) максимальное использование компьютерной техники и постепенное
превращение ее в искусственный интеллект;
2) улучшение социальной процедуры учета индивидуальных особенностей интеллекта каждого человека (профессиональная ориентация, усовершенствование процесса обучения, создание специализированных рабочих мест);
3) дальнейшее развитие физических основ интеллекта – вычислительной
способности мозга, более экономной и продуктивной системы его деятельности;
4) улучшение социальных условий взаимодействия различных индивидуумов, о чем будет сказано ниже.
Все эти факторы будут вызывать дальнейшую нагрузку на головной
мозг. Напряжение его работы, безусловно, будет нарастать. Никакого состояния ослабления умственной деятельности, расслабленности, "земного рая" не
предвидится. Надо полагать, что это напряжение приведет, в конечном счете, к
определенным морфологическим изменениям человека.
7.6. Искусственный интеллект
В предыдущем параграфе, изучая эволюцию интеллекта человека, мы
высказали мнение о том, что она может привести к созданию качественно нового уровня развития природы - искусственного интеллекта. На чем основано
это мнение? Главным образом на том, что наука все более основательно осваивает алгоритмы работы человеческого мозга, а наиболее передовая отрасль
техники – электроника – создает все более компактные микропроцессоры, в
единице объема которых сосредотачивается почти такое же количество простейших логических операций, как и в таком же объеме головного мозга. Уже
сейчас калькуляторы и компьютеры гораздо быстрее людей считают, причем
довольно сложные многочлены, лучше многих студентов решают математические, физические, технические и другие естественнонаучные задачи. Как выяснилось недавно, даже в шахматы компьютеры играют не хуже чемпиона мира. Человек все большее количество своих интеллектуальных проблем доверя71
ет компьютерам. Возникла новая наука - эвристика, изучающая основные алгоритмы творческой деятельности. С другой стороны, выясняется, что какой
бы сложной и непредсказуемой не казалась работа мозга, ее можно подразделить на отдельные операции, структуры операций и установить связи между
ними. Даже влияние такого мало предсказуемого фактора, как эмоции, можно
запрограммировать, т.е. перевести на язык работы автоматов.
Рассмотрим в самых общих чертах, как это можно сделать. Начнем с рецепторов, т.е. датчиков, получающих информацию от внешнего мира.
Например, восприятие световых сигналов – зрение. Глаз представляет
собой достаточно просто моделируемую зрительную систему, основными элементами которой являются хрусталик и глазное дно – рис. 7.3. Хрусталик есть
обычная двояковыпуклая линза с переменным фокусным расстоянием. Это
расстояние регулируется путем растягивания или сжимания хрусталика мышцами зрачка. Благодаря этому на глазное дно попадает существенно уменьшенное, перевернутое, но четкое изображение предмета. Глазное дно - основной элемент зрительной системы – представляет собой матрицу, каждая клеточка которой содержит дендриты зрительных нейронов. Они реагируют не
только на плотность световой энергии, но и на цвет, точнее на один из трех
цветов - красный, зеленый, голубой. Благодаря этому картина дробится на отдельные части. Далее она передается в головной мозг, где воспроизводится в
виде мозаики. Чем меньше клеточка мозаики, тем более сплошной кажется
картина. Ясно, что все это, включая систему обратной связи, управляющей
фокусным расстоянием хрусталика, можно воспроизвести технически.
Рисунок 7.3. Оптическая система глаза:
1 – хрусталик (линза с переменным фокусным расстоянием); 2 – мышцы
хрусталика; 3 – глазное яблоко; 4 – сетчатка; 5 – рассматриваемый предмет;
6 – его изображение на сетчатке; 7 – оболочка глаза; 8 – роговица; 9 – зрительные нервы, управляемые мышцами глаза; 10 – средний мозг; 11 – радужка
Также технически воспроизводятся в различных устройствах рецепторы
звука, обоняния, поля температур, осязания. Правда, пока они менее чувствительны, чем у людей, но тем не менее ясно, что проблема здесь не качественная, а количественная.
72
Перейдем к следующему этапу – осмыслению полученной информации.
Главное здесь – формирование абстракций. Один из возможных вариантов
машинного моделирования процедуры абстрагирования базируется на уже
описанном выше блоке гиромата [23]. На рис.7.4 дана схема уровней обобщения.
Рисунок 7.4. Модель познания внешнего мира интеллектом
Первый уровень – сигналы, получаемые от рецепторов и кратковременно хранящиеся в памяти. Второй уровень получает информацию от блока оперативной памяти первого уровня и от рецепторов и сравнивает динамику изменения внешней среды. Одновременно полученным сведениям придается
особый "вес" в зависимости от гипотезы, сформировавшейся по дополнительному алгоритму в гиромате. В зависимости от частоты повторения подаваемой
информации этот вес возрастает или теряется. Память второго уровня носит
магазинный (кассетный) характер, и "вес" информации определяется местом в
кассете: чем выше "вес", тем ближе к началу магазина расположена информация. Кроме блока гипотез и магазинной памяти первый уровень имеет экстраполирующий механизм, пытающийся выработать прогноз развития ситуации в
окружающей среде. На третьем уровне аналогичному анализу подвергается
информация от первого и второго уровня. Теперь определяются причинноследственные связи не всей информации, полученной из внешней среды, а
лишь той ее части, которая имеет больший вес. Ясно, что при этом происходит
обобщение понятий об окружающей среде. Например: береза, ель, клен  дерево; дерево, трава, кустарник  растение; растение, животное  живой организм; живой организм, камень, туча  объект природы.
Наряду с обобщением определяются причинно-следственные связи. В этом
– суть модели осмысления ситуации.
Надо сказать, что процессоры, с помощью которых организована работа
уровней для создания гипотез, пользуются программами и информацией, зало73
женной в долгосрочной памяти. Долгосрочная память является аналогом условных и безусловных рефлексов.
У человека процесс осмысления информации находится под неусыпным
вниманием зон мозга, отвечающих за эмоциональное реагирование – чувства
опасности, агрессивности, жажды, любви, сострадания, сна и многих других.
При необходимости эти чувства вмешиваются, прерывая размеренный процесс
осмысления и побуждая человека к немедленному реагированию. Однозначной модели реакции человека на внешние раздражители нет – различные психологи исходят при этом из своих моделей.
На рис. 7.5 дана блок-схема программы, реализующей на ЭЦВМ модель
эмоционального воздействия на поступки личности. В постоянной памяти модели хранятся эталоны классов ситуаций, заранее туда занесенные. В блоке
распознавания ситуаций производится на основании сравнения данных о реальной ситуации с эталонной ее ранжирование.
Возможны три варианта: 1)соответствие одному из эталонных; 2) соответствие нескольким эталонам; 3)неизвестная ситуация.
Ситуация действие отклик
Распознавание ситуации
Эмоциональная
акция
Постоянная
память
Кратковременная память
Выбор
действия
Обучение
Рисунок 7.5. Структура модели эмоциональной реакции
на сигналы внешнего мира
Оценка классов ситуаций подается в блок "эмоциональная реакция". В
этом блоке заложено три вида эмоций – радость, страх и гнев. Все эмоции по
своей силе состоят из десяти градаций – от 0 до 9. При этом числа первой эмоции берутся со знаком плюс, а числа второй и третьей – со знаком минус. Правильно оцененной ситуацией считается такая, которая вызывает появление
числа одной из эмоций, значительно превышающего по абсолютной величине
оба других числа.
Программа предусматривает оценку эмоций в динамике, т.е. за несколько мгновений до и спустя несколько мгновений после основной оценки. Именно такая комплексная оценка и определяет выбор действия.
74
Имеется три типа действия, которые выбирает модель: убегание, исследование (дальнейшее) ситуации, нападение. Активное проявление действия зависит
от числа – "веса" эмоции: чем больше "вес", тем интенсивнее реакция.
Разумеется, это очень простая модель. Однако ее создание позволяет положительно решить еще один вопрос создания искусственного интеллекта – учет
эмоционального воздействия на мыслительный процесс.
Наиболее сложной проблемой является алгоритмизация творческой деятельности человека. Тем не менее, и в этом направлении достигнуты немалые
результаты. Достаточно хорошо известны программы по созданию музыкальных мелодий, стихотворных этюдов. Разработаны программы, позволяющие
на ЭВМ создавать новые технические конструкции. Например, одна из них основана на так называемом матричном методе поиска новых конструктивных
решений. Сводится она принципиально к тому, что выбирается два класса признаков какого-то типа изделий. Например, у измерительных приборов выбирается класс параметров, которые они измеряют – давление жидкости или газа,
растяжение или сжатие материала, сила тока, высота акустического сигнала и
т.п. Все эти параметры записываются в виде столбца. Далее выбирается класс
физических принципов, на которых базируется действие прибора. Например,
растяжение или поворот пружины, магнитное взаимодействие катушек, эффект Холла, ультразвук и т.д. Все это записывается в виде строки. Продолжая
линии разделения каждой клетки столбца и каждой клетки строки соответственно вниз и вправо, получают матрицу. В этой матрице крестиками отмечают клетки на пересечении тех параметров, которые уже использованы в существующих приборах. Оставшиеся клетки позволяют создать новые приборы
для измерения каких-либо величин, основанных на еще не применявшихся
принципах. Кроме этого в программу вводят поиск оптимума какого-либо показателя качества, например, минимум массогабаритных свойств, или максимум КПД, или минимум погрешности. Эта подпрограмма позволяет оценить,
лучше или хуже будет "придуманный" машиной новый прибор.
Важной проблемой, не столько технической, сколько нравственной, является проблема разработки стимулов и цели искусственного интеллекта. Как известно, появилось немало фантастических романов, в которых будущие машинолюди изображаются в виде могучих бессмертных злодеев, главная цель которых в
уничтожении и порабощении людей. Такой вариант развития интеллекта – плод
больного воображения. Точно так же, как человек не может существовать без живой природы, также и вновь созданный интеллект не может существовать без человека. Следует всегда помнить, что цель любого интеллекта – ускорение формирования гармонии. Именно с этой целью создаются нынешние компьютерные системы. Именно эта цель будет вложена в будущий искусственный интеллект. Соответственно будут определены стимулы.
Исходя из сказанного, можно с полной уверенностью утверждать, что создание искусственного интеллекта технически возможно, а концептуально неизбежно, так как обеспечивает скачок развития природы на качественно новый уровень. Однако его существование без интеллекта человека – формирователя цели
деятельности – невозможно так же, как самого человека – без живой природы.
75
ГЛАВА ВОСЬМАЯ
СОЦИАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ. ЦИВИЛИЗАЦИЯ. НООСФЕРА
8.1. Основные признаки, элементы и свойства социальных систем
Высшей формой развития гармонии, достигнутой на Земле и ее окрестностях, является социальная система. Иногда ее именуют общественным сознанием, общественным интеллектом, обществом, цивилизацией, ноосферой.
Ясно, что все эти термины – синонимы, хотя, как и многие из перечисленных
выше, имеют свои нюансы восприятия.
Возникновение социальных систем связано с тем, что обеспечить главную цель существования – ускоренное формирование отрицательной энтропии
в природе – интеллект человека в одиночку не может. Отсюда – неизбежность
формирования совокупного интеллекта, причем как сложной структуры, в которой сознанию каждого человека предоставлена вполне определенная зона
деятельности.
Основная цель общественного интеллекта та же, что и индивидуального – формирование гармонии в природе, окружающей людей. Она, естественно, дополняется целями самосохранения самого человека и общественной системы в целом.
Социальная система – живой организм. Поэтому ей присущи все основные признаки и законы биологических систем. В первую очередь, принцип обратной связи (рис. 8.1).
Производство
П
о
т
р
е
б
л
е
н
и
е
Рынок
Государство
Рисунок 8.1
Исполнительным органом системы является производство. Производство связывает общество с окружающей природой, делает его открытой системой. Оно включает в себя все элементы интеллекта человека – рис.7.1. Органом управления производством является рынок. Рынок – это мозг социальной
76
системы. По сравнению с мозгом отдельной личности (головным и спинным в
совокупности) он гораздо более сложный. Степень его совершенства определяет степень развитости общественного интеллекта. Органом, устанавливающим порядок (законы) функционирования рынка, служит государство. С точки зрения жизнеспособности социальной системы главными функциями государства являются право и обеспечение строгого исполнения сложившихся исторически в форме общественных законов правил функционирования рынка.
Органом воздействия рынка на производство служит потребление. Суть
общественного потребления заключается в справедливом закреплении созданных в процессе производства ценностей за теми членами общества, которые
могут обеспечить их использование с максимальным эффектом для дальнейшего накопления гармонии в природе.
8.2. Природные факторы, обуславливающие возникновение
социальных систем
Существование социальных систем обусловлено не только осознанием
каждым индивидуумом необходимости в коллективной деятельности и её
пользе, но и естественными природными факторами. К числу таких факторов
относятся следующие инстинкты человека: 1)сам интеллект человека, т.е. заложенное в нём природой стремление к познанию и преобразованию (упорядочиванию) природы; 2)речь (или язык) – заложенная в наследственной системе человека способность к обмену сложными мыслями и идеями; 3) инстинкт
коллективного поведения - развитие стадного инстинкта.
Как уже указывалось в § 7.2, интеллект человека содержит высший уровень – сверхсознание, направленное на участие индивидуальной мыслительной деятельности в коллективном мышлении. При этом каждый человек стремится не просто к совместному познанию или творчеству, или труду, но и активно старается занять в этих процессах доминирующее положение. Последнее, по-видимому, является результатом влияния одного из компонентов инстинкта коллективного поведения на интеллект.
Базовым способом взаимосвязи людей в обществе является язык. Язык
присущ из всех живых существ только людям. И хотя известны животные, которые в состоянии воспроизводить человеческую речь, и животные, обладающие способностью передавать довольно сложную информацию с помощью
разнообразных звуковых сигналов, они и близко не подходят к человеческой
речи. Главная причина здесь та же – у всех животных звуки обслуживают потребности в питании, размножении и других инстинктах, у людей же – потребность в формировании гармонии (интеллект). Иными словами, животные
обмениваются информацией, в крайнем случае, эмоциями, а человек – идеями,
т.е. родившимися в его мозгу моделями будущей гармонии.
Надо сказать, что язык – не единственный способ передачи мыслей между людьми. Люди передают их с помощью мимики, жестов, поз. Более высокий по уровню сложности способ – с помощью искусства: музыки, картин,
77
скульптур, запахов. Эти способы не непосредственно воздействуют на мыслительный аппарат, а на эмоциональную сферу, подсознание, которое затем и
порождает определенный строй мыслей. Все эти средства используются каждым человеком сознательно или подсознательно с единственной целью – обеспечить своё значимое участие в создании коллективного мышления.
Весьма бурно изучается передача мыслей с помощью так называемых
биологических радиоволн. Точно установлено, что деятельность человеческого организма, особенно мозга, связано с излучением электромагнитных волн
[34]. Дело в том, что для передачи сигналов нейроны генерируют электрическое поле. Имеются многочисленные свидетельства того, что люди в состоянии воспринимать эти волны. Этот путь передачи информации очень интересен, так как практически моментален, однако до его серьезного освоения еще
достаточно далеко. Тем более, что уже сейчас установлено сильное воздействие такой передачи не только на мысли, но главным образом на психику людей, на их подсознание. А это связано с риском подорвать здоровье человеческого мозга. Особенно явно биологическая связь ощущается между матерью и
младенцем. Последний исключительно точно воспринимает и реагирует на
нее. Все это позволяет достаточно серьезно отнестись к гипотезе о том, что в
будущем способ передачи информации с помощью биополей может заменить
в качестве базового речь.
Разновидностью речи является письменность - знаковое ее воспроизведение.
Инстинкт коллективного поведения возник на базе стадного инстинкта
высших животных. В связи с этим он содержит много аналогов со стадным
поведением высших животных – коллективная паника, так называемый инстинкт толпы и т.п. Однако коллективный инстинкт человека во многом отличен от стадного инстинкта. Главное отличие – это соревновательность –
стремление возвысить свою личность над всей популяцией, в первую очередь,
путём достижения интеллектуальной деятельности (З.Фрейд именовал эту
сторону инстинкта коллективного поведения инстинктом значимости [20]).
Во-вторых, возникновением весьма сложных рефлексов взаимной эмоциональной привязанности или, наоборот, антипатии. Третьим элементом соединения индивидуальных интеллектов в общественный служит нравственность правила поведения людей в обществе. Нравственность – весьма сложное явление, включающее в себя наряду с инстинктивными поступками усваиваемые в
течение жизни устные и письменные правила поведения внутри той социальной группы, к которой принадлежит данный индивидуум. Эти правила могут
быть краткосрочными, связанными с возникшими неординарными обстоятельствами, а могут быть длительными, обусловленными установившимся социальным и духовным порядком. Следует отметить, что правила взаимодействия
людей в процессе общественного производства, именуемые нормами нравственности, не являются наследуемым, безусловным рефлексом человека. Они
усваиваются (или не усваиваются) в процессе воспитания. На основании этого
78
следует признать, что социальная система, как объект природы, не завершен в
своем создании.
Ниже, рассматривая те или иные аспекты строения социальных систем,
мы будем касаться проблемы взаимодействия людей, т.е. нравственности.
8.3. Общественное производство. Рынок.
Роль интеллекта в расширенном воспроизводстве
В понятие "общественное производство" входят все сферы деятельности,
в которых заняты группы людей. Это не только заводы, фабрики, фермы, но и
школы, институты, магазины, театры, железные дороги, средства транспорта,
учреждения государственного и муниципального управления и т.п. Базовыми
компонентами производства являются товар и фирма. Следует отметить, что
человек может создавать продукцию, которую он же сам и потребляет. В общественное производство она не входит и здесь не рассматривается. Единица
продукции производства именуется в экономической науке товар. Тем самым
подчеркивается, что потребителем продукции является не данный индивидуум, а другие люди.
Надо отметить, что товар может обладать, а может и не обладать материальным субстратом. Например, парикмахер, преподаватель, шофер, летчик,
диктор, врач, наладчик станков, программист, менеджер, бухгалтер, балерина,
музыкант, швейцар, продавец, спортсмен, почтальон создают нематериальные
товары. Есть товары, ценность материальной оболочки которых ничтожна по
сравнению с их нематериальной ценностью. Например, продукция архитектора, художника, конструктора, ученого, писателя, композитора, изобретателя,
артиста. И, наконец, большое количество товаров имеет явно выраженный материальный вид: одежда, жилье, пищевые продукты, лекарства, инструменты,
транспортные средства, линии электропередачи и многое другое.
Несмотря на такое различие, качественной разницы между всеми видами
товаров нет. Количественная разница заключается в мере гармонии, отрицательной энтропии, содержащейся в каждом товаре. Человек, или группа людей, потребляет товар только в том случае, если он несет ему гармонию.
Одежда позволяет поддерживать необходимую разность температур с окружающей средой. Попутно создается более гармоничный внешний вид. Пища
необходима для метаболизма, т.е. поддержания жизненных процессов. Кроме
того, для получения удовольствия от вкуса, запаха. Книги позволяют удовлетворять ненасытную потребность человека в познании.
Еще совсем недавно у нас официальной идеологией все товары жестко
делились на материальные товары и нематериальные услуги. Причем первые в
полном соответствии с господствующей материалистической доктриной объявлялись главными, основными, а вторые – второстепенными, не определяющими развитие общества. В свою очередь материальные товары делились на
орудия производства, средства производства и предметы потребления. И
опять-таки первые объявлялись приоритетными, определяющими развитие
79
общества. На самом деле все товары надо делить на три совершенно другие
группы – на товары, обеспечивающие жизнедеятельность человеческого организма, на товары, обеспечивающие творческую деятельность интеллекта, и на
товары, обеспечивающие производство всех групп товаров.
Основой развития общества является увеличение числа товаров, обеспечивающих творческую деятельность людей. Чем больше человек имеет возможность заниматься творчеством, тем более развито общество. Основными
факторами, обеспечивающими творческую деятельность человека, являются
знания и профессиональные навыки, правильный выбор профессии, наличие
времени для занятия творчеством, наличие материалов, оборудования и помещения, способность общества потребить произведенную в результате этой деятельности продукцию.
Мера гармонии товаров в единицах информации именуется ценностью.
Установление ценности товара является узловым фактором развития производства. Наиболее строго было бы научиться измерять ее в мерах информации
и строго в этой мере производить обмен между участниками производственного процесса. Однако методики такой оценки пока не существует. Поэтому
ценность устанавливается стихийно.
Органом социальной системы, обеспечивающим обмен товарами, является рынок. Специфическая роль рынка в социальной системе делает его по
существу ее мозгом. Он определяет, какие товары должны создаваться субъектами производства, в каком количестве и кем, т.е. не только и не столько распределяет произведенные ценности, но и обеспечивает наиболее быстрое использование достижений духовной деятельности, т.е. науки и культуры.
Ценность товара рынок определяет ценой. Цена – это договорной эквивалент, который устанавливает количественное соотношение между товарами
двух производителей – партнеров по их обоюдному согласию.
Из каких соображений исходит каждый из партнеров при таком обмене?
Первое – это скомпенсировать свои затраты - приобретение сырья, износ инструмента и оборудования, включая помещение, прилегающую территорию и
другие необходимые объекты, компоненты, обеспечивающие его биологическое существование – жилье, пища, одежда, отдых, содержание детей и других
членов семьи. Второе – получить дополнительные средства для развития своего производства. Сюда включается и более совершенное оборудование и сырье, и совершенствование знаний, и духовное развитие. Второе слагаемое цены менее значимо для отдельного субъекта рынка, но более значимо для
общества в целом. Поэтому правилами функционирования рынка предусматривается при установлении цены существование хотя бы минимальной величины второго компонента. Эта величина именуется прибылью. Первое же слагаемое – себестоимостью. Ясно, что если в процессе обмена производитель не
обеспечит себе компенсацию себестоимости, то он вообще не сможет в дальнейшем принимать участия в производстве.
Поскольку в процессе рыночного обмена цена товара отличается от его
ценности, один из партнеров обязательно окажется в более выигрышном по80
ложении. Неравенство возникает и при соответствии цены и ценности, так как
один из партнеров при прочих равных условиях в силу своего творческого
развития создает больше ценностей, чем другой. Рассмотрим на примерах, как
это происходит в почти идеальных условиях - при соответствии цены и ценности товара. Сначала, как можно подойти к расчету ценности пищи в мерах информации.
Пример 8.10. В 1 кг белков содержится 4х1024 аминокислотных остатков. Каждый из них (а их всего 20 сортов - об этом мы писали выше) дает количество информации, равное log220=4,32 бит. Умножая на 4х1024, получаем
1,85х1026 бит. Итак, съедая 1 кг белков, мы потребляем 2,2х1019 мегабайт
информации [12].
Пример 8.20. В тех случаях, когда перевести расчет в меру информации
невозможно (пока!), можно использовать следующий прием оценки относительной стоимости. Допустим, работник А делает 1 изделие в день. Работник В, тоже ранее изготавливавший одно изделие в день, придумал станок, с
помощью которого он стал делать 100 таких изделий в день. Изготовление
станка обошлось работнику В в сумму, которую он может покрыть, выплачивая ежедневно из выручки 10%. Можно, пересчитав все в тех же изделиях,
принять, что станок стоит 10 изделий в день. Приобретение материалов и
обслуживание станка стоит 5 изделий в день. С увеличением произведенных
товаров возрастает проблема их сбыта, расширение территории продажи,
хранение, снижение цены, реклама (маркетинг). Статистика торговли свидетельствует о том, что расходы на маркетинг пропорциональны объему
выпускаемых и выпущенных товаров. Первая часть расходов на маркетинг
пропорциональна объему поставляемых на рынок ежедневно товаров и зависит от этого объема в степени  , большим единицы [35]. Вторая часть
находится в более сложной зависимости - при небольшом количестве проданных товаров эти расходы могут быть очень велики, так как потребитель не
знает об их ценности. По мере роста объема проданных товаров расходы на
маркетинг (точнее, рекламу) падают почти до нуля. Затем, по мере насыщения потребителей вновь требуется увеличить расходы на маркетинг, внося в
товар дополнительную ценность - более привлекательный внешний вид, дополнительные свойства и т.д. Мы будем считать, что в обсуждаемый момент вторая часть затрат на маркетинг равна нулю, т.е. потребители
осведомлены о высоких качествах изделий, вырабатываемых А и В, а количество проданных изделий настолько мало, что рынок не насыщен. Оставляем в
рассмотрении пока только первую часть затрат на маркетинг. Поскольку в
данном примере нас интересует принцип, а не сам расчет, примем, что 
=1,5, а затраты на маркетинг в начальной стадии выпуска (когда А и В изготавливали по одному изделию) составляли 0,01 долю изделия. Когда количество данного товара на рынке выросло в 50 раз (точнее в 101/2=50,5), затраты на маркетинг стали составлять (50,5)1,5 х 0,01 = 3,54 изделия. При этом А
стал расходовать 0,035 изделия (3,5% затрат), а В - оставшиеся 3,5 изделия.
В итоге доходы А несколько уменьшились - на 2,5%, а доходы В составили 100
81
- 10 - 5 - 3,5 =81,5 изделие в день. Появляется третий партнер С (назовем его
менеджер), который предложил В продать ему станок за те самые 90 изделий в день, которые тот производит (т.е. не просто скомпенсировать его доходы, но и все расходы). Естественно, В это выгодно, и он соглашается. Затем С нанимает А и В работать на своем (теперь!) станке в разные смены.
Ясно, что оба они производят в день не 100, а 200 изделий, т.е. общественная
производительность труда возросла в два раза. Поэтому платит он им просто как рабочим (за мускульный труд) в 2 раза больше, чем они получали
раньше до изобретения станка, т.е. по 2 изделия в день. При этом ему приходится тратить на покупку материалов и обслуживание станка не 5, а 10 изделий. Резко возрастают расходы на маркетинг - в 21,5=2,82 раза, т.е. составляют 10 изделий в день. Таким образом, А стал получать доходы, в 2 раза
превышающие первоначальные, В вместо 81,5 стал получать 92 изделия в
день, а С зарабатывает в день 200 - 10- 10 - 92 - 2 =84 изделия в день. Как видим, все оказались в выигрыше благодаря сочетанию двух умственных операций - изобретению станка и организации труда. С точки зрения марксистской политэкономии налицо нещадная эксплуатация рабочего класса (А и В)
экспроприатором С, купившем за бесценок наемных работников и получающем сверхприбыль, равную 84/200= 42%. Причем с целью внести раскол в рабочий класс, он умышленно подкармливает рабочего В, доплачивая ему неизвестно за что бешенную сумму - 90 изделий, т.е. в 92/2=46 раз больше, чем
рабочему А, хотя оба они трудятся одинаковое время и производят равное
число изделий. Надо заметить, что в роли менеджера С может выступить и
работник А, и работник В. Тогда прибыль 84 изделия поступает в его карман,
т.е. либо А, покупая у В станок, практически выравнивает с ним свои доходы,
либо Б нанимает А и практически удваивает доходы обоих (но при почти
прежней пропорции 88:1).
Еще одним важным признаком товара является его завершенность, т.е.
либо пригодность к применению, либо сам факт его применения. В противном
случае товар не несет в себе новую информацию, гармонию. Этот признак
также начисто отрицался марксистской политэкономией. В соответствии с
формулой К. Маркса, данной в "Капитале", стоимость (ценность) товара определяется временем (точнее, “общественно необходимым временем”) его производства. Таким образом, дом, до завершения строительства которого осталось 5%, считается построенным на 95%, т.е. "практически готовым", трубопровод, до окончательного завершения которого осталось 0,01% времени, считается готовым на 99,99% и пускается в эксплуатацию. Если же стоимость
(ценность) продукта определять по мере гармонии, то построенный на 95%
дом имеет столько же килобайт, сколько и не построенный, так как жить в нем
невозможно. Также равно нулю количество порядка в трубопроводе, недостроенном на 0,01%, т.е. имеющем течь в одной точке из 10000 м его длины.
Пример 8.30. Лучше всего разницу между мерой товара в единицах "общественно необходимого времени" и гармонии уяснить на примере делового
письма. Допустим, что письмо написано, пусть даже по всем правилам эпи82
столярного искусства, заклеено в конверт, на котором написан адрес, но не
брошено в почтовый ящик. Спрашивается, есть ли разница между этим
письмом и вообще не написанным? С точки зрения меры полученной гармонии
никакой разницы нет. С точки зрения затрат труда и времени труда разницы
между написанным неотправленным и отправленным письмом почти нет,
так как затраты времени на то, чтобы опустить его в ящик, ничтожны.
Говоря об обмене товарами, нельзя не отметить одного важного свойства этого процесса – соревновательности. Дело в том, что для того, чтобы
обеспечить ускоренный процесс накопления гармонии, эволюция, в процессе
которой возник интеллект, заложила в него свойство сравнивать меру создаваемого им продукта с мерой продукта, создаваемого другими людьми. Это
свойство - важнейший компонент, позволяющий объединять индивидуальные
мыслительные процессы в единый интеллект.
Пример 8.40. Рассмотрим, используя приведенный выше пример с
участниками производства А,В, и С и производимыми ими изделиями, как действует этот фактор. Полагаю, что большинству читателей после знакомства с тем, как С увеличил доходы с помощью привлечения А к работе на
станке, пришла в голову мысль изготовить еще несколько станков - тогда
прибыль участников производства еще более возрастет. Такое желание
естественно и эта естественность подтверждает тезис о том, что стремление создать максимальное количество товаров есть присущий интеллекту
инстинкт. Сколько же можно будет изготовить станков? Предположим,
что менеджер С организовал изготовление х станков. Тогда прибыль от них
будет составлять:
П x  200 x  4 x  10 x  10 x  10 x 1,5 .
(8.1)
Здесь 200х – количество изготовленных изделий на х станках; 4х – зарплата рабочим, работающим в 2 смены на х станках; 10х – затраты на материалы и обслуживание х станков; 10х - затраты на изготовление х станков; 10x1,5- затраты на маркетинг.
Если будет изготовлен еще один (х+1) станок, то прибыль составит:
П
x+1
= 200x + 1 - 24x + 1 - 10x + 11,5 .
(8.2)
Следовательно, прибыль от (х+1) станка равна:
ΔП x = 200 - 24 - 10[ x + 11,5 - x 1,5  ] = 176 - 10[ x + 11,5 - x 1,5 ] .




(8.3)
Изготовление (х+1) станка будет целесообразным только, если
ΔП  0 , или:
x
176 - 10  x + 11,5 - x 1,5  > 0 .


(8.4)
Решая (8.4), находим xmax=137. Итак, если менеджер С изготовит 137
станков, то изготавливать 138-й станок ему будет невыгодно - прибыль от
83
этого станка из-за затрат на маркетинг будет равна нулю. Это значит, что
рынок насыщен рассматриваемым изделием.
Следует отметить, что, организуя производство станков, менеджер С
увеличил количество товаров в 137х200:2=13700 раз по сравнению с начальной ситуацией, обеспечил рабочими местами 137х2=274 рабочих, загрузил работой поставщиков сырья и служащих, обеспечивающих продажу изделий.
Полученная им прибыль составила
176 137 - 101371,5= 22508,5 изделий.
На этом проблемы менеджера не кончаются. Дело в том, что по мере
удовлетворения потребителей товарами начинает давать себя знать вторая
часть расходов на маркетинг - в зависимости от общего объема проданных товаров. Эта зависимость равна [35]:
P
 MN  β ,
(8.5)
2M
где M – некоторый коэффициент, N - общее число проданных изделий, равное
в нашем случае (27400 n), гд n - число дней с момента прекращения расширения производства станков,  - некоторый статистический показатель степени, который мы примем равным 2.Величину М также примем незначительной, например 10-6. Тогда в приведенном примере дополнительные расходы на
маркетинг P
будут равны:
2M
2
6


P
=  10 .27400n  = 0,0274n2 .
(8.6)
2M 

Это значит, что доходы менеджера С (а следовательно, и изобретателя В) будут с каждым днем уменьшаться. Вместо суммы 22508,5 изделия они
будут получать в n-ый день:
П=22508,5-(0,0274п) 2
(8.7)
Нетрудно видеть, что пока n  1 0 ,0274  37 второй частью равенства (8.7) можно пренебречь. Однако с течением времени роль второго
слагаемого будет быстро расти и на nТМ день станут равными нулю, где:
22508,5
n
=
= 5475.
™
0,0274
Как видим, через 15 лет менеджер С вынужден будет прекратить производство, так как оно перестанет приносить ему прибыль.
Надо полагать, что внимательному читателю придет в голову идея сократить затраты на производство станков в связи с их серийным выпуском,
сократить затраты на их обслуживание. Все это будет способствовать
увеличению создания данного изделия. Не приходится сомневаться, что такие
же идеи приходят на ум менеджеру, увеличивая или хотя бы сохраняя его доходы. При этом, в соответствии с формулами (8.1) и (8.4), возрастает количество вводимых в производство станков и поставляемых на рынок изделий.
Тем не менее, пусть не через 15, а через 16 и 17 лет, но менеджер С
останется без работы, а все набранные им сотрудники уволены. Такой ситу84
ации могло не быть, если бы изобретатель В продолжал бы изобретать - новые станки, изделия и т.п., причём во всё более возрастающем масштабе.
Это возможно лишь если С часть своей прибыли будет отчислять В, обеспечивая тем самым финансовую базу его изобретательской деятельности. В
соответствии с информационной мерой ценности товара В должен получить
часть прибыли, соответствующую его доле. Как мы рассчитали, его изобретательская деятельность привела к увеличению выпуска продукции в
81.5 + 1 = 41.25 раза. Следовательно, мера его интеллектуальной деятель2
ности равна:
IB = log241.25 = 5.37 бит.
Интеллектуальная деятельность менеджера позволила увеличить производство данного изделия в
15005 = 363.76 раза (величина 15005 – средняя
41.25
прибыль от продажи изделий за 5475 дней). Мера его интеллектуальной деятельности равна:
IC = log2363.76 = 8.51
Сравнивая IB и IC , получаем, что прибыль С должна быть разделена
между ним и В в пропорции
П B = Δ I B = 5.37 = 0.63 ,
П с Δ I C 8.51
т.е. В должен получить прибыль ПВ =
15005× 0.63
= 5809 изд., а С
1.63
оставить у себя ПС = 9196 изд.
Теперь непрерывность процесса производства обеспечена, причём она
неизбежно приводит к многократному увеличению производства порядка.
Есть смысл подчеркнуть, что в роли С может выступить и А, и В. Более того, на сцене может появиться менеджер D, который купит у В лицензию на производство таких станков. Тогда указанная выше прибыль С в 15005
изделий распределится между ним и D.
Базисная единица производства именуется фирмой. В зависимости от
рода производимого товара фирмой является завод, фабрика, рудник, институт, школа, больница, поликлиника, магазин, гостиница, ферма, санаторий,
аэропорт, транспортный парк, парикмахерская, судно и многие другие предприятия. Эти фирмы могут быть индивидуальными, на которых работает один
человек или семья. Есть фирмы, на которых работают десятки тысяч человек.
Главный признак фирмы – единство производственного процесса. Если
фирму разделить, то она лишится возможности производить свою продукцию.
Следующий признак – наличие единоначальника – одного человека, наделенного правом принимать решения по всем вопросам деятельности фирмы. Третий признак – наличие так называемого юридического лица. Это значит, что во
взаимодействии с другими фирмами, т.е. при обмене с ними товарами, фирма
выступает как единица, несущая полную ответственность за свою продукцию.
85
Базисной единицей потребления является хаусхолд [35]. Household – в
английском языке - это одновременно и семья, и глава семьи, и домашнее хозяйство. Однако в экономике этим термином обозначается любой потребитель
товара, принимающий решение о его приобретении, располагающий для этого
средствами и несущий ответственность за его правильное использование. Этот
потребитель может быть одним человеком или группой людей – семья, кооператив, государственное учреждение. В качестве хаусхолда может выступать и
фирма, если она для своего производства нуждается в приобретении какоголибо товара. В русском языке наиболее близким синонимом слова хаусхолд
является хозяин. В толковом словаре В. Даля нет этого слова, но есть термин
хозяйничать: “быть хозяином в чём-то, заниматься, управлять хозяйством;
распоряжать порядком занятий, работ, приходом и расходом, держать домашний порядок, копить, собирать”. Хотелось бы обратить внимание на два последних слова – хозяин не просто собственник, а собственник, приумножающий свою собственность активной интеллектуальной деятельностью.
В следующем параграфе будет более подробно рассмотрена проблема
потребления товаров хаусхолдами. Здесь мы только определим этот субъект
общественного производства для уяснения его взаимодействия с производителями.
Для универсализации оценки товаров придуман особый товар – деньги.
Этот товар обладает большой ценностью в малых объемах и используется
только при обмене. В частности, золотые слитки – монеты. В результате один
товар обменивается на денежный эквивалент, а этот эквивалент используется
для покупки другого товара. Этим достигается большая гибкость рынка. Вместо того, чтобы использовать золотые монеты, государство (см. ниже) выпускает специальные бумажные знаки, в сумме эквивалентные тому количеству
золота, которым оно обладает. Содержание золота в денежной единице страны
именуется золотым паритетом. К сожалению, государство может выпустить
бумажные деньги без золотого обеспечения. Таким образом, оно изначально
подрывает основы рынка. Но об этом ниже, в следующих параграфах.
8.4. Управление социальными системами. Роль государства и права
Основная цель управления социальными системами – регулирование
взаимодействия между субъектами рынка (фирмами и потребителями). В качестве органа управления выступает государство. Поскольку социальная система – наиболее сложная форма существования гармонии, структура управления
ею также чрезвычайно сложна. Здесь мы определяем только основные, базисные элементы этой структуры и связывающие их явления. В чем суть регулирования рынка государством?
Первое. Создание правил (законов, постановлений, норм), на основе которых субъекты рынка заключают между собой договоры обмена.
86
Второе. Контроль за строгим соблюдением этих правил. Сюда относится арбитраж при возникновении споров, а также применение карательных мер
по отношению к субъектам рынка, нарушающим установленные правила.
Третье. Денежное обеспечение рынка.
Четвертое. Оперативное регулирование массовых рыночных процессов.
Сюда относится наблюдение за тем, чтобы рынок был наполнен всеми товарами, обеспечивающими нормативную жизнедеятельность людей, планирование
потребностей общества, резервирование продуктов (гибкая обратная связь, по
терминологии теории управления – см. § 5.2).
Наряду с этой основной задачей государство выполняет ряд других, необходимых для функционирования общества:
– обеспечение нормальных условий жизни неактивной части общества –
пенсионеров, инвалидов, детей;
– финансирование производства товаров замедленного спроса (инвестирование). К таким товарам относятся научные разработки, создание культурных ценностей, экология, образование. Нетрудно понять, что непосредственных потребителей этих продуктов на рынке нет;
– создание органов государства – судебных, муниципальных, федеральных, правоохранительных, планово-экономических;
– обеспечение ряда других функций, возникших в результате эволюции
общества. К ним относятся армия, ведомство внешних связей, службы охраны
границ, ведомство опеки культов и т.п.
Государству могут принадлежать и производственные фирмы, связанные
в первую очередь с коммуникациями, резервами продуктов жизнедеятельности, историческими и культурными ценностями, обеспечением армии и государственных органов, охраной природы, стратегическими научными исследованиями (космос, океан, недра Земли). Эти фирмы выступают таким же самостоятельным субъектом рынка, как и независимые. Однако их собственником
является государство или его подразделение.
Средства для обеспечения расходов государства формируются из двух
источников – за счет налогов и за счет прибыли государственных фирм. Всякие иные способы формирования средств государства не соответствуют рыночной системе, а посему являются нездоровыми. В настоящее время государство выполняет ещё целый ряд функций, возникших исторически и, повидимому, обречённых на постепенное отмирание. Главная из них – функция
обособления и, наоборот, взаимосвязи между различными странами, возникшими в ходе исторического развития. Вторая – функция поддержания межсоциального мира внутри государства. Возникновение социальных слоёв – с одной стороны неизбежный процесс даже при наличии эквивалентного обмена
товарами, о чём уже говорилось выше, с другой стороны, двигательная сила
развития общества. Стремление отдельных личностей войти в верхние слои

Из этого перечня экология, по-видимому, со временем будет исключена - после того, как ее объекты законодательно будут закреплены за хозяевами (см. далее).
87
(элиту) – естественное желание. Оно побуждает людей к активной деятельности, в основном полезной для основной цели социальной системы. В том случае, когда возникающая при этом конкуренция перерастёт в антагонистическое противоречие, необходимо арбитражное вмешательство государства.
И, наконец, третьим важнейшим элементом управления общественным
интеллектом является создание многоуровневых и многофункциональных обратных связей. Это значит, что государство, кроме центральных органов, осуществляющих макрополитику в обществе, должно состоять из разветвленной,
хорошо скоординированной системы местных (муниципальных) органов власти, обеспечивающих все перечисленные функции. Кроме государственных,
возникают внегосударственные органы, обеспечивающие регулирование производства и других сфер жизнедеятельности общества.
В этом отношении уместно сопоставление с жизнедеятельностью организма высших животных и самого человека. У них, как известно, головной
мозг, а точнее, сознание не контролирует и не управляет деятельностью органов внутренней секреции, пищеварения и ряда других. Они функционируют
исключительно под управлением местной, вегетативной нервной системы.
Влияние центральной системы на них косвенное – с помощью трав, лекарств,
движения всего организма или его частей, сосредоточение внимания на какомлибо элементе тела.
8.5. Потребление
Обмен товарами в соответствии с мерой гармонии неизбежно приводит к
неравенству: тот, кто больше произвел гармонии, окажется при обмене в выигрыше. Естественно, возникает вопрос – не приведет ли это к негативным последствиям: обогатившийся субъект прекратит трудиться и начнет проедать
накопленный капитал? Длительный опыт существования рынка показывает,
что такой результат возникает, как правило, в том случае, когда обогащение
произошло в результате неэквивалентного обмена. Тогда же, когда прибыль
сосредотачивается в руках человека с высоким интеллектом, он всегда знает,
как его с толком использовать – создает новые рабочие места, инвестирует
научные исследования, культуру, образование.
Рассмотрим это детальнее. Как указывалось в предыдущем параграфе,
продукты человеческой деятельности – товары – подразделяются на такие, которые обеспечивают биологическую жизнедеятельность организма, и на такие,
которые связаны с преобразованием природы и совершенствованием производства. Ясно, что первая группа товаров имеет вполне конкретных потребителей. Потребителем второй группы товаров являются либо все общество, либо определенный коллектив людей. Однако это не означает, что эти товары не
должны принадлежать конкретной личности.
Естественное развитие человечества привело к единственно разумному
правилу закрепления созданной общественным интеллектом гармонии за
определенной личностью – хозяином. В качестве хозяина выступает глава хау88
схолда. Хозяин имеет достаточно большие права на использование товаров
второй и третьей группы (как, впрочем, и первой) в силу имеющегося у его
интеллекта особенности – высокой ответственности перед обществом за правильность такого использования. Эта ответственность возникает под воздействием тех инстинктивных побуждений, о которых говорилось выше – стремление к максимальному созданию гармонии в окружающей среде.
Общественный интеллект заинтересован не только в том, чтобы создать
в окружающей его природе максимум гармонии, но сохранить и умножить ее.
Единственно возможный способ реализации этой цели – разделить всю ее
между индивидуумами, персонально заинтересованными в этом. Такими
людьми и являются хозяева. При соблюдении законов рынка и в первую очередь эквивалентного (в смысле гармонии - отрицательной энтропии) обмена
товаров их основная масса оказывается в руках тех, кто сам создал продукцию
с большой мерой гармонии. Как правило, он и становится хозяином.
Пример 8.50. Роль хозяина в правильном использовании потребляемых
обществом ценностей можно обосновать на таком примере. Как известно,
сжигая определенное количество топлива, мы одновременно используем гораздо большее количество кислорода воздуха. Так, на 1кг. угля при его полном
сгорании затрачивается 2,7кг. кислорода воздуха. Однако потребитель платит только за уголь, а кислород достается ему даром. Главная причина этого парадоксального явления - отсутствие у этого товара хозяина. В конечном
счете это приводит к неисчислимым экологическим проблемам. Только тогда,
когда в обществе будет выработан механизм строгой оплаты тех, кто занят воспроизводством кислорода (а заодно и воды, и других “бесплатных”
естественных ресурсов), только тогда экологические проблемы перестанут
быть политической спекуляцией и будут серьезно решаемыми.
Конечно, как уже указывалось выше, существующий рыночный обмен
не гарантирует точной эквивалентности товаров. Кроме этого, человек, создавший однажды большую массу гармонии, может быть в дальнейшем неспособен к ее сохранению и умножению. Нельзя забывать, что общественные
процессы, как и все другие с большим количеством действующих лиц, носят
стохастический характер, и закономерности в них выявляются как некоторые
усредненные зависимости. Поэтому государство обязано разработать законы
аккуратного, без разрушения полученной гармонии, юридической передачи ее
от одного лица, утратившего свойства хозяина, другому. По всей видимости,
главный механизм здесь все тот же - рыночный. Что, впрочем, и реализуется в
странах с наиболее развитыми рыночными отношениями.
Пример 8.60. Рассмотрим на примере, как реализуется это свойство
общественного интеллекта. Лучше всего продолжить изучение ситуации с
субъектами А, В и С, предложенную в §8.2. Вспомним, что в результате организации производства определенного изделия субъект А стал зарабатывать
в день сумму, соответствующую 2 изделиям, В - соответствующую 5809 изделиям, а С - 9196 изделиям. (Таких, как А, в конце концов стало 274 работника - по 2 на каждый станок). Кроме этого, С оказался владельцем 137 стан89
ков стоимостью в 10 изделий, т.е. 1370 изделий. Возникает вопрос: каким образом все эти субъекты производства используют полученный доход? Простейший ответ, который возникает у каждого воспитанного в советском
духе человека, таков - он обеспечивает им свое существование в настоящем и
обозримом будущем, а если еще и останется, то наследует своим детям.
Ну что ж, примем такой подход за основу. Начнем с А: он получает минимальный доход и, надо полагать, по среднестатистической отечественной
норме имеет 2-комнатную квартиру с семьей на 3 - 4 человека, холодильник,
телевизор, пылесос, стиральную машину, мебельный гарнитур, достаточное
количество посуды, белье, одежду, обувь. Пища его содержит все необходимые компоненты. Если б было не так, то А пришлось бы зарабатывать на
дополнительной работе или вообще прекратить изготавливать данное изделие. Но вспомним - до изобретения станка и рационализации его использования А вообще существовал за счет одного изделия. Так что описанный жизненный уровень для А даже в какой-то степени занижен. Посмотрим теперь,
как обстоит дело у В и С, которые зарабатывают соответственно в 2904 и
4598 раз больше, чем А. Возникает естественный вопрос - что у В дом с 9004
комнатами, 4503 телевизорами, пылесосами, холодильниками и стиральными
машинами? Ясно, что это абсурд! Даже если предположить, что у него качественно лучшие предметы бытового обслуживания, больше комнат, мебели, белья, посуды, он лучше питается и отдыхает, чем А, все равно для этого
достаточно потратить в 10–100 раз больше изделий, чем последний, т.е. 20–
200 единиц. А что делать с остальными 2704 (4400)? С точки зрения хорошо
вдолблённой в наши головы идеологии, весь этот остаток В и С могут потрать только на моральное и нравственное разложение, свое и общества.
На самом деле при правильном функционировании их интеллекта В продолжит изобретательскую деятельность, усовершенствуя либо свой станок,
либо вырабатываемое на нем изделие, а менеджер С продолжит свою деятельность по организации производства, по созданию новых рабочих мест.
Всякое отклонение от этих процессов изобретателя В и менеджера С произойдет только в том случае, если нарушено нормальное функционирование
их интеллекта (например, в силу болезни не только В и С, но и общества в целом).
Нет смысла уточнять, что все три субъекта производства А, В и С
выступают в роли хозяина - работник А - заработанных им средств существования, изобретатель В - также средств существования, а также изобретенных им конструкций станков, менеджер С - средств существования и
средств производства. Всякий иной способ распределения произведенной
людьми гармонии (а станки и изделия - это и есть продукты упорядочения
природы) противоестественен, а значит, неизбежно заведет развитие социальной системы в тупик.
90
8.6. Происхождение и эволюция общественного интеллекта
Судя по различным антропологическим изысканиям, предшественники
человека жили, как и большинство современных приматов, стадами. Это обстоятельство легло в основу формирования общественного интеллекта, однако
не было главной причиной. Основой возникновения общественного интеллекта было высвобождение части времени у части членов общины для интеллектуальной деятельности с существенным увеличением производительности
труда при переходе к земледелию и скотоводству. Успехи в деле обеспечения
членов стада предков человека продуктами жизнедеятельности, достигнутые
при переходе от охоты к искусственному выращиванию сельхоз. продуктов,
убедили, во-первых, людей в их возможностях управлять объектами природы,
и, во-вторых, позволили по крайней мере некоторым индивидуумам заняться
осмыслением окружающего мира. Именно им понадобился язык для передачи
другим первых абстрактных идей. Появление языка и фиксирует момент возникновения общественного интеллекта.
Надо полагать, что появление интеллекта отдельного человека совпадает
по времени с появлением общественного интеллекта. Не исключено, что вообще склонностью к абстрактному мышлению обладали лишь некоторые
представители, которые сразу выделялись в особую привилегированную группу. При этом они не обязательно становились вожаками стада, так как для этого нужно было обладать еще физическими и волевыми качествами. Тем не менее, вместе они возвышаются над остальной массой первобытных людей. Впоследствии многие результаты умственной деятельности этих людей усваивались остальными представителями общины. Так возник интеллект у всех представителей рода человеческого.
Становление интеллекта неизбежно развило в людях независимую от
рутинных потребностей повседневной жизни тягу к познанию. Как уже говорилось, интеллект может существовать, лишь увеличивая степень производства гармонии в окружающем мире в геометрической прогрессии. А это можно было осуществить лишь путем увеличения объема затрат на познание мира,
искусство, ремесла. Появились наряду с культом начала агрономии, селекции,
физики, механики, астрономии. Ясно, что всем этим занимались избранные
люди, сначала проявившие к этому способности, а затем, в силу примитивности существовавшего тогда отбора, их наследники. Нет смысла объяснять, что
эти последние далеко не всегда были достойны предоставленной им чести. В
то же время в силу чисто стохастических законов из числа остальных членов
появлялись новые интеллектуалы. Возрастало число лиц, отвлекавшихся от
рутинной работы по созданию продуктов питания, одежды, жилища. Одновременно с каждой новой ступенью познания тяга к нему людей все более возрастала. Чтобы обеспечить эту потребность, люди начали похищать продукты
жизнедеятельности у других общин. Так начались первые войны. Итак, войны
между людьми являются порождением их интеллекта. Немудрено, что между
другими представителями животного мира ничего подобного в таких масшта91
бах не наблюдается. (Нельзя, конечно, отнести к аналогии войн борьбу отдельных хищников или стад за сферы раздела или самцов за право на роль вожака). Войны предопределили структуру построения общественного интеллекта (общества) на протяжении нескольких тысячелетий и продолжают влиять на современную цивилизацию самым существенным образом. Именно они
обусловили преобразование первобытных общин в государство, классовую
структуру государства. По крайней мере, два класса общества порождены войнами - класс патрициев и класс рабов. Изучение истории показывает, что
наиболее бурное развитие общественного интеллекта – цивилизации – происходило в тех странах, которые победили в войнах и превратили в колонии
наибольшее количество других стран. Именно войны обусловили включение в
привилегированный слой общества наряду с вожаками и идеологами еще и
армейской верхушки (сначала - всех воинов). Нападая на другие общины, первобытные люди не только отбирали их богатства, но и забирали самих побежденных, превращая их в рабов - мыслящих домашних животных.
Между этими двумя полярными слоями располагался довольно сложный
по структуре слой людей, обеспечивающих нормальную жизнедеятельность
общества. Этот слой был, безусловно, очень пестрым – здесь были и свободные земледельцы, и скотоводы, и ремесленники, и торговцы. Как видим, процесс накопления гармонии общественным интеллектом весьма далек от идеального. Тем не менее, следует признать, что несмотря на всю антигуманность
войн на начальном этапе человечества они были необходимым средством
ускоренного развития.
Войны породили авторитарное управление обществом и усугубили раскол человечества на нации. И хотя на более поздней стадии развития рабовладение было заменено крепостничеством - менее жесткой формой принуждения
части общества, обеспечивающей его жизнедеятельность, – жесткое классовое
расслоение оставалось еще долгое время.
При этом наиболее привилегированный класс все более утрачивал функции интеллектуального ядра общества. Его функции сводились к обеспечению
стабильности общества – защиты от других государств, поддержание порядка
силой и идеологией. На роль интеллектуального лидера стал выдвигаться
средний класс. Именно здесь сформировывались основные элементы современной цивилизации – рынок, производство, частная собственность, атрибуты
демократических взаимоотношений. Но главное - внутри этого класса возникла интеллигенция – наиболее образованный слой людей, занятых в основном
творческим трудом. Именно этот слой готовился взять управление обществом,
основанное на отказе от принципов принуждения и неэквивалентного присвоения продуктов чужого труда.
Процесс перехода управления обществом от класса феодалов к этому
слою был чрезвычайно болезненным и проходил в несколько этапов. На каждом этапе под могучим воздействием развития производства и необходимости
повышения производительности труда человечество отказывалось от тех или
иных форм внеэкономического (феодального) принуждения. На первом этапе 92
отказ от кастового неравенства и авторитарного управления. Все члены общества, независимо от происхождения, объявлялись равными перед законом.
Власть в государстве передавалась выборным органам. Крестьяне освобождались от крепостной неволи. Однако сохранялись следующие внеэкономические права – власть над колониями, иерархия бюрократических структур,
огромные земельные владения, сохранившиеся у большинства феодалов, традиции почитания феодальных званий, большая доступность их к образования.
Существенно расслаивало общество широко практиковавшийся неэквивалентный обмен продуктами производства между наемными рабочими и работодателями. И хотя на рынке труда обе стороны выступали как равные, экономическое неравенство легко перерастало в юридическое – доступ к образованию,
управлению, здравоохранению.
Стихийность, неуправляемость рынка приводила к его рассогласованности. То производство создавало товаров больше, чем могло поглотить общество, то, наоборот, не хватало сырья. Все это приводило к автоколебательному,
неустойчивому режиму развития. Сохранилась тенденция к военному решению спорных конфликтов между государствами. Особенно серьезные конфликты возникали из-за обладания рынками сбыта и источниками сырья.
Узость внутреннего рынка из-за явно заниженной оплаты труда рабочих в
большинстве стран побуждала искать рынки сбыта на стороне. Чтобы избежать конкуренции со стороны других государств, как правило, эти рынки
обеспечивались колониальной зависимостью от индустриальных стран.
Тем не менее, освобождение общественного интеллекта от основных пут
кастового расслоения способствовало бурному его развитию, особенно в области науки и средства ее воздействия на природу – техники. Увеличение производительности труда расширило возможности привлечения к творческой деятельности всей массы населения. Однако для этого надо было пойти на более
справедливое распределение продуктов труда между работниками и владельцами средств производства. Наличие колоний сдерживало этот процесс, загоняя его в уродливые рамки. Создавались могучие промышленные импе-рии –
тресты, корпорации, подменявшие государственную бюрократию – пережиток
феодализма - новой, внутриотраслевой. Назрел кризис, разрешение которого
зависело от степени понимания его причин.
В тех государствах, которые вступили на путь отказа от феодализма
позже других и рвались догнать остальные и перегнать их по развитию, начали
побеждать спекулятивные, тупиковые тенденции построения общества. Из них
наибольшее влияние получили два - 1) основанные на идеях Ницше и Шпенглера, 2) основанные на идеях Маркса и Энгельса.
Концепция общественного развития, предложенная Ницше и Шпенглером, базировалась на идее о том, что общественный интеллект создается избранными, особо одаренными личностями, стоящими во главе наиболее выдающихся народов. Все остальные народы объявлялись неполноценными и в зависимости от степени неполноценности подлежали либо уничтожению, либо
превращению в рабов. Нет смысла обосновывать антинаучность этой концеп93
ции. Единственное, что связывало эту концепцию с истиной - признание того,
что вклад отдельных интеллектов в общественный не одинаков. Однако это
различие проявляется, как правило, в области познания, искусства, производства, а не в национальных или тем более бюрократических сферах. Ясно, что в
политическом плане она была обречена на постоянные войны и, следовательно, на гибель. Единственный вариант, при котором фашизм мог победить - это
если, действительно, все народы, за исключением избранного, были "расово
неполноценными", а общественный интеллект состоял из интеллекта отдельно
"избранных личностей". Но именно это-то и не соответствовало истине.
Второй путь выхода из возникшего кризиса был предложен коммунистами – последователями доктрины диалектического материализма. Суть
строящегося общества состояла в отказе от рынка, замена его государственным эквивалентированием вклада каждого человека в общественное богатство. В качестве основы ценности продукта принималось время, затраченное
на его изготовление. С этой точки зрения ценность работы маляра, красящего
забор, оказывалась эквивалентной ценности работы мастера, нарисовавшего
художественную картину. Более того, работа маляра оказывалась более нужной, так как при этом создавался материальный продукт, необходимый для
пользования, в то время, как картина нужна была только для некоего созерцания в минуты отдыха.
Ясно, что и в этой доктрине использовалась проблема, решение которой
необходимо для развития общественного интеллекта. Это проблема эквивалентности товаров, создаваемых разными людьми. Однако вместо меры гармонии, заложенной в продукте, использовалась ошибочная, спекулятивная мера – время производства продукта. Следует отметить, что благодаря усилиям
Маркса и Энгельса, а также их многочисленных последователей, эта доктрина
оказалась весьма тщательно и всесторонне проработанной не только в сфере
структурирования государственного устройства, но и в сфере науки и идеологии. Для того, чтобы обосновать правильность предлагаемого обмена товарами, была создана философская концепция исторического и диалектического
материализма, экономическая трудовая теория и социалистическая структура
построения государства. Многое во всех этих трех "китах" коммунизма соответствовало уровню развития науки к концу 19 века. Неудивительно поэтому,
что этот путь развития привлек к себе чуть ли не половину всего человечества.
В той или иной форме на более или менее длительный период его перепробовали государства с населением около 2 млрд. человек. Увлекла эта идеология и
многие выдающиеся умы прошлого и этого столетия.
Отказ от религии основывался на том, что благодаря развитию науки
большинство религиозных догм оказалось опровергнуто. Но вместе с богом из
природы был изгнан разум – доминирующая роль законов природы. Объявлялось, что "материя – первична, сознание - вторично". При этом под сознанием,
в конечном счете, подразумевалось не мышление человека, а упорядочивание,
гармония природы, ее законы. Далее легко проводилась логическая цепочка к
общественному производству – та его часть, которая создавала материальные,
94
осязаемые продукты, объявлялась доминирующей, базисной. А те работники,
которые их производили, считались гегемонами. Рабочие, изготавливающие
какой-либо прибор, по логике материализма, производили гораздо более ценный товар, нежели инженер, в уме которого была создана идея этого прибора.
Исходя из базисной идеи о примате материальной стороны бытия над
гармоничной, была разработана классовая концепция развития общества. Эта
концепция основывалась на том, что при распаде первобытнообщинного строя
вследствие несправедливого рыночного обмена продуктами общество расслоилось на классы, основными, полярными из которых были класс владельцев
средств производства и класс производителей продуктов. Первые были хозяевами общества и присваивали себе львиную долю богатств, не производя ничего полезного, а вторые - изгоями, всю жизнь создававшими продукты и почти не получавшие взамен ничего. По мере роста производительности труда
юридические отношения этих людей менялись - от полного подчинения (рабы
и рабовладельцы) до экономического (капиталисты и рабочие). Как видим, и
здесь много соответствовало истине, однако не учитывался главный фактор
имущественного расслоения общества - оно не было столь богатым, чтобы
позволить всем своим членам заниматься творческой работой, а без этой работы невозможен был прогресс человечества, в том числе и в области производительности труда. Поэтому классовая борьба являлась неизбежным спутником прогресса, а не его движущей силой, как утверждали марксисты.
Разделение общества на нации объявлялось еще одним отрицательным
порождением классового развития. Эксплуататорам, утверждали марксисты,
выгодно было натравливать одну часть работников на другую, чтобы держать
их в узде. Поэтому провозглашался отказ от доминирования национальных
различий, интернационализм. И в этом вопросе материалисты опережали развитие общества и упрощали происходящие в нем процессы. Безусловно, развитие коммуникаций, все более углубляющая экономическая и культурная зависимость наций друг от друга стирают грани недоверия и различия наций.
Однако этот процесс должен быть естественным, а не искусственно привнесенным, несмотря на всю его кажущуюся привлекательность.
Но особенно кардинальной переделке подвергли сторонники марксистской доктрины государственное и общественное устройство. Дабы уничтожить враждебный обществу класс собственников средств производства, эти
последние были переданы в распоряжение государства. В результате государственные органы получили неограниченную возможность распределять продукты труда по своему усмотрению. И вот здесь-то сказалась вся ошибочность
и гибельность марксистской доктрины. Дело в том, что государство - это не
некий безликий монстр, а вполне определенный набор учреждений, наполненных людьми – чиновниками. В результате они получили право распределять
богатства, создаваемые обществом, по своему усмотрению. Правда, теперь
уже не персонально, а коллективно, обезличенно. Так на смену классу (вернее,
сословию) капиталистов пришел новый класс – класс чиновников, номенклатуры. Таким образом, расслоение общества сохранилось, только оно приняло
95
более уродливые формы. Отказ от экономических, рыночных методов стимулирования работников вынудил новый класс обращаться к докапиталистическим, феодальным и рабовладельческим методам управления. Началась невиданная по глубине и масштабам стагнация общества. Надо отметить, что появление нового класса не соответствовало марксистской доктрине, и поэтому
всячески скрывалось и вуалировалось. Это еще более уродовало общество.
Единственным перспективным оказался третий путь выхода из кризиса
второго этапа развития капиталистического общества. Этот путь – путь дальнейшего развития экономических, рыночных отношений. Была ликвидирована
колониальная система - последний бастион феодализма. Были приняты жесткие антимонопольные законы, лишившие возможности заправил бизнеса путем сговора нарушать в свою пользу рыночные эквиваленты. Усовершенствовалась система демократического управления государством. Все это сразу дало впечатляющие результаты – развитие образования, повышение жизненного
уровня всех слоев населения. Но главное – научно-техническую революцию,
кардинальным образом преобразовавшую человеческую деятельность. Резко
возросла доля творческого, умственного труда. В развитых странах сельскохозяйственные и промышленные рабочие составляют не более 20% всего активного населения. Все остальные – служащие сферы сервиса, управления, образования, медицины, науки и культуры. Таким образом, даже в этом аспекте
марксистская доктрина оказалась неправой – победителем в "классовой борьбе" рабочих и буржуазии стала последняя к взаимной выгоде обеих конфликтующих сторон. Применение метода акционирования предприятий позволило
включить рабочих в число собственников - владельцев предприятий.
Ясно, что именно этот путь развития оказался столбовым. Большинство
других стран бросились вдогонку государствам, добившимся существенного
прогресса. Лишь очень немногие продолжают упорствовать, пытаясь реализовать социалистический или расистский путь. Пока никаких успехов они добиться не могут, но постоянно служат источником напряженности в человеческом обществе.
Каким видится дальнейший путь развития общественного интеллекта?
По-видимому, главным итогом настоящего этапа формирования гармонии будет создание еще одной, качественно новой ступени развития – создания совокупного интеллекта. Суть его будет сводиться к тому, что люди научатся
мгновенно обмениваться мыслями - не с помощью слов, письма и других, видимых и слышимых сигналов, а с помощью практически мгновенно распространяющихся радиоволн. По-видимому, в этот один огромный мозг будут
включены не только нейроны отдельных людей, но и процессоры усовершенствованных до уровня искусственного интеллекта компьютеров. Такой совокупный интеллект будет жить гораздо дольше, нежели индивидуальные, так
как последние будут поочередно заменять друг друга.
Создание такого интеллекта предполагает не только создание каких-то
искусственных технических средств, но и изменение в биологической природе
человека. В частности, создание инстинктов - наследуемых рефлексов, регули96
рующих взаимодействие индивидуумов. Например, такое свойство, как нравственность, которая в настоящее время выступает как приобретенные в результате воспитания правила поведения.
Преобразование нравственных принципов в инстинкт возможно только
при возникновении в обществе необходимых предпосылок, в первую очередь,
получение объективно обоснованных методик расчета меры гармонии (стоимости) товаров. Далее, необходимо обеспечить свободный доступ к образованию именно в той области, к которой имеет склонность человек. В последующем – наличие потребности в продукции этой профессии. Обеспечение всех
членов общества товарами, необходимыми для их жизнедеятельности, для
биологического существования, должно быть одинаковым. Различие в доходах
должно касаться только тех товаров, которые связаны с преобразованием природы.
Ясно, что сейчас даже самые индустриально развитые общества весьма
далеки от этого этапа, и понадобится пройти еще чрезвычайно большой и тернистый путь. Тем не менее, основные тенденции этого развития видны уже
сейчас.
Первое – это определение правильного эквивалента при обмене товарами и замена стохастического рынка управляемым. При этом никакого социалистического выравнивания стоимости товаров не произойдет, так как по мере
заложенной в каждом из них гармонии они могут существенно отличаться
друг от друга.
Второе – максимальное внедрение компьютеров для управления с целью
ликвидации слоя бюрократов.
Третье – развитие биосферы. Дело в том, что человек не просто высшее
произведение природы, он является частью природы, ее головным мозгом. Поэтому нездоровье биосферы неизбежно скажется на развитии интеллекта.
В-четвертых, постепенная ликвидация границ. Правда, возможности
объединения всех наций в одну до создания совокупного интеллекта есть альтернатива. Дело в том, что объединение мыслительной деятельности отдельных людей в единый умственный процесс скорее всего будет происходить по
частям, на сугубо добровольной основе. Сначала это будет группа друзей, затем коллектив единомышленников и т.д. Так вот в силу исторической общности людям одних национальных корней легче будет совмещать свой духовный
мир, нежели людям разных национальностей. Впрочем, все это - перспектива
отдаленного будущего и сейчас можно лишь в самых общих чертах его оценивать.
8.7. Ноосфера
Наружные слои Земли, преобразованные в результате деятельности социальных систем, именуются ноосферой [4]. Иногда её именуют “мыслящей”
оболочкой земного шара, техносферой, антропосферой и социосферой. Ноосфера – это сложная, динамично развивающаяся система. Её фундаментом
97
является биосфера. Именно её в первую очередь структуризует, упорядочивает
человек.
В последние годы человек вышел за пределы непосредственно земной
оболочки и начал включать в ноосферу окружающее её космическое пространство.
Представляется, что ноосфера, как единый, хотя и очень сложный, объект природы только формируется. Во всяком случае, пока не прослеживаются
внутренние обратные связи, которые бы обеспечивали устойчивое её развитие.
Очевидно, что создавая объекты гармонии с высокой плотностью информации, человек неизбежно должен в ещё большей степени наращивать энтропию
хаоса, т.е. разрушать биосферу. Очевидно, должна возникнуть естественная,
природная, не зависящая от воли конкретных людей обратная связь, которая
бы поддерживала баланс создаваемой гармонии и вносимого тем самым в природу хаоса. Отсутствие перманентного, непрерывного механизма сохранения
такого баланса чревато возникновением скачкообразного, катастрофического
выравнивания возможности биосферы и гипертрофированно выросшей ноосферы. Признаками наступающей катастрофы являются:
наступление так называемого “парникового эффекта” вследствие повышение
процентного содержания диоксида углерода в атмосфере и резкого возрастания потребления тепловой энергии из минерального сырья;
разрушение озонового слоя, защищающего всю биосферу от ультрафиолетового облучения;
ликвидация многочисленных популяций животных и растений, приводящая к
нарушению структуры биосферы;
возникновение огромных пространств суши и гидросферы, захламленных отходами промышленной и военной деятельности людей.
Пока не ясно, как сформируется система обратной связи - сознательно,
т.е. будет изобретена и осуществлена людьми, как некий объект социальной
системы, – или бессознательно, путём развития естественного инстинкта самосохранения (т.е. так же, как бессознательно возник рынок или государство).
Однако совершенно очевидны механизмы действия этой системы. Во-первых,
ясно, что люди формируют гармонию чрезвычайно неэкономично. Выше (см.
§ 1.3) было показано, что термодинамический эквивалент информации составляет 10-23 [Дж/0К]. Это значит, что электростанция в 1 млн. кВт (обычная ТЭЦ)
при температуре порядка 200С (2930К) каждую секунду вырабатывает 1029
байт информации. Однако практически используется лишь незначительная доля – дай бог, несколько мегабайт (106...107 байт). Как видим, человек может в
миллионы и миллиарды раз увеличить объём создаваемого порядка без существенного повышения потребления тепловой энергии. Это путь создания так
называемых интеллектуальных технологий. Во-вторых, обществу придётся
научиться выводить все отходы за пределы земной атмосферы (так называе-
98
мые безотходные технологии*).В-третьих, закрепить все объекты природы за
хозяевами – см. § 8.5, защитив их тем самым от хищнического истребления.
Возможно, возникающие сейчас стихийно общественные течения и законодательно формируемые государственные природоохранные организации и
являются зародышами возникающей структуры ноосферы. Ясно одно, что без
такой структуры развитие человечества будет сопровождаться болезненными
(а может быть и губительными) катастрофами.
Ответы на тренинг-тесты:
1) А; 2) В; 3) B; 4) C; 5) D; 6) A; 7) D; 8) D; 9) A; 10) B; 11) A.
*
Ясно, что безотходных в чистом виде технологий не бывает – см. §3.1, так как всякое увеличение порядка
(информации) сопровождается ещё большим увеличением хаоса (энтропии)
99
ОГЛАВЛЕНИЕ
Место дисциплины в учебном плане……………………………………………...3
Цели и задачи курса…………………………………………………………….…..3
Перечень знаний и умений…………………………………………………………3
Тематическое содержание курса…………………………………………………..3
Список литературы…………………………………………………………………3
Вопросы для самопроверки………………………………………………………..3
Тренинг-тесты………………………………………………………………………6
Словарь терминов…………………………………………………………………..8
Глава шестая. Информационные процессы в биологических системах……….15
6.1. Определение и основные признаки биологических систем………...15
6.2. Термодинамика клетки………………………………………………...17
6.3. Структура информационной системы клетки………………………..22
6.4. Информационные процессы в клетке………………………………...28
6.5. Управление в клетке…………………………………………………...33
6.6. Управление в многоклеточных организмах………………….………36
6.7. Происхождение и эволюция живых организмов…………………….41
6.8. Биосфера………………………………………………………………..53
6.9. Кибернетика поведения высших животных.
Поведенческий инстинкт……………………………………………..53
Глава седьмая. Интеллектуальные системы……………………………………..56
7.1. Интеллект – высшая форма развития неравновесных управляемых
систем…………………………………………………………………..56
7.2. Интеллект как инстинкт. Связь с другими инстинктами
человека………………………………………………………………..58
7.3. Познание окружающего мира. Самопознание человеком
самого себя…………………………………………………………….61
7.4. Духовная жизнь человека……………………………………………..64
7.5. Происхождение и эволюция интеллекта……………………………..66
7.6. Искусственный интеллект…………………………………………….71
Глава восьмая. Социальные системы. Цивилизация. Ноосфера……………….76
8.1. Основные признаки, элементы и свойства социальных систем……76
8.2. Природные факторы, обуславливающие возникновение
социальных систем……………………………………………………77
8.3. Общественное производство. Рынок. Роль интеллекта в
расширенном воспроизводстве………………………………………79
8.4. Управление социальными системами. Роль государства и права….86
8.5. Потребление……………………………………………………………88
8.6. Происхождение и эволюция общественного интеллекта…………..91
8.7. Ноосфера……………………………………………………………….97
100
Шапиро Семен Вольфович
КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ
Часть 2
Информационные процессы в живых организмах
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
Технический редактор: Р.Р. Ахтямова
Подписано в печать 20.10.06. Формат 60х84 1/16.
Бумага газетная. Гарнитура «Таймс».
Усл. печ. л. 5,87. Уч.-изд. л. 6,75. Тираж 100 экз.
Цена свободная. Заказ № 154.
Отпечатано с готовых авторских оригиналов
на ризографе в издательском отделе
Уфимской государственной академии экономики и сервиса
450078, г. Уфа, ул. Чернышевского, 145; тел. (3472) 78-69-85.
101