Информация и жизнь

       Физическое определение информации современной наукой еще в полной мере не сформулировано [1]. Определение информации, которое дали Шеннон и др. [2] было в первую очередь ориентировано на процессы передачи сигналов. В неживой природе можно вести понятие информации. Однако, не установленная роль информации в процессах упорядочения материи приводит к формализации этого понятия. В физике и биофизике понятие информации тесно связано с энтропии и, по сути, является как бы "лишним" и сводиться к понятию негоэнтропии. Хотя никто не доказал тождественность информации и негоэнтропии или так называемой "отрицательной энтропии". Только относительно недавно в работах школы Пригожина появилось определенное физическое понимание роли информации в неживых системах находящихся вдали от равновесия [2]. Но работы в этом направлении еще далеки до завершения и среди как физиков, так и философов нет единства имений в определении информации.

      Совсем другую, значительно более важную роль, играет информация в живой природе. Можно заметить, что в процессе эволюции материи возрастает роль информации. Начиная с простейших организмов, именно накопление, обработка и сохранение информация постепенно становится основой самого процесса эволюции. Здесь в отличие от неживой природы в полной мере появляется такая характеристика информации как качество, ценность информации [1].

      Замечу не количество информации вообще, а количество ценной информации возрастают по мере развития от простейших организмов к все более сложным биологическим системам. Так постепенно в ходе эволюции биосфера наполняется ценной информацией.

      В чем это проявляется? Например, переход к кислородной атмосфере дал возможность существовать организмам, использующим кислород как мощный окислитель и соответственно приведший к значительно более мощной энергетике живого существа. Наличие свободного кислорода и есть в данном случае ценная информация, существующая в масштабах всей планеты.

      Где и как возникла жизнь, мы не знаем. Возможно это случилось на Земле [5], но возможно, что жизнь была занесена на Землю из космоса. По сути, это не так важно. Поскольку перед нами не стоит задача вскрыть конкретные механизмы эволюции неживой материи в живую, всего лишь обсудить роль информации в этих процесса.

      Для удобства справа приведен словарь основных понятий. (Приведенные определения не обязательно совпадают с определениями, взятыми из энциклопедических словарей).




      На первом этапе биологической эволюции происходит отладка и совершенствование взаимоотношений первоорганизмов с окружающей средой. Эти взаимоотношения по сути можно свести к информационному обмену. Поскольку живой организм находится в неравновесном состоянии с окружающей средой, то любой обмен энергией или материй приводит к изменению состояния, как самого организма, так и локально окружающей среды, что приводит к появлению информации, которая запоминается, логически обрабатывается и используется организмом. Можно сказать, что живой организм питается информацией.

      Хотя информационный обмен существует и в неживой природе, однако здесь происходящее непрерывное создание новой информации, не запоминается с целью её использования. Поэтому информационный обмен носит формальный характер и в данном случае информационный обмен можно свести к процессу обмена энтропией.

      Но как можно проложить мостик от эволюции неживой материи к эволюции живой, до разума и дальше?

      С появлением на определенном этапе эволюции материи способности у первых живых организмов управлять информацией, которая образуется при взаимодействиях открытых систем, привело к кардинальному изменению хода эволюции материи. Организмы научились не только извлекать информацию из окружающей среды, но запоминать и обрабатывать её путем логического сравнения. Это был долгий путь, возможно растянувшийся на миллионы лет. Успехи и достижения на этом пути скрупулезно фиксировались в генетическом коде.

      Поэтому этап эволюции живой материи можно попытаться свести к эволюции генетического кода, который универсально определяет облик живого существа и задает тот коридор возможностей, в котором может происходить его существование и, в конце концов, его эволюция.

      Но верно и обратное. В результате взаимодействия живого со средой и другими живыми существами происходит естественный отбор и как результат подстройка самого кода.

      Когда ресурс такой, как бы экстенсивной эволюции был исчерпан, эволюция сделала очередной выбор, и возникли предпосылки для развития разума. Далее началась эволюция уже человека разумного, частично то, как она проходила, мы знаем из истории. Всю эволюцию от неживой материи до разума, описать в терминах сугубо физических законов, видимо пока не возможно. Поэтому я и постарался применить другой универсальный, но еще мало развитый язык, язык связанный с понятием развития информационного обмена.




      Однажды возникнув, как неравновесная система, изолированная от окружающей среды и способная к обмену веществом и энергией с окружающей средой постепенно, пока еще не живой организм, но система уже ступившая на первую ступень эволюции по еще не открытому в полной мере закону природы стало использовать информации. С этого момента неживая система стала живым организмом. Живой организм научилось создавать датчики информации, создал память, кратковременную и долговременную и научилось логически складывать две информации полученную и запомненную, а результат логической операции использовать как управляющий сигнал для своей жизнедеятельности.

      Так информация, существующая хаотично в неживой природе после обретения организмом функции запоминания информации и возможности её использования во благо организма приобрела ценность, что фактически есть первый шаг к примитивному направленному использованию ранее спонтанных взаимодействий.

      Но эволюция на этом не остановилась. В системе организмов появился примитивный язык химических взаимодействий. Ранее разрозненные организмы научились делиться, сохранив внутренне единство, образовав многоклеточный организм.

      Многоклеточные организмы поднялись на стадию социальной организации, развив язык, усложнив поведение, научившись обучать потомство, т.е. целенаправленно передавать полезную информацию следующему поколению. Из этой способности появился разум, как вершина эволюции информационного обмена. Разум не остановился на достигнутом и приступил к преобразованию окружающей среды в планетарных масштабах и озадачился совершенствованием информационной эволюции, создав письменность, компьютер, Интернет, и приблизившись к созданию искусственного интеллекта.




      Способности выделять в потоке информации именно ценную её часть, т. е. способность к фильтрации, наличие запоминания и возможность реагировать позволяет организму корректировать свое поведение при меняющей окружающей среде в оптимальном режиме. Собственно ценность информации как раз и проявляется в том, что система благодаря использованию такой информации может достичь, необходимого состояния с минимумом затрат.

      Подобный путь освоения ценной информации человечество прошло от первой специально заломанной ветки на память о пройденном пути до нынешнего всеобщего использования информации.

      Естественный отбор существует на всех этапах эволюции материи. Живому организму для успешного выживания необходимо сохранение и закрепление тех свойств, которые являются оптимальными с точки зрения выживания, т. е. сохранения ценной информации. Однако ограниченность жизни отдельного живого образования не позволяет ему оптимизировать свои параметры.

      Это возможно сделать только при наличии долговременной памяти превышающей время жизни одного организма. Такой памятью стал генетический код. Создание в процессе эволюции генетического кода передаваемого по наследству сделало сообщество организмов чрезвычайно устойчивым образованием, которое стало теперь слабо зависящем от хаоса процессов в материальном мире. Поэтому определяющую роль в эволюции материи начинает играть информация именно после появления генетического кода. Более того, можно сказать, граница неживая матери живая материя проходит именно там где впервые появляется долговременная память, передаваемая из поколения к поколению, то есть с момента появления возможно достаточно примитивных матриц генетического кода.




      Естественными стремлениями каждого живого организма является его выживание и продолжения рода, однако, по сути, это есть ничто иное, как стремление сохранить свой генетический код. Следовательно, встает вопрос, А что первично, сам живой организм или его генетический код?

      С Матрицы генетического кода копируются все процессы, приводящие к созданию организма, и на протяжении всей жизни именно эта Матрица управляет процессам жизнедеятельности. Конечно у многоклеточных организмов существует центральная нервная система, которая отвечает за текущую работу организма и за его реакции, существует и фенотип организма. Хотя организм подстраивается под параметры среды, но конечная его цель не эта. Цель любого организма не проживание в условиях окружающей среды, а именно выживание в продолжение неограниченно длительного времени. Но законы времени неумолимы и неудивительно, что большинство животных имеют относительно не продолжительные сроки жизни. Они рождаются, быстро достигают зрелости, оставляют после себя несколько пометов потомства и на этом их жизнь завершается. Многие живые организмы не умирают своей смертью, а идут на корм другим представителям живого мира.

      Но, несмотря на кратковременность жизни биологического существа в результате процесса размножения потомству передается генетическая матрица. Это может быть точная копия при простом делении клеток или комбинация матриц родительских организмов. Получается, что вся жизнедеятельность организмов сводится к тому, чтобы сохранить и сделать бессмертным не их бренную оболочку, а их генетический код.

      Поэтому в стратегическом плане все определяет генетический код. Так что генетический код и есть Матрица, которая определяет все. Поэтому можно рассматривать живой организм всего лишь как оболочку для существования Матрицы генетического кода.

      Однако Матрице мало просто выжить, она переделывает окружающую среду с тем, чтобы организовать для себя более комфортные условия. Полная переделка всей планеты её поверхности, гидросферы и атмосферы это ли не наглядная демонстрация мощи и созидательной силы Матрицы.

      Так было до тех пор, пока на Земле не появился человек, у которого есть свой собственный взгляд на то, как должна развиваться окружающая среда и биосфера в целом. С одной стороны человек, казалось бы, все решает сам, а с другой, не является ли проявление так называемой созидательной деятельности человека давно запрограммированным процессом?

      Не спроста мы много делаем по наитию, инстинктивно, особенно в экстремальных условиях как бы подчиняясь уже записанной ранее программе. Инстинкт сохранения жизни есть самый сильный инстинкт. После него идет инстинкт сохранения потомства или близкого родственника, а уже потом инстинкты взаимовыручки, коллективизма, что тоже имеет прямое отношение к сохранению вида. Важен и инстинкт продолжения рода. Часто человеку приходится совершать очень большие усилия, чтобы противостоять зову инстинктов. Для дикого животного здесь, как правило, нет выбора, оно поступает по записанной программе. Следовательно, в этом случае Матрица в значительной степени и определяет стратегию поведения живого.

      Почему же эволюция создала человека, который может поступать наперекор программе записанной в нем самом, в его Матрице? Казалось бы, здесь есть противоречие. Но задумаемся над тем, что возможности для дальнейшей биологической эволюции на Земле уже исчерпаны. Действительно природа перепробовала наверно все. Были и есть на Земле и самые большие и самые быстрые и самые летающие и самые плавающие виды.

      Однако мы знаем, что это не гарантирует выживание Матрицы, например в результате космического катаклизма. Матрица с помощью чисто биохимических методов не в состоянии покинуть эту планету при наличии опасности и переселиться, например на Марс.

      Является ли этот мотив реальной причиной для создания разумного человека? Это цель матрицы, или это просто плод фантазии автора? Пусть решит читатель. Я допускаю, что знаю вариант ответа, но пока о нем умолчу.

      Является ли человечество самостоятельным в своем выборе пути развития или многое из того, что оно делает, заложено и запрограммировано как дальнейшая цель эволюции материи?

      То, что человечество несвободно и движение материи определяет наше бытие это факт. Как писали классики: "Бытие определяет сознание". Конечно, не все так строго детерминировано, но все же свобода выбора пути у человечества лежит в пределах определенного сектора, точнее в пределах не широкого коридора. Движение в пределах этого коридора представляет собой ломаную кривую. Поэтому нам кажется, что у нас есть широкая свобода выбора. Но все же детерминизм законов движения материи все равно ограничивает нашу свободу, нет, да и заворачивает нас на путь "истинный".

      Очевидным является переход после возникновения разума от чисто биологической эволюции к эволюции чисто информационной. Возникновение Матрицы генетического кода это был первый этап информационной эволюции, когда от стихийной информации микромира был сделан шаг к долговременной памяти основанной на принципах приоритета ценной и соответственно тщательно сохраняемой информации, когда сама информация становится производительной силой, созидающей биологические виды. Так на уровне генетической Матрицы информация уже стала производительной силой. Следующий шаг был сделан с появлением свободного и творческого разума человека. Когда появилась возможность сделать информацию осознанной производительной силой.

      

      Следующий шаг видимо будет состоять в суперпереработке информации. Компьютерные технологии и глобальная охватывающая всю планету сеть информационного обмена и конечно что-то еще, что трудно сейчас даже предвидеть. Но путь именно такой ? совершенствование и расширение информационной эволюции. Ведь эволюция это и есть процесс совершенствования форм информационного обмена.

      Одно из важных преимуществ разумного человека и в том, что он может изменить как сам генетический код, так и внешнюю оболочку. Это намного более быстрый путь для эволюции, чем путь постепенной, путь перебора наиболее жизнеспособных и совершенных особей, как это было при стихийной эволюции.

      Человек уже начал выполнять эту программу. Клонирование, генная инженерия, расшифровка генома и добавим сюда разработку нанотехнологий, сочетающих и создание сверхмалых механизмов и электронных схем с возможность объединить в единое целое эти устройства и живую клетку.

      Конечная цель этого пути неизвестна. Промежуточные этапы уже проясняются. Среди них создание кибернетических существ наделенных преимуществами живых организмов и машин. Очевидно, что для освоения дальнего космоса без таких искусственных созданий никак не обойтись. Об этом уже давно написали фантасты, об этом сняты многочисленные фильмы. Человек в его нынешней биологической оболочке почти совсем не годится даже для полетов на Марс. Если представить сочетание человеческого мозга и робота способного питаться неорганической пищей и солнечным светом или на худой конец электроэнергией, который не боится радиации и может жить в условиях, как вакуума, так высоких температур и давлений, то понятно, что в эволюционном плане у такого киборга есть масса преимуществ.

      На Земле эти преимущества не нужны, поэтому не надо бояться бунта роботов и порабощения человечества. Просто для киборгов есть своя экологическая ниша ? это безбрежный космос с множеством не удобных для биологической жизни планет, зато вполне удобных для киборгов. Хотя слово "ниша" тут ясно не подходит.

      Сможет ли человек в таких условиях реально выйти за пределы своей планеты или ему предстоит вечно оставаться на вторых ролях на обочине эволюции материи? Думаю, для этого есть возможности. Осуществление для человека дальних космических путешествий станет возможным путем передачи на большие расстояния полной информации, о человеке включая его сознание. Это вполне возможно. Достаточно передать на планету у далекой звезды с подходящими условиями для жизни генетический код и всю информацию, накопленную данным индивидуумом и хранящуюся в его мозге. Далее достаточно на месте прибытия клонировать тело и заполнить нейроны мозга информацией.

      Первая часть этого дела уже доступна сейчас. Что касается считывания и записи индивидуальности, то, возможно, это и не понадобится. Для человечества в целом отдельная личность не имеет значения. Действительно люди умирали и умирают, унося в могилу свои личности, зато прежде рождаются дети, которые изначально совсем ничего не знают о личности, знаниях и стереотипах поведения своих родителей их личность и знания формируются в процессе воспитания на основе "матрицы" их родителей.

      Так будет и здесь. Достаточно передать записи, составляющие интеллектуальный багаж человечества и на месте обучать клонированные особи, так как это сейчас делаем мы, воспитывая наших детей. Только на первых парах воспитателями клонов будут киборги, пока не вырастит первое поколение переселенцев. В дальнейшем все пойдет естественным путем.

      Поэтому для первых поколений переселенцев роль "матрицы" выполнят суперкомпьютеры и суперкиборги, которые не только вырастят и воспитают людей, но и предварительно освоят подходящие планеты.

      В итоге создания в ходе эволюции гомо сапиенса матрица генетического кода получает неограниченные возможности для своего совершенствования и экспансии во Вселенной.

      Есть ли у Матрицы такое стремление к неограниченной экспансии? Видимо да. Ведь Матрица уже давно освоила все пространство нашей планеты, водный и воздушный океаны. Если бы такой цели у Матрицы не было, жизнь так и теплилась до сих пор где-то в одном теплом болоте или лагуне.

      Однако было бы не верным наделять Матрицу супер свойствами. На самом деле Матрица всего лишь память о том, каким должно быть живое существо. Но в этой памяти косвенно заложено стремление к неограниченной экспансии.

      Как это стремление реализуется на практике? Например, некогда давно рыбы, жившие на мелководье, были вынуждены осваивать сушу. Это получилось не потому, что рыбы, выглядывая из воды на полупустынные берега, возможно поросшие редкой травой и кустарником, мечтали о покорении суши. Они просто жили в полосе прибоя, на границе суши и воды и постепенно приспособились к существованию в обеих средах.

      В данном случае экспансия Матрицы сказалось в том, что рыбы как живые существа созданные в предыдущие эпохи эволюции Матрицы оказались приспособленными для такого перехода. Выйти на сушу не смогли трилобиты, губки или медузы, поскольку они еще не были для этого приспособлены. Однако непрерывное совершенствование форм живых организмов привело к появлению таких видов, которые уже были способны совершить качественный скачок и выйти на сушу.

      Так постепенно в ходе эволюции появился новый вид животного способного совершить новый скачек в пространстве, благодаря наличию у него нового качества - разума. Мы сейчас подобны древним рыбам, жившим в полосе прибоя. Мы видим безбрежный океан космоса и чувствуем в себе силы для покорения этого пространства. Звезды могли видеть и динозавры. Но люди создали, то чего не было раньше, они создали технологическую цивилизацию как среду, в которой живет человеческая Матрица. Эта технологическая среда является той переходной ступенью, которая физически может соединить пространство планеты Земля и безбрежные пространства космоса.

      

      

      


      Эволюция материи от элементарных частиц и простейших химических элементов до простейших клеток обладающих генетическим кодом и далее через разум человека это все единый процесс эволюции материи. В процессе эволюции генетический код это универсальная матрица памяти, обеспечивающая бессмертие органической жизни. Предназначение человека - передать матрицу жизни дальше, во Вселенную обеспечив, таким образом, дальнейшую эволюцию материи. Конечные формы этой суперматерии и предназначение эволюции пока остаются для нас загадкой.







 

Ссылки:

1. Чернавский Д.С. Проблема происхождения жизни и мышления с точки зрения современной физики. УФН. - 170, #2. - 157 - 183.
2. Климонтович Ю.Л. Энтропия и информация открытых систем. УФН. - 169, #4. - 443-452.

Определения близкие по смыслу взятые из других работ и замечания:
3. Информация - объективное содержание связи между взаимодействующими материальными объектами, проявляющиеся в изменении состояния этих объектов.
4. Информации - одно из свойств предметов, явлений процессов объективной действительности, заключающаяся в способности воспринимать внутренне состояние и внешней среды и сохранять определенное время результаты его, передавать сведения о состоянии другим предметам.
5. На Земле не обнаружено осадочных отложений, в которых отсутствовали бы признаки жизни. По крайней мере, 3 миллиарда 800 миллионов лет назад, когда сформировались осадочные породы, сохранившиеся до нашего времени, жизнь уже была на Земле. Возраст Земли по сегодняшним оценкам составляет 4,5 миллиарда лет. От момента формирования планеты до появления жизни прошло не более 800 млн. лет, что составляет менее 20% от всего времени существования Земли.
6. В общем случае эволюция - процесс изменения, развития, совершенствования чего-либо в природе, и обществе (словарь).


Рекомендуемая литература:

1. Волькенштейн М. В. Биофизика. - М.: Наука. - 1981. - 575с.
2. Шелепин Л. А. Вдали от равновесия. - М.: Знание. - 1987. - 64с.
3. Блюменфельд Л. А. Проблемы биологической физики М.: Наука. - 1974. - 335с.
4. Журнал: "Соросовский общеобразовательный журнал" 1996 - 2001 гг.
5. Журнал: "Успехи физических наук" 1995 - 2003 гг. www.ufn.ru/