?

Log in

No account? Create an account
 
 
04 September 2013 @ 07:12 pm
О происхождении жизни и неповторимости антропного принципа  
(А также - почему нам вряд ли суждено встретить зеленых человечков на летающих тарелках или еще где)


1. Введение.

Над вопросом возникновения жизни (правда, в особенности, разумной жизни) я стал задумываться очень давно - с возраста этак лет, наверное, 6 - 8. И хотя взгляды мои на это в течении жизни менялись, с тем, как я больше узнавал и больше думал, они остались в значительной степени "совместимыми" - все мои размышления не кажется мне бессмысленными. Наиболее серьезную ошибку детства я понял, проходя теорию множеств и принцип Дирихле в старших классах - это то, что если вселенная и количество "миров" (скажем, планет) бесконечны, это еще не означает обязательного повторения "нашего" мира; даже не делает такое повторение сколько-нибудь вероятным. (особенно смешно, когда я иногда слышу повторения этой ошибки в американских научно-популярных телевизионных программах :) ).

Поводом к написанию этой заметки послужил сравнительно недавний разговор с Лешей (the_furman) в котором мы построили цепочку рассуждений из которой следует, что шансов на нахождение жизни или следов жизни на других планетах практически нет. Или, уж точно, практически нет шансов на существование жизни, "неродственной" земной; родственные формы жизни могли быть перенесены с одной планеты на другую тем или иным способом.

Конечно, все это рассуждения (как и вообще все рассуждения на подобные темы) не могут быть строгими в математическом смысле. В многих из них есть спекулятивные и/или интуитивные (если это ни одно и то же) элементы, что типично для области, которую я называю философией (не знаю, близко ли это с общепринятым представлением о философии :) ).
Кроме того я в своих рассуждениях уклоняюсь от многих научных деталей - сознательно, хотя, отчасти - и по неграмотности ;) .

2. О "случайном", самопроизвольном возникновении земной жизни из мертвой материи.

Идея, что теория эволюции Дарвина, подкрепленная невероятно развившейся в 20-м веке генетикой достаточна для очевидного объяснения возникновения жизни на земле очень заманчива. И многие люди верят в то, что так собственно все и произошло: случайные взаимодействия химических веществ под воздействием разных внешних воздействий, путем перебора многих комбинаций атомов и молекул, в какой-то момент привели к возникновению сложной молекулы, способной к созданию себе подобных (передачу наследственности), да еще и к изменчивость (мутации) - что включило закон естественного отбора. И во все время меняющихся внешних условиях возникали все более и более сложные организмы, способные лучше выживать в этих изменяющихся условиях, что в последствии привело к появлению современных микроорганизмов, растений и животных.

Помню как я заразился этой идеей и захотел воспроизвести что-то подобное на практике. Я учился тогда в 10-м классе московской 7-й школы и прослушал несколько лекций Н.В.Тимофеева-Ресовского - его пригласил один из "идеологов" школы и вообще, математических школ, который так много сделал (и, надеюсь еще сделает) для школьного математического (и не только) образования. Я тогда уже достаточно умел программировать и подумал: а что, если попробовать смоделировать эволюцию в компьютере. И "затравку" - вместо чего-то похожего на смеси углекислого газа, метана, азота и чего-то там еще можно сделать, наверное, более продвинутую. И скорость машин в те времен, хоть и маленькая по сравнению с нынешними, была впечатляющей: десятки тысяч операций в секунду.

Но, подумав сколько-то, попал в тупик. Сделать подходящую программу, которая, скажем имитировала что-то вроде бактерии в упрощенном виртуальном мире было несложно. Наиболее известная такая модель была придумана Конвейем стала известна несколько позже. Но проблемы были с изменчивостью, то есть мутациями или чем-то их заменяющим. Считается, что главным источником настоящих мутаций является радиационный фон. То есть, можно представить его как частицы, летающие хаотически и иногда ударяющие в определенные части существа и вызывающие изменения. В применении к компьютерным программам, это могут, например быть изменения значения одного бита программного кода на противоположное.
Но, что может произойти от такого изменения? Я тогда уже представлял себе это хорошо: или ничего, или программа крашнется (в те времена это называлось словом "авост") - то есть умрет. Возможен также "отложенный краш" - то есть испорчена будет какая-то редко выполняющаяся ветка программы, и она умрет если попадет в какие-то спесиальные обстоятельства (скажем, что-то вроде бага 2000 года).
И, замечу, упрощение виртуальной вселенной - как делание ее двумерной или даже одномерной, дискретной с невысоким разрешением и.т.д. - этой проблеме моделирования изменчивости никак не помогает.
Можно, конечно пойти на другую крайность: придумать какое-то количество "разумных" параметров (скажем, "рост", "скорость передвижения", "размер рта" - если у моделируемых существ есть аналог рта, и.т.д.), "подставить" их поток "частиц", а остальное "защитить". В этом случае, естественный отбор будет, вероятно, работать неплохо (я не стал тогда пробовать). Но - два возражения (они и остановили меня тогда от экспериментов тогда, 45 примерно лет назад):
1. Это перестает быть даже отдаленно моделью возникновения жизни из мертвой материи. Скорее что-то вроде intelligent design - сотворения неким разумным началом: ведь эволюция с естественным отбором теперь специально "подстроена" - выбором перспективных "параметров".
2. Я могу придумать только ограниченное число таких параметров. То есть долговременный успех такой "эволюции" будет обеспечен только в "мире" крохотном, все экстремальные воздействия которого я могу заранее предвидеть и придумать "параметры", которые дадут потенциальную возможность при отборе от них защититься.

Интересно то мне было конечно или сделать модель простую, но без "подсказки" (этому противоречит №1) или, по крайней мере, настолько сложную, что она "превзойдет" в процессе эволюции ценность моих изначальных "подсказок".

Так что, с тех пор я стал очень скептически относиться к такой интерпретации "дарвинизма", которая утверждает, что жизнь на земле очевидно возникла из мертвой материи, сначала за счет хаотических химических реакций, а затем под влиянием естественного отбора. Хотя это направление было еще и подкреплено Опариным (и его последователями) в начале 20 века, который продемонстрировал, что некоторые "органические" вещества таки могут получиться из неорганических при определенных условиях, которые могут ассоциироваться с предисторическими. Результаты и в самом деле интересные и к тому же химический термин "органические", вероятно играет здесь магическую роль.

3. "Вероятность" возникновения жизни.

Интересно было бы подсчитать "вероятность" подобного, "случайного" возникновения жизни из неживой материи. Естественно отвергая возможность "творения" (будь что творение богом, профессором Коркораном, полуразвалившимся роботом по имени Терминус или нашими собственными потомками) - как-то они - на настоящем уровне, не имеют никакого научного значения. Выражаясь на чуть более математизированном языке, идеи творения, как и многое другое, что можно назвать "чудесами", на нынешнем уровне знания, имеют нулевую проекцию но том, что можно условно назвать "плоскостью науки".

И подсчеты такие (те о которых я слышал) дают сумасшедше маленькие значения.
Не говоря уже о том, что и далее - в процессе эволюции, происходят вещи, которые предствляются совершенно невероятными, если считать все происходящее случайным - то есть не управляемым каким-то планом (вроде гениально подобранного набора "параметров" - рецепторов для изменений). Скажем, скачкообразные изменения (типа появления крыльев или легких) или образование жизненно важных симбиозов, самосознание и разум, наконец.

Это, а также чисто интуитивные ощущения, свойственные многим людям иногда, является существенной подпоркой для "вненаучного" объяснения возникновения жизни - но, по бесполезности для нас сейчас, мы такое объяснение ("чудо") проигнорируем. Но есть и еще одна возможность.

4. Антропный принцип (anthropic principle).

Как правило этот принцип применяется для объяснения, как нам ужасно повезло, что мы находимся на планете, пригодной для жизни. То есть, с приемлемой температурой, водой, кислородом и.т.д. Вероятность чего, как ни прикидывай, тоже представляется очень маленькой. Ток вот, согласно этому принципу, подсчет подобной вероятности никакого отношения к делу не имеет. Он бы имел, если бы можно было хотя бы представить себе множество планет, на которых находятся наблюдатели - планет с самыми разными условиями! Но ведь такое невозможно: наблюдатель о котором мы хоть что-то знаем - только один (мы), и мы находимся на Земле - на планете с другими условиями мы на могли бы не только возникнуть, но и просуществовать хоть секунду! Мы уже знаем, что мы существуем. Cogito, ergo sum: весь смысл этого изречения Декарта том, что нет никакого другого определенного значения слова "существую"! И, поэтому, вероятность того, что условия на Замле пригодны для человеческой жизни (пока :( ) равна 1 (100%).

Подобное же правило можно применить для оценки возникновения жизни: как бы не были малы соответствующие цифры, мы-то уже возникли! Cogito, ergo sum! Интересно, что подобное применение антропного приципа работает безотносительно к выбору теории (или поверья) о возникновения жизни. Нужна только какая-то "принципиальная возможность" - но и она, очевидно, существует, раз мы-то существуем!
И современные представления не просто о бесконечной вселенной, но и о мульти-вселенных - их существовании (хотя очень не просто определить, что такое существование за пределами формулы Рене Декарта) - несколько помогают нам сжиться с представлением об этих столь малых числах - "вероятностей" возникновения жизни на отдельно взятой планете ( ;) )

5. Другие жизни.

Но, независимо от наших представлений о "технике" или "источнике" происхождения жизни, для другого, независимого возникновения жизни где бы то ни было, антропный принцип не работает. И если мы проигнорируем вариант Создателя, который делает все, что захочет (и мы вообще ничего узнать не можем), микроскопические (приставка микро здесь неуместна из-за своей громадности) вероятности возникновения жизни где бы то ни было, приобретают значения. Из чего следует, что такой, не родственной Земной) жизни, во всех практических смыслах, нет!

Из этого правила однократности антропного принципа следует еще одно. Последнее время все фантасты (и около) размечтались о параллельных вселенных и червоточинах (wormholes), которые (если они существуют) могут запросто помочь нам просто шагнуть в другую, параллельную, вселенную. Так вот, эта другая вселенная скорее всего будет
совершенно для жизни непригодна.


 
 
 
b_n_eb_n_e on September 5th, 2013 06:24 am (UTC)
Несколько моментов
1) Насчет программирования
Тогда АВОСТ был концом, но после появление ОС он концом уже не является и приходит следующая серия
Нужно ли рассматривать ОС как intelligent design или как естественные правила игры?

Где-то в конце 60-х вышел перевод книги Фогеля "Эволюционное программирование"
Не так давно ее переиздавали
Правда, задача там была поскромнее

Еще одна тема - тема компьютерных вирусов или саморазмножаемых программ
Возможно ли их появление в ходе мутаций самопроизвольно?
Кажется Томпсон (читал в лекциях памяти Тьюринга писал об этом

2) Чисто биологические и термодинамические аспекты вроде немцы активно исследуют
- помню книгу Эйгена примерно 20-ти летней давности
Но вроде в Германии публика продолжает над этим работать

3) Кажется видел лет 30 назад препринт ИПМ - они работали с компьютерным моделированием или статью на сей счет

4) Антропность таки не всегда отмычка
Скажем на Земле периоды вымирания организмов (температуры под 50 и прочие прелести, как между триасом и юрой) даже и всему живому угрожали
С другой стороны в наличии и феномен жизни вокруг курильщиков на дне океана

Misha Furmanmishafurman on September 5th, 2013 04:22 pm (UTC)
Re: Несколько моментов
1. Если говорить о моделировании чего-то вроде эволюции, то тот, старый авост, после которого только нажатие рукой на кнопку может помочь - эквивалент исчезновения вселенной! То, что я имел в виду - прерывание или exception - скорее смерть индивида.
2. "Эволюционное" как и "нейронные сети" - очень модные термины и их лепят много куда. Например в оптимизации, часто используют случайные прыжки, чтобы избежать топтания вокруг локального минимума - иногда это называют "мутациями".
3. Про минимальную сложность самовоспроизводящейся системы я, кажется, что-то слышал очень давно.
4. В антропности детали не имеют никакого значения. Мы существуем - значит тем или иным способом все, что нужно для этого произошло (а смертельное - не произошло) - это уже дано. Детали не важны - может, нужно было появление бога умеющего создавать людей - чем не вариант?
b_n_eb_n_e on September 6th, 2013 05:44 am (UTC)
Re: Несколько моментов
1) Это я понимаю, но АВОСТЫ можно было заранее предвидеть и обходить (скажем по делению)
Кроме того во всех работах по предбиологической эволюции отмечалось, что бульон нереализованного это хорошая пища
Аналогично случайно не там или не так "смертельно" поврежденный текст может служить основой для модификаций
И это уже не метафора, а дизайн эволюции

2) Книжка Фогеля выходила почти одновременно с книжкой Минского (в которой он громил персептроны)
Но фокус не в этом.
Современное генетическое программирование в основном рассчитано на поиск глобального экстремума и не сильно понятно чем это лучше расстригинских версий случайного поиска
Фогель же пытался заниматься задачами предсказания и идентификации структуры

3) Была книжка про самовоспроизводящиеся автоматы

4) Таки была несколько иная мысль
Антропность (в широком смысле, несводимом к астрофизике) это антропность не только состояния, но и траектории к нему
А состояния в ходе траектории могут быть сомнительные (про переход от триаса к юре) и это странноватенько будет соотноситься с креационизмом.
,
Misha Furmanmishafurman on September 6th, 2013 12:48 pm (UTC)
Re: Несколько моментов
1. Не понимаю - авост это просто деталь предполагаемей модели о которой я думал 45+ лет назад. К моделируемым объектам это отношения не имеет.
4. Не понимаю, о че это. Я говорю про условие наличия наблюдателя. Что за траектория? То, что следует из нашего существования - данное, например наличие кислорода в атмосфере. И, поэтому, это не может влиять на оценки вероятности распространения кислорода в втмосферах планет во вселенной (или вселенных). Рассуждение не зависит ни от каких траекторий - как бы там вселенные не возникали. Хот сами, хоть по божию велени.
b_n_eb_n_e on September 6th, 2013 03:40 pm (UTC)
Re: Несколько моментов
4) Я лишь о том, что условия относятся к конкретному моменту
Хрякни скажем приличный астероид и все условия для наблюдателя могут исчезнуть
На мой взгляд стоит различать идеального наблюдателя (как в теории относительности) и при нем нет никаких условий антропности и наблюдателя ЗДЕСЬ И СЕЙЧАС
Misha Furmanmishafurman on September 6th, 2013 06:51 pm (UTC)
Re: Несколько моментов
Я, конечно, имею в виду наблюдателя ЗДЕСЬ и СЕЙЧАС.
Идеальный наблюдатель - это что-то вроде материи ... или бога ... не думаю, что такое понятие корректно (в научном смысле). Да и кажется современная физика начинает с этим считаться - я очень этому порадовался, прочитав полу-популярную статью Андрея Линде - кажется я ее здесь упоминал.