Наука и техника Наука и техника - Системная упорядоченность и частичная неупорядоченность
  13.12.2018 г.  
Главная arrow Живое arrow Белковые структуры arrow Системная упорядоченность и частичная неупорядоченность
Главное меню
Главная
Новости
Блог
Ссылки
Контакты
Поиск
Карта сайта
Философия
Сознание
Материализм
Лингво
Эволюция
Кибернетика
Био
Эмоции
Живое
Психика
Системная упорядоченность и частичная неупорядоченность
Рейтинг: / 1
ХудшаяЛучшая 
09.08.2010 г.
Системная упорядоченность и частичная неупорядоченность; централизация - автономизация; устойчивость - лабильность; преформация - эпигенез
Во вторую группу наиболее существенных признаков мы включаем ряд свойств, противоположных друг другу по характеру, но выступающих вместе, в тесной связи.
Говоря о биологической организации, обычно подчеркивают значение согласованности, слаженности, упорядоченности пространственных структур живого тела и протекающих в нем многочисленнейших процессов, реакций.
Это верное, но неполное определение. Для биологической организации специфично сочетание разнообразных выражений системной упорядоченности (в частности, симметрии и диссимметрии) отношений, связей и взаимодействий с частичной неупорядоченностью.
Дело в том, что высокая степень организованности материи отнюдь не исключает, но, наоборот, предполагает (и сама обеспечивает) сохранение и даже развитие относительной самостоятельности поведения подсистем и компонентов, а также сохранение и использование случайностных явлений. Кибернетика доказала в общей форме, что сохранение и усиление относительной независимости изменений частей повышают как многообразие изменений, так и надежность работы «очень сложных», высокоорганизованных систем.
В математике сохранение частичной неупорядоченности считается неизбежным свойством всяких структур и систем, основанных на принципе многоярусной иерархической соподчиненное элементов. А в биологии давно выяснено, что внутренние связи не превращают живые тела в монолиты, подобные кристаллам или «твердым растворам». Для жизненных процессов совершенно необходимо сохранение свойств коллоидных и жидких растворов. Иными словами, связи, объединяющие множества атомов и молекул, клеток и т. д. в органичные системы разных уровней организованности, не обладают абсолютной жесткостью. При замораживании, как известно, жесткость физических связей повышается, организм превращается в твердое тело, но тогда исчезают почти все биохимические и все физиологические, т. е. гораздо более содержательные и необходимые для жизни, связи.
Насколько существенно для жизненных процессов повышение степени и многообразия изменчивости, видно из того факта, что оно повышает способность организмов к наиболее быстрому усовершенствованию и приспособлению. В природе это часто оказывается необходимым условием успеха в борьбе за жизнь. Усиление централизации функций содействует их развитию, но снижает общее многообразие изменений и пластичность в целом.
Поэтому сохранение относительной независимости изменений частей и даже повышение их автономности совершенно обязательны для прогрессивной эволюции. Дифференциация органов не только усиливает и обогащает внутренние для организма -связи, но и повышает автономность органов (А. А. Малиновский; И. Б. Збарский недавно назвал такие явления, наблюдаемые в ходе онтогенеза, автономизацией частей). Применение современных методов математики и кибернетики, несомненно, позволит точно определять для любых высокоорганизованных систем и для каждой данной функции оптимальные сочетания централизации управления и повышения относительной независимости частей.
Со специфичными для живого формами единства системной упорядоченности и частичной неупорядоченности тесно связаны особые формы единства устойчивости или даже сверхустойчивости и мультиустойчи-вости6 и лабильности, пластичности. Эти свойства не нуждаются в пояснениях, равно как и сочетания специфичных форм внутренней предопределенности изменений, преформации и противоположной способности порождения нового, эпигенеза. Заметим лишь, что присущая организмам внутренняя предопределенность реакций и преобразований выражается чаще всего в существовании определенных норм и типов реагирования. Иными словами, она тоже не однозначна, сохраняет гибкость. Ее первичные формы возникают вместе с возникновением самой жизни на основе аналогичных, однако менее содержательных свойств неживых тел; но она, конечно, также не остается одной и тою же на всем протяжении эволюции или онтогенеза, а претерпевает существенные изменения. Одна из форм высокоразвитой преформации - это складывающиеся в ходе эволюции кодированные программы индивидуального развития, представленные в определенных модификациях молекулярных и супрамолекулярных структур зародышевой клетки. Такая преформация сама оказывается продуктом эпигенеза.
Отмеченным свойствам этой группы соответствуют различные сочетания жесткой, однозначной детерминации («лапласовского» типа) и детерминации статистической, «вероятностной». Применительно к отношению внутреннего и внешнего надо отметить, кроме того, сочетание эндогенной и экзогенной детерминации обоих вышеуказанных типов, однозначной и неоднозначной.
в) Сверхчувствительность. Усиление слабых физических и информационных воздействий
К третьей группе наиболее существенных свойств живого отнесем прежде всего раздражимость (возбудимость) . Ее развитие в ходе эволюции связано с появлением способов усиления и преобразования сравнительно слабых воздействий извне и воздействий компонентов на «верхние ярусы» или на весь организм, а также - усиления собственных реакций компонентов.
Этим обусловлена чрезвычайно повышенная «чувствительность» живой системы как целого к воздействиям «раздражителей». Она по праву заслуживает наименования сверхчувствительности. В усилении участвуют и «пусковые» механизмы («включатели» тока и др.), которые могут превращать один вид энергии в другой.
Кибернетика во многом выяснила теперь общие черты таких явлений, но об их существовании говорил еще Дарвин. Он сравнивал соотношение природы большинства из внешних воздействий и природы реакции организма с соотношением искры и взрыва. Смысл такого сравнения состоит в следующем. Явление раздражимости (возбудимости) есть не что иное, как способность системы отвечать на слабые воздействия во много раз более сильными реакциями и резко не соответствующими природе этого воздействия внутренними преобразованиями. Конечно, такие явления возможны только при наличии определенных, специфических структур целого и частей, обеспечивающих легкое высвобождение энергии, накопленной за счет среды. Это наглядно поясняют примеры сжатой пружины, сдерживаемой устройством, которое освобождает ее потенциальную энергию при относительно слабом воздействии извне, или колоссального современного пресса, «повинующегося» легкому нажатию тумблера или кнопки на пульте управления.
Условия, характерные для биологических явлений такого рода, заключаются в следующем.
Во-первых, для них необходимы накопление и концентрация энергии, находящейся в относительно неустойчивом состоянии, так что эта энергия легко может переходить из потенциальной в кинетическую. Во-вторых, эта энергия, превращенная в собственное достояние данной системы, приобретает характер высокоорганизованной энергии, становится качественно иной. Второе условие, очевидно, самое важное. В-третьих, энергия экзогенного воздействия не только усиливается, но и преобразуется, превращаясь обычно в другой вид энергии. Так, энергия фотонов может превращаться в аппаратах рецепторных окончаний глаза в энергию волны ионных процессов, называемой нервным возбуждением. В целом реакция «раздражимого» тела может очень существенно отличаться от характера воздействий извне, которые бывают различными, а вызывают одну и ту же реакцию. Известно, что одна и та же реакция денатурации белка может вызываться весьма несходными агентами. Но не любые экзогенные воздействия вызывают в нормальных условиях реакции данных рецепторов, а только определенные классы воздействий. В этом состоит одна из основ значения раздражимости как предпосылки, необходимой для дальнейшего развития свойства отражения: уже на этой ступени существует адекватность различения классов раздражителей.
Специфичной для биологических структур особенностью способов усиления слабых воздействий извне или со стороны небольших групп молекул и атомов, входящих в состав организма, снова оказывается сочетание нескольких типов этих способов. Порознь они встречаются как в неживой природе, так и в современной технике, еще только приближающейся к уровням биологической организации. Главный из этих способов -размножение импульсов и информации.
Кроме того, в живых системах используются также простое и каскадное усиления. Размножение импульсов и информации достигается тоже несколькими способами: а) простым многократным повторением; б) усложненным воспроизведением и в) разветвлением передаваемых по проводящим путям возбуждений, кодирующих так или иначе элементы отображений программ и «команд». Как установлено, каждая часть макромолекулы ДНК, несущая дискретно действующий и воспроизводимый фрагмент генетической информации, в процессе авторепродукции этой макромолекулы или в процессе матричного синтеза РНК воспроизводится многократно. В свою очередь, на каждой матричной молекуле РНК синтезируется (в полирибосомах) не одна, а много молекул белка. Превращаясь потом так или иначе в сложные или относительно более простые ферменты, некоторые из молекул синтезированного белка тоже многократно выполняют функции катализаторов (непосредственных организаторов) того или иного звена какого-нибудь цикла реакций. В результате всего этого могут происходить более или менее существенные изменения в клетке как целом. Но клетки и сами могут размножаться, многократно влиять друг на друга и т. д. Так создается исключительно своеобразное положение: во многих случаях сравнительно ничтожные изменения, скажем, всего одной молекулы ДНК, вызывают изменения, которые, распространяясь и усиливаясь в разветвленных цепях реакций, охватывают сложнейший многоклеточный организм в целом и даже весь вид таких организмов, что может повлиять и на состояние всей биосферы.
Чрезвычайно высокого развития такие явления достигают в структурах нервной системы, взаимосвязанной, конечно, с эффекторными и рецепторными органами. Олень может умчаться на километры, услышав легкий шум шагов или увидев издали охотника; а ведь при этом животное испытало сравнительно ничтожные физические воздействия. Первичные «входные» изменения рецепторных окончаний влияют на целостный процесс поведения этого сложнейшего многоклеточного организма, конечно, не сами по себе, ибо для этого их энергетические уровни слишком недостаточны. Такие изменения могут оказывать существенное влияние лишь потому, что они содержат информацию, включаются в цепи внутренних взаимосвязей и после многократных усилений, преобразований и распределений приводят в действие гораздо более могущественные и, главное, упорядоченные определенным образом, высокоорганизованные силы. Способы и характер влияний этих сил ставится в соответствие не только индивидуальному, но и видовому опыту прошлого. А это позволяет животному также и заранее предвидеть, предугадывать вероятные последствия собственных активных действий.
Само собой понятно, что такие явления возможны только в условиях высокоорганизованных структур определенного типа (или типов). Обратим внимание еще на одну сторону данного вопроса. При отмеченных условиях возникает очень важное отношение, которое противоположно обычно трактуемому взаимоотношению целого и частей. Когда речь идет об органической целостности, обычно подчеркивается зависимость частей от целого. Это верное, но тоже неполное положение. При повышении организации усиливается и зависимость целого от изменений, реакций даже сравнительно малых, но специализированных компонентов. Так, небольшие группы нейронов, входящих в состав аппарата какого-нибудь из ключевых узлов мозга, могут оказывать тормозящие или возбуждающие воздействия на всю его деятельность, а тем самым - и на поведение животного, групп животных и т. д.
Аналогичное возрастание роли даже частей единичных молекул мы уже отмечали, упоминая категории явлений передачи генетической информации. Подчеркнем теперь, что явления этого рода тесно связаны еще с одним важнейшим свойством живого - со способностями кодированного отображения и программирования.
Необходимо учитывать, что, как уже отмечалось в литературе, для живых (и вообще высокоорганизованных) систем непосредственное, «физическое» содержание явлений раздражимости и сверхчувствительности становится второстепенным. В условиях чрезвычайно усложненных связей (преемственных и организационных) между «слабым стимулом», скажем, серией волн той или иной природы, и клеткой или многоклеточным организмом собственно физическая (и химическая) «сторона» процессов усиления слабых воздействий, оставаясь необходимой, становится второстепенной. Она сначала дополняется, а затем и оттесняется на второй план, играя роль «снятых» моментов гораздо более богатых содержанием «информационных» процессов.
Тогда слабые физические воздействия приобретают значение сигналов, а раздражимость и сверхчувствительность дополняются способностью «распознавать» сигнал и способностью использовать поступающую информацию. В частности, возникают и развиваются различные способы усиления информации и регулирования. Как при всяком усилении, это происходит за счет мобилизации внутренних запасов информации и аппаратов регулирования, накопленных и выработанных ранее (организмом и видом), т. е. при этом информация и средства регулирования, как и энергия, не возникают «из ничего» или «беспричинно». Материалистическое объяснение таких явлений - одна из важных заслуг кибернетики.
Необходимо подчеркнуть, что их исследования не означают признания той «теории усиления», которую выдвинул немецкий физик П. Йордан. Эта теория основана, как отмечалось в литературе7, на распространении ложной идеи индетерминизма микрофизических явлений на «макрофизические» процессы в организмах. Но эта теория отнюдь не оригинальна. Она представляет собою лишь вариацию на темы «органического индетерминизма» - одной из организмических теорий, возникшей еще в 1927 г. (Ф. Г. Уэллс, Р. Лилли, О. Рейзер). Именно исследования процессов усиления физических и информационных воздействий - процессов, имеющих очень важное значение для всех и особенно для высших форм жизни, - совершенно необходимы не только для разрешения целого ряда актуальных теоретических и практических проблем, но и для успешной борьбы с новейшими формами идеализма в естествознании.
 

Добавить комментарий

« Пред.   След. »
Техника
Техтворчество
Машины
Курьезы
История техники
Непознанное
НЛО
   
designed by sportmam