и химии.
Эту гипотезу биологи, как правило, не приемлют, ссы- лаясь на принцип Пастера – Редди: все живое происходит только от живого. Возражения биологов имеют под собой прочный экспериментальный фундамент – отсутствие мате- риала, подтверждающего возможность существования веще- ства, которое нельзя было бы идентифицировать как живое или неживое.
Но если принять эту традиционвую для биологов точ- ку зрения, мы окажемся вынужденными отрицать единство процессов саморазвития материи. Не лучше ли великий принцип «живое только от живого» дополнить словами: в со- временных земных условиях. Тогда предположим, что одна- жды жизнь возникла из неживого вещества скачкообразным переходом. Такая позиция лишена логических противоре- чий.
Кроме того, она может опереться на существование меха- низмов бифуркационного типа со скачкообразными перехо- дами. Но любая бифуркация в сложных системах всегда про- исходит не мгновенно – оиа протяженна во времени, а пере- ход в новое квазистационарное состояние всегда происходит через ряд промежуточных состояний, образующих фазовую траекторию системы.
Резюмирую: мне представляется предпочтительнее гипо- теза о том, что переходные формы от неживого к живому су- ществовали, но были весьма неустойчивыми. Обнаружить их
следы на общем фоне земной эволюции практически невоз- можно. Вряд ли биологи будут утверждать, что эукариоты возникли независимо от прокариотов, тем не менее в нашем распоряжении нет никаких данных о существовании пере- ходных форм.
Итак, я высказался достаточно категорически о смысле термина «информация» и его месте при описании процессов развития. Теперь я хочу признать, что и для описания явле- ний, происходящих в неживой природе, иногда бывает удоб- ным употреблять этот термин. Его использование позволя- ет иногда компактнее описать и нагляднее интерпретировать наблюдаемые явления.
Так, например, М. Эйген в своих исследованиях динами- ки и редупликации биологических макромолекул, то есть для анализа предбиологической стадии развития неживого вещества, широко использует этот термин. Он говорит о за- писи информации, ее кодировании теми или иными белка- ми и нуклеиновыми кислотами, о передаче и сохранении ин- формации и т. д.
Но это лишь удачный способ выражения того факта, что в известных условиях создается возможность точного и мно- гократного повторения одного и того же процесса, каким,
по существу, и является механизм передачи наследственной информации. Его действие происходит, как это и показано работами М. Эйгена, на том уровне организации, на котором
еще нет оснований говорить о субъекте и целесообразности.
Из этих работ вытекает возможность описания работы генетического кода без использования понятий «информа- ция», в рамках языка физики и химии. Поэтому, когда мы говорим о механизме запоминания и передачи наследствен- ной информации, действующем на уровне биологических макромолекул, то есть на «преджизненном» уровне, мы до- пускаем метафорический способ выражения. Ради удобства и краткости изложения мы вводим определенный язык, от- ступая от изначального смысла используемых слов. Ведь то,
что мы иногда называем кодированием информации и реду- пликацией, необязательно относится к живому веществу. В
этих случаях возникает ситуация, подобная той, которую мы описали, говоря о принципе Ле-Шателье. И там и тут воз- можны объяснения, опирающиеся на терминологию, приня- тую в физике и химии.
Совсем по-иному дело обстоит, когда мы хотим описать причины того, почему в земных условиях передача наслед- ственной информации стала необходимостью «прогрессив- ной» эволюции и на Земле утвердился один-единственный генетический код. Здесь уже присутствует целенаправлен- ный отбор, возможно и не выводимый из законов, управля- ющих развитием неживого вещества, которые нам известны.
Ответить на вопрос о том, как возник этот код, мы пока не можем.
Информация сама по себе ничего не стоит и не означа-
ет ничего. Бессмысленно говорить о ценности информации как о некоторой ее абсолютной характеристике. Информа- ция нужна субъекту для обеспечения возможности успеха некоторых целенаправленных действий. Поэтому, если мы начинаем изучать деятельность живого организма, стремя- щегося сохранить и упрочить свой гомеостазис и формиру- ющего для этого петли обратной связи, без понятия «инфор- мация» обойтись уже нельзя – нельзя в принципе!
Прыгая с ветки на ветку, белка должна знать, как далеко от нее следующая ветка, приблизит ли она ее к преследуемой цели, способна ли, наконец, удержать ее эта следующая вет- ка. И вообще – нужна ли ей эта ветка? Качество же информа- ции зависит от того, насколько белка способна оценить по- ложение ветки, ее соответствие программе своих действий.
Таким образом, качество информации зависит также и от субъекта, его способности воспринять и обработать ин- формацию. Если белка окажется, например, близорукой, то информация о положении ветки может Оказаться для нее не только бесполезной, но и вредной или даже смертель- ной. Значит, качество информации оценивается прежде все- го тем, насколько знания, полученные о предмете или. окру- жающей обстановке, помогают в принятии решений. Только тогда, когда существует цель, полностью раскрывается зна- чение, ценность и смысл информации.
Понятие ценности информации трудно еще. и потому, что информация – это не. просто некое возмущение, внешний
сигнал, действующий на систему, но и внутренняя оценка этого возмущения (сигнала), обусловленная активностью со- знания. Иными словами, информация и ее оценка возникают и могут быть понятыми лишь в контексте отношений субъ- ект – объект.
На развитие утвердившегося в широких кругах пони- мания смысла информации и на развитие соответствую- щей теории оказали большое влияние работы Н. Винера и
К. Шеннона. Для оценки качества информации К. Шеннон ввел энтропийные меры – функционалы, по форме совпада- ющие с выражением для энтропии.
Эта связь информации и энтропии была затем ря- дом авторов абсолютизирована (и гипертрофирована). Сам же К. Шеннон изучал довольно узкий круг вопросов,
касающихся передачи сигналов с помощью технических устройств – по радио, по телефону и т. д. При этом пресле- довалась вполне определенная цель: оценить качество пере- дающих технических устройств, их способность не искажать сигналы на фоне помех, то есть не терять информацию в хо- де ее передачи.
В таких случаях оценки энтропийного типа вполне умест- ны. Это те простейшие ситуации, когда качество информа- ции может быть оценено скалярной характеристикой. Но в общем случае оценка информации всегда носит векторный характер, и поэтому универсальная скалярная оценка каче- ства информации в принципе невозможна!
Теперь, после того как я подробно объяснил свое понима- ние термина «информация», уместно снова вернуться к об- суждению памяти, которая, как мы это видели, играет столь фундаментальную роль в развитии живого вещества. До сих пор я избегал подробного обсуждения смысла понятия «па- мять», ограничиваясь ее определением как некоторого ме- ханизма, способного накапливать, хранить и извлекать ин- формацию.
Поскольку понятие «информации» необходимо лишь то- гда, когда речь идет о процессах, в которых возникает воз- можность выбора (поведения, реакции), не вытекающего непосредственно из законов физики или химии, постольку и понятие «память» естественным образом связывается с представлением о субъекте, совершающем этот выбор.
И в то же время в последнее десятилетие термин «память»
стал очень широко употребляться. Его используют и в био- логии, и геологии, в физике и гуманитарных науках. Осо- бое распространение он получил в технике в связи с созда- нием электронных вычислительных комплексов. И это поня- тие употребляется так, как будто бы речь идет о некоторой объективной категории, присущей любой материальной си- стеме.
«Система помнит свои предшествующие состояния» –
выражение, достаточно часто встречающееся в специальной литературе. Даже недавно открытое реликтовое излучение истолковано как одно из проявлений памяти Вселенной о
начальной эпохе своего существования. Кажется, что здесь мы сталкиваемся с представлением о памяти, отличным от того, которое было использовано в этой книге. В примере с реликтовым излучением «память» выступает как некото- рый процесс или его характеристика. С этой противоречиво- стью трактовки понятия «память» нам придется теперь разо- браться.
Если речь идет о живых существах, то они всегда обла- дают хотя бы зачатком целеполагания – стремлением к со- хранению собственного гомеостазиса. Это значит, что в рас- сматриваемом случае применимо и представление о памяти как о механизме хранения, накопления и извлечения ифор- мации в интересах данного организма – живого существа.
Задача науки – изучать эти механизмы, понять, каким об- разом живое способно распознать и оценивать окружающую обстановку.
Существуют ситуации, такие, например, как в системе обучения по принципу «делай, как я!», когда механизмы па- мяти нам более или менее понятны. В других же случаях на- уке еще предстоит проделать немалый путь для их познания.
Таким образом, в мире живой материи память выступа- ет в качестве некоторого элемента информационной службы организма, без которой не могут быть раскрыты те потенци- альные возможности достижения цели, которыми этот орга- низм обладает.
Теперь обсудим вопрос об использовании понятия «па-
мять» в тех случаях, когда речь идет о процессах, протека- ющих в неживой природе. Здесь нам предстоит многое пе- ресмотреть, ибо ни о каком целеполагании в мире неживой природы не может идти речь. Попробуем сначала дать описа- ние памяти применительно к миру неживого вещества неза- висимо от сказанного ранее. Для этого прежде всего свяжем память с некоторым процессом, развивающимся во времени,
и будем рассматривать ее в контексте изучения временных характеристик этого процесса.
Необратимость времени и необратимость процессов раз- вития, протекающих в природе, по-видимому, теснейшим образом переплетены между собой. Поэтому, используя по- нятие «память системы» при обсуждении процессов, проте- кающих в мире неживой материи, мы так или иначе характе- ризуем «степень обратимости», или, если угодно, «скорость течения времени» в изучаемом процессе. Попытаемся аргу- ментировать подобное утверждение.
Предположим, что мы изучаем вполне детерминирован- ный процесс, который может быть описан системой обыкно- венных дифференциальных уравнений. Условимся считать,
что их правые части таковы, что обеспечивают нелокальную разрешимость задачи Коши, – например, эти уравнения опи- сывают движение тяжелой точки в гравитационном поле. В
этом случае можно сказать, что система обладает «абсолют- ной памятью». Это означает, что мы (то есть исследователи)
способны восстановить всю историю ее движения, если, ко-
нечно, знаем ее состояние в данный момент времени.
Заметим, что здесь, говоря о «памяти системы», в дей- ствительности мы говорим о способности исследователя вос- становить характер движения или предсказать его развитие.
Данная система является обратимой – и в этом все дело! Зна- чит, «абсолютной памятью» могут обладать лишь обратимые системы. А реальные системы такой памятью обладать не мо- гут. В принципе!
В самом деле, достаточно вмешаться в течение процесса стохастическим факторам, чтобы описанное выше потеряло всякий смысл. Стохастические процессы необратимы, и мы уже в принципе не можем говорить о точном воспроизве- дении состояний системы в предшествующие моменты вре- мени. Теперь речь идет лишь о приближенном описании ее предыстории или определении характеристик системы.
В шестидесятых годах известный американский метео- ролог Лоренц, изучая особенности циркуляции атмосферы,
установил, что атмосфера быстро «забывает» свое начальное состояние. Он оценил глубину ее памяти двумя неделями.
Предельная ситуация в этом отношении – развитая турбу- лентность. В этом случае мы уже ничего не можем сказать о предшествующем характере движения жидкости, о том, из какого состояния возникло наблюдаемое течение. В случа- ях, подобных развитой турбулентности, можно говорить, что система полностью лишена памяти.
Приведенное выражение – это, конечно, своеобразный
жаргон. Но оно часто употребляется. Поэтому мы должны придать ему такой смысл, чтобы оно не противоречило ска- занному ранее. Сделать это нетрудно. Действительно, гово- ря о «памяти системы», на самом деле мы имеем в виду на- шу способность познавать прошлое, восстанавливать те или иные детали некоторого необратимого процесса.
Значит, понятие «память», когда речь идет о неживой природе, означает возможность субъекта (например, иссле- дователя) построить некоторый обратимый (или, точнее,
необратимый, но с очень «медленным» ходом времени) про- цесс, который с определенной степенью точности мог бы вос- производить изучаемую реальность.
Развитие любого процесса в неживой материи – это про- явление ее самоорганизации, саморазвития. И для описания таких процессов нам нет необходимости использовать поня- тие «информация». Но если речь идет о человеке, которому нужно в силу тех или иных причин воспроизвести процесс в принципе необратимый, изучить его характеристики или со- хранить о нем информацию, то он (субъект) использует для этого некоторый другой процесс, который более консервати- вен, «время которого течет более медленно». Так создают- ся книги, несущие сквозь бездну лет сведения, изобретает- ся магнитная память и т. д. И наконец, существует система
«Учитель», основная цель которой – накопление, сохранение и передача информации. О ней мы подробно будем говорить во второй части этой книги.