Космическая эволюция жизни - падение в Сингулярность
В процессе эволюции нашей Вселенной жизнь на Земле возникает и развивается по некоторым общим законам, определяемым начальными условиями и природой Большого Взрыва при ее образовании. Жизнь, по мере накопления информации, как бы «падает» или "коллапсирует" во времени к некой особой точке, примерно так же, как вещество падает к центру черной дыры. При этом гравитация играет важную роль (особенно на начальных этапах) в процессах организации барионного вещества, которые ведут к появлению жизни и ее дальнейшему развитию.
На Мембране в последнее время стали часто появляться статьи, авторы которых анализируют феномен Жизни в его различных аспектах (к примеру, см. 1 , 2 , 3 , 4). Эта тема вызывает неизменный интерес и бурную полемику, несмотря на спорность предлагаемых авторами идей и подходов. Рискну предложить взглянуть на проблему немного шире и под другим углом, и подброшу новые данные и идеи в развитие этой действительности очень давней и никогда не утихающей дискуссии.
Чтобы понять феномен Жизни в самом общем виде, а также выявить общие закономерности эволюции живых организмов (которые ассоциируются с самой жизнью), можно попробовать собрать вместе все известные нам на сегодня данные о наиболее значительных шагах/этапах эволюции жизни на Земле от момента Большого взрыва. По оси ординат (с которой удобнее работать в логарифмическом масштабе) будем откладывать интервалы времени между предыдущим и текущим событиями в истории эволюции, а по обращенной в прошлое оси абсцисс будем откладывать (также в логарифмическом масштабе) время, которое отделяет нас в настоящем от рассматриваемого события (очередного эволюционного скачка/шага) в прошлом.
Первой точкой будет событие, когда, согласно имеющимся научным данным и оценкам, на планете Земля возникли первые примитивные формы химико-биологической жизни - например, РНК мир (или даже еще более простые циклические самоподдерживающиеся химические реакции). Это событие произошло, примерно, 3.8 миллиардов лет назад (отсчитывая от нашего времени) и немногим менее 10 миллиардов лет с момента Большого взрыва.
Следующим событием в эволюции земной жизни является появление первых ядерных одноклеточных или многоклеточных организмов - эукариот, которые возникли около 1.5-2 миллиардов лет назад и, соответственно, через 1.5-2 миллиарда лет после возникновения самых первых примитивных форм жизни на Земле. Так будем двигаться далее по крупным эволюционным вехам (подробнее все их можно увидеть на графике ниже) - вплоть до появления современного человека и начала его социальной эволюции, основанной на изобретениях и овладении все более совершенными инструментами и технологиями. На поздних этапах развития человеческой цивилизации можно выделить такие важные шаги, как: освоение электричества, начало промышленного производства, научно-техническая революция, изобретение компьютера и Интернета. Видимо, уже можно было бы добавить сюда новую точку, связанную с овладением человеком нанотехнологиями и создание им первых искусственных форм жизни, но достаточно остановиться на Интернете и современных компьютерных технологиях, которые уже широко вошли в нашу жизнь. В результате у нас получится такой очень любопытный график, который показан ниже на рисунке 1:
Рисунок 1. Основные скачки в эволюции земной жизни по логарифмической шкале времени. По горизонтали от нуля (настоящее время) влево отложено время событий/этапов эволюции, происходивших в прошлом (логарифмическая шкала). По вертикали откладываются интервалы времени (тоже по логарифмической шкале), прошедшие между предыдущим и текущим скачком/событием эволюции. Самая первая точка отсчитывается от Большого взрыва, который удален от нас на 13.7 миллиардов лет в прошлое. Картинка взята с сайта известного ученого-футурулога Р.Курцвейла (KurzweilAI.net.)
В логарифмическом масштабе все точки хорошо ложатся на практически прямую линию, что указывает на то, что весь ход эволюции жизни управляется некими общими и пока неизвестными нам законами, и такие признанные авторитеты в области эволюции живой природы, как Дарвин, Ламарк и их более поздние последователи с различными модификациями и уточнениями теорий естественного/расширенного отбора предлагают всего лишь правдоподобное, но неточное или неполное объяснение процессов эволюции.
При этом социальная эволюция человека подчиняется все тем же общим закономерностям и принципам, а не тому, как объясняют историю человечества Мальтус, Спенсер и другие историки, и их теории. Получается, что роль личности в истории, а также различные случайности любого (!), в том числе природного и космического масштаба и характера, и их влияние на общую картину представленной на графике эволюции жизни на Земле, сведено к минимуму. Все это выглядит крайне неожиданно! Такое впечатление, что все случайности происходят вовсе не случайно, а именно они и управляют ходом нашей эволюции жизни на Земле, либо, как в известной сказке Льюиса Кэролла, здесь приходится бежать, напрягая все силы, чтобы оставаться на этой удивительной кривой эволюции жизни.
В настоящее время социальная эволюция человечества, очевидно, уже сменяется дальнейшей и еще более быстрой технической эволюцией, для которой хорошо известны законы Мура. Саму эту технику вряд ли можно отнести к биологическим формам жизни, но новые компьютерные технологии влияют на образ и даже способ жизни людей, и многократно усиливают наши возможности по сбору, хранению и обработке многообразной информации о нашем мире. Они также начинают брать на себя важные функции коммуникации и управления некоторыми процессами нашей повседневной жизни.
Здесь еще очень важно обратить внимание, что получившаяся кривая/закон эволюции жизни имеет одну бросающуюся в глаза особенность - благодаря все более ускоряющемуся прогрессу, кривая стремится к некой точке в недалеком будущем на шкале времени, после которой дальнейший ход эволюции становится неопределенным, поскольку эволюционная кривая уходит в бесконечность, при приближении к этой особой точке. Такая кривая, если ее график построить в линейном масштабе времени по оси абсцисс, будет иметь вид гиперболы, стремящейся к вертикальной асимптоте. На рисунке 2 показан такой график событий/этапов той же самой эволюции, что и на рисунке 1, но при линейной шкале времени по оси абсцисс:
Рисунок 2. Уменьшение промежутка времени между эволюционными событиями (биологическая, затем технологическая эволюция) автор Р.Курцвейл - см., например, здесь.
Кривая общей эволюции жизни на этом графике как бы проваливается в Сингулярность, которая находится уже совсем недалеко впереди нас в 2020-2050 годах! Эта картинка очень напоминает падение материи к центру черной дыры, только здесь ход эволюции жизни (которую можно назвать Космической эволюцией) сходится к особой точке во времени. Вразумительного объяснения характера и смысла такого вида кривой эволюции жизни пока никто не дал. Однако гиперболический характер законов эволюции живых организмов хорошо известен и можно отослать всех сомневающихся и интересующихся к работам Хайнца фон Ферстера, который в 1960 году открыл закон гиперболического роста численности населения Земли (см. рисунок 3 ниже). Можно также рекомендовать работы Капицы С. П. по проблеме демографии.
Рисунок 3. Динамика численности населения мира, в миллиардах чел., 10000 г. до н. э. - 2000 г. н. э. Рисунок взят из этой статьи в Википедии.
Феномен наличия особенности или сингулярности на кривых эволюции получил название Технологической сингулярности, которая намного обстоятельнее рассматривается в англо-язычном сегменте Википедии ( Technological singularity). С другими разнообразными данными и графиками, свидетельствующими о гиперболическом характере процессов эволюции можно познакомиться по этой ссылке, а также на этом очень интересном сайте.
В настоящее время наша дальнейшая эволюция происходит на временах и в масштабах, лежащих за пределами возможностей людей: эволюционные скачки следуют один за другим на временах много меньших жизни одного человека, которые он уже просто не в состоянии отследить и, тем более, успеть полноценно освоить. Человечество вступило в новый этап своего развития и вместе с новыми технологиями и системами Искусственного или Расширенного Интеллекта становится единым организмом нового качества со сложными функциями внутреннего устройства и распределения обязанностей, где важную роль играют новые системы внутренней коммуникации и управления процессами принятия решений.
Таким образом, подводя главный итог вышесказанному, можно сделать вывод, что эволюция жизни во Вселенной берет начало от Большого взрыва и носит характер единой Космической эволюции, которая определяется начальными условиями в момент Большого взрыва и некоторым набором основных параметров нашего мира-вселенной. В ходе общей эволюции Вселенной во времени, в ней возникает жизнь, которая эволюционирует по законам гиперболического роста и такая эволюция жизни оканчивается (?) в некоторой особой точке во времени, за которой нас ожидает полная неизвестность. Об этой особенности или Сингулярности мы пока можем лишь пытаться рассуждать или, скорее, о ней фантазировать, поскольку общие законы такой Космической эволюции в настоящее время неизвестны, хотя Сингулярность уже совсем рядом, и непонятно, как может выглядеть или как следует продолжить график эволюции жизни за точкой сингулярности.
На этом статью можно было бы завершить, поскольку самое основное уже давно сказано. Ниже я лишь попробую обратить внимание читателей на некоторые определения и понятия, которые могут оказаться полезными для понимания феномена Жизни и ее эволюции:
* Живые организмы - это информационные системы , которые занимаются сбором, накоплением и обработкой информации об окружающем мире, посредством его наблюдения/измерения - в результате чего они получают возможность адаптироваться к внешним условиям своего существования и развиваться/эволюционировать далее.
* В процессе наблюдения и измерения мира его внутренним наблюдателями (живыми организмами) сам этот мир становится более определенным, например, в смысле копенгагенской интерпретации квантовой механики при измерении или определении некоторых его важных параметров. При этом всякая сингулярность или бесконечность теории часто указывает на возможный принципиально квантовый характер поведения физической системы в окрестности такой точки.
* Жизнь и основные принципы ее эволюции заданы начальными условиями и параметрами нашего мира-вселенной, имевшими место в момент Большого взрыва. Дальнейшие развитие мира-вселенной было во многом предопределено, включая возможность возникновения в нем жизни и высшего разума.
* Эволюцию земных живых организмов следует рассматривать, как процесс, неразрывно связанный с общей эволюцией нашей Вселенной, а эволюцию человека следует рассматривать неразрывно вместе с жизнью и эволюцией всей биосферы Земли.
* Основную роль в физике живых организмов, как открытых систем, играет 2-ой закон термодинамики, когда энтропия системы уменьшается при накоплении в ней информации, c ростом сложности самой системы. Питание и получение энергии живыми организмами извне необходимо, прежде всего, для поддержания их низкоэнтропийного состояния за счет процессов метаболизма, в результате чего во внешнюю среду на выходе выделяются отработанные продукты в более высокоэнтропийном состоянии, чем поступившие ранее на входе. Тут можно сослаться на известную работу Э.Шредингера "Что такое жизнь с точки зрения физики".
Относительно вопросов эволюции Вселенной и той роли, которую в ней может исполнять сознание и разум, можно рекомендовать работы известного ученого-космолога А.Линде, который большое внимание уделяет популяризации и доступному объяснению широкой публике многих важных идей и принципов физики и космологии.
Для тех, кто полагает, что основные события/вехи/этапы/шаги эволюции на графиках рисунков 1 и 2 были подобраны специальным образом, и все это лишь математический трюк, приведу еще одну ссылку на более полный рисунок. Здесь собраны вместе данные 15 независимых исследований, авторы которых по-разному оценивают ход и основные этапы эволюции жизни на Земле. Шума эти данные действительно добавляют (видимо необходимо различать основные шаги/скачки эволюции и промежуточные) можно считать ос, однако основной вывод, который был сделан в статье при анализе графа эволюции на рисунке 1, от этого не изменится, на мой взгляд.
Заключение:
Таким образом, на основании анализа данных по эволюции жизни на Земле, показано, что этот процесс (в виде непрерывного развития особой организации барионной материи в некоторой области пространства Вселенной) происходит за ограниченное время - около 13.7 миллиардов лет . В течение этого времени в эволюции жизни непрерывно происходят скачки/шаги/переходы с возникновением новых уровней ее организации. При этом времена шагов или переходов равномерно уменьшаются со временем и такая эволюция барионной материи (при которой происходит накопление информации о нашем мире в некоторой ограниченной области пространства Вселенной) стремится к особой точке во времени - к так называемой точке Сингулярности, после которой дальнейший ход эволюции становится неопределенным.
Такая картина эволюции напоминает и хорошо согласуется с общей концепцией эволюции Пьера Шардена, изложенной в его известной работе "Феномен человека" еще в 1937-1948 годах (!), где он ввел понятие точки Омега, фактически являющейся такой точкой сингулярности.
Об этом процессе эволюции еще можно сказать так: вся эволюция жизни - это непрерывный процесс познания Вселенной самой себя посредством таких разумных миров, как наш. Причем, похоже, что высшая форма разумной жизни, которая возникла и существует на Земле, возможна в каждой Вселенной (если, конечно, существуют разные вселенные) только в единственном мире, наподобие нашей планеты Земля.
Сергей Новиков, май 2011г.
продолжение на Мембране