ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ, ЖИЗНИ, ЗАКОН ЭВОЛЮЦИИ

Определение информации

При определении существенных свойств живых систем необходимо исходить из наиболее фундаментальных явлений природы. К таким относятся явления материи, энергии и свойство материи взаимодействовать. Кроме того, к существенным свойствам живых систем относится наличие генетических объектов, которые контролируют воспроизводство живых объектов. К генетическим объектам относятся молекулы ДНК, РНК, комплексы рибосом и другие материальные объекты, которые участвуют в процессе контроля воспроизводства живых объектов.
Поскольку живой объект может появиться только при наличии генетических объектов, то можно утверждать, что живой объект - это объект, который содержит набор генетических объектов, обладающий свойством при определенных физико-химических условиях контролировать процесс воспроизводства из потребляемой материи объекта, подобного исходному живому объекту и имеющего подобный набор генетических объектов.
Действие генетических объектов сводится к тому, что в случаях возможного соединения разного набора молекул генетические объекты, благодаря своим физико-химическим свойствам, определяют процесс взаимодействия конкретных молекул. Например, при синтезе молекулы белка из набора 20 аминокислот генетические объекты определяют порядок соединения определенных типов аминокислот. Определенность этого соединения вычисляется по формуле, предложенной К. Шенноном и У. Уивером [1] формуле: Инф = log2 n , где n - количество равновероятных событий. При этом информация измеряется в битах.
Применительно к процессам воспроизводства живых объектов можно следующим образом определить явление информации.
Информация - это мера определенности, которую живые объекты или их части вносят во взаимодействие с живыми объектами, их частями и с другими материальными объектами в процессе воспроизводства живых объектов.
Перечислим признаки информационного взаимодействия для живой материи.
1. Взаимодействие происходит под контролем генетических объектов.
2. Определенность, вносимая во взаимодействие, отлична от нуля и равна количеству информации, зависящего от количества возможных исходов конкретного взаимодействия.
3. Информационное взаимодействие всегда является основой процесса воспроизводства живого объекта, который обязательно в итоге должен иметь набор генетических объектов, способный контролировать процесс синтеза живого объекта.
4. Взаимодействие, в процессе которого вносится определенность, может иметь положительную или отрицательную ценность с точки зрения функционирования живого объекта.
Рядом авторов предлагаются другие определения явления информации, которое, по их мнению, является универсальным признаком как живой материи, так и неживой [2-4]. В любом из этих вариантов можно утверждать, что для неживой материи отсутствует признак наличия генетических объектов, т. е. взаимодействия объектов в неживой природе происходят не под контролем генетических объектов, а только в рамках действия известных физике четырех типов взаимодействия материи.
Приведем признаки взаимодействия в неживой природе.
1. Отсутствие генетических объектов.
2. Величина вносимой определенности во взаимодействие равна нулю.
3. Величина информации равна отличию значения какого-либо параметра от пороговой величины.
К примеру, вариант понимания информации как меры сложности материальных объектов можно рассматривать как введение избыточного параметра сложности объектов, для измерения которой есть достаточно других параметром: масса, размерность, количество нейтронов, протонов и т. д.
Здесь следует прояснить вопрос о том, чем являются материальные сигналы, которые хранятся на тех или иных материальных носителях или передаются в системах связи. В работе «Молекулярная биология клетки» Б. Албертса и других авторов [5] говорится о том, что нейронные структуры мозга выполняют функции, характерные для генетических объектов, так как они определяют характер взаимодействий живого объекта с другими объектами. Теми же функциями управления (определения) взаимодействиями обладают различные виды сигналов, которые использует человек и другие животные, обладающие сложными нейронными системами. Поэтому очевидно, что все виды сигналов, используемые человеком, тоже являются генетическими объектами. Их свойства определять взаимодействия проявляются при взаимодействии с нейронными структурами человека, сформировавшимися в процессе обучения человека, или с другими объектами биосферы человека. Например, любое орудие труда человека является генетическим объектом, компьютер, компьютерные программы также являются генетическими объектами. Тексты книги, записи музыкальных произведения, зафиксированные на любых носителях, тоже являются генетическими объектами.
Вопрос о ценности информационного взаимодействия может быть решен только с точки зрения знания существенных свойств живого объекта. Любой генетический объект вносит определенность во взаимодействия, но, например, генетические объекты болезнетворных организмов приводят к нарушению жизненно важных функций пораженного организма. Вряд ли ценность информации можно свести к вероятности достижения некоей цели [6], потому что здесь надо устанавливать, что такое цель и как эта цель соотносится с существенными свойствами живого объекта.
Для проверки качества определения информации целесообразно ответить на ряд вопросов, каждый из которых требует однозначного ответа: «да» или «нет».
1. Информационное взаимодействие - это всегда осуществление одного определенного взаимодействия из ряда вероятных исходов взаимодействия? - «да».
2. Осуществление определенного взаимодействия из ряда вероятных исходов взаимодействий всегда происходит под воздействием другого объекта (генетического объекта) или воздействия? - «да».
3. Для информационного взаимодействия существенен выбор одного исхода из ряда возможных исходов и несущественен вид или тип взаимодействия? - «да».
Здесь имеется в виду, что для определения сущности информации важна степень определенности взаимодействия, и не важен вид взаимодействия: будь это какие-либо из известных физике четырех взаимодействий или другие вторичные взаимодействия, предлагаемые некоторыми авторами при определении понятия информации. Например, «запоминание» для определения информации Г. Кастлера [7], «сравнение» для определения, которое предложено В. В. Саночкиным [8], и другие.
4. Величина информации отлична от нуля только для живых объектов? - «да».
Имеется в виду, что для неживых объектов информация (т. е. мера определенности процесса их синтеза или формирования) равна нулю, а для живых объектов всегда больше нуля.

Определение жизни, изменчивость и закон эволюции

Основное свойство набора генетических объектов сводится к тому, что при определенных физико-химических условиях он обладает способностью определять процесс синтеза из потребляемой материи живого объекта, имеющего подобный набор генетических объектов. При этом синтез живого объекта идет на основе известных физике четырех типов взаимодействий. Из этого следует такое определение жизни.
Жизнь - это вид взаимодействия материи, основным отличием которого от других известных видов взаимодействий материи является наличие объектов (генетических объектов), определяющих процесс синтеза из потребляемой материи объектов с подобным набором генетических объектов.
Любой живой объект есть результат сложного процесса взаимодействия материальных объектов. Любое нарушение этого процесса приводит к гибели живого объекта или прекращению процесса синтеза нового объекта. Поэтому жизнь продолжается лишь при наличии процесса взаимодействия живых объектов. Неживой объект, наоборот, стабильно существует лишь после окончания процесса формирования этого объекта до тех пор, пока не изменятся физико-химические условия стабильного существования этого объекта. Поэтому жизнь есть вид взаимодействия веществ, а не вид или способ существования объекта.
Для проверки качества определения жизни целесообразно ответить на ряд вопросов, каждый из которых требует однозначного ответа: «да» или «нет».
1. Основой существования живых объектов являются известные физике четыре типа взаимодействий? - «да».
2. Наличие генетических объектов, контролирующих процесс синтеза живого объекта, обязательно для любого живого объекта? - «да».
3. Сущность воспроизводства живого объекта заключается в воспроизводстве набора генетических объектов, обладающего свойством определять процесс синтеза живого объекта из потребляемой материи? - «да».
Генетические объекты подвержены как случайным, так и детерминированным изменениям, что приводит к изменчивости набора генетических объектов, поэтому существуют живые объекты с разными наборами генетических объектов.
Если бы не существовало дефицита питательных веществ и отсутствовали факторы, разрушающие живые объекты, то существовали бы живые объекты со всевозможным разнообразием генетических объектов. К разрушающим факторам можно отнести и факторы препятствующие воспроизводству живых существ (это особенно существенно при двуполом размножении). Поскольку таких условий нет, то живые объекты эволюционируют в сторону появления генетических объектов, которые вносят большую определенность в процессы получения материальных ресурсов, воспроизводства живых объектов и устранения других разрушающих факторов. Таким образом, закон эволюции формулируется так.
Под воздействием фактора дефицита материальных ресурсов и наличия факторов, разрушающих живые объекты, живые объекты эволюционируют в сторону появления генетических объектов, которые вносят большую определенность в процессы получения материальных ресурсов, воспроизводства живых объектов и устранения разрушающих факторов.
Процесс появления живых объектов и их эволюции наглядно показывает диаграмма, параметрами которой являются вероятность случайного образования живого объекта - Р случайного образования и вероятность распада живого объекта - Р распада, на рисунке 2. На рисунке видно, что сначала шла эволюция молекулярных комплексов, которые не обладали способностью самовоспроизводства. Первыми живыми объектами стали простейшие молекулярные комплексы, которые обладали свойством определять синтез подобных себе молекулярных структур. На диаграмме также видно, что живые объекты эволюционируют в область уменьшения вероятностей распада и случайного образования живого объекта. Это направление эволюции приводит к противоречивым требованиям: с одной стороны, для уменьшения факторов распада требуется полная изоляция от окружающей материи, с другой стороны, для воспроизводства новых живых объектов требуется поступление материальных ресурсов из внешней среды.
На диаграмме отмечены точки, характеризующие молекулы РНК и ДНК. В силу того, что вероятность распада для ДНК меньше, чем для РНК, именно ДНК в ходе эволюции стала основой для формирования наиболее устойчивых к распаду живых систем.

Необходимые и достаточные условия существования живых объектов

Из определения жизни и закона эволюции следует, что живые объекты должны потреблять материальные ресурсы, определять процесс воспроизводства живых объектов, различать благоприятные объекты и опасные и защищаться от неблагоприятных факторов. В процессе эволюции появляются разные механизмы выполнения этих условий. У животных, обладающих нейронными системами, данные способности воспринимаются человеком как инстинкты питания, воспроизводства потомства, познания и сохранения жизни. Исполнительными органами у сложноорганизованных животных являются управляющие системы: гормональная, которая активизирует или подавляет те или иные действия, и нейронная, которая реагирует на различные воздействия, идентифицирует их по ряду признаков и согласует работу гормональной системы и исполнительных органов, реагирующих на обнаруженные воздействия. Все благоприятные объекты осваиваются живым существом, против всех опасных объектов принимаются защитные меры. Неизвестные объекты подвергаются оценке по ряду признаков. Критерий оценки один: благоприятен данный объект с точки зрения выполнения необходимых и достаточных условий существования объекта или опасен.
Нетрудно установить, что характер изменения ценности факторов питания, воспроизводства потомства, безопасности имеет одинаковую зависимость от степени обеспеченности этих параметров и имеет зависимость, представленную на Рис. 5. Очевидно, что существует зона оптимального удовлетворения этих потребностей живого объекта, в которой ценность этого фактора обесценивается.

Зависимость ценности фактора познания другая. Она представлена на Рис. 6. Очевидно, что этот фактор имеет как положительную область для объектов благоприятных для живого объекта, так и отрицательную область для опасных объектов. Максимального значения ценность этого фактора достигает в момент «открытия», то есть познания свойств объекта в полном объеме.

Из этой диаграммы также видно, что возможны ошибочные оценки явлений, когда по ряду причин благоприятные явления получают отрицательную оценку или вредные явления получают положительную оценку.
Исходя из данных графиков ценностей, можно утверждать, что ощущение наиболее полноценной и комфортной жизни будет у тех существ, которые максимально увлечены познанием мира и оптимальным образом удовлетворяют остальные потребности. Применительно к человеку - это и есть смысл жизни. Другие сложноорганизованные животные, благодаря действию управляющих систем, стараются находиться в зонах оптимального удовлетворения всех этих потребностей.

Сознание человека

При определении сознания человека следует исходить из того факта, что нейронные системы существуют уже многие сотен миллионов лет, а история сознания человека составляет около миллиона лет. При этом качественно функции нейронной системы человека мало чем отличаются от функций аналогичных систем предшественников человека. Эта функция сводится к реагированию на различного рода воздействия и передачи управляющих сигналов к исполнительным системам (мышечным органам) и системам эмоциональной (гормональной) оценки.
Наиболее удачным определением сознания является определение психотерапевта В. Райкова [9]. Сознание - это алгоритм реакции нервной системы на внешние или внутренние воздействия.
Здесь можно только добавить, что сознание - это множество алгоритмов реакции нервной системы на различные воздействия. Как уже говорилось выше, нейронные структуры, образовавшиеся в процессе обучения и познания мира, представляют собой структуры, которые определяют характер взаимодействия человека с различными объектами. То есть эти нейронные структуры выполняют функцию генетических объектов. Сознание делится на оперативное и подсознание. Оперативное сознание контролируется органами чувств. А часто повторяемые алгоритмы реакций сознания переходят в устойчивые алгоритмы (подсознание), выполнение которых не требует контроля со стороны оперативного сознания и органов чувств.
Поскольку одно из важных свойств сознания - оценка благоприятности или опасности для живого существа тех или иных объектов или явлений, то в сознании формируется система оценок всех известных объектов или явлений. То есть существует область положительных оценок благоприятных для жизни явлений и область отрицательных оценок опасных явлений. Сознание человека отражает это явление как явление морали или нравственности. Мораль - это отражение сознанием человека одного из фундаментальных свойств живых существ, связанного с необходимостью разделять все воспринимаемые объекты на благоприятные для его жизни или опасные. Из этого следует, что мораль относительна, так как один и тот же объект может быть опасен для одного живого существа (хищник - жертва), а для другого благоприятным, и что система нравственных ценностей зависит от степени познания живым существом свойств исследуемого объекта.

Ценность информации

При решении проблемы ценности информации следует исходить из того, что информация - это мера определенности, которую генетические объекты вносят во взаимодействия. Поэтому следует говорить о ценности конкретного генетического объекта, участвующего в процессе воспроизводства живого объекта. Чужеродные генетические объекты тоже способны вносит определенность во взаимодействия, только такие взаимодействия могут привести к гибели живого объекта. Следует учитывать также и то, что процесс воспроизводства живого объекта может быть весьма длителен и заключать в себя очень значительное количество различных взаимодействий.
Главный критерий ценности действия генетических объектов - завершение процесса воспроизводства живого объекта. Промежуточный критерий - это влияние того или иного взаимодействия на жизнеспособность живого объекта.
Если известно множество генетических объектов - Мв, необходимых для совершения процесса воспроизводства живого объекта, и Рмв - вероятность воспроизводства для этого генетического набора, то ценность конкретного генетического объекта Мд, добавленного к Мв, будет отрицательной, если Рмв+мд/Рмв < 1, и положительной, если это соотношение будет больше 1. Это один из возможных способов оценки ценности генетического объекта.
Определение ценности возможно через вероятностные характеристики, энергетические и другие, но понятно, что такие вычисления даже для простейших живых объектов весьма трудоемки и приблизительны для полного цикла воспроизводства и при учете всех взаимодействий. Для отдельных взаимодействий такие качественные оценки осуществимы с достаточной степенью точности. При этом критерием оценки должно быть условие влияния конкретных генетических объектов на выполнения четырех функций живого существа: воспроизводства потомства, потребления материальных ресурсов, познания и защиты от разрушительных факторов. Если генетический объект способствует выполнению этих условий, то ценность положительна, и отрицательна - при негативном действии.
О сложности оценки действия генетических объектов свидетельствует и то, что этой проблеме посвящен один из основных инстинктов живых существ - инстинкт познания.

Общественное сознание и общественные отношения

Сознание человека формируется в процессе обучения, то есть при общении с носителями сознания. Общественное сознание - это множество норм взаимоотношений в обществе, которое определяется уровнем познания данным обществом окружающего мира и ценности тех или иных норм взаимоотношений в обществе. Сознание человека по своим функциям является множеством генетических объектов, так и общественное сознание является генетическим объектом, который определяет нормы взаимоотношений в обществе. Смена общественных формаций (типа общественных отношений) происходит только после того, как изменяется в процессе познания общественное сознание и на смену менее эффективных общественных отношений приходят более эффективные общественные отношения. Эффективные с точки зрения выполнения четырех условий существования живых объектов.
Общество, как и любой другой живой объект, должно эволюционировать в сторону увеличения определенности в оптимальном обеспечении материальными ресурсами, воспроизводстве потомства и общественных структур, процессе познания и защите от опасных факторов. Очевидно, что быстрее будет эволюционировать такое общество, которое быстрее и эффективнее решает эти задачи. Именно с этой точки зрения можно оценивать качества той или иной государственной системы. Очевидно, что эволюционирующее общество должно обладать эффективной наукой, которая способна оценить как ценность тех или иных форм общественных отношений, так и эффективность механизмов управления обществом, отношений в сфере экономики и в других областях жизни общества. Причем оценки и рекомендации науки по этим проблемам должны быть доминирующими при формировании управляющих общественных систем.
Данная работа содержит краткое изложение некоторых наиболее важных моментов из научно-популярной книги «Ковчег жизни» [10].

Литература
1. Шеннон К. Работы по теории информации и кибернетики. М., 1963.
2. Пригожин И. Введение в термодинамику необратимых процессов – Москва-Ижевск: R&C Dynamics, 2001.
3. Пригожин И. От существующего к возникающему: время и сложность в физических науках – М.: Издательство "Едиториал УРСС", 2002.
4. Колмогоров А. Три подхода к определению понятия количества информации. Проблемы передачи информации, № 1. 1965.
5. Албертс Б. и другие. Молекулярная биология клетки. В 5-и т. М. 1987.
6. Харкевич А. О ценности информации. Проблемы кибернетики. Теория информации. Вып. 4. М. Физматгиз. 1960.
7. Чернавский Д. С. Проблема происхождения жизни и мышления. Успехи физических наук. № 2. 2000.
8.Саночкин В. В. Природа информации и развития. М. 2004.
9. Райков В. Искусство и сознание. М. 2000.
10. Викорук А. Ковчег жизни. М. 2005. (http://vicoruc.narod.ru/).