evan_gcrm (evan_gcrm) wrote,
evan_gcrm
evan_gcrm

Category:

Биологический интеллект



Еще в 2006 году при анализе образцов глубинного бурения из Южной Африки ученые обнаружили бактерий, использующих водород как источник энергии для жизни.

Давайте прикинем: что, с точки зрения бесстрастного химика, объединяет все живое на Земле?


Дыхание?
Если понимать под ним окисление пищи кислородом, тогда нет, конечно. Кислород на планете появился лишь благодаря сине-зеленым водорослям, и произошло это, когда миллиард лет эволюции был уже позади. Весь этот миллиард наши предки отлично обходились без кислорода: можно ведь окислять еду любым подвернувшимся под руку окислителем.

Может, использование энергии солнечных лучей?
Вообще мало кто это умеет делать, кроме растений и тех же цианобактерий, занимающихся фотосинтезом.
Но, собственно, фотосинтез даст нам подсказку: суть его в том, чтобы добывать из воды водород, отнимать у него электроны и привешивать их на молекулу углекислого газа. Такой обвешенный электронами углекислый газ легко и просто превращается в сахар. И вот этот сахар мы как раз уже и едим, то есть окисляем кислородом (в процессе дыхания), выбрасывая в качестве отходов ту же воду.


Перескажем эту историю уж совсем кратко: суть жизни в том, чтобы отнимать у водорода электроны и медленно, постепенно, смакуя каждый этап, передавать их куда-нибудь с постепенным выделением энергии.

Как известно из физики, все превращения энергии описываются термодинамическими законами, которые при правильно сформулированных физических ограничениях и адекватных физических моделях применимы и для жизненных процессов.

Так что это в физической основе?
Затраты на работу по изменению непосредственной окружающей среды (в биохимических процессах поглащения энергии электрона и протона - т.е. атома водорода).
Так вот, работа по усвоению этой энергии и ее запасание в виде АТФ, должна быть постепенной и по этому непосредственная окружающая среда - на расстоянии нескольких ангстрем - усложняется за счет образования цепочки белков-передатчиков.
Но энергия имеет тенденцию рассеиваться или распространяться с течением времени.
Энтропия - мера этой тенденции, определяющая, как распределенная энергия находится среди частиц в системе, и насколько диффузны эти частицы во всем пространстве.

Эрвин Шредингер, лауреат Нобелевской премии за свою работу в области квантовой физики и известный автор эксперимента «Шредингер-кошка» в книге "Что такое жизнь?" представил идею о том, что жизнь избегает быстрого распада в инертном состоянии равновесия (распад до максимальной энтропии или смерти другими словами), потому что она «питается отрицательной энтропией».
Как ни парадоксально, существенная вещь в обмене веществ заключается в том, что организму удается освободиться от всей энтропии, которую он не может продлить пока жив.

Живой организм - это открытая система, но если ее рассматривать вместе с внешней средой, то они образуют общую закрытую систему.

Равновесие в изолированной, замкнутой системе характеризуется в рамках классической термодинамики, энтропия возрастает при усложнении живого. Значит, если система «уклоняется» от равновесия, то она должна постоянно компенсировать производство энтропии какой-то энергией, с точки зрения физики - своей свободной энергией:
F=U-TS
Внутренняя энергия системы U равна сумме свободной (F) и связанной энергии (TS):
U=F+TS
где F - свободная энергия, S - энтропия, U - внутренняя энергия системы, TS - связанная энергия.

Уже из этого простого физического соотношения вытекает представление, что уменьшение энтропии (возникновение отрицательной энтропии - негэнтропии) в живом организме при взаимодействии его с окружающей средой связано с ростом свободной энергии.
В живом организме уменьшается энтропия при росте свободной энергии, которая нужна для энергетических процессов в нем, а в окружающей среде она растет.
Термодинамика говорит, что увеличение свободной энергии происходит с упорядочением системы, ее усложнением и отклонением от равновесия.

Отсюда можно сделать два вывода:
Первый - энтропия для живого организма не нужна, для выполнения его целевых функций нужна свободная энергия и он за нее «борется», а ненужную, бесполезную для него энтропию «сбрасывает» в окружающую среду.
Второй - из этого же термодинамического подхода следует, что для выполнения любой работы необходим избыток энергии.

Следовательно: Оба эти определения можно сочетать через фреймируемое условиями окружающей среды (накопление информации о ее состоянии) поведение системы, направленное на поддержание неравновесного состояния через обмен веществ (поддержание гомеостаза в обособленной системе).

Жизнь - это способность некоего фрагмента информации ("репликатора", information vehicle) к самокопированию с использованием ресурсов внешней среды.
Кстати саморепликация (или воспроизводство в биологических терминах), процесс, который стимулирует эволюцию жизни на Земле, является одним из таких механизмов, благодаря которым система может рассеять все большее количество энергии в течении долгого времени.
Отличный способ рассеять больше - сделать больше копий себя.


Для того, чтобы остаться неравновесной, т.е. сохранять способность жизни адаптироваться изменением своей стресс-релизинговой реакции к изменениям окружающих условий - т.е. оставаться живой - система должна иметь возможность оценивать последствия своих взаимодействий с этими самыми условиями.
Такая возможность связана и с формированием возможности сохранять память о прежних опытах такого взаимодействия и с возможностью их анализировать!


Если рассматривать живой организм не как физическое тело, а как целостный индивид, совершающий приспособительное поведение, следует признать, что он отражает мир опережающе, его активность в каждый данный момент - не ответ на прошлое событие, а подготовка, обеспечение будущего.

Информация - это оценка неопределенности.

Накопление информации как понижение уровня неопределенности развития ситуации.
И именно так она и передается, определяя варианты ответной поведенческой реакции системы на возбуждение!

Естественный отбор в высшей степени озабочен минимизацией термодинамической стоимости вычисления и делает все возможное, чтобы сократить общее количество вычислений.

Иными словами:
Живые организмы можно рассматривать как объекты, которые приспосабливаются к окружающей среде с помощью информации, поглощая энергию и тем самым уклоняясь от равновесия;
Адаптация (главный стимул дарвиновской эволюции) может происходить даже в сложных неживых системах, приспосабливая объект эффективно поглощать энергию из непредсказуемой, изменчивой среды.

Если к вышеназванному добавить результаты новейших исследований в области «термодинамики вычислений», получим следующее:
Сложные структуры приспосабливаются к изменчивой среде путем хранения информации;
Поскольку такие структуры — живые или нет — вынуждены эффективно использовать доступную энергию, они с большой вероятностью становятся «механизмами прогнозирования»;
Базовые особенности обработки информации живыми системами, в отсутствие эволюции или репликации, уже обусловлены неравновесной термодинамикой;
Старение является физическим, а не биологическим процессом, которым управляет термодинамика информации (компромисс между точностью и энергией при копировании информации, заставляющее тратить все большее количество энергии на исправление ошибок);

Именно в усложнении поведения по отношению к окружающей среде, необходимого для поддержания гомеостаза с окружающей средой в системе, из физических компонентов, связанных в своих изменениях причинно-следственными связями, и состоит "повышение инормационной насыщенности системы", а так же и повышение интеллектуальности ее "пользователей".
Необходимость поддерживать Динамическую Кинетическую Стабильность приводит к повышению "интеллектуальности" системы, которая потом приводит к появлению разумной осознанной деятельности человека.



То есть возникновение разума в эволюции неизбежно у вида, который обладает набором необходимых предпосылок. А из животных такие предпосылки были только у животных, у гоминид.
В этих же рамках виден и общий вектор, относительно направленный на повышение "интеллектуализации экосистемы" - т.е. ее способности сохранять память о прошлых изменениях и предотвращать возможность развития самых проигрышных направлений - т.е. это и есть то самое повышение эффективности двигателя Карно.

И все это определяется лишь физическими законами мироздания, опосредованные отражения которых в осколках нашего несовершенного мировосприятия мы сегодня называем химией, биологией и т.д.

По материалам magpie73





Картинка кликабельна



Tags: Информация, Мироустройство, Ноосферогенез, Сознание
Subscribe

Recent Posts from This Journal

  • Музыкальная пауза

    Avenged Sevenfold - So Far Away John Frusciante - Wayne Bossa nova Josh Groban - Un Giorno per Noi Oblivion by Nadia Kossinskaja…

  • Право быть аристократией

    Аристократы в Римской империи всегда знали, что из самой безвыходной ситуации всегда есть выход - покончить с собой каким-нибудь изящным способом,…

  • Это и есть путь

    - Какой же духовный путь правильный? - Просто расслабься, девочка. Человек не может ходить по путям. - Почему? - Да потому, что он прибит…

promo evan_gcrm mars 28, 2018 19:35 141
Buy for 30 tokens
Основополагающим элементом, основным двигателем всей жизни, является репликатор. Скопированная информация - это и есть «репликатор». На Земле первый репликатор довольно бесспорный - это гены, или информация, закодированная в молекулах ДНК. Точнее это первый репликатор, о котором мы знаем.…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 35 comments