Апостериорные и априорные системы

Знакомясь с работами по К-оптике и по нейрокорреляторам, даже благосклонные оппоненты возражали против применения к ним терминов „оптика”, „оптическая система”, „голографический коррелятор” и т.п. По их мнению, биологические структуры так далеки от настоящей оптики, что здесь нельзя говорить об оптике, оптических системах, корреляторах и т.д. Иначе говоря, они видели перед собой системы, похожие на оптику, сходные с оптикой, но истинной оптикой не являющиеся.

Вопреки кажущейся безобидности, этот вопрос весьма принципиален. От того, имеем ли мы дело с оптикой или с системами, лишь похожими на оптику, зависит, вправе ли мы применять к биологическим структурам арсенал оптических законов и методов, вправе ли объяснять непонятные биологические явления в терминах оптики.

Если рассматривать ситуацию глубже, вырисовывается такая картина.

* * *

В действиях живой материи видны два принципиально разных способа решения возникающих задач. Первый – это широко используемый способ проб и ошибок. Живая материя постоянно совершает множество более или менее хаотичных действий, изменений разного рода, которые создают многообразие ситуаций во взаимоотношениях с окружающей (и внутренней) средой. Комплекс действующих на живую материю факторов, олицетворяющих естественный отбор в самом широком понимании (назовём его просто Отбором), непрерывно отслеживает, оценивает каждую ситуацию этого многообразия. Удачное решение задачи приобретает форму положительной реакции Отбора на конкретное действие (движение, изменение) живой материи.

Второй способ решения задач доступен только мыслящим существам и некоторым объектам преобразованной материи (см. гл. 1.6.). Это способ отыскания решений априори, т.е. до опыта. Строго говоря, и этот способ решения задач основан на пробах, на опыте, но на прошлых пробах, на прошлом опыте, которые дают материал для прогнозной оценки возможных вариантов решений.

На две категории можно поделить не только способы решения возникающих задач, но и системы, решающие эти задачи. Так как решение задач является в определённой степени творчеством, то системы, решающие эти задачи, можно назвать творческими. Тогда уместно ввести понятия об апостериорных и априорных творческих системах.

Можно было бы говорить не о творческих системах, а просто об организмах, но тогда приводимые рассуждения касались бы только живой материи и не охватывали бы преобразованную материю, а точнее – различные виды кибернетических устройств.

Поэтому во второй части, в главе 2.2.2. уже отмечалось, что науке известны, как минимум, два типа творческих систем. В одних – нужный результат достигается опробованием многочисленных вариантов, в других – решение отыскивается априори, до его реализации. Системы первого типа можно назвать пробующими или апостериорными, второго – мыслящими или априорными.

При априорном способе чаще всего не отыскивается сразу окончательное решение задачи, а ведётся постепенное приближение к нему путём априорного разрешения промежуточных задач с проверкой найденных решений в экспериментах. По сравнению с апостериорным способом, априорный позволяет решать более сложные задачи, намного реже взаимодействовать с внешней средой (т.е. экономить силы), и допускать меньше ошибок.

Деление на апостериорные и априорные системы имеет смысл уже потому, что действиям каждой из них присущи определённые особенности, проявляющиеся в результатах. Это позволяет, в частности, отличить по оставленным следам действия пробующих систем от мыслящих, т.е. действия организмов, не обладающих мышлением, от мыслящих существ (или кибернетических устройств).

* * *

Человек, естественно, относится к априорным или мыслящим творческим системам. И, как характерное отличие априорных систем, как отличие, доводящее его априорность до высшего мастерства, в действиях человека большое значение приобрела математика. Она стала одной из центральных научных дисциплин. Основным принципом математики оказалось выделение изучаемого объекта или явления в кристально чистом виде, без учёта не только сопредельных объектов и явлений, но даже большинства особенностей самого предмета изучения.

Такой подход вполне логичен. Для начального этапа развития наук он методологически безупречен. Но в данном случае важно то, что мощное развитие математики, по принципу обратной связи, повлияло на всю нашу жизнь. Математический подход вошёл в нашу психологию и стал таким привычным, что мы не замечаем его. Выстроенный человеком вокруг себя искусственный мир и созданная людьми технологическая цивилизация оказались полностью подчинёнными математическим догмам.

Обратное воздействие математики на психику людей вылилось, в частности, в традицию создавать легко рассчитываемые изделия с простыми формами, вылилось в привычку создания изделий, каждая деталь которых выполняет, преимущественно, одну, легко рассчитываемую функцию. Основой конструирования и проектирования стал выбор технических решений, упрощающих расчёты. Не осознавая этого, мы экономим, прежде всего, на вычислениях.

Инженеры проектируют полностью цилиндрический поршень автомобильного двигателя, тогда как ему достаточно иметь две кольцевые части и у одной из них – закрытый торец, а связь между этими частями может иметь любую форму, вплоть до петушиной головы. Архитекторы строят дома с ровными стенами и почти исключительно прямыми углами, хотя это противоречило исходной психологии существ, вышедших из пещеры, да и сейчас не очень вяжется с настроением людей, стремящихся к природным условиям. И так во всём: изделия наших рук – станки, приборы, сооружения – разрабатываются так, чтобы физические законы проявлялись в них, как в математике, в наиболее „чистом” виде, чтобы расчёт не осложнялся необходимостью учёта сложных форм, сочетаний факторов и т.п.

Задумывался ли читатель над тем, как много деталей у автомобиля, и как мало, по сравнению с ним, органов в более сложном организме человека? Здесь ярко проявилось различие пробующих и мыслящих творческих систем в подходах к своим творениям. Выполнение каждой деталью, преимущественно, одной функции усложняет конструкцию, но сокращает затраты интеллекта на вычисления, облегчает работу априорной творческой системы.

Применительно к оптике эта тенденция выразилась в том, что мы используем линзы и зеркала простой и строгой формы, работа которых описывается простыми законами. Мы работаем со стёклами, в которых, за счёт дорогостоящих технологических ухищрений и высокой культуры производства, обеспечена исключительная однородность оптических свойств. Нам кажется немыслимым, чтобы оптические среды, как в гетероволновой оптике клеточных ядер, содержали хаотически расположенные включения, влияние которых трудно рассчитать, чтобы оптические детали работали при существенных отклонениях от идеальной формы или даже намеренно деформировались во время работы, как хрусталик глаза.

Апостериорные (пробующие) творческие системы (а к ним относятся и генетические системы организмов) не производят расчётов, и на этом им, при самых благоприятных условиях, не удалось бы сэкономить. Они достигают высокой эффективности иными способами – благодаря охвату „конструированием” размеров всех уровней, вплоть до молекулярного, благодаря выполнению нескольких функций одним органом, благодаря совмещению в едином объёме разных, пронизывающих друг друга систем (например, мышечной, нервной, кровеносной, лимфатической) и т.д.

По всем этим причинам творения апостериорных систем (в данном случае, генетической системы) принципиально более сложны для расчётов, для приложения к ним методов точных наук, и в том числе, оптики. Строение живых организмов не схоже с теоретическими стилизациями, с геометрическими моделями, оно будто нарочно выглядит так, чтобы затруднить теоретическое рассмотрение, затруднить расчёты.

Поэтому нет ничего неожиданного в том, что объекты технической и биологической оптики мало похожи друг на друга. Хотя и те, и другие, берут начало от живой материи, они созданы творческими системами разных категорий. Техническая оптика создана априорными системами (мозгом инженеров и логикой ЭВМ), для которых очень важна приспособленность к расчётам. Биологическая же оптика выработана апостериорными (генетическими) системами наших организмов.

Кроме различий в форме, в точности, объекты технической и биологической оптики используют разные материалы, разные технологии, разные волновые процессы. Но даже всё это вместе не даёт оснований перечёркивать их общность, отрицать подчинение их одним и тем же законам Природы. Объекты технической и живой оптики отличаются в нашем сознании, но совпадают по действующим в них законам. Протекающие в них процессы отличаются своей спецификой, но не сущностью.

В гл. 2.1.7. приведены опытные данные о наличии в клетках эукариот электрохимических колебательных процессов [Рohl, 1983], которые, как известно, распространяются в виде волн. Затем на примерах показано, что только с позиций существования таких волн, и с учётом законов оптики, удаётся раскрыть фундаментальные загадки и противоречия генетического аппарата эукариот. Совпадение с формулами оптики обнаруживается в широком круге явлений, от расположения генов рибосом и телец Барра, до распределения в ядре активного хроматина, до различий характера взаимодействий с ближними и дальними клетками и т.д.

Сложная коллизия возникает, когда непростые результаты творчества апостериорных систем приходится осваивать учёным. Тогда приходится рассчитывать структуры, изначально не приспособленные для расчётов. Но если наука является наукой, она должна изучать не только то, что создал человек, сразу хорошо приспособив своё создание для расчётов, но и те трудные объекты окружающего мира, которые никто к расчётам не приспосабливал.

Так, чтобы оптика клеточного ядра (К-оптика) вошла органической составной частью в арсенал науки, нужно уметь рассчитывать распространение химических волн от клетки к клетке через микроскопические коннексоны, предсказывать особенности прохождения их по протоплазме среди митохондрий, мембран эндоплазматического ретикулума, цистерн аппарата Гольджи и других неоднородностей. К-оптика, как наука, должна уметь подробно рассчитывать процесс преобразования оболочкой клеточного ядра химических волн в акустические колебания и т.д. Сегодня всего этого нет. Какой же вывод?

Оптика является разделом физики, рассматривающим распространение волн в неоднородных средах. Позже оптика включила в свою сферу и процессы генерирования волн (например, активными средами лазеров) и их взаимодействие со средой (например, процессы самофокусировки, возникновения гармоник при нелинейной реакции среды и др.).

Оптика в широком понимании не ограничилась рассмотрением электромагнитных волн видимой части спектра, охватив и радиочастотную, инфракрасную, ультрафиолетовую, рентгеновскую части спектра, циклотронное и гамма-излучение, а также акустическую оптику. Оптика не остановилась даже перед объяснением закономерностей распространения потоков частиц (электронов, протонов, нейтронов, нейтрино и др.), по отношению к которым волновые свойства отходят на второй план!

Не удивительно, что при попытке применить достижения современной оптики к вновь открытым живым оптическим системам мы встретили серьёзные трудности. Специалисты-оптики не сумели предвидеть, предположить существование подобных систем, не подготовили плацдарм для их освоения. С другой стороны, в этом нет трагедии – совсем недавно не существовало растровой оптики, оптики волоконных световодов, но как только потребовалось, появились соответствующие теоретические и экспериментальные работы. Так должно произойти и с К-оптикой.

Поэтому, когда идёт речь о распространении химических волн в сложной клеточной структуре организма, нет оснований говорить о неприменимости к данному явлению законов оптики. Можно отметить лишь, что сегодняшний экспериментальный и математический аппарат оптики, из-за специфики биологических задач, оказался не подготовленным для быстрой адаптации к новой области применения. Не разработана теория распространения химических волн с низким стерическим фактором реакции. Нет теории прохождения таких волн через коннексоны. Не исследовано распространение химических волн внутри клетки среди органелл и включений, влияющих на этот процесс и т.д.

Возникает вопрос. Если существует оптика как отрасль науки, специализировавшаяся на изучении генерирования и распространения волн, создавшая для этого мощный теоретический и экспериментальный фундамент, и вдруг оказалось, что этот фундамент не так легко состыковать с некоторыми волновыми процессами, ранее не привлекавшими внимания, то значит ли это, что в данном случае Природа вышла за рамки оптики? Кто к кому должен подстраиваться – Природа к науке или наука к Природе?

Аналогична ситуация с нейрокорреляторами мозга.

Волны нервного возбуждения, на которых основана работа нейрокорреляторов, известны уже много десятилетий; они регистрируются энцефалографами в сотнях лабораторий. Но до сих пор оптики не считали волны нервного возбуждения относящимися к их юрисдикции. Такое положение можно было терпеть, пока не обнаружилось, что для дальнейшего изучения работы мозга следует привлекать арсенал знаний и методов из области оптических вычислительных устройств, пока не выяснилось, что самые сокровенные загадки мозга удаётся непротиворечиво объяснить только на базе понятий о голографических корреляторах и обрабатываемых ими двумерных информационных массивах.

Оптиками уже не одно десятилетие теоретически и практически исследуются голографические корреляторы, использующие синусоидальные электромагнитные колебания. В работе [Прибрам, 1975] указаны признаки того, что информационные подсистемы мозга организованы и функционируют аналогично известным голографическим корреляторам, а работы автора [Барбараш, 1985б; 1996а; 1998;] показали детали анатомии и физиологии мозга, обеспечивающие подобное функционирование.

И здесь, как в случае К-оптики, живые оптические системы обнаружили серьёзные отличия от голографических корреляторов, смонтированных на гранитных плитах, помещённых на мягкие надувные подушки, корреляторов, максимально приближенных к математическому идеалу. Они снова оказались непохожими друг на друга – разные материалы, разные технологии и даже разные категории волн. В одном случае – синусоидальные, в другом – уединённые волны, солитоны.

Их создавали разные творческие системы. Коррелятор на гранитной плите создавала априорная система – мозг человека. Сам же мозг формировался системой совершенно другой категории, генетической системой, т.е. апостериорной творческой системой. Но, как и в предыдущем случае, это не даёт оснований перечёркивать их общность, отрицать подчинение одним и тем же оптическим законам. Они снова отличаются лишь своей спецификой, а не сущностью.

Для оптика, как учёного, важнее рассматривать общие явления в разных системах – преломление, отражение, поглощение (потери), аберрации и т.д. – и, соответственно, выявлять общие закономерности, а не сокращать круг научных обобщений. По всем этим соображениям, отторгать от оптики её новые разделы – кариооптику и оптику мозга – и неправомерно, и неразумно.

Дата добавления: 2015-06-04