Почему и как обычно сложность увеличивается со временем?

На самом деле это очень интересный, но сложный вопрос, на который невозможно дать однозначный ответ. Я попытаюсь обобщить для вас «мета-ответ»:

Наука о сложности Некоторые считают, что сложность не является биологической темой как таковой, поскольку это свойство, которое накапливается в небиологических системах, например, в экономике, технологии, музыке, языке — фактически во всем, что «развивается» во времени. Эта новая область науки называется «Наука о сложности» или «Сложные системы» и в первую очередь является областью математики или теории информации: сложные системы .

Сложность в биологии Что я могу сказать, так это то, что такого рода вопросы положили начало почти новой области в биологии, называемой «эволюция разнообразия». Вот очень интересная статья: « Эволюция разнообразия » .

Определение сложности Вы были правы, упомянув, что сложность сначала должна быть определена, и в последнее время именно этой области науки уделяется большое внимание. Существует довольно много определений, но, возможно, это слишком спорно, чтобы перечислять какие-либо подробности... ВОТ целая лекция UCL, посвященная определению Сложности!

Темы науки о сложности Я написал достаточно, поэтому, возможно, эта прекрасная диаграмма тем науки о сложности будет чем-то полезна:

Я думаю, что есть способ решить эту проблему, однако он требует большой работы на «гранях» того, что мы считаем наукой и философией (и их взаимодействия друг с другом). Я могу предложить вам предложение, но это мое собственное исследование, так что оно может быть довольно спорным, и, пожалуйста, не стесняйтесь.

Во-первых, большой вопрос здесь: что такое сложность, может иметь несколько ответов в зависимости от используемого вами определения. Но определения являются предметом не биологии, а философии. А в философии целые области исследований могут просто исчезнуть , если их определения окажутся неудовлетворительными. Таким образом, можно утверждать, что в Природе нет ничего похожего на сложность, и каждый раз, когда используется это слово, мы можем найти какую-то проблему, определенную в терминах какой-то науки, где слово сложность отсутствует. Можно утверждать, что если мы можем сделать это для всех случаев, когда используется слово «сложность», то в Природе действительно нет такой вещи, как сложность, а скорее это искусственная конструкция человеческого языка и как таковая не имеет объективной основы в реальности. . Я называю такие случаи «отрицанием по определению».

Обратите внимание, что даже само слово «Жизнь» может быть предметом «отрицания по определению», а если оно действительно отрицается, то как быть с остальной биологией? Итак, «отрицание по определению» может быть серьезной проблемой для многих проблем биологии, а не только для сложности. Для того, чтобы избежать этого, единственным путем было бы найти одну или несколько универсальных характеристик за тем, что мы можем назвать сложностью, имеющей общее происхождение . Именно истоки важны, потому что они могут дать нам общий механизмза процессом и, таким образом, дать нам возможность придать «плоти» слову «сложность», обозначив один и тот же эффект при различных обстоятельствах. Если вы можете дать такое словарное определение сложности, то вы можете напрямую связать его с механизмом, создающим такие эффекты, и показать, что его использование - это больше, чем удобное семантическое совпадение, но у вашего вопроса есть некоторые реальные научные последствия.

Такой эффект должен иметь свои определяющие случаи — такие обстоятельства, когда то, что вы пытаетесь показать, существует не просто как удобное слово, а проявляется как характеристика системы реального мира. Затем проблема переносится из области философии в область науки, и вы можете получить свое определение сложности. Затем сложность приравнивается к тому, какие характеристики возникают в системе с появлением новых процессов, происходящих в ней. Я считаю, что такое решение проблемы определения сложности наиболее полезно для науки, поскольку оно превращает проблему определения сложности в проблему возникновения свойств при появлении в системе новых механизмов. Я знаю, может быть, философия слишком сложна для тебя, но ты можешь меня понять?

Если следовать этим предположениям, то сложность возникает в системе только тогда, когда мы можем показать прямую связь между появлением новых характеристик системы (вещей, которые могут ее описывать) и новыми процессами в ней. Тогда мы можем условно определить «простоту» как состояние, когда неизменны как характеристики системы, так и ее организации, некие «несвязанные состояния», когда система может накапливать новые характеристики или организацию без изменения одной другой, а сложность только при изменении самой системы. характеристики относятся к изменениям в организации и наоборот. Я знаю, что это определение может показаться довольно «неясным» для биологии, потому что оно конкретно не предписывает гены, или белки, или метаболические пути, или что-то в этом роде, но, пожалуйста, рассмотрите несколько примеров. Если возникает новый метаболический путь, остается ли число генов прежним? Что у них с организацией? А как насчет того, как организована их организация? Однако, если животное приспосабливается к новой среде, всегда ли оно предполагает какие-то «фундаментальные» изменения в его анатомии и физиологии или достаточно простого изменения «незначительных деталей», чтобы оно соответствовало своей новой нише? В первом случае вы можете сказать, что происходит заметное увеличение сложности, а во втором вы можете претендовать только на «простую адаптацию». Чтобы связать увеличение адаптивной изменчивости с организацией, ее порождающей, необходимо знать если животное приспосабливается к новой среде, всегда ли оно предполагает какие-то «фундаментальные» изменения в его анатомии и физиологии или достаточно простого изменения «незначительных деталей», чтобы оно соответствовало своей новой нише? В первом случае вы можете сказать, что происходит заметное увеличение сложности, а во втором вы можете претендовать только на «простую адаптацию». Чтобы связать увеличение адаптивной изменчивости с организацией, ее порождающей, необходимо знать если животное приспосабливается к новой среде, всегда ли оно предполагает какие-то «фундаментальные» изменения в его анатомии и физиологии или достаточно простого изменения «незначительных деталей», чтобы оно соответствовало своей новой нише? В первом случае вы можете сказать, что происходит заметное увеличение сложности, а во втором вы можете претендовать только на «простую адаптацию». Чтобы связать увеличение адаптивной изменчивости с организацией, ее порождающей, необходимо знатьмеханизм за пределами обоих, который, как вы можете видеть, возвращает нас к точке, уже обсуждавшейся в проблеме «отрицания по определению». Если количество и/или взаимосвязь таких механизмов увеличивается, можно сделать вывод, что они в значительной степени связаны друг с другом, и доказать, что такое определение можно принять за определение сложности в биологии. Тогда аргумент «отрицание по определению» автоматически растворяется .само собой и такое определение сложности можно принять как рабочее. С другой стороны, если нет никакой связи между порождением новых механизмов в живом мире и усилением связи между изменчивостью и организацией, мы должны иметь возможность видеть примеры увеличения изменчивости без новых организационных черт и наоборот. Однако, я думаю, мы можем легко доказать, что в живом мире для увеличения потенциалаизменчивость, которую может иметь любая форма жизни, должно увеличиваться и число ее организационных признаков, и наоборот. Можете ли вы представить себе пауков, эволюционирующих в различные семейства и виды, без их способности плести паутину? Или эволюция высших растений без эволюции листьев? Или эволюция новых бактерий без эволюции новых метаболических путей? И так далее и тому подобное. Я полагаю, вы можете легко понять, что каждый раз, когда адаптивная изменчивость становится способной расширять свой масштаб , можно наблюдать соответствующее появление новых организационных черт . Я полагаю, что вы легко можете обосновать и противоположный аргумент, что новые организационные черты всегдаувеличивают способность организма варьировать и, следовательно, занимать новые ниши. Я бы не стал приводить здесь примеры ради краткости, но я думаю, вы понимаете мою точку зрения. Новые организации расширяют вариации, а новые вариации обеспечивают лучшую приспособляемость. Конечно, новая организация не всегда требуется организму для приспособления к новым нишам, но новая организация всегда возникает и остается в эволюции, чтобы сделать организм пригодным для новых ниш. Я утверждаю, что это отношение является механизмом, связывающим адаптивную изменчивость и увеличение числа организационных признаков, и само по себе является определением сложности, которое следует принять в биологии. Таким образом, сложность можно определить как рост организации, приводящий к увеличению потенциала .t учитывать общую способность предка развиваться по многим потенциальным маршрутам, но чистый выигрыш, доступный для изменения большего количества организационных характеристик, дает маршрутам его потомков, который должен быть больше, чем у предка согласно этому определению) вариация, которая может быть использована адаптироваться к новым нишам. Если мне придется «перевести» это в более «дилетантских» (например, нефилософских) терминах, сложность заключается в увеличении возможных путей, по которым может идти эволюция, когда появляются новые организационные черты. Это означает, что появление новой организации должно нефилософские) термины сложность — это увеличение возможных путей, по которым может пойти эволюция, когда появляются новые организационные черты. Это означает, что появление новой организации должно нефилософские) термины сложность — это увеличение возможных путей, по которым может пойти эволюция, когда появляются новые организационные черты. Это означает, что появление новой организации должновсегда порождают больше вариаций, которые можно использовать для приспособления к новым нишам, и способность организма расширять свою приспособляемость всегда должна приходить с появлением новых организационных черт. Если мы примем это определение, то организация и адаптация станут фундаментально связанными по определению, и нам больше не придется искать причину ни того, ни другого. Значение этого определения состоит в том, что это уже не просто «игра слов» для определения сложности, а жизнеспособная научная гипотеза ! Мы можем доказать утверждение: «Каждый раз, когда появляется новая организационная особенность, также генерируется больше вариаций, увеличивающих способность организма к адаптации, и наоборот». по наблюдениюнаших данных. Если вы можете привести хотя бы один пример организационной характеристики, появляющейся «просто случайно» без дополнительной способности изменяться, то у вас есть доказательство того , что приведенное выше утверждение неверно! Кто-то может возразить, что философия — это просто «игра слов», когда вы можете выбирать разные противоречивые «мнения» по определенному вопросу и доказывать, что они оба могут быть правильными в зависимости от вашей точки зрения, но наука — нет. Это означает, что в тот момент, когда вы можете сделать утверждение, которое может быть проверено наблюдениями за реальностью, это уже не философия — это наука! Вы понимаете мою точку зрения?

Если это определение сложности позволяет нам делать утверждения о наблюдаемой Вселенной, то это уже не какое-то «философское определение», а проверяемая научная гипотеза, которую можно подвергнуть проверке. Это означает, что мы смогли «экспортировать» вопрос из философии и «импортировать» его в науку . И это достижение!

Тогда это определение может служить основой для жизнеспособного научного исследования. Теперь вопросы: «Почему и как сложность обычно имеет тенденцию увеличиваться со временем?», верно? (Это последняя редакция, которую я здесь использую — я точно не помню, какой была предыдущая, но я уверен, что тема по-прежнему посвящена причине (почему) и механизму (как) сложность увеличивается с течением времени. Поправьте меня, если я ошибаюсь.) Следовательно, наше исследование требует, чтобы то, что мы считаем сложностью, могло увеличиваться во времени по какой-то причине (часть «почему») и с помощью некоторого общего механизма (часть «как»). . Вы согласны? Определение, которое я уже обосновывал, связывает увеличение сложности (как появление новых организационных черт) с изменчивостью организма, которая, в свою очередь, служит источником приспособляемости. Следовательнопричинапочему в организме должны появляться новые организационные черты (а значит, определить это как увеличение сложности), так это его приспособляемость. Если высказанная выше гипотеза о появлении новых организационных черт и порождении новой изменчивости для новой приспособляемости верна (именно так мы определили сложность), то причиной появления большей сложности (по определению) является сама среда, в которой находится организм. необходимо адаптироваться. Причина сложности — не что иное, как причина самой эволюции — стремление всегда увеличивать свою численность. Но в частном случае сложности это тот факт, что окружающая среда ставит перед организацией организма новые вызовы, к которым его нынешняя форма не способна приспособиться. Вот почему организм развивает некоторые дополнительные организационные особенности, которые он может использовать, чтобы справиться с этими проблемами.является жизнеспособным ответом на вопрос, который вы разместили. Термин «новая организационная черта» может представлять собой широкий спектр возможностей: это может быть новый ген, может быть новый метаболический путь, может быть какой-то новый механизм регуляции экспрессии генов, может быть развитие какого-то нового органа или железы в организме. организм, может быть развитие нового гормона и так далее. Как видите, список бесконечен, но это именно то, что является ответом на ваш вопрос. Различные среды заставляют организмы развивать разные организационные черты, которые мы считаем увеличением сложности. Это мы думаем о сложности как о каком-то «глобальном движении» Жизни ко все большей и большей организации, но уверены ли вы, что сама Жизнь думает так же ?(если предположить, что эволюция разумна)? Поставьте себя на место эволюционирующего организма. Зачем нужно развиваться? Потому что вы «чувствуете, что» вам нужно стать более «организованным» или потому что вы просто обязаны выжить в новой среде? Как вы думаете, что бы ответила вам эволюция, если бы она могла говорить? Это мы думаем, что сложность — это некий «великий шаг» Жизни, направленный на то, чтобы стать все более и более организованной! С точки зрения самого организма Жизнь - это просто Жизнь как "обычная". Они просто хотят выжить и размножаться любым возможным способом. Некоторые из этих способов включают «незначительные изменения» внутри организационных особенностей самих организмов при их нынешнем уровне организации, но некоторые требуют того, что мы(не сами организмы) можно назвать «гигантскими скачками» или «квантовыми скачками» в эволюции. Как вы думаете, первая рыба, которая начала эволюционировать в наземное животное, хотела ходить? Или он просто хотел иметь возможность передвигаться по земле, чтобы избежать пересыхания прудов? А как насчет первой рептилии, способной эволюционировать в птиц? Как вы думаете, он хотел летать или спасаться от хищников в воздухе? Как насчет первой обезьяны, ставшей человеком? Чего оно хотело — стать разумным существом, способным изменить мир, или иметь возможность собираться в более компактные и хорошо организованные группы, чтобы находить пищу и лучше отбиваться от хищников? Я думаю, что примеры здесь тоже бесконечны. Дело в том, что сама среда иногда требуеторганизмы, чтобы получить новые организационные черты, чтобы выжить в нем, а не какой-то «грандиозный механизм» или «тенденция» Жизни к тому, чтобы стать более «организованным». Если приписывать такую ​​«большую тенденцию», то она должна быть связана с самой средой , а не с организмами! Можно сделать вывод, что чем больше организмов в экосистеме и чем больше их взаимодействий между собой, тем больше новых ниш эти экосистемы могут предложить новым организмам, которые, в свою очередь, могут развить новые организационные черты, которые могут произвести новые организмы, которые могут предложить еще другие новые организмы. больше новых ниш и так далее в постоянно расширяющемся самоподдерживающемся процессе. Вот хорошая причинадля сложности, не так ли? Этот аргумент можно распространить и на саму организацию. Если новая организация (которая требуется диверсифицирующейся средой) может привести к более разнообразной среде, которая, в свою очередь, может привести к возникновению ниш, требующих еще более организованных организмов и т. д. самоподдерживающимся образом, то в некотором смысле механизм сделать мир еще более сложным. Но помните, это зависит не от самого организма , а от окружающей его среды . Вопрос «Почему сложность обычно имеет тенденцию увеличиваться со временем?» трансформируется в вопрос «Может ли сама экосистематребуется усложнение для дальнейшего развития?», которые, как вы можете видеть, являются двумя совершенно разными вопросами. Тогда внимание падает не на сложность по определению, а на среду в целом . И это совершенно другой вопрос. может получить ответ, если мы сможем достаточно знать об экосистеме, в которой находится этот организм. Вы снова можете увидеть, как «поверхностные» «философские» вопросы могут быть преобразованы в совершенно другие научные вопросы, если мы сможем уточнить наши определения и проследить последствия Это особый подход, который я сам разработал, но он не принят сообществом, поэтому вы можете не соглашаться с моим подходом и ответом.

Что касается механизированной части вашего вопроса, я уже «затронул» ее, когда определял сложность. По самому определению, которое я изложил, всякий раз, когда происходит увеличение сложности (например, появление новых приспособляемость это приносит. Следовательно, чем больше сложности накапливает организм, тем лучше он может приспособиться к конкретным условиям. Увеличение адаптации означает, что новые черты, которыми она обладает, а новые черты, которые она имеет, определяют сложность, поэтому можно утверждать, что адаптация, вызванная накоплением новых организационных черт , ЯВЛЯЕТСЯ механизмом увеличения сложности. Это «классический» случай аргумента «отрицание по определению», который я приводил ранее!является адаптацией путем накопления организационных признаков, то весь вопрос "Каков механизм усложнения?" что, в свою очередь, можно приравнять к вашему вопросу: «Как сложность обычно имеет тенденцию увеличиваться со временем?» просто растворяется , а говоря простым языком - вообще не имеет смысла .

Я знаю, что это может показаться «слишком много философии» для биологии, но дело в том, что аргументы, которые я выдвигаю, на самом деле имеют смысл, если их собрать вместе, и если вы хотите прийти к удовлетворительному ответу на свой вопрос (который сам по себе не задается в по-моему, ясномыслящий), то вам нужно предпринять шаги, которые я уже описал, и «перевести» их в вопросы, на которые можно ответить более строго, и если они будут выполнены (как я предлагаю здесь), может быть, вы можете согласиться у тебя есть ответ?

В заключение этого слишком длинного ответа я хотел бы поразмышлять о личном опыте общения как с философами, так и с биологами. Мой опыт показывает, что и философы не хотят размышлять о науке , которую биологи пытаются представить своими вопросами, и биологи не хотят размышлять над аргументами .пытаются надеть философы, размышляя над биологическими вопросами. На мой взгляд, именно в этом и заключается «трагедия» современной биологии, потому что философия может дать ответы, которые биологи могут найти полезными, но они просто их не слушают. С другой стороны, если биолог может «экспортировать» трудноразрешимые в современной биологической парадигме вопросы в философию, то, может быть, философы могут принести понимание, а возможных объяснений у биологов просто нет! Это могут быть очень плодотворные отношения! Но для этого нужно просто слушатьк тому, что другой должен сказать, и это «слушание» не является чем-то, что ни одна из сторон не очень хорошо делает, на мой взгляд. Большое спасибо, если вам удалось продержаться достаточно долго, чтобы добраться сюда, я не собирался делать этот ответ таким длинным, но, как вы можете видеть, аргумент тоже не прост.

Большое спасибо за ваше терпение.

Феномен возрастающей сложности является естественной загадкой для всех, изучающих биологию, потому что «в биологии нет ничего бессмысленного». Стюарт Кауфман сместил акцент со сложности на порядок , и это, по-моему, правильное наблюдение: хаотические системы более сложны в термодинамическом смысле, тогда как биологические системы занимают тонкую нишу на границе хаоса. В этой книге много идей, но, в отличие от знаменитой рукописи, за названием которой, по-видимому, последовал Стюарт, на этот вопрос пока нет удовлетворительного и убедительного ответа.

Биология возникает, когда некоторые молекулы начинают копировать себя с определенной ошибкой: не слишком большой ошибкой, иначе не было бы наследственности; но НЕКОТОРАЯ ошибка, иначе не было бы вообще никакой эволюции. Копируя, копируя, несколько молекул становятся множеством, и эволюция распространяется во всех направлениях, к более и менее сложным. Но когда возникает новый уровень сложности, он обычно допускает новый размер, и более крупный организм может, например, съесть меньший организм. Как только этот уровень достигнут, он, как правило, поддерживается. Опять же, некоторые копии приведут к более мелким линиям, но большие создали нишу, которая не исчезнет сама по себе (для этого может потребоваться астероид). Итак, при ближайшем рассмотрении эволюция ведет к разнообразию, а не только к более высокой сложности. Но так как малая сложность уже существовала, а большая сложность — это что-то новое,