Новое научное понимание живых систем
Капра Фритьоф
Паутина жизни. Новое научное понимание живых систем
Пер. с англ. под ред. В. Г. Трилиса. — К.: «София»; М.: ИД «София», 2003. — 336 с.
Это третья научно-популярная книга известного ученого-физика, посвященная самым фундаментальным вопросам науки — причинам и законам бытия живой и неживой материи.
Стремясь к научному разрешению загадки жизни, автор предпринимает попытку синтеза новейших достижений и открытий в физике, математике, биологии и социологии. Проблемы самоорганизации сложных систем, расшифровки генетического кода, передачи и использования биологической информации и другие волнующие задачи физики живого рассматриваются с единой методологической позиции, не исключающей внимательного отношения к научной, философской и мистической мысли различных эпох и цивилизаций.
Книга адресована широкому кругу серьезных читателей, в том числе старшим школьникам, студентам и преподавателям.
ISBN 5-9550-0044-5
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие
ПРИМЕЧАНИЯ К ПРЕДИСЛОВИЮ
Благодарности
ЧАСТЬ I. КУЛЬТУРНЫЙ КОНТЕКСТ
Глава 1. Глубокая экология: новая парадигма
ПРИМЕЧАНИЯ К ГЛАВЕ 1
ЧАСТЬ II. РАСЦВЕТ СИСТЕМНОГО
МЫШЛЕНИЯ
Глава 2. От частей к целому
ПРИМЕЧАНИЯ К ГЛАВЕ 2
Глава 3. Теории систем
ПРИМЕЧАНИЯ К ГЛАВЕ 3
Глава 4. Логика разума
ПРИМЕЧАНИЯ К ГЛАВЕ 4
ЧАСТЬ III. ЧАСТИ ГОЛОВОЛОМКИ
Глава 5. Модели самоорганизации
ПРИМЕЧАНИЯ К ГЛАВЕ 5
Глава 6. Математика сложных систем
ПРИМЕЧАНИЯ К ГЛАВЕ 6
ЧАСТЬ IV. ПРИРОДА ЖИЗНИ
Глава 7. Новый синтез
ПРИМЕЧАНИЯ К ГЛАВЕ 7
Глава 8. Диссипативные структуры
ПРИМЕЧАНИЯ К ГЛАВЕ 8
Глава 9. Самосозидание
ПРИМЕЧАНИЯ К ГЛАВЕ 9
Глава 10. Раскрытие жизни
ПРИМЕЧАНИЯ К ГЛАВЕ 10
Глава 11. Сотворение мира
ПРИМЕЧАНИЯ К ГЛАВЕ 11
Глава 12. Знать о своем знании
ПРИМЕЧАНИЯ К ГЛАВЕ 12
Эпилог. Экологическая грамотность
ПРИМЕЧАНИЯ К ЭПИЛОГУ
Приложение: Возвращаясь к Бэйтсону
ПРИМЕЧАНИЯ К ПРИЛОЖЕНИЮ
Библиография
Памяти моей матери,
Ингеборы Тойффенбах,
которая наделила меня не только даром писать,
но и дисциплиной, позволяющей реализовать этот дар
Вот что мы знаем:
Все вещи связаны между собой
Подобно тому, как кровь
Связывает членов одной семьи...
Что бы ни происходило с Землей,
Происходит с ее сыновьями и дочерьми.
Человек не прядет паутину Жизни;
Он сам лишь паутинка в ней.
И что бы ни делал он с паутиной,
Делает это с самим собой.
Тед Перри, вдохновленный Вождем Сиэттлом
Предисловие
В 1944 году австрийский физик-теоретик Эрвин Шредингер написал небольшую брошюру, озаглавленную «Что есть жизнь?», в которой выдвинул ясную и убедительную гипотезу относительно молекулярной структуры генов. Эта книга побудила биологов по-новому осмыслить генетику и тем самым способствовала появлению новой области науки — молекулярной биологии.
В последующие десятилетия новая научная дисциплина обогатилась рядом триумфальных открытий, кульминацией которых явилась разгадка тайны генетического кода. Однако все эти впечатляющие успехи не приблизили биологов к ответу на вопрос, сформулированный в заглавии книги Шредингера. Не в состоянии они были ответить и на множество других связанных с этой темой вопросов, которые озадачивали ученых и философов на протяжении столетий. Каким образом из случайного набора молекул развиваются сложные структуры? Какова природа взаимосвязи между разумом и мозгом? Что такое сознание?
Специалисты по молекулярной биологии обнаружили фундаментальные «кирпичики» жизни, однако это не помогло им понять интегративные механизмы деятельности живых организмов. Четверть века назад один из ведущих биологов, Сидни Бреннер, писал:
С одной стороны, всю работу, выполненную генетиками и биологами за последние шестьдесят лет, можно считать продолжительной интерлюдией... Теперь, когда программа завершена, мы, пройдя полный круг, вернулись все к тем же нерешенным проблемам. Каким образом искалеченный организм регенерирует точно такую же структуру, какая была прежде? Каким образом яйцо формирует организм?.. Я полагаю, что в ближайшие четверть века нам придется обучать биологов новому языку... Я еще не знаю, как назвать его; и никто не знает... Вероятно, неправомерно считать, что вся логика сосредоточена на молекулярном уровне. Возможно, нам придется выйти за пределы часовых механизмов{1}.
С тех пор как Бреннер опубликовал эти комментарии, действительно возник новый язык для понимания и описания сложных высоко-интегрированных живых систем. Ученые называют его по-разному — теория динамических систем, теория сложных систем, нелинейная динамика, сетевая динамика и т. д. Хаотические аттракторы, фракталы, диссипативные структуры, самоорганизация, сети автопоэза — вот лишь некоторые ключевые понятия этого языка.
Такого подхода к пониманию жизни придерживаются выдающиеся ученые и их последователи во всем мире; Илья Пригожий из Брюссельского университета, Умберто Матурана из Чилийского университета в Сантьяго, Франциско Варела из Эколь Политехник в Париже, Линн Маргулис из Массачусетского университета, Бенуа Мандельбро из Йельского университета и Стюарт Кауффман из Института Санта-Фе — вот лишь несколько имен. Некоторые важнейшие открытия этих ученых, опубликованные в профессиональных журналах и книгах, были признаны революционными.
До сих пор, однако, никто не предложил общую систему, которая объединила бы все новые открытия, тем самым, позволяя отчетливо понять их суть даже непосвященным читателям. Эта задача стала причиной и целью книги «Паутина жизни».
В новом понимании жизни следует видеть передовую линию науки в борьбе за смену парадигм, за переход от механистического мировоззрения к экологическому, которое я обсуждал в предыдущей книге, «Поворотный пункт». Настоящую книгу можно считать в некотором смысле продолжением и расширением главы «Системный взгляд на жизнь» из книги «Поворотный пункт».
Интеллектуальная традиция системного мышления, а также модели и теории живых систем, разработанные в первой половине XX века, образуют концептуальный и исторический фундамент научной структуры, обсуждаемой в этой книге. В сущности, предложенный здесь синтез современных теорий и моделей можно считать наброском нарождающейся теории живых систем, которая предполагает единый взгляд на разум, материю и жизнь.
Книга предназначена для широкого круга читателей. Я старался по возможности упростить технический аспект книги; специальные термины поясняются по мере их появления. Однако идеи, модели и теории, которые я обсуждаю, достаточно сложны, поэтому иногда, чтобы не исказить их суть, приходилось вдаваться и в технические детали. В особенности это относится к некоторым местам в главах 5 и 6, а также к первой части главы 9. Читатели, не интересующиеся техническими подробностями, могут читать эти части «по диагонали» или попросту опустить их, не опасаясь утерять основную нить моей аргументации.
Читатель заметит также, что текст не только опирается на обширную библиографию, но и содержит большое количество внутренних ссылок на другие страницы этой книги. Поставив перед собой задачу, донести до читателя всю сложную сеть понятий и идей в условиях линейных ограничений письменного языка, я почувствовал целесообразность этой системы внутренних взаимосвязей. Надеюсь, читатель поймет, что, как и паутина жизни, эта книга тоже представляет собой единое целое, превышающее сумму своих частей.
Беркли, август 1995 Фритьоф Каира
ПРИМЕЧАНИЯ К ПРЕДИСЛОВИЮ
БЛАГОДАРНОСТИ
Представленный в этой книге синтез понятий и идей вызревал более десяти лет. За эти годы мне посчастливилось обсуждать важнейшие научные модели и теории с их авторами и другими учеными, работающими в этой области. Особенно я благодарен:
Илье Пригожину за две вдохновенные беседы в начале 80-х годов.
Они были посвящены его теории диссипативных структур;
Франциско Вареле за то, что он во время горнолыжного отпуска в
Швейцарии объяснил мне теорию Сантьяго, трактующую автопоэз и обучение; а также за многочисленные просветительские беседы в течение последнего десятилетия о когнитивистике и ее приложениях;
Умберто Матуране за две весьма стимулирующие беседы в середине 1980-х годов, касающиеся познания и сознания;
Ральфу Эбрему за прояснение многочисленных вопросов из области математики сложных систем;
Линн Маргулис за воодушевляющий диалог в 1987 году о Гайя- гипотезе и за то, что она побудила меня опубликовать материалы по моей системе синтеза, которая тогда лишь зарождалась;
Джеймсу Лавлоку за недавнюю плодотворную дискуссию по широкому спектру научных идей;
Хайнцу фон Форстеру за беседы об истории кибернетики и истоках понятия самоорганизации;
Кэндейс Перт за многочисленные и весьма результативные дискуссии, касающиеся ее исследований пептидов;
Арне Наэссу, Джорджу Сешнсу, Уорвику Фоксу и Гарольду Глассеру за философские беседы; а также Дугласу Томкинсу, побудившему меня серьезно заняться серьезной экологией;
• Гейл Фляйшекер за содержательную переписку и телефонные разговоры о различных аспектах автопоэза; а также Эрнсту Калленбаху, Эду Кларку, Реймонду Дэссмену, Леонарду Дюлю, Элану Миллеру, Стефани Миллз и Джону Райану за многочисленные беседы и переписку о принципах экологии.
В последние годы, пока я работал над этой книгой, мне представилось несколько драгоценных возможностей вынести мои идеи на суд коллег и студентов. Я весьма признателен Сатишу Кумару, который три года подряд (1992— 94) приглашал меня в колледж Шумахера читать курс по «Паутине жизни», и всем студентам, посещавшим эти летние курсы, за их бесконечные критические вопросы и полезные предложения. Я также благодарен Стивену Хардингу за учебные семинары по Гайя-гипотезе, проведенные в рамках моего курса, и за его великодушную помощь в разъяснении многочисленных вопросов по биологии и экологии. С благодарностью вспоминаю помощь в исследованиях, оказанную мне студентами колледжа Шумахера Уильямом Холлоуэем и Мортеном Флатау.
Во время работы в Центре экологической грамотности в Беркли я мог всесторонне обсуждать с преподавателями особенности системного мышления и принципы экологии, что значительно прояснило мои представления об этих концепциях и идеях. Особо хочу поблагодарить Зенобию Барлоу за организацию диалогов по экологической грамотности, во время которых обычно и происходили эти беседы.
Уникальной была также возможность выносить отдельные части этой книги на обсуждение в ходе «системных салонов», которые регулярно устраивала Джоанна Мэйси в 1993-95 годы. Я чрезвычайно благодарен Джоанне и моим коллегам, Тайрон Кэшман и Брайану Суимму, за глубокое обсуждение многочисленных идей в ходе этих встреч в узком кругу.
Мне хотелось бы поблагодарить моего литературного агента, Джона Брокмана, за его поддержку и помощь в формировании первоначального плана этой книги, которую он же представлял издателям.
Я очень благодарен своему брату, Бернту Капре, а также Трене Клиленд, Стивену Хардингу и Уильяму Холлоуэю за то, что они взяли на себя труд прочитать мою рукопись и дать мне ценные советы и указания. Хочу также поблагодарить Джона Тодда и Раффи за комментарии к отдельным главам.
Особую благодарность выражаю Джулии Понсонби за ее великолепные рисунки и то терпение, с которым она выслушивала мои постоянные просьбы об изменениях в них.
Благодарю моего редактора Чарльза Конрада из Anchor Books за его энтузиазм и ценные подсказки.
И последнее, но не по важности. Я глубоко признателен моей жене Элизабет и дочери Джульетте за их понимание и терпение, когда в течение долгих лет я так часто покидал их общество и убегал наверх, где часами писал эту книгу.