التفكير المحاكاتي وأصل الحياة

غالباً ما نواجه صعوبة في فهم الظواهر التي تتراكم فيها النتائج وتتفاعل.

هناك مشكلة رياضية شائعة: يطلب حفيد من جده مصروفاً يومياً، يبدأ بيَن واحد ويتضاعف كل يوم لمدة شهر.

إذا وافق الجد غير المرتاب، فسوف يدين بمليار ين بعد شهر.

ينشأ هذا الخطأ لأننا نميل إلى افتراض أنه إذا لم يؤدِ مضاعفة ين واحد بضع مرات إلى مبلغ كبير، فإن التطور سيستمر على نفس المسار الخطي.

ومع ذلك، من خلال تتبع نتائج هذا التراكم والتفاعل بعناية، يمكن للمرء أن يفهم أن النتيجة ستكون مبلغًا هائلاً، حتى بدون معرفة رياضية متقدمة أو حدس.

لذلك، هذه ليست مشكلة معرفة أو قدرة، بل هي مشكلة منهجية تفكير.

وهذه الطريقة في التفكير، حيث يتتبع المرء بشكل تدريجي التراكم والتفاعل لفهم النتيجة منطقياً، هي ما أود أن أسميه "التفكير المحاكاتي".

الخطوة الأولى في نشأة الحياة

بالمثل، نجد صعوبة في فهم نشأة الحياة.

نشأة الحياة هي مسألة كيف ظهرت الخلايا المعقدة على الأرض القديمة، التي كانت تحتوي في البداية على مواد كيميائية بسيطة فقط.

عند النظر في هذه المشكلة، تُقدم أحيانًا تفسيرات تعتمد على معجزة لحظية عرضية.

ومع ذلك، من منظور التراكم والتفاعل، يمكن فهمها كظاهرة أكثر واقعية.

يتداول الماء والهواء بشكل متكرر في أجزاء مختلفة من الأرض. وهكذا تنتقل المواد الكيميائية محليًا ثم تنتشر في جميع أنحاء الكوكب.

من خلال هذه التكرارات المتنوعة، تتفاعل المواد الكيميائية مع بعضها البعض.

يجب أن يؤدي هذا إلى انتقال من حالة أولية، كانت تحتوي على مواد كيميائية بسيطة فقط، إلى حالة تشمل مواد كيميائية أكثر تعقيدًا بقليل. بالطبع، ستظل العديد من المواد الكيميائية البسيطة موجودة.

وبما أن المواد الكيميائية الأكثر تعقيدًا بقليل هي تركيبات من مواد كيميائية بسيطة، فإن أعدادها تكون أصغر، ولكن تنوعها أكبر من المواد الكيميائية البسيطة.

لا يحدث هذا التحول في الحالة في مناطق صغيرة ومحدودة من الأرض فحسب؛ بل يحدث في وقت واحد وبالتوازي عبر الكوكب بأكمله.

علاوة على ذلك، وبسبب دوران مياه الأرض وغلافها الجوي، فإن ما يحدث في منطقة صغيرة ينتشر إلى محيطها، مما يؤدي إلى اختلاط المواد الكيميائية عبر الأرض بأكملها. ينتج عن ذلك أرض توجد فيها الآن مجموعة متنوعة من المواد الكيميائية، أكثر تعقيدًا بقليل من الحالة الأولية.

أهمية الخطوة الأولى

لا يوجد دليل على هذا الانتقال من الحالة الأولية إلى هذه الحالة الحالية؛ إنه استنتاج. ومع ذلك، لا يمكن لأحد أن ينكره. بل، لإنكاره، سيحتاج المرء إلى شرح سبب عدم عمل هذه الآلية الكونية، التي يمكن ملاحظتها حتى اليوم.

تمتلك هذه الآلية بالفعل آليات الحفاظ الذاتي، والتكاثر، والأيض للمواد الكيميائية الأكثر تعقيدًا بقليل. ومع ذلك، هذا ليس الحفاظ الذاتي، والتكاثر، والأيض المتقدم الذي يقترب بشدة من الكائنات الحية.

جميع المواد الكيميائية الأكثر تعقيدًا بقليل يمكن أن تتحلل وتتكون. ومع ذلك، على نطاق كوكبي، تحافظ كل مادة كيميائية أكثر تعقيدًا بقليل على كمية ثابتة معينة.

إن حقيقة الحفاظ على كمية ثابتة من خلال التكوين والتحلل المتكررين تثبت طبيعة الحفاظ الذاتي من خلال الأيض.

علاوة على ذلك، لا توجد المواد الكيميائية الأكثر تعقيدًا بقليل كجزيئات مفردة فقط؛ على الرغم من أن نسبتها قد تكون صغيرة، إلا أن عددها هائل.

وبينما لا يعتبر هذا استنساخًا ذاتيًا، فإنه نشاط إنتاجي يولد المزيد من نفس المادة الكيميائية. على الرغم من أن مصطلح "الاستنساخ" قد يختلف قليلاً، إلا أنه يؤدي إلى تأثير مماثل.

بمعنى آخر، إن الظاهرة التي لا يمكن إنكارها لانتقال الأرض من احتواء المواد الكيميائية البسيطة فقط إلى تضمين المواد الكيميائية الأكثر تعقيدًا بقليل هي الخطوة الأولى وجوهر نشأة الحياة في آن واحد.

نحو الخطوة التالية

بالطبع، هذه الحالة، التي تتضمن مواد كيميائية أكثر تعقيدًا بقليل، ليست الحياة نفسها.

كما أنه ليس من المنطقي النظر إلى هذا على أنه نشاط حياة على نطاق كوكبي. إنها مجرد حالة تتواجد فيها مواد كيميائية أكثر تعقيدًا بقليل بسبب التفاعلات الكيميائية المتكررة.

ويمكن أن يحدث هذا بالتأكيد على كواكب أخرى غير الأرض. حقيقة أن الحياة لم تظهر على الكواكب الأخرى ولكنها ظهرت على الأرض تشير إلى أن شيئًا مختلفًا حدث على الأرض مقارنة بالكواكب الأخرى.

التفكير فيما هو ذلك الشيء، هو المرحلة التالية.

ومع ذلك، بعد فهم هذه الخطوة الأولية، لا ينبغي أن نكون قادرين على التفكير في الخطوة التالية في نشأة الحياة بطريقة موضعية. مثل الخطوة الأولى، يجب أن تُفهم الخطوة التالية أيضًا كظاهرة على نطاق كوكبي.

والخطوة التالية هي انتقال الأرض إلى حالة تحتوي على مواد كيميائية أكثر تعقيدًا بقليل.

مع تكرار هذه الخطوة، تصبح المواد الكيميائية أكثر تعقيدًا بشكل تدريجي وتراكمي.

بالتزامن مع ذلك، تصبح آليات الحفاظ الذاتي، والنسخ، والأيض أكثر تعقيدًا تدريجيًا.

دور البوليمرات وتضاريس الأرض

هنا، يلعب وجود البوليمرات دورًا مهمًا. البروتينات والأحماض النووية هي بوليمرات. يمكن للبوليمرات أن تُنشئ بوليمرات معقدة ومتنوعة بشكل تراكمي من بضعة أنواع فقط من المونومرات. وجود المونومرات القادرة على تكوين البوليمرات يعزز الطبيعة التطورية لهذه الآلية.

تعمل البحيرات والبرك العديدة على الأرض كمواقع تجارب علمية معزولة. لا بد أن يكون هناك الملايين من هذه المواقع عبر الكوكب. كل منها سيكون بيئة مختلفة مع قدرتها على تبادل المواد الكيميائية من خلال الدورة العالمية للماء والهواء.

قوة التفكير المحاكاتي

بمجرد تصور أصل الحياة بهذه الطريقة، يصبح من المستحيل تقديم أي شيء أكثر من نقد "نقص الأدلة". بدلاً من ذلك، سيتعين على المرء البحث عن آلية تدحض هذه الآلية. ومع ذلك، لا أستطيع تصور مثل هذه الآلية.

بمعنى آخر، تمامًا مثل الجد في مثال المصروف، لم نفهم ببساطة أصل الحياة. وكما يمكننا فهم المصروف الهائل بعد 30 يومًا من خلال تطبيق التفكير المحاكاتي على الحقائق المعروفة، مع الأخذ في الاعتبار التراكم والتفاعل، يمكننا أيضًا فهم ظهور الحياة على الأرض.

فرضية سحابة الغبار

من شأن الأشعة فوق البنفسجية القوية على السطح أن تعيق تبادل المواد الكيميائية. ومع ذلك، لا بد أن الأرض القديمة كانت مغطاة بسحب من الرماد البركاني والغبار الناتج عن النشاط البركاني المتكرر وتأثيرات النيازك. كانت هذه السحب قد حجبت الإشعاع فوق البنفسجي.

بالإضافة إلى ذلك، احتوى الغلاف الجوي على الهيدروجين والأكسجين والكربون والنيتروجين - وهي ذرات مكونات رئيسية للمونومرات البيولوجية الهامة - بينما احتوى الغبار على ذرات نادرة أخرى. علاوة على ذلك، يمكن أن يعمل سطح الغبار كمحفز للتخليق الكيميائي للمونومرات.

علاوة على ذلك، يولد احتكاك الغبار طاقة مثل الحرارة والبرق، وتوفر الشمس باستمرار طاقة مثل الأشعة فوق البنفسجية والحرارة.

سحابة الغبار هذه هي مصنع المونومر النهائي، الذي يعمل على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع، مستفيدًا من الأرض بأكملها وجميع الطاقة الشمسية التي تصب فيها.

تفاعل الآليات

تذكروا الخطوة الأولى: الانتقال إلى أرض تحتوي على مواد كيميائية أكثر تعقيدًا بقليل.

على كوكب تعمل فيه هذه الآلية، يوجد مصنع مونومرات نهائي، ويتحقق مبدأ تراكم التعقيد في البوليمرات، وهناك الملايين من المختبرات العلمية المترابطة.

حتى لو لم يفسر هذا أصل الحياة بشكل كامل، فلا شك أنه يوفر آلية لإنشاء المواد الكيميائية المعقدة التي تحتاجها الكائنات الحية.

وتذكروا الحجة التي تقول إن الخطوة الأولى تحتوي بالفعل على جوهر الحياة.

إن الأرض التي تحتوي على مواد كيميائية شديدة التعقيد، والتي تكونت كامتداد لهذه الخطوة، يجب أن تجسد جوهر الحياة على مستوى أكثر تقدمًا.

من هذا، يمكننا أن نرى أن أرضًا تحتوي على مجموعة متنوعة من المواد الكيميائية شديدة التعقيد وظواهر حياة أساسية متقدمة للغاية قد أصبحت موجودة الآن.

اللمسة الأخيرة

لقد وصلنا الآن إلى نقطة يمكننا فيها النظر في نشأة الحياة بافتراض أن الأرض قد وصلت إلى حالة شديدة المواتاة، وهي فرضية لا تُؤخذ في الاعتبار عادةً في المناقشات القائمة.

ماذا نحتاج أيضًا لظهور الحياة؟

إنه إنشاء وتكامل الآليات الوظيفية التي تتطلبها الكائنات الحية.

يبدو أن هذا لا يتطلب أي تدابير خاصة، ويمكن تفسيره كامتداد طبيعي للمناقشة حتى الآن.

منهج التفكير المحاكاتي

يختلف التفكير المحاكاتي عن المحاكاة نفسها.

على سبيل المثال، محاولة محاكاة آلية نشأة الحياة المشروحة هنا باستخدام الحاسوب لن تكون سهلة.

هذا لأن شرحي يفتقر إلى التعبيرات الصارمة والرسمية اللازمة للمحاكاة.

ومع ذلك، هذا لا يعني أن تفكيري ليس دقيقًا.

فبينما يكون أسلوب التعبير لغة طبيعية، فإنه يعتمد على بنية منطقية صلبة، وحقائق علمية معروفة، واستدلال موضوعي متجذر في تجربتنا.

لذلك، فهو قادر تمامًا على فهم الاتجاهات العامة والتغيرات في الخصائص. وإذا أخطأ، فليس ذلك بسبب نقص الصياغة الرسمية، بل بسبب إغفال الظروف الأساسية أو تأثير التفاعلات المحددة.

وهكذا، فإن التفكير المحاكاتي ممكن باستخدام اللغة الطبيعية، حتى بدون تحديد تعبيرات رسمية.

أعتقد أنه حتى بدون تعبيرات رسمية، من الممكن التعبير بدقة عن المفاهيم الرياضية باستخدام اللغة الطبيعية.

أسمي هذا "الرياضيات الطبيعية".

مع الرياضيات الطبيعية، يصبح الجهد والوقت اللازمين للصياغة الرسمية غير ضروريين، مما يسمح لمجموعة أوسع من الناس بفهم واستيعاب نطاق أوسع رياضياً مما هو ممكن بالرياضيات التقليدية.

والتفكير المحاكاتي هو تحديداً منهج تفكير يستخدم المحاكاة باستخدام اللغة الطبيعية.

تطوير البرمجيات

يعد التفكير المحاكاتي مهارة لا غنى عنها لمطوري البرمجيات.

يقوم البرنامج بشكل متكرر بإجراء حسابات باستخدام البيانات في مساحة الذاكرة ويضع النتائج في نفس البيانات أو بيانات مختلفة في مساحة الذاكرة.

بمعنى آخر، البرنامج هو تراكم وتفاعل بحد ذاته.

علاوة على ذلك، فإن ما يهدف مطور البرمجيات إلى تحقيقه يتم فهمه عادةً من خلال المستندات والمقابلات مع الشخص الذي يكلف بالتطوير.

نظرًا لأن الهدف النهائي هو تحقيق شيء ما ببرنامج، فإن المحتوى، عند فحصه بدقة، يجب أن يكون التفاعل التراكمي للبيانات.

ومع ذلك، فإن الشخص الذي يكلف بتطوير البرمجيات ليس خبيرًا في البرمجة. لذلك، لا يمكنه وصف ما يرغب في تحقيقه بدقة بتعبيرات رسمية.

وبالتالي، فإن ما يتم الحصول عليه من المستندات والمقابلات هو نصوص باللغة الطبيعية، جنبًا إلى جنب مع الرسوم البيانية والجداول المرجعية. وتتمثل مهمة تحويل هذا إلى تعبيرات رسمية دقيقة في تطوير البرمجيات.

في عملية تطوير البرمجيات، هناك مهام مثل تحليل المتطلبات وتنظيم المتطلبات، وتحديد المواصفات، حيث يتم تنظيم محتوى التطوير بناءً على مستندات العميل.

بالإضافة إلى ذلك، بناءً على نتائج تحديد المواصفات، يتم تنفيذ التصميم الأساسي.

يتم التعبير عن نتائج هذه المهام بشكل أساسي باستخدام اللغة الطبيعية. ومع تقدم العمل، يصبح المحتوى دقيقًا منطقيًا لتسهيل إنشاء البرنامج النهائي.

وفي مرحلة التصميم الأساسي، التي تركز على اللغة الطبيعية، يجب أن يكون المنتج قادرًا على العمل على جهاز كمبيوتر وأن يحقق ما يرغب العميل في تحقيقه.

وهنا بالضبط تبرز الحاجة إلى التفكير المحاكاتي من خلال الرياضيات الطبيعية. علاوة على ذلك، يلزم وجود طبقة مزدوجة من التفكير المحاكاتي هنا.

الأول هو التفكير المحاكاتي لتأكيد ما إذا كان السلوك المتوقع يمكن تحقيقه كتفاعل بين مساحة ذاكرة الكمبيوتر والبرنامج.

والثاني هو التفكير المحاكاتي لتأكيد ما إذا كان ما يرغب العميل في تحقيقه قد تحقق بالفعل.

يتطلب الأول القدرة على فهم الأعمال الداخلية للكمبيوتر من خلال التفكير المحاكاتي. ويتطلب الأخير القدرة على فهم المهام التي سيؤديها العميل باستخدام البرنامج من خلال التفكير المحاكاتي.

وهكذا، يمتلك مطورو البرمجيات هذه القدرات المزدوجة في التفكير المحاكاتي - التفكير المحاكاتي المبدئي والتفكير المحاكاتي الدلالي - كمهارة تجريبية.

الخلاصة

نشأة الحياة موضوع يعمل عليه العديد من العلماء والأفراد ذوي الفضول الفكري. ومع ذلك، فإن فهم نشأة الحياة بالطريقة المشروحة هنا ليس شائعًا.

يشير هذا إلى أن التفكير المحاكاتي هو طريقة تفكير يفتقر إليها العديد من الناس بسهولة، بغض النظر عن معرفتهم أو قدرتهم.

من ناحية أخرى، يستخدم مطورو البرمجيات التفكير المحاكاتي بشكل كبير لترجمة المفاهيم المختلفة إلى أنظمة.

بالطبع، التفكير المحاكاتي ليس حكرًا على مطوري البرمجيات، لكن تطوير البرمجيات يتطلب بشكل خاص هذه القدرة ويعد ممتازًا لتدريبها.

باستخدام التفكير المحاكاتي، لا يمكن للمرء فقط تجميع وفهم الصورة الكاملة للألغاز العلمية المعقدة والمتقدمة مثل نشأة الحياة، بل أيضًا الموضوعات المعقدة مثل الهياكل التنظيمية والاجتماعية.

لذلك، أعتقد أن في مجتمع المستقبل، سيلعب الأفراد ذوو مهارات التفكير المحاكاتي، مثل مطوري البرمجيات، أدوارًا نشطة في مجالات مختلفة.