Wir haben oft Schwierigkeiten, Phänomene zu verstehen, bei denen sich Ergebnisse ansammeln und interagieren.
Es gibt ein bekanntes mathematisches Problem: Ein Enkelkind bittet seine Großeltern um Taschengeld, beginnend mit einem Yen und sich jeden Tag einen Monat lang verdoppelnd.
Wenn der ahnungslose Großvater zustimmt, würde er einen Monat später eine Milliarde Yen schulden.
Dieser Fehler entsteht, weil wir dazu neigen anzunehmen, dass, wenn das Verdoppeln eines Yen ein paar Mal nicht viel ausmacht, die Progression auf demselben linearen Pfad fortgesetzt wird.
Wenn man jedoch die Ergebnisse dieser Akkumulation und Interaktion sorgfältig nachvollzieht, kann man verstehen, dass das Ergebnis eine enorme Summe sein wird, selbst ohne fortgeschrittene mathematische Kenntnisse oder Intuition.
Daher ist dies kein Problem des Wissens oder der Fähigkeit, sondern vielmehr ein Problem der Denkmethodik.
Und diese Denkweise, bei der man Akkumulation und Interaktion schrittweise verfolgt, um das Ergebnis logisch zu verstehen, möchte ich als "Simulationsdenken" bezeichnen.
Der erste Schritt im Ursprung des Lebens
Ähnlich fällt es uns schwer, den Ursprung des Lebens zu verstehen.
Der Ursprung des Lebens ist die Frage, wie komplexe Zellen auf der frühen Erde entstanden sind, die anfänglich nur einfache chemische Substanzen enthielt.
Bei der Betrachtung dieses Problems werden manchmal Erklärungen angeboten, die sich auf ein momentanes, zufälliges Wunder stützen.
Aus der Perspektive von Akkumulation und Interaktion kann es jedoch als ein realistischeres Phänomen verstanden werden.
Wasser und Luft zirkulieren wiederholt in verschiedenen Teilen der Erde. Chemische Substanzen werden so lokal bewegt und breiten sich dann diffus über den gesamten Planeten aus.
Durch diese verschiedenen Wiederholungen reagieren chemische Substanzen miteinander.
Dies sollte zu einem Übergang von einem anfänglichen Zustand, der nur einfache chemische Substanzen enthielt, zu einem Zustand führen, der geringfügig komplexere chemische Substanzen einschließt. Natürlich wären immer noch viele einfache chemische Substanzen vorhanden.
Und da geringfügig komplexere chemische Substanzen Kombinationen einfacher chemischer Substanzen sind, ist ihre Anzahl geringer, aber ihre Vielfalt größer als die einfacher chemischer Substanzen.
Dieser Zustandsübergang tritt nicht nur in kleinen, lokalisierten Gebieten der Erde auf; er geschieht gleichzeitig und parallel auf dem gesamten Planeten.
Darüber hinaus diffundiert das, was in einem kleinen Gebiet geschieht, aufgrund der Zirkulation von Wasser und Atmosphäre der Erde in seine Umgebung, wodurch sich chemische Substanzen über die gesamte Erde vermischen. Dies führt zu einer Erde, auf der nun eine vielfältige Palette chemischer Substanzen existiert, die etwas komplexer sind als im Ausgangszustand.
Die Bedeutung des ersten Schritts
Es gibt keine Beweise für diesen Übergang vom Anfangszustand zum gegenwärtigen Zustand; es ist eine Schlussfolgerung. Doch niemand könnte sie leugnen. Vielmehr müsste man, um sie zu leugnen, erklären, warum dieser universelle Mechanismus, der selbst heute noch beobachtbar ist, nicht funktionieren sollte.
Dieser Mechanismus besitzt bereits Selbsterhaltung, Replikation und Stoffwechsel für geringfügig komplexere chemische Substanzen. Dies ist jedoch nicht die fortgeschrittene Selbsterhaltung, Replikation und der Stoffwechsel, die denen lebender Organismen extrem nahekommen.
Alle geringfügig komplexeren chemischen Substanzen können sowohl abgebaut als auch gebildet werden. Doch auf planetarischer Ebene behält jede geringfügig komplexere chemische Substanz eine bestimmte konstante Menge bei.
Die Tatsache, dass eine konstante Menge durch wiederholte Bildung und Abbau aufrechterhalten wird, demonstriert die Natur der Selbsterhaltung durch Stoffwechsel.
Darüber hinaus existieren geringfügig komplexere chemische Substanzen nicht nur als einzelne Moleküle; obwohl ihr Anteil gering sein mag, ist ihre Anzahl immens.
Auch wenn dies keine Selbstreplikation ist, so ist es doch eine produktive Aktivität, die mehr von derselben chemischen Substanz erzeugt. Obwohl der Begriff "Replikation" leicht abweichen mag, führt er zu einem ähnlichen Effekt.
Mit anderen Worten, das unbestreitbare Phänomen des Übergangs der Erde von einem Zustand, der nur einfache chemische Substanzen enthielt, zu einem Zustand, der geringfügig komplexere chemische Substanzen einschließt, ist sowohl der erste Schritt als auch die Essenz des Ursprungs des Lebens.
Zum nächsten Schritt
Dieser Zustand, der etwas komplexere chemische Substanzen enthält, ist natürlich nicht das Leben selbst.
Es ist auch nicht vernünftig, dies als Aktivität des Lebens auf planetarischer Ebene zu betrachten. Es ist lediglich ein Zustand, in dem durch wiederholte chemische Reaktionen etwas komplexere chemische Substanzen vorhanden sind.
Und dies kann sicherlich auch auf anderen Planeten als der Erde geschehen. Die Tatsache, dass sich auf anderen Planeten kein Leben entwickelt hat, auf der Erde aber schon, deutet darauf hin, dass auf der Erde etwas anderes passiert ist als auf anderen Planeten.
Zu überlegen, was dieses Etwas ist, ist die nächste Stufe.
Nachdem wir diesen ersten Schritt verstanden haben, sollten wir jedoch den nächsten Schritt im Ursprung des Lebens nicht mehr lokal betrachten können. Wie der erste Schritt muss auch der nächste Schritt als ein Phänomen im planetaren Maßstab konzipiert werden.
Und der nächste Schritt ist, dass die Erde in einen Zustand übergeht, der noch etwas komplexere chemische Substanzen enthält.
Während dieser Schritt wiederholt wird, werden die chemischen Substanzen allmählich und kumulativ komplexer.
Gleichzeitig werden auch die Mechanismen der Selbsterhaltung, Replikation und des Stoffwechsels schrittweise komplexer.
Die Rolle von Polymeren und der Topographie der Erde
Hier spielt die Anwesenheit von Polymeren eine wichtige Rolle. Proteine und Nukleinsäuren sind Polymere. Polymere können aus nur wenigen Monomertypen kumulativ komplexe und vielfältige Polymere bilden. Die Existenz von Monomeren, die Polymere bilden können, verstärkt den evolutionären Charakter dieses Mechanismus.
Die zahlreichen Seen und Teiche auf der Erde fungieren als isolierte wissenschaftliche Experimentierstätten. Es muss Millionen solcher Orte auf dem Planeten gegeben haben. Jeder wäre eine andere Umgebung gewesen, während er dennoch in der Lage war, chemische Substanzen durch die globale Zirkulation von Wasser und Luft auszutauschen.
Die Kraft des Simulationsdenkens
Sobald der Ursprung des Lebens auf diese Weise vorstellbar ist, wird es unmöglich, mehr als die Kritik des „Mangels an Beweisen“ anzubieten. Stattdessen müsste man nach einem Mechanismus suchen, der diesen widerlegt. Einen solchen Mechanismus kann ich mir jedoch nicht vorstellen.
Mit anderen Worten, ähnlich wie der Großvater im Taschengeld-Beispiel haben wir den Ursprung des Lebens einfach nicht verstanden. So wie wir das enorme Taschengeld nach 30 Tagen verstehen können, indem wir Simulationsdenken auf bekannte Fakten anwenden und Akkumulation und Interaktion berücksichtigen, können wir auch die Entstehung des Lebens auf der Erde verstehen.
Die Staubwolkenhypothese
Starkes UV-Licht an der Oberfläche würde den Austausch chemischer Substanzen behindern. Die alte Erde muss jedoch von Wolken aus Vulkanasche und Staub bedeckt gewesen sein, die von häufiger Vulkanaktivität und Meteoriteneinschlägen stammten. Diese Wolken hätten die ultraviolette Strahlung blockiert.
Zusätzlich enthielt die Atmosphäre Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff und Stickstoff – Atome, die Schlüsselkomponenten für wichtige biologische Monomere sind –, während Staub andere seltene Atome enthielt. Darüber hinaus könnte die Oberfläche des Staubes als Katalysator für die chemische Synthese von Monomeren wirken.
Des Weiteren erzeugt die Reibung von Staub Energie wie Wärme und Blitze, und die Sonne liefert kontinuierlich Energie wie UV-Strahlung und Wärme.
Diese Staubwolke ist die ultimative Monomerfabrik, die 24/7 läuft und die gesamte Erde sowie die gesamte einströmende Sonnenenergie nutzt.
Wechselwirkung der Mechanismen
Erinnern wir uns an den ersten Schritt: den Übergang zu einer Erde, die geringfügig komplexere chemische Substanzen enthält.
Auf einem Planeten, auf dem dieser Mechanismus funktioniert, gibt es eine ultimative Monomerfabrik, das Prinzip der Komplexitätsakkumulation in Polymeren wird verwirklicht, und es gibt Millionen von miteinander verbundenen wissenschaftlichen Laboratorien.
Selbst wenn dies den Ursprung des Lebens nicht vollständig erklärt, besteht kein Zweifel daran, dass es einen Mechanismus für die Schaffung der komplexen chemischen Substanzen liefert, die von lebenden Organismen benötigt werden.
Und erinnern Sie sich an das Argument, dass der erste Schritt bereits die Essenz des Lebens enthält.
Eine Erde, die hochkomplexe chemische Substanzen enthält, die als Erweiterung dieses Schrittes entstanden sind, muss die Essenz des Lebens auf einer fortgeschritteneren Ebene verkörpern.
Daraus können wir ersehen, dass eine Erde mit einer vielfältigen Anordnung hochkomplexer chemischer Substanzen und hoch entwickelter wesentlicher Phänomene des Lebens nun entstanden ist.
Der letzte Schliff
Wir sind nun an einem Punkt angelangt, an dem wir den Ursprung des Lebens unter der Annahme einer Erde betrachten können, die einen äußerst vorteilhaften Zustand erreicht hat – eine Prämisse, die in bestehenden Diskussionen typischerweise nicht berücksichtigt wird.
Was wird sonst noch für die Entstehung des Lebens benötigt?
Es ist die Schaffung und Integration der funktionellen Mechanismen, die von lebenden Organismen benötigt werden.
Dies scheint keine besonders speziellen Vorkehrungen zu erfordern und kann als natürliche Erweiterung der bisherigen Diskussion erklärt werden.
Die Methode des Simulationsdenkens
Simulationsdenken unterscheidet sich von der Simulation selbst.
Zum Beispiel wäre es nicht einfach, den hier erläuterten Mechanismus des Lebensursprungs mit einem Computer zu simulieren.
Dies liegt daran, dass meine Erklärung die strengen, formalen Ausdrücke, die für eine Simulation notwendig sind, vermissen lässt.
Das bedeutet jedoch nicht, dass mein Denken nicht rigoros ist.
Obwohl die Ausdrucksweise die natürliche Sprache ist, basiert sie auf einer soliden logischen Struktur, bekannten wissenschaftlichen Fakten und objektiven Überlegungen, die in unserer Erfahrung verwurzelt sind.
Daher ist sie durchaus in der Lage, allgemeine Trends und Eigenschaftsänderungen zu erfassen. Sollte sie fehlerhaft sein, liegt dies nicht an mangelnder Formalisierung, sondern eher an einer Übersehung zugrunde liegender Bedingungen oder dem Einfluss spezifischer Interaktionen.
Somit ist Simulationsdenken mithilfe natürlicher Sprache möglich, auch ohne formale Ausdrücke zu definieren.
Ich glaube, dass es auch ohne formale Ausdrücke möglich ist, mathematische Konzepte mithilfe natürlicher Sprache rigoros auszudrücken.
Ich nenne dies "natürliche Mathematik".
Mit natürlicher Mathematik sind der Aufwand und die Zeit für die Formalisierung unnötig, was es einem breiteren Spektrum von Menschen ermöglicht, einen größeren Bereich mathematisch zu erfassen und zu verstehen als mit der bestehenden Mathematik.
Und Simulationsdenken ist genau eine Denkweise, die Simulationen mithilfe natürlicher Sprache anwendet.
Softwareentwicklung
Simulationsdenken ist eine unverzichtbare Fähigkeit für Softwareentwickler.
Ein Programm führt wiederholt Berechnungen mit Daten im Speicherbereich durch und platziert die Ergebnisse in denselben oder anderen Daten im Speicherbereich.
Mit anderen Worten, ein Programm ist Akkumulation und Interaktion selbst.
Darüber hinaus wird das, was ein Softwareentwickler erreichen möchte, üblicherweise durch Dokumente und Interviews mit der Person verstanden, die die Entwicklung in Auftrag gibt.
Da das ultimative Ziel darin besteht, etwas mit einem Programm zu realisieren, muss der Inhalt, bei genauer Betrachtung, die kumulative Interaktion von Daten sein.
Die Person, die die Softwareentwicklung in Auftrag gibt, ist jedoch kein Programmierexperte. Daher kann sie nicht streng beschreiben, was sie erreichen möchte, in formalen Ausdrücken.
Folglich sind das, was aus Dokumenten und Interviews gewonnen wird, Texte in natürlicher Sprache, zusammen mit Referenzdiagrammen und Tabellen. Die Aufgabe, dies in strenge formale Ausdrücke umzuwandeln, ist die Softwareentwicklung.
Im Prozess der Softwareentwicklung gibt es Aufgaben wie Anforderungsanalyse und Anforderungsorganisation sowie Spezifikationsdefinition, bei denen der Entwicklungsinhalt basierend auf Kundendokumenten organisiert wird.
Zusätzlich wird basierend auf den Ergebnissen der Spezifikationsdefinition ein Basisdesign erstellt.
Die Ergebnisse dieser Aufgaben werden primär in natürlicher Sprache ausgedrückt. Während die Arbeit voranschreitet, wird der Inhalt logisch rigoroser, um die Erstellung des endgültigen Programms zu erleichtern.
Und in der Basisdesignphase, die sich auf natürliche Sprache konzentriert, muss das Produkt auf einem Computer lauffähig sein und das erfüllen, was der Kunde erreichen möchte.
Genau hier ist Simulationsdenken durch natürliche Mathematik erforderlich. Darüber hinaus ist hier eine doppelte Schicht des Simulationsdenkens notwendig.
Das eine ist das Simulationsdenken, um zu bestätigen, ob das erwartete Verhalten als Interaktion zwischen dem Computerspeicherbereich und dem Programm erreicht werden kann.
Das andere ist das Simulationsdenken, um zu bestätigen, ob das, was der Kunde erreichen möchte, tatsächlich realisiert wird.
Ersteres erfordert die Fähigkeit, die internen Abläufe eines Computers durch Simulationsdenken zu erfassen. Letzteres erfordert die Fähigkeit, die Aufgaben, die der Kunde mit der Software ausführen wird, durch Simulationsdenken zu erfassen.
Somit besitzen Softwareentwickler diese doppelten Simulationsdenkfähigkeiten – prinzipielles Simulationsdenken und semantisches Simulationsdenken – als empirische Fertigkeit.
Fazit
Der Ursprung des Lebens ist ein Thema, an dem viele Wissenschaftler und intellektuell neugierige Personen arbeiten. Die hier erklärte Art, den Ursprung des Lebens zu verstehen, ist jedoch nicht weit verbreitet.
Dies deutet darauf hin, dass Simulationsdenken eine Denkweise ist, die vielen Menschen, unabhängig von ihrem Wissen oder ihren Fähigkeiten, leicht fehlt.
Andererseits nutzen Softwareentwickler das Simulationsdenken intensiv, um verschiedene Konzepte in Systeme zu übersetzen.
Natürlich ist Simulationsdenken nicht ausschließlich Softwareentwicklern vorbehalten, aber die Softwareentwicklung erfordert diese Fähigkeit besonders und eignet sich hervorragend zu deren Schulung.
Durch den Einsatz von Simulationsdenken kann man nicht nur das Gesamtbild komplexer und fortgeschrittener wissenschaftlicher Rätsel wie dem Ursprung des Lebens zusammensetzen und verstehen, sondern auch komplexe Themen wie Organisations- und Gesellschaftsstrukturen.
Daher glaube ich, dass in der zukünftigen Gesellschaft Personen mit Simulationsdenkfähigkeiten, wie Softwareentwickler, in verschiedenen Bereichen eine aktive Rolle spielen werden.