Es fällt uns oft schwer, Phänomene richtig wahrzunehmen, bei denen sich Ergebnisse durch Interaktion kumulativ ansammeln.
Es gibt ein bekanntes Rechenbeispiel: Ein Enkelkind bittet seinen Großvater um Taschengeld, beginnend mit einem Yen, wobei sich der Betrag jeden Tag einen Monat lang verdoppeln soll.
Stimmt der Großvater unachtsam zu, würde das Taschengeld nach einem Monat eine Milliarde Yen betragen.
Dieser Fehler entsteht aus der Neigung anzunehmen, dass, wenn die Verdopplung eines Yens einige Male keine signifikante Summe ergibt, nachfolgende Verdopplungen einem ähnlichen Muster folgen werden.
Verfolgt man jedoch die Ergebnisse dieser Akkumulation und Interaktion Schritt für Schritt sorgfältig, wird klar, dass der Betrag enorm sein wird, selbst ohne fortgeschrittene mathematische Kenntnisse oder Intuition.
Daher ist dies kein Problem des Wissens oder der Fähigkeit, sondern ein Problem der Denkweise.
Diese Denkweise – die darin besteht, Akkumulation und Interaktion schrittweise zu verfolgen, um die Ergebnisse logisch zu verstehen – möchte ich „Simulationsdenken“ nennen.
Der erste Schritt zur Entstehung des Lebens
Ähnlich schwer tun wir uns damit, den Ursprung des Lebens zu verstehen.
Der Ursprung des Lebens wirft die Frage auf, wie auf der frühen Erde, die anfänglich nur einfache chemische Substanzen enthielt, komplexe Zellen entstanden sind.
Bei der Betrachtung dieses Problems beruhen Erklärungen manchmal auf einem flüchtigen, zufälligen Wunder.
Aus der Perspektive von Akkumulation und Interaktion kann es jedoch als ein realistischeres Phänomen verstanden werden.
Auf der Erde zirkulieren Wasser und Luft wiederholt an verschiedenen Orten. Durch diese Zirkulation werden chemische Substanzen lokal bewegt und diffundieren dann über den gesamten Planeten.
Diese vielfältigen Wiederholungen führen dazu, dass chemische Substanzen miteinander reagieren.
Infolgedessen sollte die Erde von einem Anfangszustand, der nur einfache chemische Substanzen enthielt, zu einem Zustand übergehen, der auch etwas komplexere chemische Substanzen einschließt. Natürlich wären immer noch viele einfache chemische Substanzen vorhanden.
Und da etwas komplexere chemische Substanzen Kombinationen einfacherer sind, wäre ihre Vielfalt größer als die der einfachen chemischen Substanzen, auch wenn ihre Gesamtzahl geringer sein mag.
Dieser Zustandsübergang findet nicht nur in kleinen, lokal begrenzten Gebieten der Erde statt; er geschieht gleichzeitig auf dem gesamten Planeten.
Darüber hinaus verbreiten sich Ereignisse, die in begrenzten Räumen stattfinden, aufgrund der globalen Zirkulation von Wasser und Atmosphäre der Erde nach außen, wodurch sich chemische Substanzen über die gesamte Erde vermischen. Dies führt zu einer Erde, die eine vielfältigere Palette von etwas komplexeren chemischen Substanzen enthält als in ihrem Ausgangszustand.
Die Bedeutung des ersten Schrittes
Für den Übergang vom anfänglichen Zustand zu diesem gegenwärtigen Zustand gibt es keine direkten Beweise; es ist eine Hypothese. Es wäre jedoch für niemanden leicht, dies zu leugnen. Tatsächlich müsste man, um es zu leugnen, erklären, warum dieser universelle Mechanismus, der selbst heute noch beobachtbar ist, nicht funktioniert hätte.
Dieser Mechanismus, der sich auf etwas komplexere chemische Substanzen bezieht, besitzt bereits Selbsterhaltung, Replikation und Metabolismus. Dies ist jedoch nicht die hochentwickelte Selbsterhaltung, Replikation und der Metabolismus, die in lebenden Organismen zu finden sind.
Alle etwas komplexeren chemischen Substanzen können sowohl zerstört als auch erzeugt werden. Doch auf planetarischer Ebene behält jede Art dieser etwas komplexeren chemischen Substanzen eine bestimmte konstante Menge bei.
Die bloße Tatsache, dass eine konstante Menge inmitten dieser wiederholten Erzeugung und Zerstörung aufrechterhalten wird, demonstriert die Natur der Selbsterhaltung durch Metabolismus.
Des Weiteren existieren diese etwas komplexeren chemischen Substanzen nicht nur als einzelne Einheiten; obwohl ihr Anteil gering sein mag, ist ihre absolute Zahl enorm.
Selbst wenn dies keine Selbstreplikation ist, so ist es doch eine produktive Aktivität, die identische chemische Substanzen erzeugt. Obwohl dies leicht vom Begriff „Replikation“ abweicht, erzielt es einen ähnlichen Effekt.
Mit anderen Worten, das unbestreitbare Phänomen des Übergangs der Erde von einem Zustand, der nur einfache chemische Substanzen enthielt, zu einem, der etwas komplexere einschließt, ist sowohl der erste Schritt als auch die Essenz des Ursprungs des Lebens.
Hin zum nächsten Schritt
Natürlich ist dieser Zustand, der etwas komplexere chemische Substanzen einschließt, nicht das Leben selbst.
Es ist auch nicht plausibel, ihn als die Aktivität des Lebens auf planetarischer Ebene zu betrachten. Es ist lediglich ein Zustand, in dem aufgrund wiederholter chemischer Reaktionen etwas komplexere chemische Substanzen vorhanden sind.
Darüber hinaus könnte dieses Phänomen sicherlich auch auf anderen Planeten als der Erde auftreten. Die Tatsache, dass auf anderen Planeten kein Leben entstand, wohl aber auf der Erde, deutet darauf hin, dass auf der Erde etwas anderes geschah als auf anderen Planeten.
Zu überlegen, was dieses „etwas“ sein könnte, ist die nächste Stufe.
Doch nachdem wir diesen ersten Schritt verstanden haben, sollten wir den nächsten Schritt im Ursprung des Lebens nicht mehr lokal betrachten können. Der nächste Schritt muss, wie der erste, ebenfalls als globales Phänomen der Erde verstanden werden.
Und der nächste Schritt ist der Übergang der Erde in einen Zustand, der noch etwas komplexere chemische Substanzen enthält.
Während dieser Schritt wiederholt wird, werden chemische Substanzen allmählich und kumulativ komplexer.
Gleichzeitig werden auch die Mechanismen der Selbsterhaltung, Replikation und des Metabolismus zunehmend komplexer.
Die Wirkung von Polymeren und der Erdoberfläche
Die Anwesenheit von Polymeren spielt hier eine bedeutende Rolle. Proteine und Nukleinsäuren sind Polymere. Polymere können aus wenigen Monomerarten kumulativ komplexe und vielfältige Polymere bilden. Die Existenz von Monomeren, die Polymere bilden können, verstärkt den evolutionären Charakter dieses Mechanismus.
Zahlreiche Seen und Teiche auf der Erde fungieren als isolierte wissenschaftliche Experimentierfelder. Es muss Millionen solcher Orte auf der ganzen Welt gegeben haben. Jeder bot eine andere Umgebung und ermöglichte gleichzeitig den Austausch chemischer Substanzen durch die globale Wasser- und Atmosphärenzirkulation.
Die Kraft des Simulationsdenkens
Wenn die Entstehung des Lebens einmal auf diese Weise vorgestellt wird, ist es unmöglich, mehr zu tun, als sie zu kritisieren, indem man sagt: „Es gibt keine Beweise.“ Stattdessen müsste man nach einem Mechanismus suchen, der diesen Mechanismus widerlegt. Einen solchen Mechanismus kann ich mir jedoch nicht vorstellen.
Mit anderen Worten, wie der Großvater im Taschengeldbeispiel haben wir den Ursprung des Lebens einfach nicht verstanden. Durch den Einsatz von Simulationsdenken, das die Akkumulation und Interaktion anhand der uns bereits bekannten Fakten berücksichtigt, kann man, so wie man versteht, wie das Taschengeld nach 30 Tagen enorm wird, auch verstehen, wie das Leben auf der Erde entstanden sein könnte.
Die Staubwolken-Hypothese
Starke ultraviolette Strahlung auf der Erdoberfläche behindert den Austausch chemischer Substanzen. Doch die frühe Erde, mit ihrer häufigen vulkanischen Aktivität und Meteoriteneinschlägen, muss von einer Wolke aus Vulkanasche und Staub bedeckt gewesen sein, die sie vor ultravioletten Strahlen geschützt hätte.
Darüber hinaus enthielt die Atmosphäre Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff und Stickstoff – Atome, die wichtige Rohmaterialien für bedeutsame Monomere des Lebens sind – und der Staub enthielt weitere seltene Atome. Die Oberfläche des Staubs diente auch als Katalysator für die chemische Synthese von Monomeren.
Des Weiteren hätte die Reibung des Staubs Energie wie Wärme und Blitze erzeugt, während die Sonne kontinuierlich Energie in Form von ultraviolettem Licht und Wärme lieferte.
Diese Staubwolke war die ultimative Monomerfabrik, die 24 Stunden am Tag, 365 Tage im Jahr in Betrieb war und die gesamte Erde sowie die gesamte auf sie einströmende Sonnenenergie nutzte.
Wechselwirkung der Mechanismen
Erinnern Sie sich an den ersten Schritt: den Übergang zu einer Erde, die etwas komplexere chemische Substanzen enthält.
Auf einem Planeten, wo dieser Mechanismus funktioniert, gibt es eine ultimative Monomerfabrik, das Prinzip der Komplexitätsakkumulation zu Polymeren wird realisiert, und Millionen von miteinander verbundenen wissenschaftlichen Laboratorien existieren.
Selbst wenn dies den Ursprung des Lebens nicht vollständig erklärt, besteht kein Zweifel daran, dass es einen Mechanismus zur Erzeugung der komplexen chemischen Substanzen bildet, 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 als Erweiterung dieses Schrittes entstanden ist und hochkomplexe chemische Substanzen enthält, muss daher die Essenz des Lebens auf einer fortgeschritteneren Ebene verkörpern.
Wir können erkennen, wie dies zu einer Erde führt, auf der eine vielfältige Palette hochkomplexer chemischer Substanzen und hochentwickelter lebensnotwendiger Phänomene vorhanden ist.
Der letzte Schliff
Wir können den Ursprung des Lebens nun auf der Grundlage einer Erde betrachten, die einen höchst vorteilhaften Zustand erreicht hat – eine Annahme, die in bestehenden Diskussionen typischerweise nicht getroffen wird.
Was wird sonst noch für das Auftauchen lebender Organismen benötigt?
Es ist die Schaffung und Integration der funktionellen Mechanismen, die lebende Organismen benötigen.
Dies scheint keine besonders speziellen Vorkehrungen zu erfordern und lässt sich als natürliche Fortsetzung der bisherigen Diskussion erklären.
Die Methode des Simulationsdenkens
Simulationsdenken unterscheidet sich von der Simulation selbst.
Zum Beispiel wäre es nicht einfach, den hier beschriebenen Mechanismus der Entstehung des Lebens auf einem Computer zu simulieren.
Dies liegt daran, dass meiner Erklärung die strengen formalen Ausdrücke fehlen, die für eine Simulation notwendig wären.
Das bedeutet jedoch nicht, dass mein Denken unpräzise ist.
Obwohl die Ausdrucksweise verbaler Text ist, basiert sie auf einer soliden logischen Struktur, bekannten wissenschaftlichen Fakten und objektiver Argumentation, die in unserer Erfahrung verwurzelt ist.
Daher ist es durchaus möglich, übergeordnete Trends und Eigenschaftsänderungen zu erfassen. Falls Fehler vorliegen, sind diese nicht auf einen Mangel an Formalisierung zurückzuführen, sondern auf das Übersehen zugrunde liegender Bedingungen oder der Auswirkungen spezifischer Interaktionen.
Somit ist Simulationsdenken auch ohne die Definition formaler Ausdrücke unter Verwendung natürlicher Sprache möglich.
Ich bin der Meinung, dass mathematische Konzepte auch ohne formale Ausdrücke präzise mithilfe natürlicher Sprache ausgedrückt werden können.
Dies nenne ich Natürliche Mathematik.
Mit der Natürlichen Mathematik entfällt der Aufwand und die Zeit für die Formalisierung, was es mehr Menschen ermöglicht, einen breiteren Bereich von Konzepten mathematisch zu erfassen und zu verstehen, als dies mit der bestehenden Mathematik der Fall ist.
Und Simulationsdenken ist genau eine Denkweise, die auf Simulationen basiert, die mit natürlicher Sprache durchgeführt werden.
Softwareentwicklung
Simulationsdenken ist eine unverzichtbare Fähigkeit für Softwareentwickler.
Ein Programm ist eine Wiederholung von Berechnungen, die Daten im Speicherbereich verwenden und die Ergebnisse in dieselben oder andere Daten im Speicherbereich ablegen.
Mit anderen Worten, ein Programm ist selbst kumulative Interaktion.
Darüber hinaus wird das, was man durch die Entwicklung von Software erreichen möchte, üblicherweise durch Dokumente und Interviews mit der Person erfasst, die die Entwicklung beauftragt.
Da das ultimative Ziel darin besteht, es in einem Programm zu realisieren, muss dessen Inhalt letztendlich die kumulative Interaktion von Daten sein.
Die Person, die die Softwareentwicklung beauftragt, ist jedoch kein Programmierexperte. Daher kann sie nicht streng beschreiben, was sie erreichen möchte, indem sie formale Ausdrücke verwendet.
Folglich sind die aus Dokumenten und Interviews gewonnenen Informationen Texte in natürlicher Sprache sowie ergänzende Diagramme und Tabellen. Der Prozess, diese in strenge formale Ausdrücke umzuwandeln, ist das, was Softwareentwicklung ausmacht.
Während des Softwareentwicklungsprozesses gibt es Aufgaben wie Anforderungsanalyse und Anforderungsorganisation sowie Spezifikationsdefinition, bei denen der Entwicklungsinhalt auf der Grundlage von Kundendokumenten organisiert wird.
Zusätzlich wird auf der Grundlage der Ergebnisse der Spezifikationsdefinition ein Basisdesign erstellt.
Die Ergebnisse dieser bisherigen Aufgaben werden hauptsächlich in natürlicher Sprache ausgedrückt. Mit fortschreitender Arbeit wird der Inhalt logisch strenger, was die Erstellung des endgültigen Programms erleichtert.
Und in der Phase des Basisdesigns, das sich auf natürliche Sprache konzentriert, muss es etwas sein, das auf einem Computer ausgeführt werden kann und das erreicht, was der Kunde wünscht.
Dies ist genau der Punkt, an dem Simulationsdenken unter Verwendung der Natürlichen Mathematik erforderlich ist. Darüber hinaus ist hier ein duales Simulationsdenken notwendig.
Das eine ist das Simulationsdenken, um zu bestätigen, ob die erwartete Operation 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 des Computers durch Simulationsdenken zu erfassen. Letzteres erfordert die Fähigkeit, die Aufgaben, die der Kunde mit der Software ausführen wird, durch Simulationsdenken zu erfassen.
Auf diese Weise besitzen Softwareentwickler die Fähigkeit des dualen Simulationsdenkens – sowohl des prinzipiellen Simulationsdenkens als auch des semantischen Simulationsdenkens – als empirische Fähigkeit.
Fazit
Viele Wissenschaftler und intellektuell Neugierige beschäftigen sich mit der Erforschung des Ursprungs des Lebens. Doch die hier beschriebene Herangehensweise an den Ursprung des Lebens ist nicht verbreitet.
Dies deutet darauf hin, dass das Simulationsdenken eine Denkweise ist, die vielen Menschen, unabhängig von ihrem Wissen oder ihren Fähigkeiten, oft fehlt.
Andererseits nutzen Softwareentwickler das Simulationsdenken, um verschiedene Konzepte in Systeme zu übersetzen.
Natürlich ist das Simulationsdenken nicht ausschließlich Softwareentwicklern vorbehalten, aber die Softwareentwicklung erfordert diese Fähigkeit in besonderem Maße und ist ideal geeignet, sie zu schärfen.
Durch den Einsatz von Simulationsdenken kann man nicht nur das Gesamtbild komplexer und fortgeschrittener wissenschaftlicher Rätsel wie dem Ursprung des Lebens konstruieren und verstehen, sondern auch komplexe Themen wie Organisations- und Gesellschaftsstrukturen.
Daher glaube ich, dass in der zukünftigen Gesellschaft Personen mit Simulationsdenkfähigkeiten, ähnlich wie Softwareentwickler, in verschiedenen Bereichen eine aktive Rolle spielen werden.