ما غالباً در درک پدیده‌هایی که نتایج در آنها انباشته شده و با یکدیگر تعامل دارند، مشکل داریم.
مسئله ریاضی رایجی وجود دارد: نوه‌ای از پدربزرگ خود درخواست پولی می‌کند که با یک ین شروع شده و هر روز به مدت یک ماه دو برابر شود.
اگر پدربزرگ ناآگاه موافقت کند، یک ماه بعد یک میلیارد ین بدهکار خواهد شد.
این خطا از آنجا ناشی می‌شود که ما تمایل داریم فرض کنیم اگر دو برابر کردن یک ین چند بار به مقدار زیادی نینجامد، پس این روند در همان مسیر خطی ادامه خواهد یافت.
با این حال، با پیگیری دقیق نتایج این انباشت و تعامل، می‌توان درک کرد که نتیجه یک مبلغ بسیار زیاد خواهد بود، حتی بدون دانش ریاضی پیشرفته یا شهود.
بنابراین، این مسئله دانش یا توانایی نیست، بلکه مسئله روش تفکر است.
و این روش تفکر، که در آن فرد به تدریج انباشت و تعامل را پیگیری می‌کند تا نتیجه را منطقی درک کند، چیزی است که من مایلم آن را "تفکر شبیه‌سازی" بنامم.
گام اول در منشأ حیات
به همین ترتیب، ما برای درک منشأ حیات با مشکل روبرو هستیم.
منشأ حیات این سؤال است که چگونه سلول‌های پیچیده در زمین باستان، که در ابتدا فقط حاوی مواد شیمیایی ساده بود، پدید آمدند.
هنگام بررسی این مشکل، گاهی اوقات توضیحاتی ارائه می‌شود که به یک معجزه لحظه‌ای و تصادفی متکی هستند.
با این حال، از منظر انباشت و تعامل، می‌توان آن را پدیده‌ای واقع‌بینانه‌تر درک کرد.
آب و هوا به طور مکرر در نقاط مختلف زمین در گردش هستند. بنابراین مواد شیمیایی به صورت محلی جابجا شده و سپس به صورت پراکنده در سراسر سیاره حرکت می‌کنند.
از طریق این تکرارهای مختلف، مواد شیمیایی با یکدیگر واکنش می‌دهند.
این امر باید به گذار از حالت اولیه، که فقط حاوی مواد شیمیایی ساده بود، به حالتی که شامل مواد شیمیایی کمی پیچیده‌تر است، منجر شود. البته، بسیاری از مواد شیمیایی ساده همچنان حضور خواهند داشت.
و از آنجا که مواد شیمیایی کمی پیچیده‌تر، ترکیبی از مواد شیمیایی ساده هستند، تعداد آنها کمتر، اما تنوع آنها بیشتر از مواد شیمیایی ساده است.
این گذار حالتی تنها در مناطق کوچک و محلی زمین اتفاق نمی‌افتد؛ بلکه به طور همزمان و موازی در سراسر سیاره رخ می‌دهد.
علاوه بر این، به دلیل گردش آب و جو زمین، آنچه در یک منطقه کوچک اتفاق می‌افتد به محیط اطراف آن پخش می‌شود و باعث مخلوط شدن مواد شیمیایی در سراسر زمین می‌شود. این امر منجر به زمینی می‌شود که در آن طیف متنوعی از مواد شیمیایی، کمی پیچیده‌تر از حالت اولیه، اکنون وجود دارد.
اهمیت گام اول
هیچ مدرکی برای این گذار از حالت اولیه به این حالت فعلی وجود ندارد؛ این یک استنتاج است. با این حال، هیچ کس نمی‌تواند آن را انکار کند. بلکه برای انکار آن، باید توضیح داد که چرا این مکانیسم جهانی، که حتی امروز نیز قابل مشاهده است، عمل نمی‌کند.
این مکانیسم از قبل دارای خودنگهداری، تکثیر و متابولیسم برای مواد شیمیایی کمی پیچیده‌تر است. با این حال، این خودنگهداری، تکثیر و متابولیسم پیشرفته‌ای نیست که به شدت نزدیک به موجودات زنده باشد.
تمام مواد شیمیایی کمی پیچیده‌تر می‌توانند هم تجزیه شوند و هم تشکیل شوند. با این حال، در مقیاس سیاره‌ای، هر ماده شیمیایی کمی پیچیده‌تر مقدار ثابت مشخصی را حفظ می‌کند.
همین واقعیت که مقدار ثابتی از طریق تشکیل و تجزیه مکرر حفظ می‌شود، ماهیت خودنگهداری از طریق متابولیسم را نشان می‌دهد.
علاوه بر این، مواد شیمیایی کمی پیچیده‌تر فقط به عنوان مولکول‌های منفرد وجود ندارند؛ اگرچه نسبت آنها ممکن است کوچک باشد، اما تعداد آنها بسیار زیاد است.
در حالی که این خودتکثیری نیست، اما یک فعالیت تولیدی است که ماده شیمیایی مشابه بیشتری را تولید می‌کند. اگرچه اصطلاح "تکثیر" ممکن است کمی متفاوت باشد، اما تأثیری مشابه دارد.
به عبارت دیگر، پدیده غیرقابل انکار گذار زمین از حالتی که فقط حاوی مواد شیمیایی ساده بود به حالتی که شامل مواد شیمیایی کمی پیچیده‌تر است، هم گام اول و هم جوهر منشأ حیات است.
به سوی گام بعدی
البته، این حالتی که شامل مواد شیمیایی کمی پیچیده‌تر است، خود حیات نیست.
و نیز منطقی نیست که این را به عنوان فعالیت حیات در مقیاس سیاره‌ای در نظر بگیریم. این صرفاً حالتی است که در آن مواد شیمیایی کمی پیچیده‌تر به دلیل واکنش‌های شیمیایی مکرر وجود دارند.
و این مطمئناً می‌تواند در سیاراتی غیر از زمین نیز اتفاق بیفتد. این واقعیت که حیات در سیارات دیگر پدیدار نشد اما در زمین پدیدار شد، نشان می‌دهد که چیزی متفاوت در زمین نسبت به سایر سیارات رخ داده است.
بررسی اینکه آن چیز چیست، مرحله بعدی است.
با این حال، پس از درک این گام اولیه، ما نباید بتوانیم گام بعدی در منشأ حیات را به صورت محلی تصور کنیم. مانند گام اول، گام بعدی نیز باید به عنوان یک پدیده در مقیاس سیاره‌ای تصور شود.
و گام بعدی این است که زمین به حالتی منتقل شود که حاوی مواد شیمیایی حتی کمی پیچیده‌تر باشد.
با تکرار این گام، مواد شیمیایی به تدریج و به صورت تجمعی پیچیده‌تر می‌شوند.
به طور همزمان، مکانیسم‌های خودنگهداری، تکثیر و متابولیسم نیز به تدریج پیچیده‌تر می‌شوند.
نقش پلیمرها و توپوگرافی زمین
در اینجا، حضور پلیمرها نقش مهمی ایفا می‌کند. پروتئین‌ها و اسیدهای نوکلئیک پلیمر هستند. پلیمرها می‌توانند به صورت تجمعی، پلیمرهای پیچیده و متنوعی را از تنها چند نوع مونومر ایجاد کنند. وجود مونومرهایی که قادر به تشکیل پلیمر هستند، ماهیت تکاملی این مکانیسم را تقویت می‌کند.
دریاچه‌ها و برکه‌های متعدد روی زمین به عنوان سایت‌های آزمایش علمی ایزوله عمل می‌کنند. باید میلیون‌ها مورد از این مکان‌ها در سراسر سیاره وجود داشته باشد. هر کدام محیطی متفاوت بودند، در حالی که هنوز قادر به تبادل مواد شیمیایی از طریق گردش جهانی آب و هوا بودند.
قدرت تفکر شبیه‌سازی
هنگامی که منشأ حیات به این شیوه تصور شود، ارائه چیزی فراتر از انتقاد "فقدان شواهد" ناممکن می‌شود. در عوض، باید به دنبال مکانیزمی بود که این مکانیزم را رد کند. با این حال، من نمی‌توانم چنین مکانیزمی را تصور کنم.
به عبارت دیگر، درست مانند پدربزرگ در مثال کمک هزینه، ما به سادگی منشأ حیات را درک نکرده‌ایم. همانطور که می‌توانیم کمک هزینه هنگفت پس از 30 روز را با به کارگیری تفکر شبیه‌سازی بر حقایق شناخته شده، با در نظر گرفتن انباشت و تعامل، درک کنیم، می‌توانیم ظهور حیات بر روی زمین را نیز درک کنیم.
فرضیه ابر غبار
نور UV قوی در سطح، مانع از تبادل مواد شیمیایی می‌شد. با این حال، زمین باستان باید توسط ابرهایی از خاکستر آتشفشانی و غبار ناشی از فعالیت‌های آتشفشانی مکرر و برخورد شهاب‌سنگ‌ها پوشیده شده بوده باشد. این ابرها اشعه ماوراء بنفش را مسدود می‌کردند.
علاوه بر این، جو حاوی هیدروژن، اکسیژن، کربن و نیتروژن بود – اتم‌هایی که اجزای کلیدی برای مونومرهای بیولوژیکی مهم هستند – در حالی که غبار شامل اتم‌های نادر دیگری بود. به علاوه، سطح غبار می‌توانست به عنوان کاتالیزور برای سنتز شیمیایی مونومرها عمل کند.
علاوه بر این، اصطکاک غبار انرژی‌هایی مانند گرما و رعد و برق تولید می‌کند، و خورشید به طور مداوم انرژی‌هایی مانند اشعه UV و گرما را تامین می‌کند.
این ابر غبار، کارخانه نهایی مونومر است که 24 ساعت شبانه‌روز و 7 روز هفته کار می‌کند، و از کل زمین و تمام انرژی خورشیدی که به آن می‌ریزد استفاده می‌کند.
تعامل مکانیسم‌ها
مرحله اول را به یاد بیاورید: گذار به زمینی حاوی مواد شیمیایی کمی پیچیده‌تر.
در سیاره‌ای که این مکانیسم در آن عمل می‌کند، یک کارخانه مونومر نهایی وجود دارد، اصل انباشت پیچیدگی در پلیمرها محقق می‌شود، و میلیون‌ها آزمایشگاه علمی به هم پیوسته وجود دارد.
حتی اگر این توضیحات به طور کامل منشأ حیات را توضیح ندهد، شکی نیست که مکانیزمی برای ایجاد مواد شیمیایی پیچیده‌ای که توسط موجودات زنده مورد نیاز است، فراهم می‌کند.
و استدلال را به یاد بیاورید که مرحله اول از قبل جوهر حیات را در خود دارد.
زمینی حاوی مواد شیمیایی بسیار پیچیده، که به عنوان امتداد این مرحله ایجاد شده است، باید جوهر حیات را در سطحی پیشرفته‌تر تجسم بخشد.
از این رو، می‌توانیم ببینیم که زمینی با آرایه‌ای متنوع از مواد شیمیایی بسیار پیچیده و پدیده‌های اساسی بسیار پیشرفته حیات اکنون به وجود آمده است.
لمس نهایی
اکنون به نقطه‌ای رسیده‌ایم که می‌توانیم منشأ حیات را با فرض زمینی در نظر بگیریم که به حالتی بسیار مطلوب رسیده است، فرضیه‌ای که معمولاً در بحث‌های موجود در نظر گرفته نمی‌شود.
برای پیدایش حیات چه چیز دیگری لازم است؟
آن، ایجاد و ادغام مکانیسم‌های عملکردی مورد نیاز موجودات زنده است.
این به نظر نمی‌رسد نیازی به تمهیدات خاصی داشته باشد و می‌توان آن را به عنوان یک بسط طبیعی از بحث‌های تاکنون توضیح داد.
روش تفکر شبیه‌سازی
تفکر شبیه‌سازی با خود شبیه‌سازی تفاوت دارد.
برای مثال، تلاش برای شبیه‌سازی مکانیسم منشأ حیات که در اینجا توضیح داده شد، با یک کامپیوتر آسان نخواهد بود.
این به دلیل آن است که توضیح من فاقد عبارات دقیق و رسمی لازم برای یک شبیه‌سازی است.
با این حال، این بدان معنا نیست که تفکر من دقیق نیست.
در حالی که شیوه بیان زبان طبیعی است، اما بر ساختار منطقی محکم، حقایق علمی شناخته شده، و استدلال عینی ریشه‌دار در تجربه ما استوار است.
بنابراین، این کاملاً قادر به درک روندهای کلی و تغییرات در خواص است. اگر اشتباه باشد، به دلیل فقدان فرمالیزه شدن نیست، بلکه به دلیل نادیده گرفتن شرایط اساسی یا تأثیر تعاملات خاص است.
بنابراین، تفکر شبیه‌سازی با استفاده از زبان طبیعی، حتی بدون تعریف عبارات رسمی، امکان‌پذیر است.
من معتقدم که حتی بدون عبارات رسمی، می‌توان مفاهیم ریاضی را با استفاده از زبان طبیعی به طور دقیق بیان کرد.
من این را "ریاضیات طبیعی" می‌نامم.
با ریاضیات طبیعی، تلاش و زمان برای فرمالیزه شدن غیرضروری است و به طیف گسترده‌تری از مردم اجازه می‌دهد تا دامنه وسیع‌تری را به صورت ریاضی درک و فهم کنند تا با ریاضیات موجود.
و تفکر شبیه‌سازی دقیقاً روش تفکری است که از شبیه‌سازی با استفاده از زبان طبیعی استفاده می‌کند.
توسعه نرم‌افزار
تفکر شبیه‌سازی مهارتی ضروری برای توسعه‌دهندگان نرم‌افزار است.
یک برنامه به طور مکرر محاسبات را با استفاده از داده‌ها در فضای حافظه انجام می‌دهد و نتایج را در همان داده یا داده‌های مختلف در فضای حافظه قرار می‌دهد.
به عبارت دیگر، یک برنامه خود، انباشت و تعامل است.
علاوه بر این، آنچه یک توسعه‌دهنده نرم‌افزار قصد دستیابی به آن را دارد، معمولاً از طریق اسناد و مصاحبه با فرد سفارش‌دهنده توسعه درک می‌شود.
از آنجایی که هدف نهایی، تحقق چیزی با یک برنامه است، محتوا، هنگام بررسی دقیق، باید تعامل تجمعی داده‌ها باشد.
با این حال، فرد سفارش‌دهنده توسعه نرم‌افزار متخصص برنامه‌نویسی نیست. بنابراین، نمی‌تواند آنچه را که می‌خواهد به دست آورد، در عبارات رسمی به طور دقیق توصیف کند.
در نتیجه، آنچه از اسناد و مصاحبه‌ها به دست می‌آید، متونی به زبان طبیعی، همراه با نمودارها و جداول مرجع است. وظیفه تبدیل این موارد به عبارات رسمی دقیق، توسعه نرم‌افزار است.
در فرآیند توسعه نرم‌افزار، وظایفی مانند تحلیل و سازماندهی الزامات، و تعریف مشخصات وجود دارد که در آن محتوای توسعه بر اساس اسناد مشتری سازماندهی می‌شود.
علاوه بر این، بر اساس نتایج تعریف مشخصات، طراحی پایه انجام می‌شود.
نتایج این وظایف در ابتدا با استفاده از زبان طبیعی بیان می‌شود. با پیشرفت کار، محتوا از نظر منطقی دقیق‌تر می‌شود تا ایجاد برنامه نهایی تسهیل شود.
و در مرحله طراحی پایه، که بر زبان طبیعی متمرکز است، محصول باید بتواند روی کامپیوتر کار کند و آنچه را که مشتری می‌خواهد به دست آورد، برآورده سازد.
این دقیقاً همان جایی است که تفکر شبیه‌سازی از طریق ریاضیات طبیعی مورد نیاز است. علاوه بر این، در اینجا به یک لایه دوتایی از تفکر شبیه‌سازی نیاز است.
یکی تفکر شبیه‌سازی برای تأیید اینکه آیا رفتار مورد انتظار می‌تواند به عنوان تعاملی بین فضای حافظه کامپیوتر و برنامه به دست آید.
دیگری تفکر شبیه‌سازی برای تأیید اینکه آیا آنچه مشتری می‌خواهد به دست آورد، واقعاً محقق شده است.
اولی به توانایی درک عملکرد داخلی یک کامپیوتر از طریق تفکر شبیه‌سازی نیاز دارد. دومی به توانایی درک وظایفی که مشتری با استفاده از نرم‌افزار انجام خواهد داد از طریق تفکر شبیه‌سازی نیاز دارد.
بنابراین، توسعه‌دهندگان نرم‌افزار این دو توانایی تفکر شبیه‌سازی – تفکر شبیه‌سازی اصولی و تفکر شبیه‌سازی معنایی – را به عنوان یک مهارت تجربی دارا هستند.
نتیجه‌گیری
منشأ حیات موضوعی است که بسیاری از دانشمندان و افراد کنجکاو از نظر فکری روی آن کار می‌کنند. با این حال، درک منشأ حیات به شیوه‌ای که در اینجا توضیح داده شد، رایج نیست.
این نشان می‌دهد که تفکر شبیه‌سازی روشی از تفکر است که برای بسیاری از افراد، صرف نظر از دانش یا توانایی آنها، به راحتی کمبود دارد.
از سوی دیگر، توسعه‌دهندگان نرم‌افزار به شدت از تفکر شبیه‌سازی برای تبدیل مفاهیم مختلف به سیستم‌ها استفاده می‌کنند.
البته، تفکر شبیه‌سازی منحصر به توسعه‌دهندگان نرم‌افزار نیست، اما توسعه نرم‌افزار به ویژه به این توانایی نیاز دارد و برای آموزش آن عالی است.
با استفاده از تفکر شبیه‌سازی، می‌توان نه تنها تصویر کاملی از اسرار علمی پیچیده و پیشرفته مانند منشأ حیات، بلکه موضوعات پیچیده مانند ساختارهای سازمانی و اجتماعی را نیز مونتاژ و درک کرد.
بنابراین، من معتقدم که در جامعه آینده، افراد دارای مهارت‌های تفکر شبیه‌سازی، مانند توسعه‌دهندگان نرم‌افزار، در زمینه‌های مختلف نقش‌های فعالی ایفا خواهند کرد.