Naar inhoud springen
Dit artikel is vanuit het Japans vertaald met behulp van AI
Lees in het Japans
Dit artikel is in het Publiek Domein (CC0). Voel je vrij om het vrij te gebruiken. CC0 1.0 Universal

Simulatiegedachte en het Ontstaan van Leven

We hebben vaak moeite om fenomenen waarbij resultaten zich ophopen door interactie correct waar te nemen.

Er is een veelvoorkomend rekenprobleem: een kleinkind vraagt zijn grootvader om zakgeld, beginnend met één yen en het bedrag elke dag een maand lang verdubbelend.

Als de grootvader achteloos instemt, zou het zakgeld na een maand oplopen tot één miljard yen.

Deze fout ontstaat door de neiging aan te nemen dat als het verdubbelen van één yen een paar keer niet tot een significant bedrag leidt, daaropvolgende verdubbelingen een soortgelijk patroon zullen volgen.

Echter, als men de resultaten van deze cumulatieve interactie zorgvuldig stap voor stap volgt, wordt het duidelijk dat het bedrag enorm zal zijn, zelfs zonder geavanceerde wiskundige kennis of intuïtie.

Dit is dan ook geen probleem van kennis of vaardigheid, maar een probleem van denkmethode.

Deze denkmethode – die het stapsgewijs volgen van accumulatie en interactie om de resultaten logisch te begrijpen inhoudt – zou ik "simulatiegedachte" willen noemen.

De Eerste Stap in het Ontstaan van Leven

Op dezelfde manier hebben we moeite om het ontstaan van leven te begrijpen.

Het ontstaan van leven roept de vraag op hoe complexe cellen zijn ontstaan op de oeroude Aarde, die aanvankelijk alleen eenvoudige chemische stoffen bevatte.

Bij het overwegen van dit probleem worden verklaringen soms gebaseerd op een vluchtig, toevallig wonder.

Echter, vanuit het perspectief van accumulatie en interactie kan het worden begrepen als een realistischer fenomeen.

Op Aarde circuleren water en lucht herhaaldelijk op verschillende plaatsen. Door deze circulatie worden chemische stoffen lokaal verplaatst en verspreiden ze zich vervolgens over de hele planeet.

Deze diverse herhalingen zorgen ervoor dat chemische stoffen met elkaar reageren.

Als gevolg hiervan zou de Aarde moeten overgaan van een oorspronkelijke toestand van uitsluitend eenvoudige chemische stoffen naar een toestand die iets complexere chemische stoffen omvat. Uiteraard zouden er nog steeds veel eenvoudige chemische stoffen aanwezig zijn.

En omdat iets complexere chemische stoffen combinaties zijn van eenvoudige, zou hun variëteit, hoewel hun totale aantal kleiner zou kunnen zijn, groter zijn dan die van eenvoudige chemische stoffen.

Deze overgang van toestand vindt niet alleen plaats in kleine, gelokaliseerde gebieden van de Aarde; het gebeurt gelijktijdig over de hele planeet.

Bovendien, door de wereldwijde circulatie van water en atmosfeer op Aarde, verspreiden gebeurtenissen die plaatsvinden in afgesloten ruimtes zich naar buiten, waardoor chemische stoffen zich over de hele Aarde vermengen. Dit resulteert in een Aarde die een diverse reeks iets complexere chemische stoffen bevat dan in de oorspronkelijke toestand.

De Betekenis van de Eerste Stap

Er is geen direct bewijs voor de overgang van de oorspronkelijke toestand naar deze huidige toestand; het is een hypothese. Het zou echter moeilijk zijn voor wie dan ook om dit te ontkennen. Om het te ontkennen, zou men zelfs moeten verklaren waarom dit universele mechanisme, dat zelfs vandaag nog waarneembaar is, niet zou hebben gefunctioneerd.

Dit mechanisme, betreffende iets complexere chemische stoffen, bezit reeds zelfbehoud, replicatie en metabolisme. Dit is echter niet het hoogst verfijnde zelfbehoud, de replicatie en het metabolisme die in levende organismen worden gevonden.

Alle iets complexere chemische stoffen kunnen zowel vernietigd als gegenereerd worden. Toch handhaaft elk type van deze iets complexere chemische stoffen, op planetaire schaal, een bepaalde constante hoeveelheid.

Het feit dat een constante hoeveelheid wordt gehandhaafd te midden van deze herhaalde generatie en vernietiging, demonstreert de aard van zelfbehoud door metabolisme.

Bovendien bestaan deze iets complexere chemische stoffen niet als slechts enkele eenheden; hoewel hun aandeel klein mag zijn, is hun absolute aantal enorm.

Zelfs als dit geen zelfreplicatie is, is het een productieve activiteit die identieke chemische stoffen genereert. Hoewel dit enigszins afwijkt van de term "replicatie", levert het een vergelijkbaar effect op.

Met andere woorden, het onmiskenbare fenomeen van de Aarde die overgaat van het uitsluitend bevatten van eenvoudige chemische stoffen naar het opnemen van iets complexere, is zowel de eerste stap als de essentie van het ontstaan van leven.

Op Weg naar de Volgende Stap

Natuurlijk is deze toestand, die iets complexere chemische stoffen omvat, niet het leven zelf.

Evenmin is het aannemelijk om het te zien als de activiteit van leven op planetaire schaal. Het is slechts een toestand waarin iets complexere chemische stoffen aanwezig zijn als gevolg van herhaalde chemische reacties.

Bovendien zou dit fenomeen zeker kunnen optreden op andere planeten dan de Aarde. Het feit dat leven niet op andere planeten ontstond, maar wel op Aarde, suggereert dat er iets anders gebeurde op Aarde vergeleken met andere planeten.

Nadenken over wat dat "iets" zou kunnen zijn, is de volgende fase.

Echter, na het begrijpen van deze eerste stap, zouden we niet langer in staat moeten zijn om de volgende stap in het ontstaan van leven op een gelokaliseerde manier te benaderen. De volgende stap, net als de eerste, moet ook worden beschouwd als een wereldwijd fenomeen van de Aarde.

En de volgende stap is de overgang van de Aarde naar een toestand die nog iets complexere chemische stoffen bevat.

Naarmate deze stap wordt herhaald, worden chemische stoffen geleidelijk en cumulatief complexer.

Tegelijkertijd worden de mechanismen van zelfbehoud, replicatie en metabolisme ook geleidelijk ingewikkelder.

Het Effect van Polymeren en het Aardoppervlak

De aanwezigheid van polymeren speelt hier een belangrijke rol. Eiwitten en nucleïnezuren zijn polymeren. Polymeren kunnen cumulatief complexe en diverse polymeren creëren uit slechts enkele typen monomeren. Het bestaan van monomeren die in staat zijn polymeren te vormen, versterkt de evolutionaire aard van dit mechanisme.

Talloze meren en vijvers op Aarde fungeren als geïsoleerde wetenschappelijke experimenteerplaatsen. Er moeten miljoenen van dergelijke locaties over de hele wereld zijn geweest. Elk bood een andere omgeving en maakte tegelijkertijd de uitwisseling van chemische stoffen mogelijk via de wereldwijde circulatie van water en atmosfeer.

De Kracht van Simulatiegedachte

Zodra het ontstaan van leven op deze manier wordt voorgesteld, wordt het onmogelijk om er meer mee te doen dan het te bekritiseren door te zeggen "er is geen bewijs." In plaats daarvan zou men moeten zoeken naar een mechanisme dat dit mechanisme weerlegt. Ik kan echter zo'n mechanisme niet bedenken.

Met andere woorden, net als de grootvader in het voorbeeld van het zakgeld, hebben we het ontstaan van leven eenvoudigweg niet begrepen. Door simulatiegedachte toe te passen, en accumulatie en interactie te overwegen vanuit de feiten die we al kennen, kan men, net zoals men kan begrijpen hoe het zakgeld na 30 dagen enorm wordt, ook begrijpen hoe het leven op Aarde had kunnen ontstaan.

De Hypothese van de Stofwolk

Sterke ultraviolette straling aan het aardoppervlak belemmert de uitwisseling van chemische stoffen. Echter, de oude Aarde, met haar frequente vulkanische activiteit en meteorietinslagen, moet bedekt zijn geweest met een stofwolk van vulkanische as en stof, die haar zou hebben afgeschermd van ultraviolette stralen.

Bovendien bevatte de atmosfeer waterstof, zuurstof, koolstof en stikstof – atomen die belangrijke grondstoffen zijn voor essentiële monomeren voor het leven – en het stof bevatte andere zeldzame atomen. Het oppervlak van het stof diende ook als katalysator voor de chemische synthese van monomeren.

Verder zou wrijving van het stof energie hebben gegenereerd, zoals warmte en bliksem, terwijl de zon continu energie leverde in de vorm van ultraviolet licht en warmte.

Deze stofwolk was de ultieme monomerenfabriek, die 24 uur per dag, 365 dagen per jaar opereerde, gebruikmakend van de hele Aarde en alle zonne-energie die erop neerkwam.

Interactie van Mechanismen

Herinner u de eerste stap: de overgang naar een Aarde die iets complexere chemische stoffen bevat.

Op een planeet waar dit mechanisme functioneert, is er een ultieme monomerenfabriek, wordt het principe van het accumuleren van complexiteit tot polymeren gerealiseerd, en bestaan er miljoenen onderling verbonden wetenschappelijke laboratoria.

Zelfs als dit de oorsprong van het leven niet volledig verklaart, bestaat er geen twijfel dat het een mechanisme vormt voor het genereren van de complexe chemische stoffen die levende organismen nodig hebben.

En herinner u het argument dat de eerste stap reeds de essentie van het leven bevat.

Een Aarde die als een verlengstuk van deze stap is voortgebracht, en die zeer complexe chemische stoffen bevat, moet daarom de essentie van het leven op een geavanceerder niveau belichamen.

We kunnen zien hoe dit leidt tot een Aarde waar een diverse reeks zeer complexe chemische stoffen en geavanceerde, levensessentiële fenomenen aanwezig zijn.

De Laatste Hand

We kunnen het ontstaan van leven nu beschouwen vanuit een Aarde die een zeer voordelige staat heeft bereikt, een uitgangspunt dat doorgaans niet wordt aangenomen in bestaande discussies.

Wat is er nog meer nodig voor het ontstaan van levende organismen?

Dat is het creëren en integreren van de functionele mechanismen die levende organismen nodig hebben.

Dit lijkt geen bijzonder speciale regelingen te vereisen en lijkt verklaarbaar als een natuurlijke voortzetting van de discussie tot nu toe.

De Methode van Simulatiegedachte

Simulatiegedachte verschilt van simulatie zelf.

Het zou bijvoorbeeld niet eenvoudig zijn om het mechanisme van het ontstaan van leven zoals hier beschreven op een computer te simuleren.

Dit komt omdat mijn uitleg de strenge formele uitdrukkingen mist die nodig zijn voor een simulatie.

Dit betekent echter niet dat mijn denken onnauwkeurig is.

Hoewel de uitdrukkingswijze verbale tekst is, is deze gebaseerd op een solide logische structuur, bekende wetenschappelijke feiten en objectieve redenering geworteld in onze ervaring.

Daarom is het heel goed mogelijk om algemene trends en veranderingen in eigenschappen te doorgronden. Als er fouten zijn, dan zijn deze niet te wijten aan een gebrek aan formalisering, maar eerder aan het over het hoofd zien van onderliggende omstandigheden of de effecten van specifieke interacties.

Zo is simulatiegedachte mogelijk met natuurlijke taal, zelfs zonder formele uitdrukkingen te definiëren.

Ik geloof dat, zelfs zonder formele uitdrukkingen, wiskundige concepten rigoureus kunnen worden uitgedrukt met natuurlijke taal.

Ik noem dit Natuurlijke Wiskunde.

Met Natuurlijke Wiskunde worden de inspanning en tijd die nodig zijn voor formalisering geëlimineerd, waardoor meer mensen een breder scala aan concepten wiskundig kunnen doorgronden en begrijpen dan met bestaande wiskunde.

En simulatiegedachte is precies een denkmethode die gebruikmaakt van simulatie op basis van natuurlijke taal.

Softwareontwikkeling

Simulatiegedachte is een onmisbare vaardigheid voor softwareontwikkelaars.

Een programma is een herhaling van berekeningen die gegevens in het geheugen gebruiken en de resultaten in dezelfde of andere gegevens in het geheugen plaatsen.

Met andere woorden, een programma is op zichzelf een cumulatieve interactie.

Bovendien wordt wat men beoogt te bereiken met softwareontwikkeling doorgaans begrepen aan de hand van documenten en interviews met de opdrachtgever van de ontwikkeling.

Aangezien het uiteindelijke doel is om het in een programma te realiseren, moet de inhoud ervan uiteindelijk de cumulatieve interactie van gegevens zijn.

Echter, de opdrachtgever van softwareontwikkeling is geen programmeerexpert. Daarom kunnen zij niet rigoureus beschrijven wat zij willen bereiken met behulp van formele uitdrukkingen.

Wat uit documenten en interviews wordt verkregen, zijn dan ook teksten in natuurlijke taal en aanvullende diagrammen en tabellen. Het proces van het omzetten hiervan naar rigoureuze formele uitdrukkingen is wat softwareontwikkeling inhoudt.

Tijdens het softwareontwikkelingsproces zijn er taken zoals vereistenanalyse en -organisatie, en specificatiedefinitie, waarbij de ontwikkelinhoud wordt georganiseerd op basis van klantdocumenten.

Bovendien wordt op basis van de resultaten van de specificatiedefinitie een basisontwerp uitgevoerd.

De resultaten van deze taken worden tot dit punt voornamelijk uitgedrukt in natuurlijke taal. Naarmate het werk vordert, wordt de inhoud logischer en rigoureuzer, wat het gemakkelijker maakt om het uiteindelijke programma te creëren.

En in de fase van het basisontwerp, gecentreerd op natuurlijke taal, moet het iets zijn dat op een computer kan werken en wat de klant wenst te bereiken.

Dit is precies waar simulatiegedachte, gebruikmakend van natuurlijke wiskunde, vereist is. Bovendien is hier dubbele simulatiegedachte noodzakelijk.

De ene is simulatiegedachte om te bevestigen of de verwachte werking kan worden bereikt als een interactie tussen computergeheugen en het programma.

De andere is simulatiegedachte om te bevestigen of wat de klant wil bereiken daadwerkelijk wordt gerealiseerd.

De eerste vereist het vermogen om de interne werking van de computer te doorgronden door middel van simulatiegedachte. De tweede vereist het vermogen om de taken die de klant met de software zal uitvoeren te doorgronden door middel van simulatiegedachte.

Op deze manier beschikken softwareontwikkelaars over het vermogen tot dubbele simulatiegedachte – zowel principiële simulatiegedachte als semantische simulatiegedachte – als een empirische vaardigheid.

Conclusie

Veel wetenschappers en intellectueel nieuwsgierige individuen houden zich bezig met het bestuderen van het ontstaan van leven. Echter, het benaderen van het ontstaan van leven op de hier beschreven manier is niet gebruikelijk.

Dit suggereert dat simulatiegedachte een denkwijze is die veel mensen missen, ongeacht hun kennis of vaardigheden.

Aan de andere kant benutten softwareontwikkelaars simulatiegedachte om diverse concepten naar systemen te vertalen.

Natuurlijk is simulatiegedachte niet exclusief voor softwareontwikkelaars, maar softwareontwikkeling vereist deze vaardigheid in het bijzonder en is bij uitstek geschikt om deze aan te scherpen.

Door simulatiegedachte te gebruiken, kan men niet alleen het totaalbeeld van complexe en geavanceerde wetenschappelijke mysteries zoals het ontstaan van leven construeren en begrijpen, maar ook complexe onderwerpen zoals organisatorische en maatschappelijke structuren.

Daarom geloof ik dat in de toekomstige samenleving, individuen met simulatiegedachtevaardigheden, net als softwareontwikkelaars, een actieve rol zullen spelen op diverse gebieden.