Często mamy trudności z prawidłowym postrzeganiem zjawisk, w których wyniki kumulują się poprzez interakcje.
Istnieje popularne zadanie matematyczne: wnuk prosi dziadka o kieszonkowe, zaczynając od jednego jena i podwajając tę kwotę każdego dnia przez miesiąc.
Gdyby dziadek nieostrożnie się zgodził, kieszonkowe wyniosłoby miliard jenów po miesiącu.
Ten błąd wynika z tendencji do zakładania, że jeśli podwojenie jednego jena kilka razy nie daje znaczącej kwoty, to kolejne podwojenia będą przebiegać podobnie.
Jednakże, jeśli dokładnie prześledzi się wyniki tej kumulacji i interakcji krok po kroku, staje się jasne, że kwota będzie ogromna, nawet bez zaawansowanej wiedzy matematycznej czy intuicji.
Dlatego nie jest to problem wiedzy czy zdolności, lecz problem metody myślenia.
Chciałbym nazwać tę metodę myślenia – która polega na stopniowym śledzeniu kumulacji i interakcji w celu logicznego zrozumienia wyników – „myśleniem symulacyjnym”.
Pierwszy krok w pochodzeniu życia
Podobnie, mamy trudności ze zrozumieniem pochodzenia życia.
Pochodzenie życia stawia pytanie, w jaki sposób złożone komórki powstały na starożytnej Ziemi, która początkowo zawierała jedynie proste substancje chemiczne.
Rozważając ten problem, wyjaśnienia czasami opierają się na ulotnym, przypadkowym cudzie.
Jednak z perspektywy kumulatywnej interakcji, można to zrozumieć jako bardziej realistyczne zjawisko.
Na Ziemi woda i powietrze krążą wielokrotnie w różnych miejscach. Dzięki tej globalnej cyrkulacji, substancje chemiczne są przemieszczane lokalnie, a następnie rozprzestrzeniają się po całej planecie.
Te różnorodne powtórzenia powodują, że substancje chemiczne reagują ze sobą.
W rezultacie Ziemia powinna przejść ze stanu początkowego, zawierającego tylko proste substancje chemiczne, do stanu, który obejmuje nieco bardziej złożone substancje chemiczne. Oczywiście, wiele prostych substancji chemicznych nadal byłoby obecnych.
A ponieważ nieco bardziej złożone substancje chemiczne są kombinacjami tych prostych, choć ich całkowita liczba może być mniejsza, ich różnorodność byłaby większa niż w przypadku prostych substancji chemicznych.
To przejście stanu nie zachodzi tylko w małych, zlokalizowanych obszarach Ziemi; dzieje się równocześnie na całej planecie.
Co więcej, dzięki globalnej cyrkulacji wody i atmosfery na Ziemi, wydarzenia zachodzące w zamkniętych przestrzeniach rozprzestrzeniają się na zewnątrz, powodując mieszanie się substancji chemicznych na całej Ziemi. Skutkuje to Ziemią zawierającą bardziej zróżnicowany zakres nieco bardziej złożonych substancji chemicznych niż w jej stanie początkowym.
Znaczenie pierwszego kroku
Nie ma bezpośrednich dowodów na przejście ze stanu początkowego do tego obecnego; jest to hipoteza. Jednak trudno byłoby ją komukolwiek zaprzeczyć. W istocie, aby jej zaprzeczyć, należałoby wyjaśnić, dlaczego ten uniwersalny mechanizm, obserwowalny nawet dzisiaj, nie miałby funkcjonować.
Ten mechanizm, dotyczący nieco bardziej złożonych substancji chemicznych, już posiada zdolność do samopodtrzymania, replikacji i metabolizmu. Nie jest to jednak wysoce zaawansowane samopodtrzymanie, replikacja i metabolizm występujące w organizmach żywych.
Wszystkie nieco bardziej złożone substancje chemiczne mogą być zarówno niszczone, jak i generowane. Jednak w skali planetarnej każdy rodzaj tych nieco bardziej złożonych substancji chemicznych utrzymuje pewną stałą ilość.
Sam fakt, że stała ilość jest utrzymywana pośród tego powtarzającego się generowania i niszczenia, demonstruje naturę samopodtrzymania poprzez metabolizm.
Ponadto, te nieco bardziej złożone substancje chemiczne nie istnieją jako pojedyncze jednostki; choć ich proporcja może być niewielka, ich absolutna liczba jest ogromna.
Nawet jeśli nie jest to samoreplikacja, jest to produktywna działalność, która generuje identyczne substancje chemiczne. Chociaż różni się to nieco od terminu „replikacja”, daje podobny efekt.
Innymi słowy, niezaprzeczalne zjawisko przejścia Ziemi od zawierania tylko prostych substancji chemicznych do włączenia nieco bardziej złożonych jest zarówno pierwszym krokiem, jak i istotą pochodzenia życia.
W kierunku następnego kroku
Oczywiście, ten stan, który obejmuje nieco bardziej złożone substancje chemiczne, nie jest samym życiem.
Nie jest również wiarygodne postrzeganie go jako aktywności życia w skali planetarnej. Jest to jedynie stan, w którym nieco bardziej złożone substancje chemiczne są obecne z powodu powtarzających się reakcji chemicznych.
Co więcej, zjawisko to z pewnością mogłoby wystąpić na innych planetach niż Ziemia. Fakt, że życie nie wyłoniło się na innych planetach, a na Ziemi tak, sugeruje, że na Ziemi wydarzyło się coś innego w porównaniu z innymi planetami.
Rozważenie, czym może być to „coś”, stanowi następny etap.
Jednak po zrozumieniu tego początkowego kroku, nie powinniśmy już być w stanie myśleć o następnym kroku w pochodzeniu życia w sposób zlokalizowany. Następny krok, podobnie jak pierwszy, musi być również traktowany jako globalne zjawisko Ziemi.
A kolejnym krokiem jest przejście Ziemi do stanu zawierającego jeszcze nieco bardziej złożone substancje chemiczne.
W miarę powtarzania się tego kroku, substancje chemiczne stopniowo i kumulatywnie stają się bardziej złożone.
Równocześnie, mechanizmy samopodtrzymywania, replikacji i metabolizmu również stają się coraz bardziej skomplikowane.
Wpływ polimerów i topografii Ziemi
Obecność polimerów odgrywa tutaj znaczącą rolę. Białka i kwasy nukleinowe to polimery. Polimery mogą kumulatywnie tworzyć złożone i różnorodne polimery z zaledwie kilku rodzajów monomerów. Istnienie monomerów zdolnych do tworzenia polimerów wzmacnia ewolucyjny charakter tego mechanizmu.
Liczne jeziora i stawy na Ziemi funkcjonują jako izolowane miejsca eksperymentów naukowych. Musiały istnieć miliony takich miejsc na całym globie. Każde z nich zapewniało inne środowisko, jednocześnie umożliwiając wymianę substancji chemicznych poprzez globalną cyrkulację wody i atmosfery.
Potęga myślenia symulacyjnego
Gdy już pochodzenie życia zostanie wyobrażone w ten sposób, niemożliwe staje się cokolwiek więcej niż krytykowanie go słowami „nie ma dowodów”. Zamiast tego, trzeba by szukać mechanizmu, który obala ten mechanizm. Jednak nie jestem w stanie takiego mechanizmu wymyślić.
Innymi słowy, podobnie jak dziadek z przykładu z kieszonkowym, po prostu nie zrozumieliśmy pochodzenia życia. Stosując myślenie symulacyjne, uwzględniając kumulatywną interakcję na podstawie faktów, które już znamy, tak jak można zrozumieć, jak kieszonkowe staje się ogromne po 30 dniach, można również zrozumieć, jak życie mogło powstać na Ziemi.
Hipoteza Chmury Pyłu
Silne promieniowanie ultrafioletowe na powierzchni Ziemi utrudnia wymianę substancji chemicznych. Jednakże starożytna Ziemia, z jej częstą aktywnością wulkaniczną i uderzeniami meteorytów, musiała być pokryta chmurą popiołu wulkanicznego i pyłu, która chroniłaby ją przed promieniami ultrafioletowymi.
Dodatkowo, atmosfera zawierała wodór, tlen, węgiel i azot – atomy, które są kluczowymi surowcami dla ważnych monomerów niezbędnych do życia – a pył zawierał inne rzadkie atomy. Powierzchnia pyłu służyła również jako katalizator dla chemicznej syntezy monomerów.
Co więcej, tarcie pyłu generowałoby energię w postaci ciepła i błyskawic, podczas gdy słońce nieustannie dostarczałoby energię w formie światła ultrafioletowego i ciepła.
Ta chmura pyłu była ostateczną fabryką monomerów, działającą 24 godziny na dobę, 365 dni w roku, wykorzystującą całą Ziemię i całą energię słoneczną na nią spadającą.
Interakcja mechanizmów
Przypomnijmy sobie początkowy krok: przejście do Ziemi zawierającej nieco bardziej złożone substancje chemiczne.
Na planecie, gdzie ten mechanizm funkcjonuje, istnieje ostateczna fabryka monomerów, realizowana jest zasada kumulowania złożoności w polimery, a miliony połączonych ze sobą laboratoriów naukowych istnieją.
Nawet jeśli nie wyjaśnia to w pełni pochodzenia życia, nie ma wątpliwości, że tworzy mechanizm do generowania złożonych substancji chemicznych wymaganych przez organizmy żywe.
I pamiętajmy o argumencie, że początkowy krok już zawiera istotę życia.
Ziemia powstała jako przedłużenie tego kroku, zawierająca wysoce złożone substancje chemiczne, musi zatem ucieleśniać istotę życia na bardziej zaawansowanym poziomie.
Widzimy, jak to prowadzi do Ziemi, na której obecny jest różnorodny zakres wysoce złożonych substancji chemicznych i wyrafinowanych zjawisk istotnych dla życia.
Ostatnie szlify
Możemy teraz rozważyć pochodzenie życia w oparciu o Ziemię, która osiągnęła wysoce korzystny stan, co jest założeniem zazwyczaj nie przyjmowanym w istniejących dyskusjach.
Co jeszcze jest potrzebne do powstania organizmów żywych?
Jest to stworzenie i integracja mechanizmów funkcjonalnych, których wymagają organizmy żywe.
Nie wydaje się, aby to wymagało jakichkolwiek szczególnie specjalnych ustaleń i wydaje się wytłumaczalne jako naturalne rozszerzenie dotychczasowej dyskusji.
Metoda myślenia symulacyjnego
Myślenie symulacyjne różni się od samej symulacji.
Na przykład, próba zasymulowania na komputerze opisanego tutaj mechanizmu powstania życia nie byłaby łatwa.
Dzieje się tak, ponieważ moje wyjaśnienie nie zawiera rygorystycznych, formalnych wyrażeń niezbędnych do symulacji.
Nie oznacza to jednak, że moje myślenie jest nieprecyzyjne.
Choć sposób wyrażania to tekst słowny, opiera się on na solidnej strukturze logicznej, znanych faktach naukowych i obiektywnym rozumowaniu zakorzenionym w naszym doświadczeniu.
Dlatego w pełni możliwe jest uchwycenie ogólnych trendów i zmian właściwości. Jeśli pojawią się błędy, nie wynikają one z braku formalizacji, lecz raczej z przeoczenia podstawowych warunków lub skutków specyficznych interakcji.
W ten sposób myślenie symulacyjne jest możliwe przy użyciu języka naturalnego, nawet bez definiowania formalnych wyrażeń.
Uważam, że nawet bez formalnych wyrażeń, koncepcje matematyczne mogą być rygorystycznie wyrażane za pomocą języka naturalnego.
Nazywam to Matematyką Naturalną.
Dzięki Matematyce Naturalnej, wysiłek i czas potrzebny na formalizację są wyeliminowane, co pozwala większej liczbie osób matematycznie uchwycić i zrozumieć szerszy zakres koncepcji niż w przypadku istniejącej matematyki.
A myślenie symulacyjne to właśnie metoda myślenia, która wykorzystuje symulację opartą na języku naturalnym.
Rozwój oprogramowania
Myślenie symulacyjne to niezbędna umiejętność dla programistów.
Program to powtarzanie obliczeń wykorzystujących dane w przestrzeni pamięci i umieszczanie wyników w tych samych lub innych danych w przestrzeni pamięci.
Innymi słowy, program jest sam w sobie kumulatywną interakcją.
Co więcej, to, co chce się osiągnąć poprzez tworzenie oprogramowania, zazwyczaj jest rozumiane poprzez dokumenty i wywiady z osobą zlecającą rozwój.
Ponieważ ostatecznym celem jest zrealizowanie tego w programie, jego treść musi ostatecznie być kumulatywną interakcją danych.
Jednak osoba zlecająca rozwój oprogramowania nie jest ekspertem w programowaniu. Dlatego nie może ona rygorystycznie opisać, co chce osiągnąć, używając formalnych wyrażeń.
W konsekwencji, to, co uzyskuje się z dokumentów i wywiadów, to teksty w języku naturalnym oraz uzupełniające diagramy i tabele. Proces przekształcania ich w rygorystyczne wyrażenia formalne jest tym, czym jest rozwój oprogramowania.
Podczas procesu rozwoju oprogramowania istnieją zadania takie jak analiza wymagań i organizacja wymagań oraz definicja specyfikacji, gdzie treść rozwoju jest organizowana na podstawie dokumentów klienta.
Dodatkowo, na podstawie wyników definicji specyfikacji, wykonywane jest projektowanie podstawowe.
Wyniki tych zadań do tego momentu są przede wszystkim wyrażane za pomocą języka naturalnego. W miarę postępu pracy treść staje się logicznie bardziej rygorystyczna, co ułatwia tworzenie ostatecznego programu.
A na etapie projektowania podstawowego, skupionego na języku naturalnym, musi to być coś, co może działać na komputerze i osiągnąć to, czego pragnie klient.
Właśnie tutaj wymagane jest myślenie symulacyjne, wykorzystujące Matematykę Naturalną. Co więcej, konieczne jest tutaj podwójne myślenie symulacyjne.
Jedno to myślenie symulacyjne, mające na celu potwierdzenie, czy oczekiwana operacja może zostać osiągnięta jako interakcja między przestrzenią pamięci komputera a programem.
Drugie to myślenie symulacyjne, mające na celu potwierdzenie, czy to, co klient chce osiągnąć, jest faktycznie zrealizowane.
To pierwsze wymaga zdolności do uchwycenia wewnętrznego działania komputera poprzez myślenie symulacyjne. To drugie wymaga zdolności do uchwycenia zadań, które klient będzie wykonywał za pomocą oprogramowania, poprzez myślenie symulacyjne.
W ten sposób programiści posiadają podwójną zdolność myślenia symulacyjnego – zarówno pryncypialnego myślenia symulacyjnego, jak i semantycznego myślenia symulacyjnego – jako umiejętność empiryczną.
Podsumowanie
Wielu naukowców i osób o intelektualnych zainteresowaniach zajmuje się badaniem pochodzenia życia. Jednakże podejście do pochodzenia życia w sposób opisany tutaj nie jest powszechne.
Sugeruje to, że myślenie symulacyjne to sposób myślenia, którego wielu ludziom brakuje, niezależnie od ich wiedzy czy zdolności.
Z drugiej strony, programiści wykorzystują myślenie symulacyjne, aby przekształcić różne koncepcje w systemy.
Oczywiście, myślenie symulacyjne nie jest wyłączne dla programistów, ale rozwój oprogramowania szczególnie wymaga tej zdolności i jest idealnie przystosowany do jej doskonalenia.
Wykorzystując myślenie symulacyjne, można nie tylko konstruować i rozumieć ogólny obraz złożonych i zaawansowanych tajemnic naukowych, takich jak pochodzenie życia, ale także złożone tematy, takie jak struktury organizacyjne i społeczne.
Dlatego wierzę, że w przyszłym społeczeństwie osoby posiadające umiejętności myślenia symulacyjnego, podobnie jak programiści, będą odgrywać aktywną rolę w różnych dziedzinach.