Нам часто бывает трудно правильно воспринимать явления, где результаты накапливаются через взаимодействие.
Существует распространенная математическая задача: внук просит у дедушки карманные деньги, начиная с одного иены и удваивая сумму каждый день в течение месяца.
Если дедушка неосторожно согласится, то через месяц сумма карманных денег составит один миллиард иен.
Эта ошибка возникает из-за склонности предполагать, что если удвоение одной иены несколько раз не приводит к значительной сумме, то последующие удвоения будут следовать аналогичной схеме.
Однако, если тщательно отслеживать результаты этого накопления и взаимодействия шаг за шагом, становится ясно, что сумма будет огромной, даже без продвинутых математических знаний или интуиции.
Следовательно, это не проблема знаний или способностей, а проблема метода мышления.
Я хотел бы назвать этот метод мышления — который включает последовательное отслеживание накопления и взаимодействия для логического понимания результатов — «имитационным мышлением».
Первый шаг в происхождении жизни
Аналогично, нам трудно понять происхождение жизни.
Происхождение жизни ставит вопрос о том, как сложные клетки возникли на древней Земле, которая изначально содержала лишь простые химические вещества.
При рассмотрении этой проблемы объяснения иногда опираются на мимолетное, случайное чудо.
Однако, с точки зрения кумулятивного взаимодействия, это можно понять как более реалистичное явление.
На Земле вода и воздух многократно циркулируют в различных местах. Благодаря этой циркуляции химические вещества перемещаются локально, а затем рассеиваются по всей планете.
Эти различные повторения приводят к реакции химических веществ друг с другом.
В результате Земля должна перейти от исходного состояния, состоящего только из простых химических веществ, к состоянию, которое включает немного более сложные химические вещества. Разумеется, многие простые химические вещества все еще будут присутствовать.
А поскольку немного более сложные химические вещества являются комбинациями простых, то, хотя их общее количество может быть меньше, их разнообразие будет больше, чем у простых химических веществ.
Этот переход состояния происходит не только в небольших, локализованных областях Земли; он происходит одновременно по всей планете.
Более того, благодаря глобальной циркуляции воды и атмосферы Земли, события, происходящие в замкнутых пространствах, распространяются наружу, вызывая смешивание химических веществ по всей Земле. Это приводит к формированию Земли, содержащей разнообразный спектр немного более сложных химических веществ, чем в ее исходном состоянии.
Значение первого шага
Прямых доказательств перехода от первоначального состояния к этому нынешнему состоянию нет; это гипотеза. Однако ее трудно было бы отрицать. На самом деле, чтобы отрицать ее, нужно было бы объяснить, почему этот универсальный механизм, наблюдаемый даже сегодня, не функционировал бы.
Этот механизм, касающийся немного более сложных химических веществ, уже обладает самоподдержанием, репликацией и метаболизмом. Однако это не высокоразвитые самоподдержание, репликация и метаболизм, присущие живым организмам.
Все немного более сложные химические вещества могут как разрушаться, так и генерироваться. Тем не менее, в масштабе планеты каждый тип этих немного более сложных химических веществ поддерживает определенное постоянное количество.
Сам факт поддержания постоянного количества среди этого повторяющегося образования и разрушения демонстрирует природу самоподдержания посредством метаболизма.
Кроме того, эти немного более сложные химические вещества существуют не в виде единичных единиц; хотя их доля может быть небольшой, их абсолютное число огромно.
Даже если это не саморепликация, это продуктивная деятельность, генерирующая идентичные химические вещества. Хотя это несколько отличается от термина «репликация», это дает схожий эффект.
Иными словами, неоспоримый феномен перехода Земли от состояния, содержащего только простые химические вещества, к состоянию, включающему немного более сложные, является одновременно и первым шагом, и сущностью происхождения жизни.
К следующему шагу
Конечно, это состояние, включающее немного более сложные химические вещества, не является самой жизнью.
Также неправдоподобно рассматривать его как активность жизни в планетарном масштабе. Это всего лишь состояние, при котором немного более сложные химические вещества присутствуют благодаря повторяющимся химическим реакциям.
Более того, это явление, безусловно, могло произойти и на других планетах, помимо Земли. Тот факт, что жизнь не возникла на других планетах, но возникла на Земле, предполагает, что на Земле произошло нечто иное по сравнению с другими планетами.
Рассмотрение того, что это «нечто» могло быть, является следующим этапом.
Однако, после понимания этого начального шага, мы уже не сможем рассматривать следующий шаг в происхождении жизни локализованно. Следующий шаг, как и первый, должен рассматриваться как глобальное явление Земли.
И следующий шаг — это переход Земли в состояние, содержащее еще немного более сложные химические вещества.
По мере повторения этого шага химические вещества постепенно и кумулятивно становятся все более сложными.
Одновременно механизмы самоподдержания, репликации и метаболизма также становятся все более сложными.
Влияние полимеров и топографии Земли
Присутствие полимеров играет здесь значительную роль. Белки и нуклеиновые кислоты — это полимеры. Полимеры могут кумулятивно создавать сложные и разнообразные полимеры всего из нескольких типов мономеров. Существование мономеров, способных образовывать полимеры, усиливает эволюционную природу этого механизма.
Многочисленные озера и пруды на Земле функционируют как изолированные научные экспериментальные площадки. Должно быть, существовали миллионы таких мест по всему земному шару. Каждое из них обеспечивало свою уникальную среду, одновременно позволяя обмениваться химическими веществами посредством глобальной циркуляции воды и атмосферы.
Сила имитационного мышления
Как только происхождение жизни представляется таким образом, становится невозможным сделать что-либо, кроме как критиковать это, говоря: «нет никаких доказательств». Вместо этого пришлось бы искать механизм, который опровергает этот механизм. Однако я не могу представить себе такого механизма.
Другими словами, как и дедушка в примере с карманными деньгами, мы просто не поняли происхождение жизни. Используя имитационное мышление, рассматривая накопление и взаимодействие исходя из уже известных нам фактов, точно так же, как можно понять, как сумма карманных денег становится огромной через 30 дней, можно также понять, как могла зародиться жизнь на Земле.
Гипотеза облака пыли
Сильное ультрафиолетовое излучение на поверхности Земли препятствует обмену химическими веществами. Однако древняя Земля, с ее частой вулканической активностью и ударами метеоритов, должно быть, была покрыта облаком вулканического пепла и пыли, которое защищало ее от ультрафиолетовых лучей.
Кроме того, атмосфера содержала водород, кислород, углерод и азот — атомы, являющиеся ключевым сырьем для важных мономеров жизни, — а пыль содержала другие редкие атомы. Поверхность пыли также служила катализатором для химического синтеза мономеров.
Более того, трение пыли генерировало бы энергию, такую как тепло и молнии, в то время как солнце постоянно поставляло энергию в виде ультрафиолетового света и тепла.
Это облако пыли было совершенной фабрикой мономеров, работающей 24 часа в сутки, 365 дней в году, использующей всю Землю и всю солнечную энергию, поступающую на нее.
Взаимодействие механизмов
Вспомним начальный шаг: переход к Земле, содержащей немного более сложные химические вещества.
На планете, где функционирует этот механизм, существует совершенная фабрика мономеров, реализован принцип накопления сложности в полимеры, и существуют миллионы взаимосвязанных научных лабораторий.
Даже если это не полностью объясняет происхождение жизни, нет сомнений в том, что это формирует механизм для генерации сложных химических веществ, необходимых живым организмам.
И вспомним аргумент, что начальный шаг уже содержит сущность жизни.
Следовательно, Земля, возникшая как продолжение этого шага и содержащая высокосложные химические вещества, должна воплощать сущность жизни на более продвинутом уровне.
Мы видим, как это приводит к Земле, где присутствует разнообразный спектр высокосложных химических веществ и изощренных явлений, необходимых для жизни.
Последние штрихи
Теперь мы можем рассмотреть происхождение жизни, исходя из того, что Земля достигла весьма благоприятного состояния, — предпосылки, которая обычно не принимается во внимание в существующих дискуссиях.
Что еще необходимо для возникновения живых организмов?
Это создание и интеграция функциональных механизмов, необходимых живым организмам.
Это, по-видимому, не требует каких-либо особо сложных приспособлений и представляется объяснимым как естественное продолжение уже проведенного обсуждения.
Метод имитационного мышления
Имитационное мышление отличается от собственно моделирования.
Например, попытка смоделировать механизм происхождения жизни, описанный здесь, на компьютере, будет непростой задачей.
Это связано с тем, что в моем объяснении отсутствуют строгие формальные выражения, необходимые для моделирования.
Однако это не означает, что мое мышление неточно.
Хотя способ выражения — это словесный текст, он основан на прочной логической структуре, известных научных фактах и объективных рассуждениях, коренящихся в нашем опыте.
Поэтому вполне возможно уловить общие тенденции и изменения свойств. Если есть ошибки, то они связаны не с отсутствием формализации, а скорее с упущением лежащих в основе условий или влияния конкретных взаимодействий.
Таким образом, имитационное мышление возможно с использованием естественного языка, даже без определения формальных выражений.
Я считаю, что даже без формальных выражений математические концепции могут быть строго выражены с использованием естественного языка.
Я называю это естественной математикой.
С помощью естественной математики отпадает необходимость в усилиях и времени, требующихся для формализации, что позволяет большему числу людей математически охватить и понять более широкий круг концепций, чем с существующей математикой.
И имитационное мышление — это именно метод мышления, который использует моделирование, основанное на естественном языке.
Разработка программного обеспечения
Имитационное мышление — незаменимый навык для разработчиков программного обеспечения.
Программа — это повторение вычислений с использованием данных в памяти и размещение результатов в тех же или других данных в памяти.
Другими словами, программа сама по себе является кумулятивным взаимодействием.
Более того, то, что человек стремится достичь, разрабатывая программное обеспечение, обычно понимается из документов и интервью с заказчиком разработки.
Поскольку конечная цель — реализовать это в программе, ее содержание в конечном итоге должно представлять собой кумулятивное взаимодействие данных.
Однако человек, заказывающий разработку программного обеспечения, не является экспертом в программировании. Поэтому он не может строго описать то, что хочет достичь, используя формальные выражения.
Следовательно, из документов и интервью получаются тексты на естественном языке, а также дополнительные схемы и таблицы. Процесс преобразования их в строгие формальные выражения — это и есть разработка программного обеспечения.
В процессе разработки программного обеспечения существуют такие задачи, как анализ требований и организация требований, а также определение спецификаций, где содержание разработки организуется на основе документов заказчика.
Кроме того, на основе результатов определения спецификаций выполняется базовое проектирование.
Результаты этих задач на данном этапе выражаются преимущественно на естественном языке. По мере продвижения работы содержание становится логически более строгим, что облегчает создание конечной программы.
И на этапе базового проектирования, ориентированного на естественный язык, это должно быть нечто, что может работать на компьютере и достигать того, чего желает заказчик.
Именно здесь требуется имитационное мышление с использованием естественной математики. Более того, здесь необходимо двойное имитационное мышление.
Одно — это имитационное мышление для подтверждения того, может ли ожидаемая операция быть достигнута как взаимодействие между пространством памяти компьютера и программой.
Другое — это имитационное мышление для подтверждения того, что желаемое заказчиком действительно реализовано.
Первое требует способности понимать внутреннюю работу компьютера посредством имитационного мышления. Второе требует способности понимать задачи, которые заказчик будет выполнять с помощью программного обеспечения, посредством имитационного мышления.
Таким образом, разработчики программного обеспечения обладают способностью к двойному имитационному мышлению — как к принципиальному имитационному мышлению, так и к семантическому имитационному мышлению — как эмпирическим навыком.
Заключение
Многие учёные и интеллектуально любознательные люди занимаются изучением происхождения жизни. Однако подход к происхождению жизни, описанный здесь, не является общепринятым.
Это говорит о том, что имитационное мышление — это образ мыслей, которого многим людям, независимо от их знаний или способностей, как правило, не хватает.
С другой стороны, разработчики программного обеспечения используют имитационное мышление для преобразования различных концепций в системы.
Конечно, имитационное мышление не является исключительной прерогативой разработчиков программного обеспечения, но разработка ПО особенно требует этой способности и идеально подходит для её оттачивания.
Используя имитационное мышление, можно не только построить и понять общую картину сложных и передовых научных тайн, таких как происхождение жизни, но и сложные вопросы, такие как организационные и социальные структуры.
Поэтому я считаю, что в обществе будущего люди с навыками имитационного мышления, подобно разработчикам программного обеспечения, будут играть активную роль в различных областях.