Ми часто намагаємося осягнути явища, де результати накопичуються та взаємодіють.
Існує поширена математична задача: онук просить у свого дідуся кишенькові гроші, починаючи з однієї єни і подвоюючи суму щодня протягом місяця.
Якщо нічого не підозрюючий дідусь погодиться, то через місяць він буде винен мільярд єн.
Ця помилка виникає через те, що ми схильні припускати: якщо подвоєння однієї єни кілька разів не дає значної суми, то прогресія триватиме тим самим лінійним шляхом.
Однак, ретельно відстежуючи результати цього накопичення та взаємодії, можна зрозуміти, що результат буде величезною сумою, навіть без глибоких математичних знань чи інтуїції.
Отже, це не проблема знань чи здібностей, а скоріше проблема методології мислення.
І цей метод мислення, коли послідовно відстежується накопичення та взаємодія для логічного розуміння результату, я хотів би назвати «симуляційним мисленням».
Перший крок у походженні життя
Подібним чином, ми намагаємося осягнути походження життя.
Походження життя — це питання про те, як складні клітини з'явилися на давній Землі, яка спочатку містила лише прості хімічні речовини.
Розглядаючи цю проблему, іноді пропонуються пояснення, які покладаються на миттєве, випадкове диво.
Однак, з точки зору накопичення та взаємодії, це можна зрозуміти як більш реалістичне явище.
Вода та повітря багаторазово циркулюють у різних частинах Землі. Таким чином, хімічні речовини переміщуються локально, а потім дифузно поширюються по всій планеті.
Через ці численні повторення хімічні речовини реагують одна з одною.
Це повинно призвести до переходу від початкового стану, який містив лише прості хімічні речовини, до стану, що включає трохи складніші хімічні речовини. Звісно, багато простих хімічних речовин все ще були б присутні.
А оскільки трохи складніші хімічні речовини є комбінаціями простих хімічних речовин, їхня кількість менша, але їхня різноманітність більша, ніж у простих хімічних речовин.
Цей перехід стану відбувається не лише в невеликих, локалізованих ділянках Землі; він відбувається одночасно та паралельно по всій планеті.
Більше того, завдяки циркуляції води та атмосфери Землі, те, що відбувається в одній невеликій області, дифундує в її оточення, спричиняючи змішування хімічних речовин по всій Землі. Це призводить до появи Землі, де тепер існує різноманітний спектр хімічних речовин, трохи складніших, ніж у початковому стані.
Значення першого кроку
Немає доказів цього переходу від початкового стану до поточного; це припущення. Однак ніхто не міг би його заперечити. Скоріше, щоб заперечити, потрібно було б пояснити, чому цей універсальний механізм, який спостерігається навіть сьогодні, не функціонуватиме.
Цей механізм уже має самопідтримку, реплікацію та метаболізм для трохи складніших хімічних речовин. Однак це не є передовою самопідтримкою, реплікацією та метаболізмом, надзвичайно близькими до таких у живих організмів.
Усі трохи складніші хімічні речовини можуть як розпадатися, так і утворюватися. Проте, у планетарному масштабі, кожна трохи складніша хімічна речовина підтримує певну постійну кількість.
Сам факт того, що постійна кількість підтримується шляхом багаторазового утворення та розпаду, демонструє природу самопідтримки через метаболізм.
Більше того, трохи складніші хімічні речовини не існують лише як окремі молекули; хоча їхня частка може бути невеликою, їхня кількість величезна.
Хоча це не самореплікація, це продуктивна діяльність, яка генерує більше тієї ж хімічної речовини. Хоча термін «реплікація» може дещо відрізнятися, він дає подібний ефект.
Іншими словами, незаперечне явище переходу Землі від вмісту лише простих хімічних речовин до включення трохи складніших хімічних речовин є як першим кроком, так і суттю походження життя.
До наступного кроку
Звісно, цей стан, що включає дещо складніші хімічні речовини, не є самим життям.
Також нерозумно розглядати це як діяльність життя в планетарному масштабі. Це лише стан, коли дещо складніші хімічні речовини присутні завдяки повторюваним хімічним реакціям.
І це, безумовно, може відбуватися на інших планетах, крім Землі. Той факт, що життя не виникло на інших планетах, але виникло на Землі, свідчить про те, що на Землі відбулося щось відмінне порівняно з іншими планетами.
Розгляд того, що це за щось, є наступним етапом.
Однак, після розуміння цього початкового кроку, ми не повинні думати про наступний крок у походженні життя локалізовано. Як і перший крок, наступний крок також має бути осмислений як явище планетарного масштабу.
І наступним кроком є перехід Землі до стану, що містить хімічні речовини, які є ще трохи складнішими.
У міру повторення цього кроку хімічні речовини поступово і кумулятивно стають складнішими.
Одночасно механізми самопідтримки, реплікації та метаболізму також стають поступово складнішими.
Роль полімерів і топографії Землі
Тут значну роль відіграє наявність полімерів. Білки та нуклеїнові кислоти — це полімери. Полімери можуть кумулятивно створювати складні та різноманітні полімери з лише кількох типів мономерів. Існування мономерів, здатних утворювати полімери, посилює еволюційний характер цього механізму.
Численні озера та ставки на Землі функціонують як ізольовані місця для наукових експериментів. Таких місць на планеті мали бути мільйони. Кожне з них було б різним середовищем, але все одно здатним обмінюватися хімічними речовинами через глобальну циркуляцію води та повітря.
Сила симуляційного мислення
Щойно походження життя уявляється таким чином, стає неможливим запропонувати щось більше, ніж критику «відсутності доказів». Натомість, довелося б шукати механізм, який спростовує цей. Однак я не можу уявити такого механізму.
Іншими словами, подібно до дідуся з прикладу з кишеньковими грошима, ми просто не зрозуміли походження життя. Подібно до того, як ми можемо зрозуміти величезну суму кишенькових грошей через 30 днів, застосовуючи симуляційне мислення до відомих фактів, враховуючи накопичення та взаємодію, ми також можемо зрозуміти виникнення життя на Землі.
Гіпотеза пилової хмари
Сильне ультрафіолетове світло на поверхні перешкоджало б обміну хімічних речовин. Однак стародавня Земля, мабуть, була вкрита хмарами вулканічного попелу та пилу від частих вулканічних вивержень та падінь метеоритів. Ці хмари блокували б ультрафіолетове випромінювання.
Крім того, атмосфера містила водень, кисень, вуглець та азот — атоми, які є ключовими компонентами для важливих біологічних мономерів, — тоді як пил містив інші рідкісні атоми. Більше того, поверхня пилу могла діяти як каталізатор для хімічного синтезу мономерів.
Крім того, тертя пилу генерує енергію, таку як тепло та блискавка, а сонце безперервно постачає енергію, як-от УФ-випромінювання та тепло.
Ця пилова хмара є найвищою фабрикою мономерів, що працює 24/7, використовуючи всю Землю та всю сонячну енергію, що виливається в неї.
Взаємодія механізмів
Згадайте перший крок: перехід до Землі, що містить дещо складніші хімічні речовини.
На планеті, де функціонує цей механізм, існує кінцева фабрика мономерів, реалізується принцип накопичення складності в полімери, і є мільйони взаємопов'язаних наукових лабораторій.
Навіть якщо це не повністю пояснює походження життя, немає сумнівів, що це забезпечує механізм для створення складних хімічних речовин, необхідних живим організмам.
І пам’ятайте аргумент, що перший крок уже містить сутність життя.
Земля, що містить високоскладні хімічні речовини, створені як продовження цього кроку, повинна втілювати сутність життя на більш високому рівні.
З цього ми бачимо, що тепер виникла Земля з різноманітним набором високоскладних хімічних речовин і високорозвиненими основними явищами життя.
Завершальний штрих
Тепер ми дійшли до точки, де можемо розглядати походження життя, припускаючи, що Земля досягла надзвичайно сприятливого стану – передумова, яка зазвичай не розглядається в існуючих дискусіях.
Що ще потрібно для виникнення життя?
Це створення та інтеграція функціональних механізмів, необхідних живим організмам.
Це, здається, не вимагає особливих хитрощів і може бути пояснено як природне продовження обговорення, що відбулося до цього моменту.
Метод симуляційного мислення
Симуляційне мислення відрізняється від самої симуляції.
Наприклад, спроба симулювати механізм походження життя, пояснений тут, за допомогою комп'ютера була б непростою.
Це пояснюється тим, що моє пояснення не містить строгих, формальних виразів, необхідних для симуляції.
Однак це не означає, що моє мислення не є строгим.
Хоча спосіб вираження — природна мова, він ґрунтується на міцній логічній структурі, відомих наукових фактах та об'єктивному мисленні, що ґрунтується на нашому досвіді.
Тому він цілком здатний охоплювати загальні тенденції та зміни властивостей. Якщо він помилковий, то це не через відсутність формалізації, а скоріше через недогляд базових умов або впливу конкретних взаємодій.
Таким чином, симуляційне мислення можливе з використанням природної мови, навіть без визначення формальних виразів.
Я вважаю, що навіть без формальних виразів можна строго виражати математичні поняття за допомогою природної мови.
Я називаю це «природною математикою».
Завдяки природній математиці зусилля та час на формалізацію стають непотрібними, що дозволяє ширшому колу людей математично охопити та зрозуміти ширший обсяг, ніж за допомогою існуючої математики.
І симуляційне мислення — це саме метод мислення, який використовує симуляцію за допомогою природної мови.
Розробка програмного забезпечення
Симуляційне мислення — незамінна навичка для розробників програмного забезпечення.
Програма багаторазово виконує обчислення, використовуючи дані в пам'яті, і розміщує результати в ті ж або інші дані в пам'яті.
Іншими словами, програма — це саме накопичення та взаємодія.
Крім того, те, чого прагне досягти розробник програмного забезпечення, зазвичай розуміється через документи та інтерв'ю з особою, яка замовляє розробку.
Оскільки кінцевою метою є реалізація чогось за допомогою програми, зміст, при ретельному вивченні, повинен бути кумулятивною взаємодією даних.
Однак особа, яка замовляє розробку програмного забезпечення, не є експертом з програмування. Тому вона не може строго описати те, що хоче досягти, у формальних виразах.
Отже, те, що отримується з документів та інтерв'ю, — це тексти природною мовою, а також довідкові діаграми та таблиці. Завдання перетворення цього в строгі формальні вирази — це розробка програмного забезпечення.
У процесі розробки програмного забезпечення існують такі завдання, як аналіз вимог та організація вимог, а також визначення специфікацій, де зміст розробки організовується на основі документів замовника.
Крім того, на основі результатів визначення специфікацій виконується базовий дизайн.
Результати цих завдань переважно виражаються природною мовою. У міру просування роботи зміст стає логічно суворим, щоб полегшити створення кінцевої програми.
І на стадії базового дизайну, яка зосереджена на природній мові, продукт повинен бути здатним працювати на комп'ютері та виконувати те, що хоче досягти замовник.
Саме тут потрібне симуляційне мислення через природну математику. Більше того, тут необхідний подвійний шар симуляційного мислення.
Одне — це симуляційне мислення для підтвердження того, чи може очікувана поведінка бути досягнута як взаємодія між простором пам'яті комп'ютера та програмою.
Інше — це симуляційне мислення для підтвердження того, чи дійсно реалізується те, що хоче досягти замовник.
Перше вимагає здатності розуміти внутрішню роботу комп'ютера за допомогою симуляційного мислення. Останнє вимагає здатності розуміти завдання, які клієнт буде виконувати за допомогою програмного забезпечення, за допомогою симуляційного мислення.
Таким чином, розробники програмного забезпечення володіють цими подвійними здібностями симуляційного мислення — принциповим симуляційним мисленням та семантичним симуляційним мисленням — як емпіричною навичкою.
Висновок
Походження життя — це тема, над якою працюють багато вчених та інтелектуально допитливих людей. Однак розуміння походження життя у спосіб, пояснений тут, не є поширеним.
Це свідчить про те, що симуляційне мислення є способом мислення, якого легко бракує багатьом людям, незалежно від їхніх знань чи здібностей.
З іншого боку, розробники програмного забезпечення активно використовують симуляційне мислення для перетворення різних концепцій у системи.
Звісно, симуляційне мислення не є винятковою прерогативою розробників програмного забезпечення, але розробка програмного забезпечення особливо вимагає і чудово підходить для тренування цієї здатності.
Використовуючи симуляційне мислення, можна не лише зібрати та зрозуміти повну картину складних та передових наукових таємниць, таких як походження життя, але й складних тем, таких як організаційні та суспільні структури.
Тому я вважаю, що в майбутньому суспільстві люди з навичками симуляційного мислення, такі як розробники програмного забезпечення, відіграватимуть активну роль у різних галузях.