Индивид-дуальностьНайджел Голденфельд
Профессор физики в Центре перспективных исследований, директор Института всеобщей биологии, Университет штата Иллинойс в Урбана-Шампейне.
Мы, физики, договорились использовать суффикс – он для указания на какие-то квантифицированные сущности. Например, в классической физике есть понятие электромагнитных волн. Но из квантовой версии теории таких волн, начало которой заложено в работе Эйнштейна 1905 года, принесшей ему Нобелевскую премию, мы знаем, что при определенных обстоятельствах будет более точным утверждение, что излучается электромагнитная энергия отдельными частицами, называемыми фотонами. Этот дуализм волны-частицы – краеугольный камень современной физики, в которой имеются не только фотоны, но целый зоопарк того, что раньше называли элементарными частицами, – протоны, нейтроны, пионы, мезоны и, конечно же, бозон Хиггса. (Нейтрино?.. О, это длинная история…)
А как насчет вас? Вы – персона. Значит, вы тоже квант чего-то? Понятно, что дробных людей не бывает и что каждый из нас очевидным образом квантифицирован. Однако элементарные частицы, или сущности, полезны в концептуальном плане, поскольку их можно рассматривать изолированно, без взаимодействий между ними – как отдельные точечные частицы в идеальном газе. Вам, конечно, не подходит такое определение – вы вовлечены в социальные сети, вы постоянно онлайн, вы, несомненно, образованны и культурны. Ваше сильное взаимодействие с другими людьми означает, что ваша индивидуальность осложнена тем, что вы являетесь частью общества и можете нормально функционировать только в такой среде. Мы можем пойти дальше и сказать, что вы – квант некоторого поля, распределенного в человеческом пространстве, которое описывает плотность людей в окрестности каждой точки этого пространства, а не интенсивность электромагнитного поля. Подобная модель оказывается технически очень удобной для описания пространственно-временно́го поведения экосистем, особенно для описания вымирания, где важное значение имеют дискретные изменения. Здесь кажется уместным ввести странный, похожий на оксюморон термин индивид-дуальность по аналогии с дуализмом волна-частица.
Слово «индивидуальный» (individual) имеет несколько различных значений. Оно может означать и «отдельный», и «отличный от других», и «единственный», но напоминает также и слово «неделимый» (indivisible). Мы совершенно точно не являемся неделимыми: мы состоим из клеток, которые, в свою очередь, состоят из цитоплазмы, нуклеиновых кислот, белков и так далее. А последние, в свою очередь, состоят из атомов, состоящих из нейтронов, протонов, электронов и так далее – вплоть до тех элементарных частиц, которые сейчас считают продуктом теории струн (и которая, в свою очередь, сегодня уже не считается окончательным описанием материи). Другими словами, там «черепахи до самого низа» и никаких неделимых единиц материи не существует. Нет смысла в понятии «элементарная частица», нет никакой «конечной остановки» при движении вглубь материи. Все сделано из чего-то – и так до бесконечности.
Однако это не означает, что все предметы являются просто суммой своих частей. Возьмем, например, протон, который состоит из трех кварков. У него есть собственный момент вращения – спин, – который, как раньше считалось, является суммой спинов составляющих его кварков. Однако эксперименты последних двадцати или тридцати лет показали, что это не так: спин возникает из неких коллективных свойств кварков и пульсирующих быстрораспадающихся частиц, называемых глюонами. Понятие индивидуального кварка оказывается бесполезным, когда имеет место столь сильное коллективное поведение. Протон из чего-то состоит, но его свойства не обнаруживаются путем сложения свойств его составных частей. Когда мы пытаемся определить это нечто, то обнаруживаем, что, как иногда говорят о Лос-Анджелесе, «там нет никакого „там“».
Возможно, вы и так уже знаете, что наивный редукционизм склонен к излишнему упрощению. Но есть и другой момент. Вы не просто составной объект (это вы тоже уже знаете), но в определенном смысле вы и не человек. В вашем теле примерно 100 триллионов бактериальных клеток, в десять раз больше, чем клеток человеческого организма, и эти бактерии содержат в сто раз больше генов, чем ваши собственные клетки. И эти бактерии – не просто пассивные обитатели зоопарка, который вы из себя представляете. Они самоорганизуются в сообщества у вас во рту, в пищеварительном тракте и других частях тела, и эти сообщества – микробиомы – управляются разнообразными и динамичными способами конкуренции и сотрудничества различных бактерий, что и позволяет нам жить.
В последние несколько лет геномика дала нам инструмент для исследования микробиомы: идентификацию микробов по цепочкам их ДНК. Исследования еще не завершены, но уже сейчас сделаны поразительные открытия. Благодаря своим микробам младенец лучше переваривает материнское молоко. А способностью усваивать углеводы вы в значительной степени обязаны энзимам, которые могут быть выработаны только генами – причем не вашими, а вашей микробиомы. Ваша микробиома может быть повреждена – например, из-за лечения антибиотиками, – причем в некоторых исключительных случаях настолько, что в нее могут вторгнуться опасные монокультуры вроде Clostridium difficile, а это угрожает вам смертью.
Возможно, самым замечательным было открытие оси пищеварительный тракт – мозг: ваша желудочно-кишечная микробиома способна порождать маленькие молекулы, которые могут преодолевать гематоэнцефалический барьер и влиять на состояние вашего мозга. Хотя механизм этого воздействия пока не до конца ясен, появляется все больше свидетельств того, что микробиома может быть значительным фактором в возникновении таких мозговых нарушений, как депрессия и расстройства аутистического спектра.
Короче говоря, вы можете представлять собой коллективную собственность, управляющуюся тесным взаимодействием ваших компонентов.
Итак, возможно, это верно, что вы не индивидуальны (во всяком случае, в одном из смыслов этого слова). А как насчет ваших микробов? Похоже, ваша микробиома – это тоже система сильных взаимодействий: микробы формируют внутри вас тесные колонии и не только обмениваются химическими веществами для метаболизма, но и взаимодействуют, испуская молекулы. Они даже могут передавать друг другу гены и в некоторых случаях делают это, отвечая на сигнал, который издает нуждающийся реципиент, – своего рода бактериальный крик о помощи! Отдельно взятый, изолированный микроб ничего подобного не делает, так что это сложное поведение – коллективное свойство микробиомы, а не «индивидуального» микроба. Даже у микробов, номинально принадлежащих, казалось бы, к одному виду, есть геномы, отличающиеся по содержанию от их генов на 60 %. Вот вам и «интуитивное» понятие вида! Это еще одна слишком антропоморфная научная идея, неприложимая к большинству аспектов жизни.
До сих пор я говорил о связях в пространстве. Но есть и связи во времени. Если материя, составляющая Вселенную, сильно взаимосвязана в пространстве, и мы обычно не думаем о ней, как о совокупности ее частей, то бессмысленно и связывать причину какого-либо события с каким-то из частей целого. Точно так же, как вы не можете связать спин протона с каким-то из его компонентов, вы не можете представить то или иное событие как следствие одной-единственной причины. К сложным системам неприменимы ни удобное понятие индивидуальности, ни буквальное понятие причинности.
Чем больше мозг животного, тем оно умнееНиколас Хамфри
Психолог, Дарвинский колледж, Кембридж. Автор книги Soul Dust: The Magic of Consciousness[8].
Чем больше мозг животного, тем оно умнее. Вы можете подумать, что связь здесь вполне очевидна. Достаточно посмотреть на эволюционную родословную человека. У нас мозг больше, чем у шимпанзе, и мы умнее, чем шимпанзе. А у шимпанзе мозг больше, чем у мартышковых, и они умнее, чем последние. Или, в качестве аналогии, давайте посмотрим на историю вычислительных машин в XX веке. Чем больше были машины, тем с большей силой они умели перемалывать числа. В 1970-е годы новый компьютер у меня на факультете занимал целую комнату.
Со времен френологии XIX столетия и до появления технологий сканирования мозга в XXI веке было принято считать, что объем мозга определяет когнитивную способность. В частности, в любом современном учебнике вы найдете утверждение о том, что размер мозга разных видов приматов причинно связан с их социальным интеллектом. Признаю, что ответственность частично лежит на мне, потому что в 1970-х я сам отстаивал эту идею. Но уже многие годы я испытываю подозрение, что она неверна.
С ней не согласуется слишком много упрямых фактов. Начать с того, что нам известно, что некоторые младенцы рождаются, имея всего две трети нормального объема мозговой ткани, и при этом во взрослом состоянии не проявляют практически никакого дефицита когнитивных способностей. Мы знаем, что в ходе нормального развития человеческого мозга он уменьшается по мере развития когнитивности (известный пример – это изменения в «социальном мозге» во время взросления, когда между десятью и двадцатью годами объем серого вещества в коре уменьшается примерно на 15 %). И что самое удивительное, мы знаем, что некоторые весьма далекие от человека животные – например пчелы или попугаи – могут воспроизводить многие умения человеческого интеллекта, при том что мозг пчелы в миллион раз, а мозг попугая в тысячу раз меньше мозга человека.
Ключ к разгадке тут, конечно же, в программировании: для качества когнитивного функционирования важно не столько аппаратное обеспечение мозга, сколько программное, не «железо», а софт. Более умному софту не нужен аппарат большего размера (на самом деле, как показывает сокращение объема коры по мере взросления, ему нужен аппарат более компактный). Это верно, что программы, которые дают выдающиеся результаты, нуждаются в очень тщательном проектировании – и это происходит либо в ходе естественного отбора, либо в ходе обучения. Но с момента, когда они начинают работать, они не так требовательны к «железу», как более старые версии. Что касается особого случая со