Игра в имитацию - читать онлайн книгу. Автор: Эндрю Ходжес cтр.№ 116

читать книги онлайн бесплатно
 
 

Онлайн книга - Игра в имитацию | Автор книги - Эндрю Ходжес

Cтраница 116
читать онлайн книги бесплатно

Алан постоянно размышлял об эмбриологии. Его завораживал тот факт, что подобное развитие определяет нечто, что «никто еще даже не начал изучать». Со времен «Развития и формы» — классической работы 1917 года, с которой он познакомился до войны — не было сделано значительных открытий. После 1920-х стало возможно сослаться на Принцип Неопределенности и утверждать, что жизнь по своей природе является непознаваемой, подобно тому, как невозможно одновременно измерить скорость элементарной частицы и узнать ее место положения в квантовой механике. Подобно теме разума, этот вопрос окружал флёр религиозности и волшебства, что привлекало внимание Тьюринга и вызывало скепсис. Это было нетронутое поле. Работа С.Х. Уэддингтона по эмбриологии, опубликованная в 1940 году, содержала лишь описание экспериментов по выращиванию тканей, которые показывали, в каких обстоятельствах ткани были способны продолжить свое развитие.

Главная загадка состояла в том, как биологической материи удается формировать настолько сложные структуры, существенно превышающие размеры самих клеток. Откуда группе клеток «знать», что им следует образовать структуру на основе лучевой симметрии, чтобы в итоге создать морскую звезду? Как миллионы клеток обмениваются информацией о данной симметрии? Как кроне ели удается гармонично соблюдать последовательность Фибоначчи по мере роста растения на всем своем протяжении? Как материи удается принимать форму, или, как сказали бы греки, в чем секрет морфогенеза? Биологи прибегали к неоднозначным определениям, таким как «морфогенетическое поле» или туманным концепциям Жизненной Силы для того, чтобы объяснить тот факт, что в ткани эмбриона, похоже, заложен невидимый шаблон, который последовательно направляет его гармоничное развитие. Выдвигались предположения, что данные «поля» можно описать в терминах химии, однако теории так и не было создано. Тьюринг был убежден, что нет иного объяснения, кроме как направляющий esprit de corps. Он выдвигал необъяснимость формы эмбриона в качестве одного из аргументов против детерминизма. С другой стороны, Алан говорил Робину, что его идеи направлены на то, чтобы «победить аргументы сторонников Замысла».

Тьюринг был знаком с лекциями Шредингера 1943 года «Что такое жизнь», в которых путем логического рассуждения выводился постулат о том, что генетическая информация должна храниться на молекулярном уровне и что квантовая теория молекулярных связей способна объяснить, как данная информация сохраняется на протяжении тысяч миллионов лет. В Кембридже Ватсон и Крик, стремясь опередить конкурентов, пытались установить верность гипотезы и суть происходящих процессов. Однако проблема Тьюринга состояла не в том, чтобы последовать за рассуждениями Шредингера, а в том, чтобы найти параллельное объяснение тому, как химический «бульон», при условии, что гены в самом деле производят молекулы, способен породить биологическую систему. Он задавался вопросом, как информация из генов переводится в действия. Подобно вкладу Шредингера, изыскания Тьюринга основывались на принципах математики и физики, а не на эксперименте — это была работа ученого ума.

В литературе встречались и иные предположения о природе «морфогенетического поля», однако в определенный момент Алан решил принять гипотезу о том, что оно определяется некими вариациями в концентрации химических веществ, и посмотреть, как далеко ему удастся продвинуться, отталкиваясь от данной мысли. Он вернулся во времена йодидов и сульфитов, во времена математики химических реакций. Однако теперь Тьюринг столкнулся с проблемой иного порядка. Недостаточно было изучать, как вещество А превращается в вещество Б, требовалось открыть условия, при которых смесь растворов веществ, реагирующих друг с другом, способна образовать систему, пульсирующий узор химических волн, волн концентрации, которые направят формирующиеся ткани, волн, которые захватят миллионы клеток и организуют их в симметричную систему, масштабы которой будут на многие порядки больше. В основу легла параллельная рассуждениям Шредингера мысль о том, что химический «бульон» способен содержать информацию, необходимую для описания крупномасштабной химической системы в пространстве.

Имела место центральная и фундаментальная трудность, примером и объяснением которой служит феномен гаструляции. Этот процесс описан и проиллюстрирован в «Чудесах света». В ходе него идеальная сфера из клеток неожиданно образует желоб, который и определяет, где будет находится голова и хвост зарождающегося животного. Суть проблемы описывается так: если сфера симметрична и химические реакции симметричны и отсутствует информация о направлениях влево, вправо, вверх и вниз, то откуда проистекает решение о выборе направления? Именно данный феномен приводит Тьюринга к мысли, что имеет место воздействие некоей нематериальной силы.

В определенный момент каким-то неведомым путем создается информация, что противоречит ожидаемому протеканию процесса. При растворении кубика сахара в чае не остается никакой информации о том, где он был. В ходе других процессов, таких как кристаллизация, происходит обратный процесс. Структура создается, а не разрушается. Объяснение кроется на стыке нескольких уровней научного знания. При описании процессов с точки зрения химии, когда рассматривается только средние концентрации и давление, какое-либо предпочтительное направление отсутствует. Однако на более глубоком Лаплассовом уровне движения отдельных молекул окажутся не идеально симметричными и, при определенных условиях, в кристаллизующемся растворе, например, этот феномен приведет к тому, что одно из направлений в пространстве окажется предпочтительнее прочих. Пример, выбранный Аланом в качестве иллюстрации, он почерпнул из своего опыта работы с электричеством:

Ситуация напоминает происходящее при подключении электрических осцилляторов. Обычно не составляет труда понять, как работает осциллятор после запуска. Но при первом знакомстве с устройством не очевидно, как начинаются осцилляции. Объяснение заключается в том, что в любом контуре всегда присутствуют случайные возмущения. Любое возмущение, частота которого совпадет с частотой осциллятора, запускает прибор. Окончательным состоянием системы является поддержание колебаний должной частоты, амплитуды (и формы волны), которые также определяются свойствами контура. Фаза колебаний определяется возмущениями в контуре.

Тьюринг установил в своем кабинете систему колебательных контуров и демонстрировал, как постепенно осцилляторы входят в резонанс друг с другом.

Подобного рода процессы, то есть кристаллизация, или скатывание, можно описать как разрешение неустойчивого равновесия. В случае сферы из развивающихся клеток требуется доказать, что некоторым образом, например, за счет изменения температуры или присутствия катализатора устойчивое химическое равновесие становится неустойчивым — своего рода химический эквивалент последней соломинки, ломающей спину верблюду. Сам Алан в качестве аналогии приводил мышь, взбирающуюся на маятник.

Здесь крылась мысль, способная объяснить, как информация в генах переводится на уровень физиологии. Проблема роста в целом является куда более сложной, тем не менее анализ данного момента роста способен принести разгадку того, как из ничего вдруг словно по мановению волшебной палочки возникает гармония и симметрия биологических структур.

Вернуться к просмотру книги Перейти к Оглавлению Перейти к Примечанию