Закон перехода к надсистеме
Объединение систем и переход на более высокий системный уровень
БиологияБиологические закономерности, модели и эффекты и их применение в других областях деятельности
X
Иерархические системы по Герберту Саймону
По мнению Герберта Саймона: «…в процессе эволюции сложные системы образуются из простейших систем гораздо быстрее в том случае, когда существуют какие-то устойчивые промежуточные формы. Получающиеся в первом случае сложные формы должны быть иерархическими. Теперь нам остается лишь обратить аргументацию, чтобы объяснить, почему в природе среди сложных систем иерархические системы заняли столь доминирующее положение».
Герберт Саймон, Науки об искусственном, М., «Едиториал УРСС», 2004 г., с.118.
«… время, необходимое для того, чтобы в результате эволюции из простых элементов возникли сложные формы, критическим образом зависит от числа и распределения потенциальных промежуточных устойчивых форм. В частности, если существует иерархия потенциально устойчивых «подсистем» с приблизительно одинаковой широтой на каждом уровне, скажем s, то можно ожидать, что время, требуемое на образование каждой подсистемы, будет приблизительно одинаковым на каждом уровне, то есть пропорционально величине 1/(1 - р)s. Время же, нужное для сборки системы из n элементов, окажется пропорционально logsn, то есть числу уровней системы.
Можно сказать (скорее в иллюстративных целях, чем в качестве реальной оценки), что время, требуемое на эволюцию многоклеточного организма из одноклеточного, должно быть приблизительно того же порядка, что и время, необходимое для того, чтобы в результате эволюции из макромолекул получились одноклеточные организмы. Аналогичные соображения справедливы и в отношении эволюции аминокислот в белки, атомов в молекулы и элементарных частиц в атом. […]
Во-первых, теория не предполагает никакой целенаправленности […] Сложные формы могут возникать из простых и в результате чисто случайного процесса. […] Направленность же развития возникает из-за того, что время от времени некоторые из зародившихся сложных форм оказываются устойчивыми. Но ведь это не более как принцип выживания наиболее приспособленного или устойчивого, на нашем языке.
Во-вторых, не все большие системы организованы иерархическим образом. Например, большинство полимеров, таких, как нейлон, представляют собой простые линейные цепочки из одинаковых звеньев, мономеров. Однако для наших целей такие структуры позволительно рассматривать как иерархии единичной широты, как предельный случай, ибо цепочка любой длины соответствует состоянию относительной устойчивости.
В-третьих, эволюция от простого к сложному не дает никаких указаний относительно направления и величины изменения энтропии системы в целом. Если в ходе этого процесса происходит поглощение свободной энергии, то сложная система будет иметь меньшую энтропию, чем сумма её элементов.
Если же происходит выделение свободной энергии, справедливо обратное. В большинстве биологических систем реализуется именно первая альтернатива и, чтобы не произошло нарушения второго закона термодинамики, необходим приток свободной энергии, покрываемый солнечным освещением или другим источником энергии. Для эволюционных процессов, о которых мы говорим, состояния равновесия должны быть лишь локально, а не глобально устойчивыми. Они могут быть устойчивыми лишь в установившемся состоянии, то есть только тогда, когда имеется внешний источник свободной энергии. Но так как организм не является энергетически замкнутой системой, невозможно установить направление эволюции, не говоря уже о её скорости, основываясь лишь на соображениях классической термодинамики.
Все оценки указывают на то, что измеренное в физических единицах количество энтропии, связанное с формированием одноклеточного биологического организма, пренебрежимо мало - порядка 10-11 кал/град. «Невероятность» эволюции не имеет никакого отношения к величине энтропии, генерируемой каждой клеточной бактерией в каждом поколении. И то, что в этом смысле количество информации никак не влияет на скорость эволюции, доказывается хотя бы тем, что и для «копирования» одной клетки в репродукционном процессе и для формирования первой клетки в процессе эволюции требуется совершенно одинаковое количество информации.
Существование устойчивых промежуточных форм оказывает на процессы эволюции сложных форм столь же мощное влияние, как и эффект катализаторов на скорости реакций и на стационарное распределение продуктов реакции в открытых системах. Ни в том, ни в другом случае изменение энтропии не дает ключа к разгадке поведения систем».
Герберт Саймон, Науки об искусственном, М., «Едиториал УРСС», 2004 г., с.112-114.
