Василий Налимов - Разбрасываю мысли

Квантовые флуктуации геометрии порождают не только новые взгляды на природу электричества и вакуумных флуктуаций энергии, но и новую концепцию элементарных частиц как возбужденных квантовых состояний геометрии пространства (с. 60).

Если представление о флуктуации метрики воспринимается достаточно легко, то представление о колеблющихся топологиях требует разъяснения [там же]:

Чтобы достигнуть нового понимания природы электричества, достаточно поставить под сомнение старое представление о топологии нашего пространства: «пространство в малом – евклидово». Это представление справедливо только для повседневного опыта. Тому, кто летит над океаном на высоте нескольких миль, кажется, что поверхность океана ровная, т. е. обладает указанной евклидовой топологией. Но тот, кто в это же самое время находится в маленькой лодке среди океанских волн, видит совершенно противоположное. Он видит вокруг себя постоянно образующиеся и разбивающиеся в брызги гребни волн. Он понимает, что на сантиметровых и миллиметровых расстояниях поверхность воды еще более сложна и многосвязана. Неспокойный океан служит наилучшей аналогией геометрии на расстояниях порядка планковской длины, где тоже нет ни одной спокойной области (с. 52).

Концепция пространства, резонирующего между различными пенообразными структурами, является принципиально новым шагом (с. 80).

Мы в этой работе опирались только на вариабельность метрики пространства морфофизиологических признаков. Может быть, и нам надо идти дальше и говорить о флуктуации топологии ? Топология, как это подчеркивает Уилер, первична, метрика – вторична. Расстояние между A и B будет в конечном счете определяться топологическими представлениями – разветвлением взаимосвязей между A и В . И, может быть, опираясь на флуктуацию топологии пространства, мы сможем гораздо более тонко описать поражающую нас в природе вибрирующую гармонию многосвязанности живого?

Но здесь все же уместен вопрос: сколь глубоко теоретическая биология будущего сможет погрузиться в современные, глубоко абстрактные (и потому неизбежно патологические с позиций здравого смысла) построения современной геометрии? К обсуждению этого вопроса с иных, чем у нас, позиций подходит и И.А. Акчурин [1973]:

…все явления жизни представляют собой также очень сложную пространственную и временную корреляцию определенных физико-химических процессов, представляющих свою, «органическую целостность», по нашему мнению, как раз благодаря «вступлению в игру» особых структур «склеивающихся» пространственно-временных точек современной алгебраической геометрии (с. 209).

Здесь речь идет о пространствах А. Гротендика [1972], в которых локально точки могут слипаться, склеиваться вместе, переставая быть замкнутыми – отделенными друг от друга.

Но эти высказывания все же носят еще слишком общий характер – они не несут той объяснительной силы, которая нужна для их предметного и биологического обсуждения.

Значительно более конкретно серьезная геометрическая проблема ставится в следующем примере из биофизики, рассмотренном Маниным [1980]:

Классические непрерывные системы, управляемые дифференциальными уравнениями, могут имитировать дискретные автоматы лишь при исключительно сложной структуре своего фазового пространства: обилии областей устойчивости, разделенных невысокими энергетическими барьерами… Между тем действие «генетических автоматов» мы пытаемся часто описывать именно такими механическими терминами. К самым известным парадоксам, к которым приводит такое описание, относится гипотетическая картина разворачивания двойной спирали в процессе репликации. В этой картине двойная спираль бактериальной хромосомы закручена примерно на 300000 оборотов. Так как ее удвоение в благоприятных обстоятельствах занимает 20 минут, согласно механической модели репликации, при разворачивании спирали часть хромосомы должна вращаться со скоростью не меньше 125 оборотов в секунду. Параллельно должна происходить сложная сеть безошибочных биохимических превращений (с. 15).

По-видимому, понимание таких ситуаций станет возможным, если расширить концепцию геометрии так, как это делает Уилер. Для ее характеристики, кроме топологии, дифференциальной структуры и метрики, он вводит еще понятие спина, характеризующего отношение [134]«положение – поворот» фигуры в пространстве. Тогда открывается возможность рассматривать более емкие – многослойные пространства с 2 n-возможными спиновыми структурами в n -связанном пространстве [Уилер, 1970].

Все же трудно себе представить возможность самостоятельного онтологического существования множества различных пространств. Скорее можно говорить о различных геометриях как о разных грамматиках , необходимых для порождения различных текстов Мира. Единство Мира будет определяться тем, что все его тексты устроены так, что они опираются на грамматики геометрий. Геометрии существуют постольку, поскольку существует наблюдатель , воспринимающий порожденные ими тексты.

Какова может быть роль наблюдателя в построении теоретической биологии? Мы хорошо знаем, что в физической теории роль наблюдателя отнюдь не тривиальна. Может быть, можно даже утверждать, что физическая теория построена как своеобразный диалог между неким (иногда – абстрактным) наблюдателем и той реальностью, которая существует просто так, как она есть, не будучи никак выявленной. Во всяком случае, уже в классической механике, чтобы записать уравнения движения, наблюдателю надо задать геометрию пространства и указать, как на этом пространстве задаются координаты точки. В теории относительности вводится представление об ускоренном наблюдателе, который имеет линейки и часы и вводит в своей окрестности систему отсчета [Мизнер, Торн, Уилер, 1977, т. 1]. Еще сложнее обстоит дело в квантовой механике. Там говорят о квантовом состоянии системы, которое, будучи ненаблюдаемым, обладает самостоятельным существованием. Наблюдение рассматривается как взаимодействие этой системы с наблюдателем – аппаратурной системой. В результате этого взаимодействия происходит актуализация того, что ранее существовало лишь в своей статистически заданной потенциальности. Описание оказывается вполне четким для ансамбля исходов. Но как может быть предсказан результат некоего единичного опыта? Не вводится ли здесь скрыто представление об абстрактном метанабюдателе , делающем выбор, ограниченный по своим возможностям статистически заданной потенциальностью?

Наверное, уместно продолжить предложенное Уилером [Wheeler, 1981] сравнение двух реальностей – семантической и физической. Обе они раскрываются только через эксперимент, осуществляемый наблюдателем в обстановке некоторой неопределенности. В нашей системе представлений семантическая реальность – смысл Слова – раскрывается только после того, как построен Текст и смысл его воспринят наблюдателем, способным порождать фильтр понимания p ( y/μ ). Этот фильтр непредсказуем – он не существует у наблюдателя заранее, а возникает в результате его взаимодействия с Текстом [Налимов, 1979]. Каким-то похожим образом раскрывается и квантовомеханическая реальность. Вот как говорит об этом Уилер, сравнивая физический эксперимент с описанным им своеобразным семантическим экспериментом, направленным на раскрытие смысла слова [Wheeler, 1981]: