Библиотека Михаила Грачева

   

 

   
каталог
 

Винер Н.

Динамические системы в физике и биологии*

 

Источник:

Горизонты науки и техники. – М.: Мир, 1969. С. 43–46.

 

 

Красным шрифтом в квадратных скобках обозначается конец текста

на соответствующей странице печатного оригинала указанного издания

 

Взявшись за эту тему, я вынужден высказать ряд различных предположений. Если эти предположения справедливы, то во многих случаях они будут претворены в жизнь еще задолго до наступления 1984 года. Не придерживаясь этой даты, я попытаюсь описать направления, в которых будут развиваться фундаментальные науки, и в частности теория динамических систем. Самая большая ошибка всех предсказаний – это чересчур узкое проецирование в будущее сегодняшних возможностей науки. Вещи, о которых я собираюсь говорить, находятся сейчас в стадии возникновения. Они привлекли мое внимание в результате обобщения многих работ, проводимых во всем мире.

Создается ощущение, что многочисленность элементарных частиц в современной физике совершенно недопустима и мы находимся на грани, за которой в ближайшем будущем следует ожидать появления новой, более унифицированной физики, где квантовая теория и теория относительности окажутся пересмотренными, а процессы рождения и разрушения фундаментальных частиц будут иметь природу квантовых скачков. Существуют также ясные свидетельства того, что квантовая физика рассматривает лишь весьма грубые проявления событий, имеющих значительно более тонкую временную и пространственную структуру. В дальнейшем квантовые представления в большой степени будут поглощены классической теорией детерминизма, в которой всякая неопределенность возникает исключительно из-за нашей неспособности оперировать с явлениями весьма малых масштабов какими-либо иными методами, кроме статистических. В такой детерминистской теории попросту исчезнут многие существенные трудности, связанные с теорией относительности, поскольку отмеченная выше микромасштабная система будет описываться непрерывно изменяющимися переменными и не будет требовать рассмотрения действия на расстоянии.

Основные проблемы биологии также должны быть связаны с системами и их организацией в пространстве [c. 43] и времени. Огромную роль здесь должна сыграть самоорганизация. Мое предсказание для науки о жизни сводится к тому, что она ни в коей мере не будет поглощаться физикой. Наоборот, биология будет все более ассимилировать различные разделы физики.

Многое в современной науке говорит о будущем биологии, и это заставляет меня сомневаться в том, что необходимо проводить четкую грань между фундаментальной наукой и ее техническими приложениями. Один из примеров – непрерывно растущий интерес к нуклеиновым кислотам и их воспроизведению. Возможно, комплексы нуклеиновых кислот играют решающую роль не только для генетической, но, по всей вероятности, и для нервной памяти. С точки зрения физиологии ясно и то, что генетика, вирусология и исследования природы рака – это всего лишь отдельные ветви химии нуклеиновых кислот, или, точнее, раздела этой науки, занимающегося исследованием структур. Я убежден, что химия нуклеиновых кислот займется со временем изучением ферментов, иммунными реакциями и другими близкими вопросами. Д-р Эдмонд Дьюэн как-то указал мне на то, что расстройство нервной системы, наблюдаемое при шизофрении и других психических болезнях, не может быть совершенно независимым от того типа генетических изменений, которые имеют место при заболеваниях раком.

Возвращаясь к вопросу о нервной памяти и той роли, которую играют здесь комплексы нуклеиновых кислот, я считаю вполне возможным использование способности комплексов нуклеиновых кислот к запоминанию при проектировании устройств памяти вычислительных машин. Физика твердого тела переживает сейчас период своего расцвета, и вполне вероятно, что последующие поколения будут использовать нуклеиновые кислоты как ценные технические материалы.


Я совершенно убежден, что теория динамических систем имеет самое прямое отношение к проблемам организации биологических структур. Выявление особого значения нуклеиновых кислот для нервной системы подсказывает, что возникнет новая неврология, в которой процессы долговременного хранения информации будут, по всей вероятности, в значительно большей степени зависеть от нуклеиновых кислот и связанных с [c. 44] ними веществ. Сама нервная система будет во все большей степени рассматриваться не как статическое образование, а как живая система, изменяющая свою внутреннюю структуру по мере накопления опыта. Здесь мы будем вынуждены отрешиться от привычки, свойственной всем биологам, заниматься преимущественно клеткой. Несмотря на то что общее количество нервных клеток не увеличивается с момента рождения, происходит непрерывный рост и реорганизация системы взаимных соединений между нервными клетками. Изучая кратковременные явления, мы по-прежнему выделяем нервную систему со всеми ее связями, существующими на данный момент времени, как основу чувств, движений и рефлексов. Однако мы не можем рассматривать нервную систему как вычислительную машину с неизменяемой структурой. Всякий раз надо учитывать взаимодействие между тем, что проф. Ф. Шмитт из Массачусетского технологического института называет «сухой» нейрофизиологией, оперирующей с установившимися структурами нервных сетей, и соответственно «мокрой» физиологией, которая все больше централизуется вокруг нуклеиновых кислот.

По мере увеличения наших знаний о памяти и ее механизме психология, ранее бывшая наукой феноменологической, оказывается тесно связанной с нейрофизиологией. Многие соображения до настоящего времени основывались на достаточно скандальной основе. Так, например, изучение непосредственной связи на расстоянии между различными нервными системами, вероятно с помощью каких-то неизвестных излучений, стало теперь объектом подлинно научного анализа, свободного от антинаучных предположений, сводившихся к тому, что мы имеем дело здесь с чем-то не имеющим физического описания. Заглядывая в будущее, я твердо верю, что наука либо найдет адекватное физическое толкование телепатических феноменов, если, конечно, они действительно существуют, что, по-моему, вполне вероятно, либо полностью и окончательно исключит их из сферы своих интересов.

Главное значение теории динамических систем заключается, на мой взгляд, не столько в том влиянии, которое она оказывает на физиологию, но и в открывающихся здесь новых возможностях лечения или полного [c. 45] уничтожения человеческих недугов. Группа сотрудников Главной больницы штата Массачусетс и Массачусетского технологического института, пользуясь новейшими методами усиления и преобразования нервных импульсов, исследует возможность регистрации входящих и выходящих сигналов на высших уровнях нервной системы, минуя сенсорные органы и мышечные эффекты. Это важно для создания искусственных органов. Благодаря использованию существующих нервных каналов человек получает возможность пользоваться такими органами достаточно свободно и естественно. Аналогичные методы начинают развиваться и в терапии. Так, например, д-р Дж. Лайман и его сотрудники в Лос-Анджелесе разрабатывают новый метод лечения диабета, который состоит в том, что содержание сахара в крови измеряется непрерывно, а инсулин вводится не в определенные часы, а в те моменты, когда возникает реальная физиологическая потребность. Искусственный гомеостазис подобного рода представляет собой непосредственное развитие идеи, заложенной в конструкцию искусственного стимулятора сердечной деятельности. Основное значение подобных работ состоит, на мой взгляд, не столько в получении новых методов устранения физиологических недостатков, сколько в получении мощной экспериментальной базы для развития новой медицины. [c. 46]

 

Примечание

 

* Wiener N. Dynamical Systems in Physics and Biology. // The New Scientist. 1964. Vol. 21. P. 211–212.

Вернуться к тексту

 

 

 

 

   
 
каталог