Библиотека Михаила Грачева

   

 

   
каталог
 

Винер Н.

Перспективы нейрокибернетики*

 

Источник:

Философские вопросы биологии и биокибернетики: Сб. пер. Вып. 3. – М., 1970. С. 104–122.

 

Красным шрифтом в квадратных скобках обозначается конец текста

на соответствующей странице печатного оригинала указанного издания

 

Я полагаю посвятить эту вступительную лекцию обсуждению роли случайности в организации и, в частности, в организации нервной системы, как структурной, так и функциональной. К настоящему времени мы хорошо владеем различными механическими устройствами, имитирующими деятельность живых организмов. У нас есть вычислительные машины, выполняющие для нас счетные операции, автоматически приборы для включения тока в тостере и тысячи других устройств. Большинство из этих механизмов являются «изобретениями», то есть сцеплением механических и электрических операций, соединенных в одно целое благодаря изобретательности человека, изобретениями, про которые едва ли можно подумать, что они появились в результате случайности природа. Тем не менее живые организмы действительно когда-нибудь произошли, и мы обычно полагаем, что они появились благодаря случайности природы. Возникает вопрос, являются ли принципиальными различия между живыми организмами и искусственно созданными суррогатами или же можно найти промежуточные системы, связывающие обе стороны этой пропасти?

При этих условиях не должно казаться неестественным, что мы обратились к исследованию вероятности и случайности, чтобы восполнить в отнесении живых организмов тот внешний план иди программу, которые кажутся отсутствующими при их происхождении. Таким образом мы лишь снова идем по пути, [c. 104] по которому шел Дарвин в своей теории естественного отбора.

В 18-м столетии общая точка зрения на многообразие форм животного и растительного мира выражалась в том, что виды животных и растений считались не изменяющимися со времени первоначального творения их божеством. Много лет спустя начали высказываться сомнения относительно данной точки зрения, например, такими оригинальными исследователями, как Ламарк, Эразм Дарвин и Чарльз Дарвин. Ученые стали искать механизмы, иные чем божественное сотворение, которые могли бы объяснить происхождение видов. Здесь победило предположение Дарвина о существовании естественного отбора. Суть этого предположения состоит в том, что виды животных или растений, которые первоначально были достаточно близкими друг другу и могли неограниченно скрещиваться, с течением времени все более и более дифференцировались, пока эта возможность не утратилась, разбив таким образом непрерывность скрещивания как общего свойства данных видов на несколько раздельных групп или сообществ, характеризующихся ограниченными возможностями скрещивания по отношению друг к другу. В одних сообществах особи обладают достаточной уравновешенностью со средой (включая в нее как часть также и внутреннюю среду организма). Эти сообщества процветают и размножаются, давая, в свою очередь, начало новым видам. Другие, менее приспособленные к среде, хиреют и рано или поздно вымирают. Таким образом, структура видообразования, по Дарвину, есть структура дробления вследствие эволюции крайних зон, в которых уже с самого начала имело место – по крайней мере в возможности – более или менее случайное распределение признаков да и самое образование крайних зон было случайным. Эта схема объясняет, как случайные отклонения могут приводить, по-видимому, к хорошо выраженным формам. [c. 105]

Когда Дарвин разрабатывал теорию естественного отбора, о механизмах, управляющих данными процессами, нам было известно значительно меньше того, что мы узнали, начиная с того времени.

Основной механизм наследственности состоит из генов и их комбинаций. Это не было известно Дарвину, хотя в Брюнне аббат Мендель уже готовил свой основной экспериментальный труд по этому вопросу. Но даже в труде Менделя носителей элементарных свойств, названных генами, обнаруживали лишь посредством физиологических воздействий, и Мендель ничего или почти ничего не знал о ядерных элементах, хромосомах, которые несут эти гены, ни о самом строении генов или хромосом. Благодаря этому позднее появившемуся труду мы получили возможность дополнить предположения Дарвина тщательным исследованием динамики размножения видов и рас и статистическим исследованием частоты различных динамических комбинаций.

Мы находимся сейчас на той стадии исследования, когда динамика физиологии индивидуума переживает период, аналогичный периоду исследований, проделанных в свое время Дарвином, Менделем и их последователями в области динамики генетики расы. Царица всех физиологических наук – физиология нервной системы. Поэтому, в общем, не удивительно, что современное изображение того, как формируется нервная деятельность, имеет самое большое сходство с картиной естественного отбора.

Мы живем в том веке, когда автоматы становятся частью нашей повседневной жизни. Большинство из этих автоматов в своих действиях имеют очень мало сходства с живыми организмами, выполняющими аналогичные функции. Считать структуру такого неестественного явления способной к размножению и производству других систем с теми же свойствами противоречит [c. 106] самому образу нашего мышления. Я не хочу сказать, что это невозможно, ибо я сам некогда развивал представления о том, как один и тот же действующий механизм может в одно и то же время функционировать в качестве шаблона для целей конструкции и для производства других механизмов с теми же самыми функциями. Тем не менее, чтобы такой метод приобрел какую бы то ни было жизненность, он должен иметь вероятность, и мы должны перспективы развития и размножения такой системы рассмотреть со статистической точки зрения.

Необходимость статистического звена при исследовании жизненных процессов вообще и процессов, происходящих в нервной системе, в частности, понимали многие физиологи, но со всей отчетливостью подчеркнул доктор У. Росс Эшби. Однако, понятие о статистическом описании динамической системы, а для данного случая понятие самой динамической системы не является ни тривиальным, ни легко доступным, требует больших познаний в математике и математических методах. Моей целью в данной беседе является подчеркнуть некоторые вопросы, которые должны учитываться при данном усложненном подходе к таким проблемам.

Большая часть современных методов исследования нервной системы направлена на изучение нервного волокна, которое является основным проводящим механизмом нервной системы. Известно, что по длине нервного волокна возбуждение передается спайкообразной волной электрической активности, которая распространяется по волокну с достаточно определенной скоростью, затем наступает период временного бездействия, прежде чем нерв можно снова привести в возбуждение, Имеется весьма удовлетворительное физико-химико-электрическое объяснение, как такой импульс возбуждения распространяется по волокну. Так как передача возбуждения по нервному волокну представляет собой одно из редких явлений нервной системы, которое может изучаться в условиях относительной [c. 107] изоляции, то обнаружилась в большой степени тенденция к построению экспериментальных моделей нервной системы из элементов, которые являются по существу моделями нервных волокон.

Далее, нервные волокна, из которых состоит белое вещество нервной системы, и элементы, составляющие серое вещество, хотя серое вещество само состоит в основном из волокон, во многом отличаются: волокна белого вещества значительно длиннее волокон серого вещества. Вероятно, молекулярные процессы, лежащие в основе нервного проведения, протекают одинаково в обоих видах волокон, хотя в волокнах белого вещества они протекают без каких-либо существенных изменений в течение более длительного времени. Помню, в детстве я читал популярную статью для детей о нервной системе, где возбуждение нерва образно сравнивалось с рядом последовательно идущих друг за другом неудачных позиций в конце партии в домино, когда один неудачный ход расстраивает следующий за ним и т. д. Этот пример может служить хорошей аналогией, если мы не будем слишком вдаваться в детали, и показывает, что передача нервного импульса представляет многократную итерацию действия, которое каждый раз трансформируется вновь. В итоге, после длительного ряда таких повторений, данная структура действия после того, как она была воспроизведена очень много раз и, можно ожидать, приобрела асимптотическую форму, при которой не остается никаких следов от формы первоначальной активности, останется. Импульс передается по нерву и либо пропадает с течением времени на пути, либо принимает стандартизированную форму. В этом, очевидно, кроется, происхождение удивительного явления «всё или ничего», наблюдающегося при проведении нервного возбуждения.

Итак ясно, что свойство «все или ничего» есть результат длительного во времени и непрерывного в пространстве [c. 108] процесса проведения нервного возбуждения, протекающего по существу в постоянных условиях. Тогда не следует предполагать, что это свойство должно обнаруживаться в коротком нервном волокне, в котором возобновление начального импульса не получает осуществления или из-за недостаточного разгона движения, необходимого, чтобы импульс мог принять окончательную форму, или из-за неоднородности строения проводящего пути, как, например, в случае восходящих и нисходящих ветвей или в случае теледендрона и дендритов. Я полагаю, что существуют положительные данные о том, что гипотеза «все или ничего» в приложении к серому веществу ведет к ложным заключениям.

Этот случай – элементарный пример той осторожности, с какой мы должны давать оценку механизмам деятельности нервной системы. Простая форма активности нерва не достаточно сложна, чтобы охватить весь предмет в целом. Более того, трудно дополнить эти данные другими равноценными им данными относительно серого вещества.

Серое вещество – это лес, в котором мы буквально не можем увидеть ни за деревьями леса, ни за лесом деревьев. В нашем распоряжении много методов изучения гистологии серого вещества и несколько методов для изучения его физиологии. Каждый метод обеспечивает нас информацией о каком-либо одном аспекте нервной системы за счет подавления других аспектов и наиболее трудным представляется связать эти различные звенья информации воедино. Если мы хотим знать все разветвления отдельного волокна нервной системы, мы применим метод окраски, подобно методу Гольджи, при котором, по-видимому, случайно окрашивается металлическим налетом одно из многих волокон. Сведения, получаемые нами относительно отдельного волокна, являются в высшей степени точными. Однако сведения, касающиеся его действительной ориентации по отношению к другим волокнам, остаются ограниченными и [c. 109] сомнительными. С другой стороны, мы можем использовать цветную окраску, которая должна выявить большую часть волокон за счет изображения их в виде сложного и запутанного сплетения. Чтобы иметь возможность интерпретировать данные, получаемые с помощью этих двух методов для того, чтобы понять связь одного изображения с другими, нужно применить смешанные методы окраски, при которых мы получили бы относительно деревьев или леса столько же информации, сколько мы получаем, пользуясь чистыми методами, и значительно больше информации – хотя бы и неполной – относительно связи между деревьями и лесом.

Таким образом, модно сказать, что наши фактические знания о функциональной организации нервной системы и ее неизменяемости с течением времени минимальны. Очевидно, это постоянство присуще ей в достаточной мере, так что процессы, сохраняющие в памяти прошлые следы, можно отнести к реверберации очень больших и постоянных цепей информации в нервной системе. Это один род памяти, но он, конечно, не является единственным родом. Мало вероятно, чтобы это был тот род памяти, при котором запечатлеваются весьма специфические и длительные впечатления, на которые мы ссылаемся при психоанализе.

Специалист по психоанализу имеет дело с впечатлениями, полученными в раннем детстве, которые, хотя и кажутся полностью утраченными, однако могут опять отчетливо и самым подробным образом возникать в сознании при помощи соответствующих психоаналитических приемов. Любовь матери, столкновение с буднями семейной жизни, отношения между родителями, все может снова полностью или частично всплыть в сознании с помощью процессов, которые имеют известное формальное сходство с процессами, благодаря которым, по-видимому, забытое фотографическое изображение можно проявить и фиксировать. Применение определенных наркотиков и гипноза показывает, что запас накопленных нервной системой [c. 110] впечатлений является в громадной степени большим по объему, чем можно было бы представить себе без этих радикальных методов исследования. Эти скрытые воспоминания, кроме того, что они многочисленны и имеют фрагментарный характер, еще трудно доступны для того, кто их запоминал. Их необходимо выявлять с помощью сложных методов, т.к. сами они легко поглощаются временем. Они, по-видимому, не похожи на реверберации цепей информации, которые имеют место более или менее все время (на протяжении определенного промежутка времени) и которые, как и следовало ожидать, оказались непрочными и легко исчезающими под влиянием даже временного нарушения, а скорее похожи на энграммы, образующиеся в самых интимных структурах нервно-психической организации,. Это не означает, что данные глубинные процессы памяти не имеют физиологических механизмов. Отбросив догматизм и чистый витализм, мы должны предположить, что эти процессы имеют тождественные им физико-химические корреляты. Это означает, однако, что данные корреляты должно искать на уровне более высоком, чем структура нервного волокна и обратиться к структурам более тонкой текстуры, чем та, которую мы видим через обычный микроскоп. Возможно, что подходящим орудием для исследования этих структур является электронный микроскоп и аналитические средства, дающие возможность проникнуть еще дальше – на уровень молекулярной структуры.

Какого же типа структуру, тождественную физиологическим процессам, можно предположить в качестве механизма долговременной памяти? В этом вопросе у нас нет твердой почвы, но зато есть достаточные основания для предположений. Кроме памяти, носителем которой является нервная система индивидуума, есть еще рациональная память, которая существует не только на протяжении жизни отдельного растения или животного, но и на протяжении поколений геологической истории. Это генетическая память, и несут ее (по крайней мере в [c. 111] значительной степени) гены в хромосомах.

Существуют типы животных и растений, которые оставались без радикальных изменений миллионы лет. Конечно, мы не имеем возможности провести прямой эксперимент для выяснения того, как данные живые организмы в прошедшие эпохи передавали наследственные качества, но разумно предположить, что организмы, столь сходные с организмами, существующими в наше время, передавали присущее им свойство памяти так же, как передают его теперь современные организмы Мы знаем, что основным носителем наследственных свойств является ядро зародышевой клетки, и что в ядре наследственные свойства несут мельчайшие органы, названные хромосомами. В хромосомах имеется цепь еще более мелких механизмов наследственности, которые названы генами и о строении которых мы можем лишь в значительной степени делать предположения. За последнее десятилетие наши знания о физико-химической структуре генов значительно возросли, и мы получили отчетливые указания на то, что она заключается в очень специфической и сложной прибавке к структуре нуклеиновых кислот и аминокислот в форме двойной спирали. По-видимому, эта спираль при определенных условиях расщепляется на два компонента, две отдельные спирали, и каждая выбирает из питательной среды, в которую они обе погружены, дополнительные части для построения вновь двойной спирали того же типа, как и первоначальная спираль.

Именно данный факт представляет собой основное явление генетики, а не явления пола. Чтобы из слияния элементов от двух родительских клеток могло возникнуть начало нового индивидуума, гены должны сами производить аналогичные молекулы.

Этот процесс удается объяснить с помощью гипотезы двойной спирали, но она является несовершенной в некоторых своих частях. Не только самый факт расщепления двойной [c. 112] спирали, но также и его динамика и динамика поступления новых элементов из питательной среды требуют своего объяснения. Эта динамика куда более сложный процесс, чем любая переключающая схема нервной сети. Описанная динамика нуклеиновых кислот не ограничивается генами. В наше время имеется много данных о том, что природа вирусов находится в близкой связи с природой генов. Вирусы представляют собой комплексы нуклеиновых кислот, которые умножаются так же, как гены, за счет составляющих их веществ, независимо от того, кто является хозяином – животное или растение. В этом смысле вирусы – паразиты, хотя если строго придерживаться значения слова «паразит», то вирусов следовало бы назвать «жизнедеятельными». Однако вопрос о том, являются ли вирусы живыми или нет, не академический вопрос, ибо слово «жизнь» не подходит здесь, в связи с предопределенностью его значения.


Таким образом, умножение вирусов есть явление того же рода, что и простейшее размножение генов. Возможно, есть еще, помимо генов и вирусов, комплексы нуклеиновых кислот, обладающие обычным механизмом размножения. Такие вещества прекрасно приспособлены к функции носителей памяти не только у расы, но и в индивидууме. В течение пяти последних лет был установлен тот факт, что комплексы нуклеиновых кислот можно быстрее обнаружить в нервной системе, чем в других тканях. Их можно не только обнаружить в нервной системе, но они, по-видимому, локализируются главным образом вблизи синансов, другими словами, в тех участках, где нервные волокна соединяются один с другим и где, как мы должны были бы естественно предположить, протекают наиболее важные и ответственные процессы нервной деятельности.

Таким образом, вполне разумно предположить, что носителями прочной и постоянной памяти (которая не требуется непосредственно, тотчас же) являются не реверберационные цепи информации нервной системы, а комплексы нуклеиновых кислот. [c. 113]

И значит, структурой для этой памяти является не структура переключения, а структура молекулярной активности, скажем, молекулярные вибрации. Это тот род динамики, который изучается физикой твердых состояний. И если бы мы пожелали теперь объединить нервную деятельность со статистической механикой, то вполне возможно получили бы как раз то явление, которое мы и должны бы были изучить, Для того, чтобы понять, какого рода активность может заключать в себе память нуклеиновых кислот, давайте возьмем более простое явление твердого состояния – кристаллообразование. Всем хорошо знакома правильность строения снежинок, которые являются кристаллами воды. В настоящий момент нет нужды объяснять шестистороннюю симметрию снежинок как таковую, так как она соответствует шестиугольной решетке водорода и кислорода в кристаллах. Однако, симметрия снежинки больше, чем симметрия этой решетки. Не все снежинки имеют очевидную шестистороннюю симметрию, но множество их создают ее. При этом процессе наблюдается замечательная аналогия разных частей кристалла. Мы вообще не находим кристаллов, у которых одна бы часть была получена от одной снежинки, другая часть – от другой и т. д. Сходство между разными частями кристалла очень велико, возможно даже слишком велико, чтобы его можно было отнести за счет тождества процесса осаждения, через которое прошли все шесть граней. По-видимому, существует некая активная сила, приспосабливающая одни части кристалла к другим, и эта сила, вероятно, связана с вибрациями снежинки, магнитными или электрическими, или с теми и другими вместе. Таким образом, организацию снежинки нужно искать, возможно, в динамике ее колебаний. Эта динамика не является только линейной, общие проблемы кристаллообразования не могут быть отделены от активной нелинейной динамики кристаллов. [c. 114]

Итак, если мы теперь вернемся к комплексам нуклеиновых кислот, то достоверным является то, что некоторые из них – кристаллы. Кристаллы табачного мозаичного вируса были получены несколько десятилетий назад, а недавно получены кристаллы вируса рака у человека. Таким образом, можно предположить, что в динамике образования этих кристаллов вибрационные процессы играют точно такую же роль, какую они играют при образовании снежинок. По меньшей мере часть этих вибраций может быть электромагнитными колебаниями. В этом случае статика двойной спирали при образовании генов и вирусов, а также механизмов долговременной памяти была бы выражена электромагнитными молекулярными вибрациями спиралей, которые по самой своей природе являются зарождающимися кристаллами. Однако, здесь мы должны явно представлять себе, что возможность, благодаря которой эти вибрации становятся сущностью данного процесса, еще не означает, что эти вибрации обладают достаточной энергией, чтобы действовать на расстоянии. Тем не менее может оказаться вероятным, что такие вибрации будут вызваны при действительно высоких уровнях энергии. Проводившиеся недавно с помощью лазеров исследования показывают, что кристаллы можно заставить вибрировать при энергии, соответствующей очень специфическим образцам. Может быть, было бы возможным получить некоторые вирусо- или генокристаллы и заставить их вибрировать подобным специфическим образом. Если бы последнее удалось, то тогда вполне можно представить, что этот род световой или лучистой энергии сам, возможно, обладает свойством умножения комплексов нуклеиновых кислот. Если он в самом деле представляет собой вещество типа комплекса нуклеиновых кислот, которое осуществляет нервную память, то вполне возможно, что специфическое излучение имеет значение в динамике этой памяти. [c. 115]

Тот факт, что в динамических системах более грубой текстуры вибрационные свойства играют большую роль в организации этих систем, заставили меня заподозрить, что вибрации молекул в комплексах нуклеиновых кислот, возможно, являются ответственными за поведение этих комплексов как организованных систем. Это справедливо как для биологических, так и для технических систем. В обычной электрической системе с генераторами переменного тока, которая служит источником питания для электрических ламп, различные генераторы работают синхронно по частоте или скорости вращения благодаря существующему между ними взаимодействию, которое имеет тенденцию замедлять вращение тех генераторов, которые вращаются быстрее, и ускорять вращение тех, которые вращаются медленнее. Таким образом создается система с устойчивостью в частоте колебаний большей, чем та, которой можно было бы добиться с помощью отдельных механических регуляторов для каждого генератора самостоятельно. Эта синхронность частот представляет собой пример того, что мы называем «нелинейным явлением» или другими словами, явлением, при котором суммирование на входах не дает суммы на выходах. Именно в системах данного рода могут взаимодействовать разные частоты колебаний.

Это прототип явления организации, которое очень часто встречается в биологии. Оно имеет место, например, в частотах колебаний мозга и, по-видимому, создает замечательное преобладание частот около 10 колебаний/сек., которые известны как альфа-ритм. Оно, вероятно, также служит причиной мерцаний в унисон у светляков, живущих на деревьях тропического леса.

Такое поведение в унисон, какое наблюдается у светляков, может в точности воспроизводиться у животных многих других сообществ, например, у цыплят, над которыми мы сейчас экспериментируем здесь, в Амстердаме. У цыплят имеется [c. 116] специфический крик ужаса, который при известных обстоятельствах все особи данного сообщества имеют тенденцию издавать с одной и той же частотой звука и в той же самой фазе звучания. При объяснении того, как производится этот крик, мы должны помнить, что цыплята могут как издавать звуки, так и слышать их. Если этот крик ужаса записать на ленту магнитофона, с обычными для него частотой звука и временем звучания, а затем проиграть запись цыплятам, то цыплята этот крик могут принимать и вторить ему с удивительным постоянством периода. Этот периодический крик может продолжаться в течение нескольких циклов уже после того, как магнитофон выключен. Это дает возможность предположить, что при соответствующих обстоятельствах данный крик может продолжаться неопределенное время, в зависимости от крика других цыплят, оказывающих такое же действие, какое оказывала магнитофонная лента. Таким образом, мы имеем дело с самоорганизующимся процессом, в котором обязательное нелинейное взаимодействие цыплят производит процесс с распознавательной структурой.

Эти явления «захватывания» (или объединения с вовлечением в структуру новых свойств) и «взаимного захватывания» имеют, по-видимому, широкий диапазон в жизненных процессах. Предположение, которое я сделал относительно самоорганизации комплексов нуклеиновых кислот, состоит в том, что молекулярная вибрация подвержена аналогичному «захватыванию». Хотя захватывание, как мы видели, является не обязательно случайным процессом, род самозахватывания, обнаруживаемый нами в сообществах животных, есть вообще уже случайный процесс. Оно является случайным процессом, весьма тесно связанным с процессом, посредством которого молекулярные вибрации частиц воздуха объединяются для образования организованных звуковых волн. Здесь следует рассмотреть историю случайных движений. [c. 117]

В середине прошлого столетия Кларк Максвелл разработал статистическую теорию газов. Все соотношения между давлением, объемом и температурой газов выводились из случайных столкновений частиц, похожих на миниатюрные биллиардные шары. Сначала эта теория была разработана для случаев особо упругих столкновений между шарами незначительных (не принимаемых в расчет) размеров, и она привела к теории абсолютных газов, по которой произведение давления на удельный объем является пропорциональным температуре. Позднее выяснилось, что эта теория не могла соответствующим образом охватить все экспериментальные наблюдения, и она была преобразована Ван-дер-Ваальсом в теорию, учитывающую удельный объем частиц и тот факт, что их взаимодействие распространяется на некоторые известные расстояния. В наше время в теории плазмы мы вынуждены рассматривать звук в средах, в которых диапазон взаимодействия между двумя частицами неопределенен, и поэтому не очень легко приспособить теорию Ван-дер-Ваальса к данному случаю. Однако основы для более широкой статистической теории, соответствующей теории плазмы, а также гораздо более сложной динамике биологических взаимодействий, разрабатывались в это же самое время Гамильтоном в Ирландии и затем позже Виллардом Гиббсом в Соединенных Штатах Америки. Согласно им, основа статистической теории лежит не во множественности молекулярных частиц, а в том, что называется «фазовым пространством». Фазовое пространство имеет в качестве координат положение и момент, а в качестве основного инварианта – энергию, которая представляет собой сумму потенциальной и кинетической энергии. Эта энергия кванта известна под названием теоремы Гамильтона, и вся целиком динамика этой системы может быть выражена на основе данной теоремы. Это классическая основа статистической динамики Гамильтона, несмотря на то, что некоторые улучшения ее, типа улучшений, связанных с теорией относительности, возможно, сами имеют дело с более [c. 118] сложными структурами пространства и времени.

Статистическая динамика рассматривает развитие динамической системы во времени, а не как отдельную данную систему. Она имеет дело скорее с распределением систем, распространяющихся в соответствии с некоторой вероятностью. Чтобы объяснить это распространение, нужно иметь возможность вывести среднее число распределений в фазовом пространстве. Это область исследований, которой я сам посвятил годы, и здесь мы можем применить самую точную математическую теорию в качестве основы статистической механики. Его можно соотнести с одномерной теорией, в которой мы имеем распределение выше некоторого значения таким образом, что множество выше данного интервала является независимо распределенным по сравнению с множеством неперекрывающегося интервала, в котором распределение зависит только от длины данного интервала. С помощью этого распределения, взятого в качестве основы, можно построить очень сложную теорию многих других распределений, зависимых от него, и применить ее к статистической механике.

Позвольте мне заметить здесь экспромтом, что современная статистическая механика была коренным образом преобразована благодаря введению в нее идей квантовой теории. В результате вероятность подчинилась новым постулатам. По-видимому, первоначально в квантовой теории эти постулаты были до некоторой степени произвольными и не легко было понять, почему их следовало бы применить к вероятности, которая связывалась с частотой различных естественных явлений. Однако, возможно было бы объединить эту новую статистическую механику квантовой теории со статистической механикой, соединенной с теорией значительно более классического типа. Эта работа занимала мое внимание в течение ряда лет, и я выполнил ее в сотрудничестве с двумя моими коллегами Армандом Сиджелом из Бостонского Университета и Джакомо делла Рика из Института Теоретической физики в Неаполе. [c. 119] Этот труд далеко не полный и не совершенный, но он дает уверенность в том, что статистическая механика может стать универсальной и охватить явления квантовой, а также классической механики. Тот, кто овладеет основами статистической механики Гамильтона – Гиббса, обнаружит, что она в конце концов не так уж отличается от основ статистической механики Максвелла, с которыми он был знаком годами. В конце концов, если мы имеем дело с молекулами газа, то положения этих молекул выражаются позиционными координатами фазового пространства и координатами момента. Следовательно, статистическая механика Максвелла может быть автоматически выражена как частный случай механики Гиббса, где мы пренебрегаем теми свойствами, которые не изменяются вследствие взаимоперемещений молекул. Это направление исследований, в котором еще многое остается сделать и в котором, естественно, должна разрабатываться, например, теория звука в связи с силами длительного радиуса действия типа тех, которые имеют место в плазмах. Основы Гиббса кажутся мне наиболее подходящими для статистической механики, которая требуется нам для изучения комплексов нуклеиновых кислот и других биологических явлений и в особенности для исследования жизненных и нервных процессов.

Повторяю, так как эта статистическая механика в основном дело будущего (хотя у нас имеется прочная математическая основа, на которой должно ее разрабатывать), то не в пример статистической механике нервных сетей, она не заключает в себе постоянной структуры связей, которая подвергается позднее модификациям. В теории последнего типа было бы удобнее иметь дело со структурами памяти, которые могут передаваться от одного участка анатомической системы на другой. Иными словами, вполне возможно, что подозрения, имеющиеся у таких ученых как Эшби, в том, что основа нервной организация является статистической, не требует того, [c. 120] чтобы она была приписана наличию некоторой постоянной сети аналитических связей, несущих в себе статистическую совокупность сигналов (сообщений). Статистическая неврология точно так же совместима с тем, что я назвал нейрофизиологией жидких систем, как и в случае нейрофизиологии твердых систем.

Я не в состоянии привести резюме этих идей в то законченное состояние, при котором будущему исследователю ничего не остается делать, как только дополнять в деталях схему, которая уже изображена в точности и закончена. Однако я полагаю, что помог тем, что предложил некоторую вольность, рассматривать неврологические и физиологические проблемы на статистической основе, не связывая их с анатомически неподвижным понятием нервной системы. Имея дело с такой организацией, почти непостижимой сложности, было бы фатальным ограничивать возможности мышления слишком узкими рамками с самого начала. Обновление нейрофизиологии на механистической основе есть только половина задачи, которая предстоит физиологам будущего. Я убежден, что когда наступит равновесие интеллектуальных достижений будущего, мы увидим, что не только физиологи перенимали в свое время идеи у физиков, но и физики будут использовать многие идеи физиологов.

В физике мы находимся в настоящее время в стадии, в которой мы уже больше не обладаем единой авторитетной физической системой, подобной системе Ньютона. Основные частицы современной физики имеют, возможно, большое значение, но они не являются фундаментальными в том смысле, что они конечны. Теория относительности и квантовая теория, обе представляют собой ценный момент в истории развития физики, но трудности Эйнштейна и Бора по-прежнему остаются, и единая общая теория, на которую рассчитывал Эйнштейн, все еще представляет тщетную надежду. Все мы надеемся на новый [c. 121] синтез идей, который, конечно, не будет окончательным, но даст нам новое плато, на котором физики смогут работать десятилетия, если не века. Однако, когда мы достигнем этого положения в области явлений, изучение которых содействовало созданию этой новой объединенной физики будущего, биологические явления явятся существенной частью той теоретической основы, которая привела к новому синтезу и, я полагаю, можно с уверенностью предсказать, что физическая часть нашей объединенной науки продемонстрирует множество изменений благодаря включению в нее явлений, которые мы сейчас считаем принадлежащими исключительно к области живого. [c. 122]

 

Примечание

 

* Wiener N. Perspectives in Neurocybernetics. // Progress in Brain Research. 1965. Vol. 17. P. 399–404.

Вернуться к тексту

 

 

 

 

   
 
каталог