Троицкий вариант — Наука

Конфликты как основа сложности

Михаил Кацнельсон
Михаил Кацнельсон

Интервью с Михаилом Кацнельсоном, лауреатом премии Спинозы и Гамбургской премии по теоретической физике, докт. физ.-мат. наук, профессором теории конденсированного состояния Университета Радбауда (Нидерланды), членом Королевской академии наук и искусств Нидерландов и Европейской академии. Беседовала Наталия Демина. Полная версия интервью (в бумажной и pdf версии газеты опубликована сокращенная).

См. также комментарий Евгения Кунина «Объяснить феномен жизни»

— Почему вы, уже состоявшийся физик, увлеклись биологией?

— Во-первых, я не собираюсь становиться биологом, у меня нет амбиций сделать что-то важное в биологии. Но у меня как у физика уже много лет интерес к проблеме сложности. В популярной литературе эта тема хорошо представлена, ключевые слова: «синергетика», «Пригожин», «самоорганизация», emergent phenomena… Слов много, но, когда нужно решить совершенно конкретную проблему с возникновением того, что нам интуитивно представляется сложным паттерном в физических или химических системах, выясняется, что мы совершенно этого не понимаем. Поэтому я уже лет 10−15 думаю, как научиться решать эти проблемы. А поскольку проблема сложности естественным образом обсуждается биологами и у них очень много работ, где они пытаются сформулировать биологически приемлемые определения сложности, то волей-неволей пришлось с этим разбираться.

К счастью, так получилось, что какое-то время назад мы начали работать с Евгением Куниным, одним из самых активных и влиятельных современных биологов, насколько я могу судить. И он как биолог интересуется общим происхождением сложности, общей проблемой сложности.

Оказалось, что у нас уже достаточно общих точек соприкосновения для совместной работы — на данный момент опубликованы четыре статьи, а две выложены в bioRxiv. Я не могу оценить, насколько эти работы важны с точки зрения биологии, но мне как физику они очень помогли кое-что для себя понять. Наша цель еще не достигнута, мы всё еще нуждаемся в хорошем формальном определении сложности, которое бы годилось для интересующих меня физико-химических процессов. Но сейчас я понимаю в этом гораздо больше, чем понимал до начала работы с Женей.

— А как вы пишете вдвоем: как Ильф и Петров?

— Я езжу к Евгению. Каждый год я провожу две недели в Национальных институтах здоровья (США), иногда даже больше. Пару раз он был у меня в Нидерландах, в Неймегене. Разумеется, мы используем Skype, но личные встречи более эффективны. Мы разговариваем, разговариваем — практически до одурения, хотя особой дури (кажется) нет. Обычно мы разговариваем втроем — к нам присоединяется Юрий Вольф, сотрудник Жени, который тоже играет активную роль во всей этой деятельности.

В общем, мы разговариваем, потом начинается непосредственный процесс написания статьи. В основном пишет Женя. Он это быстрее и лучше всех нас делает. Я восхищен его способностями к написанию научных текстов, я так не могу, во всяком случае с такой скоростью, а он делает это очень хорошо. Затем статья редактируется, улучшается — уже всеми.

— В одной из своих статей с Куниным [1] вы говорите о возможности разработать физическую теорию для постижения эволюции. Насколько вы близки к этому? Движетесь ли в этом направлении или в каком-то другом?

— Вопрос, который мы пытаемся обсуждать, до нас обдумывало огромное количество людей и параллельно с нами обсуждает. И после нас будут обсуждать. Это вопрос о том, в какой мере существующая сейчас физика применима к биологии. Прежде всего мы — Женя, Юра и я — убеждены, что нет никаких специфических законов природы, которые действуют только для биологического вещества и не действуют для обычного.

Разумеется, любой белок, любая нуклеиновая кислота, любое вещество, которое важно биохимически, подчиняется и законам квантовой механики, и законам статистической физики, и так далее. Но, если на этом утверждении остановиться, выплескиваются самые интересные вопросы — те, что специфичны именно для биологии.

Я в молодости увлекался философией Гегеля, из меня до сих пор выскакивают его цитаты. Одна из них, которая мне нравится: «Ответ на вопрос, который философия оставляет без ответа, состоит в том, что вопрос должен быть иначе поставлен». То есть можно сказать, что в живых организмах нет ничего, кроме электронов и ядер, которые подчиняются законам квантовой механики, уравнению Шрёдингера, электродинамике Максвелла и так далее, но какой толк с этого ответа?

Практический вопрос возникновения и происхождения жизни во всем удивительном многообразии живых организмов, которые существуют на нашей планете, на этом уровне не решается. То есть вопрос должен быть как-то иначе поставлен. Как? И мы пытаемся нащупать некий формализм, который был бы основан на существующей статистической физике, но который был бы приспособлен именно для вопросов такого рода.

И тут первое, что обращает на себя внимание, — это принципиальная иерархичность, принципиальная многоуровневость биологических систем. Если грубо, то есть два уровня: генотип и фенотип. Если не так грубо, то их гораздо больше: есть уровень биомолекул, есть уровень органелл, уровень клеток, организмов, биоценозов и так далее.

На каждом уровне действуют свои законы, но при этом то, что происходит на верхнем уровне, влияет на нижний. Грубо говоря, ДНК, белки — это молекулы, имеющие биологическое значение. Но при этом определенная комбинация этих молекул, которая вполне возможна термодинамически, после каких-то изменений, конформаций не будет иметь биологического значения. Они будут выбракованы отбором, а отбор происходит уже не на уровне молекул, а на уровне организмов.

То есть нам нужно иметь какую-то статистическую физику с разными взаимодействующими уровнями и предусмотреть какой-то механизм передачи информации: то, что происходит на высшем уровне, влияет на то, что ниже, и наоборот. Такого математического аппарата, кажется, в настоящее время в физике нет. Мне было бы очень интересно попытаться нащупать контуры, как он должен строиться.

В общем, это очень опасная тема, но общее ощущение такое, что нам не нужны новые физические законы для того, чтобы применять физику в биологии, но нам нужны новые способы обдумывания старых физических законов. И, возможно, новый математический аппарат. В частности, нам нужно все-таки полностью формализованное определение биологической сложности, потому что в данный момент нет такого определения, которое бы нас удовлетворяло.

Нам нужна какая-то формальная аналогия между аппаратом статистической механики и аппаратом эволюционной биологии — какие-то первые шаги в этом направлении сделаны, но гораздо больше предстоит сделать. Речь идет о развитии языка статистической физики для применения к биологическим проблемам. Еще раз повторю, что нам не нужны новые физические законы в том смысле, что нам не нужно вводить специальные уравнения для электронов в составе человеческого организма или специальные законы для электронов в составе какого-нибудь полупроводника или куска металла — электроны одни и те же, и законы, управляющие их движением, одни и те же.

Но вопросы про коллективные действия электронов в биологическом организме и вопросы про коллективные действия электронов в куске металла должны формулироваться совершенно иным образом. Поэтому нам нужен новый язык, новые понятия, нужна, возможно, какая-то новая математика. Мы пытаемся нащупать контуры этого будущего формализма.

— Для этого вам не нужен математик? Или вам достаточно ваших знаний?

— Конечно, нужен, и вопросы сложности я обсуждаю с математиками высочайшего класса. Две недели назад я был гостем Стаса Смирнова в Женеве, мы сотрудничаем. Правда, пока, в отличие от Жени, никаких общих статей нет, но нас обоих очень интересует проблема сложности.

Дело в том, что у математиков немного другие стандарты того, что такое прогресс в задаче. Можно наговорить кучу всяких интересных слов, и для «естественников» —физиков, биологов — это уже какое-то достижение, потому что это может побудить коллег к дальнейшим шагам, а в математике пока утверждение не сформулировано, не переведено на язык теоремы, аккуратно не доказано, его вообще не существует. Поэтому работа с математиками движется бесконечно медленнее. Это очень тягомотно — если кто не математик, они-то в этой их строгости как рыба в воде.

Кроме того, если нас интересует понятие сложности, надо очень внимательно смотреть на то, что делается в области искусственного интеллекта, в машинном обучении и так далее. Я активно сотрудничаю с профессором Бертом Каппеном (Bert Kappen) из нашего университета, профессором искусственного интеллекта и машинного обучения. Мы пытаемся и с ним что-то обсуждать, и это тоже нелегко.

Наша деятельность с Хансом де Рэдтом (Hans de Raedt) и Кристель Михельсен (Kristel Michielsen) по основам квантовой механики удивительным образом перекликается с машинным обучением, потому что мы пытаемся на основы квантовой механики взглянуть с точки зрения теории информации, с точки зрения логики. То есть это всё взаимосвязано. Я общаюсь со специалистами высочайшего уровня в разных науках. Может быть, что-то из этого и получится, но в целом у меня ощущение, что мы всё еще очень далеки от цели, у нас всё еще нет содержательной теории сложности.

— В одной из своих статей вы сравнили биологические существа с фрустрированным состоянием типа стекла. Не объясните, почему?

— Конкретно это сравнение принадлежит не нам. До нас были статьи очень крупных физиков: Дэвида Пайнса (David Pines), автора работ бесспорно нобелевского уровня, и Боба Лафлина (Robert Laughlin), нобелевского лауреата. Они написали несколько статей, в которых обращали внимание на аналогию стекольного состояния и биологии. У них, правда, это было на уровне лозунга.

Мы же с Женей Куниным и Юрой Вольфом пытаемся конкретизировать эту аналогию, наполнить ее в том числе биологическим содержанием, подтвердить какими-то биологическими примерами. Одно из моих самых любимых высказываний про науку — фраза Менделеева: «Сказать всё можно, ты поди, продемонстрируй». Этот шаг между «сказать можно» и «это сказано» — ну, я не могу сказать, что мы продемонстрировали, но мы все-таки пытаемся двигаться в направлении от «сказать» к «продемонстрировать».

— Каково же ключевое сходство между живыми организмами и стеклом?

— Стекло — это удивительное состояние, которое является промежуточным между равновесным и неравновесным. Что такое равновесное состояние? Оно описывается какими-то воспроизводимыми свойствами, которые не зависят от предыстории объекта. Вот у вас капля воды. У нее есть вязкость, плотность. Вы ее медленно нагрели, потом снова охладили, пришли в то же самое состояние. Вы будете иметь те же самые характеристики.

В стеклах, если вы будете повторять этот процесс «нагрел — охладил», «нагрел — охладил», «нагрел — охладил», даже если вы делаете это максимально медленно и аккуратно, то вы всё время куда-то «ползете». Ваши свойства не остаются одинаковыми, они немного сдвигаются. Поэтому стекла — пока единственный известный пример систем, из тех, которые изучает физика, которые обладают какой-то памятью. Биологические системы обладают памятью, мягко говоря.

Последнюю статью с Женей и Юрой мы начали с цитирования Резерфорда: «Все науки делятся на физику и коллекционирование марок» и начали объяснять, в чем разница между физикой и коллекционированием марок. Коллекционирование марок — это занятие, которое на 100% зависит от истории. Коллекционеров, филателистов (у меня близкий друг — очень серьезный филателист) про конкретную марку интересует всё: кто ее гравировал, как, какому историческому событию посвящена, как это всё было и так далее. Это то, что имеет место в биологии.

А фундаментальные законы физики не имеют памяти. Они локальны. Если взять закон Ньютона, то в чем смысл ньютоновской механики? В том, что вы можете проследить движение системы точка за точкой. У вас есть координаты и скорости частиц, вы вычисляете ускорение, вычисляете координаты и скорости в следующий момент времени, вычисляете ускорение, и так шаг за шагом. Вам не нужно знать, что было до того.

В биологических системах, чтобы понять, откуда на Земле кошки, мышки, почему кошки ловят мышек и так далее, надо углубляться на 3−4 млрд лет назад. Это всё «растет» оттуда. То есть, биологические системы — это системы с исключительно долговременной памятью.

Дальше возникает фундаментальный вопрос именно к физике: каким образом, исходя из фундаментальных физических законов, которые локальны в пространстве и времени, которые никакой памяти не содержат, и притом, что мы не верим, что для биологии нам нужны новые физические законы, — каким образом все-таки возникают эти системы, в которых память есть, она важна и распространяется на миллиарды лет? И нам кажется, что теория стекол — это может быть неплохим подспорьем при решении этого вопроса. Но это только первый шаг. Потому что стекла — очень примитивны, они…

— Бьются?

— Нет, дело не в этом. Они не образуют по-настоящему сложных паттернов, они не обладают решающим, совершенно удивительным свойством биологических систем — саморепликацией, самовоспроизведением. И самое главное — они не эволюционируют. У них нет настоящей эволюции. У них есть какое-то более-менее хаотическое «ползание» по энергетическому ландшафту, но нет настоящей эволюции. У них не возникает новизна. В биологии она возникает. Мы пытаемся понять, откуда это следует.

Мы думаем, что среди идей, которые уже сейчас развиты в статистической физике, прежде всего в теории стекол и других систем между равновесием и неравновесием, очень важна концепция самоорганизуемого критического состояния, предложенная Пером Баком (Per Bak). Это какие-то важные ингредиенты будущей «теории сложности».

Но в то же время, когда Бак написал в своей книге «How Nature Works» («Как работает природа») прямо, курсивом: «Сложность и есть criticality», — я думаю, что это, мягко говоря, упрощение. Да, criticality — это важный фрагмент всей картины. Но из всех этих «кирпичиков» должна строиться какая-то будущая теория сложности. По крайней мере, мы пытаемся сформулировать этот язык.

Чуть ранее я немного саркастически упомянул Илью Пригожина, человека с огромными заслугами перед наукой, синергетику и прочее, но сейчас есть уже некоторый опыт обдумывания всего того, что было раньше сделано. Видно, что от ячеек Бенара, периодических структур, реакций Белоусова — Жаботинского к пониманию по-настоящему сложных процессов не продвинешься. Потому что математический аппарат, который за всем этим стоит и, как считалось, проведет нас куда-то к теории сложностей, был основан на классической механике, на теории динамических систем, шел от механики.

А мне кажется, что все-таки надо начинать со статистической физики. Все-таки подход к этим системам с точки зрения уже совершенно фундаментальных уравнений движения — законов Ньютона и так далее, какие аттракторы возникают при этом, — чрезмерен. Надо все-таки оставаться на еще физическом уровне, но уже предназначенном для описания сложных систем.

И тогда наш словарик уже немного по-другому выглядит. Тогда это стекло, это самоиндуцированное стекло, это самоорганизованная критичность. Для всего этого нет пока полностью адекватного математического аппарата, но он нащупывается, создается. Здесь, конечно, нужно использовать и теорию сетей, и машинное обучение. Где-то там надо искать.

— Что понимается под «критичностью»?

— Criticality — это утверждение, что всё есть фрактал. Как вы знаете, фракталы — еще одна очень модная сейчас концепция. В чем главное свойство фрактальных систем? Они самоподобны. То есть не важно, смотрите ли вы на какой-то большой узор или на какую-то его маленькую часть — она выглядит совершенно так же. Если вы его растянете, то будет то же самое.

В 1960—1970-х годах произошел прорыв в статистической физике, в теории фазовых переходов второго рода. Была решена знаменитая проблема, сформулированная Ландау, которая очень долго не поддавалась решению. И прогресс в понимании этих систем был основан именно на концепции самоподобности, концепции скейлинга. Системы, которые находятся в критической точке, обладают свойством фрактальности. То есть, если вы возьмете какую-то маленькую часть этой системы, растянете, она будет выглядеть так же, как большая. Это очень важно.

На самом деле это понятие вводилось еще раньше и в физике, и в математике. Конечно, блестящий пример — это работы Колмогорова по турбулентности, где он тоже вводил понятие самоподобия, изучал скейлинговые свойства. Это мощнейшая штука. В теорию самоорганизованной критичности основной вклад внес Пер Бак, но там еще работы полно, и многие люди задаются вопросом: почему, собственно, фрактал, почему самоподобные системы, почему степенные законы так часто встречаются в природе, в обществе и так далее?

Бак выработал концепцию self-organized criticality — т. е. для некоторого класса систем можно показать, не в математическом смысле, а сделать правдоподобным утверждение о том, что они сами, самостоятельно приходят в такое состояние, когда они будут обладать свойством самоподобия.

Хорошо известный пример: куча песка или куча риса. Вы изучаете ее динамику — там время от времени сходят лавины. Вы можете попытаться определить зависимость от времени между сходом лавины и ее размером. И так далее. Там будут степенные закономерности. Откуда они берутся? Оказывается, что такие системы, которые находятся на грани устойчивости, склонны к образованию таких самоподдерживающихся фрактальных структур. Это очень важный элемент нашего нынешнего понимания теории complexity.

Другое дело, что я уверен, что этого недостаточно, что содержательная сложность обязательно иерархична. То есть, когда вы рассматриваете разные уровни, они не подобны друг другу, они обладают существенно разными свойствами. У нас нет пока такой правильной теории, наверное, которая бы это описывала, но это какой-то очень важный элемент.

Другой очень важный элемент, который мы с Куниным всё время подчеркиваем, — роль конкурирующих взаимодействий в развитии жизни на всех уровнях. Здесь важно, что физики изучали в стеклах, потому что конкурирующее взаимодействие — так называемые фрустрации — это определяющая черта «стекольного состояния».

Мы попытались подтвердить нашу мысль какими-то примерами из биологии (поскольку это биологические примеры, то, конечно, мой вклад тут нулевой, тут Кунин и Вольф). Утверждается, что на всех уровнях биологии мы имеем дело с такими конкурирующими факторами. В частности, насколько я понимаю, один из любимых сюжетов Жени Кунина — это роль паразитов в эволюции, «гонка вооружений» между паразитом и хозяином, как движущий фактор. Это очень интересная штука.

И хочу сказать, что, хотя в основном наши работы с Куниным и Вольфом, может быть, немного пока «болтологические», говорят о том, куда стоит двигаться, но есть одно исключение — самая первая работа. Я там внес вполне конкретный математический вклад, дал совет — как правильно решать некую систему уравнений. И в результате была получена некая простая аналитическая формула для распределения числа идентичных генов, потому что гены могут удваиваться, утраиваться, теряться.

В общем, можно нарисовать функцию распределений числа копий каждого гена, который есть в геноме, в зависимости от разных факторов. И, в частности, от давления отбора. Это очень интересная штука — параметр отбора очень трудно померить. Это центральная концепция в биологии, в эволюции — во всяком случае.

А тут какая-то формула есть, изучая эти данные по биоинформатике, в которой Женя —один из крупнейших экспертов в мире, можно эти параметры извлекать. Можно, например, изучать разные типы генов — находятся ли они под сильным или слабым, положительным или отрицательным действием отбора, полезны или вредны и так далее.

Один очень забавный вывод, который я немного провокационно спроецирую на человеческое общество, чего делать, конечно, не стоит, таков: полиция приблизительно так же вредна, как мелкие преступники. Имеется в виду вот что: есть генетические паразиты. Есть страшные и ужасные паразиты, которые убивают, с ними надо бороться. А есть мелкие паразиты, которые встраиваются в ваш геном, немного ухудшая шансы ваших потомков на выживание, и есть системы защиты, которые позволяют с этими паразитами бороться. Эти системы защиты в эволюционном смысле стоят примерно столько же, сколько сами эти паразиты.

Поскольку в природе «бесплатных пирожных не бывает», то для того, чтобы поддерживать свой геном, — во-первых, это ресурсы, во-вторых, это возможность так называемых аутоиммунных реакций. Условно говоря, когда полиция, вместо того чтобы хватать преступников, начинает хватать мирных граждан — в данном случае это надо понимать совершенно метафорически. В общем, короче говоря, «за всё надо платить».

Поэтому и по другим причинам — есть некоторый набор аргументов, который показывает, что паразиты неизбежны, — мы написали с Женей Куниным и Юрой Вольфом пару работ, предложив полуматематические модели, которые, по-видимому, показывают неизбежность возникновения паразитов даже на самых ранних этапах эволюции. А дальше — что такая лобовая защита против паразитов, то есть разработка каких-то защитных систем, дорого стоит и эволюционно невыгодна.

А что выгодно? Разнообразие. Нужно измениться так, чтобы этот паразит уже не мог тебя есть. Чтобы стать для него несъедобным. Но тогда на вас заведутся новые паразиты, потому что это совершенно неизбежно.

— А пока заведутся, у вас есть время…

— Да, да. Надо дальше разнообразие увеличивать. Это такая удивительная механика.

— Такая народная мудрость получилась…

— На самом деле она не только народная, это практически «часть силы той, что без числа творит добро, всему желая зла». Математизированная теория эволюции, которой мы пытаемся заниматься, — это, в частности, попытка формализовать процесс получения добра из зла. Почему появились паразиты, почему мы смертны, откуда появился этот процесс программируемой клеточной смерти, программируемого клеточного самоубийства — он тоже, по-видимому, возник как способ борьбы с паразитами.

Дальше — это можно преодолеть. Мы же имеем раковую клетку, которая достигает личного бессмертия, грубо говоря, с некоторыми оговорками, но ценой гибели целого организма. То есть это как бы система противоречий, которая пронизывает всю биологию, начиная от уровня молекул и кончая уровнем биосферы.

То, что лучше для данной конкретной клетки, необязательно лучше для популяции клеток и так далее. В общем, эта «система сдержек и противовесов» приводит к появлению сложности. И эта концепция «сдержек и противовесов» — то, что физики называют конкурирующими взаимодействиями, — фрустрация, когда у нас, грубо говоря, в полной энергии системы есть разные вклады, и каждый работает на свое состояние, и невозможно удовлетворить всех.

В современной физике лучше всего наука, что делать с этими конкурирующими взаимодействиями, разработана в стеклах. Сложность системы «сдержек и противовесов» в биологических системах, ее многоуровневость совершенно несопоставима с тем, что в стеклах происходит. Поэтому мы говорим о какой-то аналогии, следуя Пайнсу, Лафлину и другим, пытаемся эту аналогию дальше как-то развить и конкретизировать, но мы прекрасно понимаем, что нужно сделать еще миллион шагов к тому, чтобы можно было уже решить, что какое-то понимание достигнуто и так далее.

— Вы сказали о том, почему сложная система гибнет. А думали ли вы о том, почему существует жизнь? Как из мертвого получается живое? Есть идеи?

— Конечно, нет. Насколько мне известно, и у Жени нет. Во что-то люди верят… Я думаю, что мы ничего об этом пока не знаем. Читали вы книгу Жени «Логика шанса»? Замечательная книга. Собственно говоря, наше взаимодействие с Женей началось с того, что мы обсуждали что-то в Интернете. И он прислал мне рукопись этой книги. И мне ужасно не понравились последние главы, где говорится про космологию, про антропные принципы и так далее. Я вообще ужасно не люблю антропные принципы, об этом я ему написал. И с этого началось наше конструктивное сотрудничество.

— А почему вы не любите эти принципы? В недавней статье В. ­Рубакова и Б. Штерна они как раз обсуждали слабый и сильный антропные принципы [2].

— Все-таки «не люблю» — это я упростил. Появление антропного принципа связано с какими-то конкретными исследованиями: с работы Хойла — откуда появились тяжелые элементы, ну что у ядра С12 есть резонансный уровень, близкий к энергии трех свободных альфа-частиц, поэтому идет синтез в звездах и так далее. Это замечательное наблюдение, очень важное. Конечно, много ценных научных результатов получено на этом пути познания, но надо же где-то остановиться…

Когда мы начинаем говорить, что есть квадриллионы вселенных и в них бывает всё что угодно, в том числе в них произошли крайне маловероятные события, которые привели к возникновению жизни, — это смешно, потому что, пользуясь абсолютно этой же логикой, я могу сказать, что есть такая вселенная, где вообще ничего нет, просто стоит в пустоте стол, стул, лампа с зеленым абажуром, стакан чая или рюмка коньяка и ломтик лимона.

Чем эта картина мира менее научна? Если мы говорим, что мультиверс огромен и случайно в нем происходит всё, то давайте все-таки где-то остановимся. Потому что объяснять происхождение жизни просто тем, что вселенных настолько много, вероятность возникновения жизни во всей этой куче миров настолько велика, что в одной из них жизнь и произошла, — ну, тогда я хочу знать, почему наша Вселенная не состоит из чая, лимона и коньяка на деревянных столах? Почему в ней есть что-то еще?

Уж коли мы встали на такую дорожку, что «возможно всё», мне кажется, это в какой-то момент начинает отказывать нам в объяснениях. Поэтому я, конечно, не считаю антропный принцип антинаучным или вредным, но он очень опасный. Это опасная линия думанья и попахивает отчаяньем. Мы много разговаривали на эти темы с Женей Куниным.

— С Рубаковым это не обсуждали?

— Нет. Мы не знакомы.

— Жаль, мне кажется, это было бы интересно.

— Не знаю, было бы ему интересно со мной разговаривать.

— А ваши исследования по графену продолжаются?

— Да. Но скорее в поддерживающей фазе. Это не главное мое занятие сейчас. Как и биология.

— А что главное?

— Наверное, теория магнетизма и то, что называется «сильно коррелированными системами», — то, чем я занимался до графена. Сейчас гораздо больше возможностей — и научных, т. к. мы стали больше понимать, и не в последнюю очередь благодаря успеху с графеном у меня прибавилось организационных возможностей. У меня появилась возможность создать большую группу, что также помогло.

Мы вернулись ко всяким старым задачам, которыми занимались раньше. Например, к загадке высокотемпературной сверхпроводимости, которая кажется почти безнадежной, там столько великих людей ковырялось, столько лет уже прошло, а на фундаментальные вопросы ответов по-прежнему нет. Сейчас мне кажется, что у нас есть шанс как-то продвинуться. Магнетизм, сильно коррелированные системы и высокотемпературная сверхпроводимость — это то, что меня больше всего занимает.

В «поддерживающемся» режиме продолжаются исследования по графену и по другим двумерным материалам. Биология — это не в поддерживающем режиме, я бы всё бросил и занимался только этим, но я же все-таки понимаю, что ничего особенного пока у нас не получается. Если у нас реально начнет что-то получаться с теорией сложности, то я всё брошу и буду заниматься только ею. Но пока…

— Вы — единственная научная группа, которая занимается понятием сложности, или вам известно, что кто-то еще об этом думает?

— Думают-то многие, но их «думание» следов не оставляет. Разумных статей, где было бы написано именно то, что мне хотелось бы прочитать, я пока не видел. Я думаю, что у нас какой-то свой путь. Нам очень интересно, наше сотрудничество колоссально расширяет кругозор.

Например, я всегда как-то очень скептически относился к очень модным сейчас попыткам применить некоторые идеи теории струн в физике конденсированного состояния — так называемая голография, AdS/CFT… Но у меня сейчас есть молодой сотрудник, Андрей Багров, который убедил меня, что это очень подходящий метод для некоторых задач. Это сейчас чуть ли не единственная физическая теория, где есть какое-никакое определение сложности. Оно очень ограничено специальными системами, которые описываются конформной теорией поля и т. д., — но есть хоть какое-то, а у нас никакого нет. Поэтому мы и это осваиваем.

Недавно мы сделали работу с Андреем Багровым и с московскими математиками из «Стекловки», Димой Агеевым и Ириной Арефьевой, которой я очень горжусь, по так называемой «голографической сложности». Там, например, интересный вывод, который Жене Кунину очень понравился: что самоподобие (criticality) не есть сложность, вопреки Баку, но в каком-то смысле есть предпосылка сложности. То есть если по системе, которая обладает этим свойством самоподобия, шарахнуть хорошо… Грубо говоря, если в такое кипящее «самоподобное болото» упадет еще и метеорит, оказывается, начинает производиться сложность со страшной скоростью.

— Это напоминает теорию происхождения жизни на Земле?

— Не знаю. Я к тому, что проблема достаточно сложная. Как кошка пробует горячее мясо: с одной стороны лапой, с другой… Надо пробовать со всех сторон. Плюс такой деятельности хотя бы в том, что, как я уже говорил, страшно расширяет кругозор.

— А как вам удалось освоить современную биологию? Много ли времени ушло на самообразование?

— А я ее и не понимаю! Правда, Женя говорит, что готов написать мне справку даже на бланке института, что я — биолог… Я собираю подобные обещания. Один математик обещал дать мне справку, что я — математик. В ноябре я был в Москве на математической конференции по дифференциальным уравнениям в частных производных, и там коллеги чуть не приняли меня за главнокомандующего — то есть за математика. Как Хлестакова. Это всё шуточки, я прекрасно понимаю, что я и не математик, и не биолог, я — физик, который интересуется некоторыми проблемами биологии, а для того чтобы продвинуться в том, что меня интересует, волей-неволей нужно как-то взаимодействовать с математиками и с биологами.

— Насколько я знаю, И. М. Гельфанд занялся биологией потому, что понял, что математика должна идти в биологию. А вы делаете шаг от физики к биологии и математике.

— Понимаете, в чем дело. Мое, может быть, отличие, по сравнению с великими людьми, несомненно гораздо более великими — Гельфандом, Громовым (одним из величайших современных математиков), интересовавшимися биологией, — в том, что я работаю не в одиночку. Я работаю с сильнейшими профессионалами. Я помогаю Кунину, помогаю его сотрудникам. Поэтому я чувствую себя в этом смысле достаточно уверенно. Если я начну делать какую-то полную ахинею с биологической точки зрения, то Женя проследит, чтобы это дальше не пошло и осталось между нами. Я на это надеюсь.

Если бы я был немного более самоуверен, то, оставаясь физиком, стал бы объяснять биологам, как им правильно заниматься биологией, а математикам — как им правильно заниматься математикой, и я бы накуролесил. Была бы ошибка на ошибке. Еще раз подчеркну: я не биолог, я — физик, который, по-видимому, может конструктивно общаться с сильными биологами. Если по каким-то причинам наше сотрудничество с Женей не заладится, то я просто брошу эту область. Я не считаю, что могу без него продолжать что-то содержательное делать в биологии.

— Вы написали в «Фейсбуке», что сложно, но можно смотреть на происходящие в мире события, «находясь на трибуне стадиона». Вам удается так делать?

— Это я не сам написал. Это сказал мне мой друг и соавтор, намного более великий человек, чем я. Что можно расслабиться, как на стадионе, как в театре, сидеть и пытаться удовлетворять свое любопытство, разглядывая происходящее. У меня это совершенно не получается. Думаю, что и у автора этого высказывания тоже не получается. Мы должны понимать, что такие вещи говорятся не от хорошей жизни. Когда люди, очень умные, намного умнее меня, и лучше информированные, чем я, с большими возможностями что-то исправить, чем у меня, начинают говорить, что единственное, что остается, — это развалиться в кресле и наблюдать, это, наверное, просто потому, что им кажется, что ситуация совсем уж плоха.

— А я было начала вам завидовать, что вам удалось…

— Нет, нет, это не ко мне. Ладно, что за кошки-мышки. Это сказал ­Андрей Гейм. Однажды он получил очередную премию, не помню какую. Я его поздравил и для пущей вежливости сказал фразу, что, «наверное, приятно осознавать, что ваш вклад в науку останется навсегда». Его реакция была такая: «О чем вы говорите, какое „навсегда“! Совсем скоро это всё закончится!»

— Как пессимистично… Речь идет о ядерной катастрофе?

— Я не знаю, о чем. Не думаю, что о ядерной катастрофе. Кстати, то, что снова стали обсуждать возможность ядерной катастрофы — это тоже «симптомчик». Нет, я думаю, это гораздо более глобальное ощущение какого-то тупика. Уже количество поводов, по которым хочется цитировать нашего замечательного министра иностранных дел — «дебилы, …», — растет очень сильно. Причем, в разных странах мира. Все страны в этом смысле равны, но есть те, которые равнее других. Понимание того, что дела идут совсем не так, как нам казалось, должны идти, сейчас есть у многих, наверное.

— Что вы думаете о ситуации с наукой в России? Если говорить о научных и образовательных процессах?

— Я ничего не знаю. Я приезжаю в Россию, работаю здесь. Моего университета уже не существует. Есть Уральский федеральный университет, который возник в том числе и на основе моего. Я восстановил там формальную аффилиацию, я работаю также с физиками в Москве, в Сколково. Скажем, завтра у меня сначала доклад на математической конференции, а затем рабочий семинар в Квантовом центре в Сколково. Я работаю с разными людьми в России, работаю вполне успешно.

Могу сказать свое ощущение — про физику — это взгляд со стороны, я не задумывался об этом специально: есть хорошие люди, сильные в научном отношении, есть сильные группы, а единого физического сообщества не существует, оно полностью разрушено. Мне говорят, что с математикой ситуация лучше, что математики в России лучше самоорганизовались, что у них и развитое сообщество, и всё вполне процветает. Об этом я судить не могу.

Но с физикой ощущение, что есть хорошие группы, но их концентрация ниже, чем порог перколяции, порог протекания. Они не формируют единую структуру, не формируют сеть. То есть есть хорошие исследователи, интегрированные в мировую науку, активно вовлеченные в международное сотрудничество, за счет этого они делают важные, интересные вещи. Но именно той «сети», которая была в советской физике, в советское время (хотя и там не всё было хорошо, но было какое-то единое научное сообщество), сейчас нет.

— Думаю, что ваш вывод можно экстраполировать на всё научное сообщество.

— Этого я не знаю. Говорю, что математики утверждают, что там по-другому. Не могу об этом судить.

— Пишете ли вы что-то помимо научных статей? Может, работаете в области религиоведения?

— Я никогда в ней не работал.

— А к какой области знания можно отнести ваши труды по религии?

— Понятия не имею. Я об этом никогда не думал. Их издавали под рубрикой «Научно-популярные книги». Я думаю, что по жанру это трактаты в средневековом духе. Но сейчас такого жанра почти не существует. Почти. Хотя некоторые пишут лучше, чем я, мягко говоря. Так, у Станислава Лема «Сумма технологий» — это типичный трактат. И у нас с Валей Ирхиным, я думаю, трактат. Два трактата. Почти уже не существующий жанр. Конечно, это ни в каком отношении не профессиональная работа, никаких амбиций по вкладу в философию или богословие не было. Другое дело, что — про богословов не знаю, никто мне ничего не говорил, — но некоторые вполне профессиональные философы говорили, что с профессиональной точки зрения им было интересно читать эти книги.

— Задевают ли вас споры по теологии, что это наука или не наука?

— Я уже приводил универсальную цитату про «дебилов».

— А в какую сторону она направлена?

— В данном случае, честно говоря, во все. Я смотрю эти дискуссии — какая-то удивительная тема, никто ничего умного на эту тему не сказал. Если серьезно говорить — я думаю, что это очень печально, потому что, очень мягко — очень! — говоря, я думаю, что это не главная проблема, которая есть в российской науке, не главная проблема, которая есть в российском обществе. Но по разным причинам о главных проблемах люди не хотят или не могут дискутировать. Видимо, им страшно.

Я не хочу никого упрекать, мне бы тоже было страшно. Но возникает дурацкая ситуация, когда люди этот пыл и жар, которые предназначались для высказывания по более актуальным и злободневным вопросам, переносят на эту, во многом высосанную из пальца проблему, и впечатления тяжелые. Российская наука находится в совершенно катастрофическом состоянии, и говорить, что это из-за того, что в МИФИ открыли кафедру теологии…

— А что вам кажется самой важной проблемой? О чем бы вы считали нужным говорить?

— Что-то говорить уже, видимо, поздно, нужно расслабиться и сидеть в партере и наблюдать. Если говорить серьезно, то, конечно, речь об общественной атмосфере, о системе ценностей. Потому что этот принцип «я начальник — ты дурак…» и так далее, который любили цитировать в советское время, сейчас стал еще хуже. Он никуда не делся из российской жизни. Даже не неуважение друг к другу, а какая-то страсть к выстраиванию чисто формальных иерархий.

Да, это было и в советское время. Тогда очень многое определялось не научными достоинствами, а кто кого знает, какие группировки, какая-то борьба кланов. Сейчас, как мне кажется, стало еще хуже. Сейчас в науке и вокруг науки всё определяется критерием «важно или не важно», «поддержать или не поддержать». Кто хороший, кто плохой. Это совсем уже не завязано на научные достижения.

Мне кажется, что надо восстанавливать какую-то истинную, если угодно, иерархию. У меня опыт не уникальный, но редкий. Я дважды делал научную карьеру и продвинулся очень далеко. В советское время я был самым молодым доктором наук по физике, я был лауреатом премии Ленинского комсомола. Меня поддерживали, надеюсь, за научные заслуги, очень крупные физики многие. Мне было хорошо. Потом это всё рухнуло, и мне пришлось заново пробиваться в западном физическом сообществе. Есть с чем сравнить.

Одна вещь, страшная, состоит в том, что в СССР — и я очень боюсь, что в России сейчас то же самое или еще хуже — чем больше у тебя научных успехов, тем хуже к тебе относятся. Зависть, не зависть — не знаю. Но видно — как только у тебя что-то получается, никто не радуется, а наоборот.

— И в обеих системах такое?

— Нет, только в одной. Я живу в Нидерландах: да, мне там тяжело, язык не родной, сообщество функционирует совсем не на тех принципах, на которых я вырос… Но мне там хорошо, потому что я — хороший физик, и чем лучше у меня получается физика, тем лучше ко мне относятся. Это самое важное.

В России надо все-таки построить правильную систему критериев. Кто это будет делать и как? Не знаю. Никаких идей нет. Но правильная система критериев такова — поддержка, создание условий для работы для исследователя определяется его научными достижениями, а не странной «клановой» структурой, системой личных отношений и так далее.

Как это изменить — я не знаю. Потому что никакие политические изменения эту проблему не решат. Уберется одна прослойка — будут заправлять всем другие люди, но они готовы поддерживать в науке тех, у кого хорошо получается заниматься наукой? И не поддерживать тех, у кого это получается плохо? Смотреть только на это и не принимать во внимание какие-то другие факторы? Если этого не будет сделано, то ситуация безнадежна.

— Интересно, что универсализм — отношение к ученому по его научным заслугам — это же один из важных принципов этоса науки. Но, к сожалению, он не стал краеугольным камнем.

— В Нидерландах очень своеобразное общество. Оно очень непростое, далеко не всё просто, хотя, казалось бы, — разрешена марихуана, проституция, вообще всё разрешено. Нет, общество там очень непростое. Глупо пытаться там стать своим. Но оно очень прагматичное. Если ты хорошо работаешь, то это воспринимается, что ты молодец, это хорошо для твоих коллег, для факультета, для университета, для страны, и тебя поддерживают.

— А популяризация науки входит в ваше понимание того, что необходимо вам делать?

— Да. Другое дело, что я во времени ограничен, но если меня просят, я этим занимаюсь. Одно время после Спинозовской премии я был довольно популярен в Нидерландах, про меня много писали в газетах, звали разные лекции читать.

— Вас узнают на улицах?

— Не знаю… Ну, наверное, в своем районе узнают. Не потому, что я какой-то такой ученый, а просто потому, что там все друг друга узнают. Но Неймеген — это же город, в котором университет играет большую роль, это университетский город. Может быть, узнают люди, которые имеют отношение к университету, а таких людей в Неймегене много. Я с удовольствием читаю всякие популярные лекции. Например, в Нидерландах есть такая организация, которая объединяет тех, кто пишет о науке: научных журналистов, работников пиар-отделов университетов. Раз в год она проводит общее собрание, и я там прочитал лекцию «Ученые и общество: проблемы на интерфейсе».

— А на русском вы могли бы такое прочитать?

— А вот на русском меня не просят, вот в чем дело. Особого интереса к своей скромной персоне в России я не замечаю совершенно.

— Просто вас трудно здесь застать.

— Нет, думаю, что не только поэтому. Думаю, что все-таки то, что осталось в России от научного сообщества, организовано исключительно клановым образом, а поскольку я не принадлежу ни к какому клану, меня не существует. Я думаю, что дело в этом. Я без обиды, но воспринимаю это как некий симптом неправильной системы.

Мои друзья Андрей Гейм и Костя Новоселов получили различные степени и награды в Нидерландах — ладно, один из них гражданин Нидерландов, а другой только лишь делал диссертацию в нашем университете — а в России? Хоть бы грамоту какую дали, как в СССР. Костя Новоселов — из Нижнего Тагила. Он — один из самых молодых Нобелевских лауреатов по физике за всю ее историю. Спросите любого, что пишут про Нижний Тагил? Пишут или про «разборки», или про Уралвагонзавод, всякую связанную с этим политику. Могу предположить, что, родись Костя в маленьком городке в Нидерландах, бюст на родине героя, может, там не поставили бы, но всячески бы подчеркивали, что он — их земляк. А поскольку Костя не принадлежит ни к одной из местных группировок, то он практически не существует для России.

— Он — настоящий патриот Физтеха.

— Не знаю, какой он патриот Физтеха, но могу сказать про отношение — не только к себе. Научные достижения здесь никого не интересуют, здесь интересует система координат «свой-чужой». А поскольку мы все, особенно те, кто поумнее, в эти игры не играем и стараемся от этого держаться подальше, потому что это прямой путь в нехорошие места, то…

— Завершая интервью, спрошу: если вы получили премию Спинозы, то наверняка знаете, в чем смысл жизни?

— Нет. Мне премию дали не за это. А вообще, конечно, про смысл жизни я знаю, но не скажу. Потому что-то, что я скажу, для вас будет бесполезно. Вы должны сами его понять.

— Вам кажется, что у каждого свой смысл?

— Мне кажется, что это тот самый вопрос, на который человек должен попытаться сам ответить. Но я думаю, что правильные ответы одинаковые для разных людей, в этом смысле я не думаю, что он (смысл) у каждого свой. Я думаю, ответ один, но каждый должен найти его самостоятельно.

— Замечательно, спасибо большое.

Михаил Кацнельсон
Беседовала Наталия Демина

1. Mikhail I. Katsnelson, Yuri I. Wolf, Eugene V. Koonin // Physica Scripta 93, 43 001 (2018). iopscience.iop.org/article/10.1088/1402−4896/aaaba4.
ArXiv version:
arxiv.org/abs/1709.284

2. Рубаков В., Штерн Б. Антропный принцип // ТрВ-Наука № 262 от 11 сентября 2018 года, с. 1−2.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Связанные статьи

avatar
23 Цепочка комментария
35 Ответы по цепочке
23 Подписки
 
Популярнейший комментарий
Цепочка актуального комментария
23 Авторы комментариев
"Меня волнует проблема сложности". Михаил Кацнельсон о жизни и науке – Радио НадеждаАлексей ЛкАфонюшкин ВасилийАлександр ДенисенкоДенис Авторы недавних комментариев
  Подписаться  
Уведомление о
Валерий Лесов
Валерий Лесов

Интересные доводы приводит Михаил. В фейсбуке читаю его посты, встречаются и стихотворения, часто по смыслу занятные. Любопытный феномен -- притяжение личности ученого влияет на интерес читателя к той науке, которой ученый себя посвящает.
Сокращенный перевод статьи Кунина, Кацнельсона и Вольфа о физическом подходе к проблемам эволюции опубликован на портале Евгения Берковича (http://7i.7iskusstv.com/2018-nomer5-lesov/), На пути к физическим принципам биологической эволюции (сокращенный перевод статьи М. Кацнельсона, Ю. Вольфа и Е. Кунина).

OddBird
OddBird

А почему с купюрами? Хотелось бы полностью прочесть, очень интересно.

Л.Л. Гошка
Л.Л. Гошка

На мой взгляд, такого рода исследования достаточно сложно переоценить. Тем более, что Михаилу Кацнельсону еще только предстоит часть пути пройти, который мы уже прошли. Исходя из нашего опыта, можно предположить, что использование аналогии стекольного состояния в биологии не даст нужного состояния. В данном случае надо в лоб использовать свойства дисперсных систем. Иными словами, все дело в дисперсной фазе и порах, которые образует эта фаза. При таком рассмотрении начинают прослеживаться общие закономерности живого и косного вещества. При выращивании кристаллов в гелях (получении слаборастворимых соединений в воде) необходимым условием является пересыщение, а вот достаточным условием является образование полостей и микротрещин при разрушении каркаса геля (дисперсной фазы) при появлении градиента концентрации, который обеспечивает верхний раствор над гелем.… Подробнее »

Л.Л. Гошка
Л.Л. Гошка

С точки зрения д.б.н. А.С.Керженцева кристаллизация в гелях почвенного раствора и разлагающейся отмершей биомассы — вполне естественный процесс, который протекал во все периоды существования живой природы. Просто геологи слишком долго увлекались процессами разрушения горных пород и не замечали процессов их синтеза в процессе метаболизма экосистем. Разобщённость биологов и геологов затрудняла обмен знаниями, хотя многие учёные настаивали на комплексном изучении всей совокупности природных явлений. Ещё в начале ХХ в. В.В. Докучаев писал: «Необходимо иметь в виду, по возможности, всю единую, цельную и нераздельную природу, а не отрывочные её части… иначе мы… никогда не будем в состоянии учесть, что принадлежит одному, а что другому фактору». Его ученик В.И. Вернадский развил и продолжил традицию цельного восприятия природы как объекта исследований. Об этом хорошо сказал Н.В. Тимофеев-Ресовский: «Вернадский… Подробнее »

res
res

А.С.Керженцев отмечал, что главное свойство живого — это его смертность! ===========

Смертна только система, не оставившая потомства. Именно механизм (ы) образования потомства, т. е. откладывания смерти и представляется главным свойством (живого). В этом смысле живое скорее бежит от равновесия.

Л.Л. Гошка
Л.Л. Гошка

Я не биолог, поэтому не берусь судить о таких свойствах живого вещества. Это связано с голографическим принципом записи и восстановления информации. Условно этот принцип можно объяснить на примере инсталляции художницы Мона Хатум, которая называется «Мягкий приговор». Если вас с завязанными глазами завести в помещение, где она выставлена и вас, поставить спиной к инсталляции, тогда перед вами будет стена. После того, как с вас снимут повязку и спросят, что вы видите, вы ответите, что на стене в хаотическом порядке двигаются и изгибаются темные полосы. Тогда вам скажут, что это информация о неких процессах, которые происходят за вашей спиной, и попросят по этим полосам, расшифровать данную информацию и описать те процессы, которые происходят за вашей спиной. Очевидно, что вам не удастся это сделать. Вы оборачиваетесь, т. е. вы информацию, которая… Подробнее »

кирилл
кирилл

Совершенно невразумительные вопросы к физику, соответственно и в ответах вода.

Михаил
Михаил

Спасибо за интервью. Это именно то, чего не хватает биологам. Физики, по-настоящему интересующиеся проблемами биологии. Обязательно буду следить за творчеством этой команды.

Игорь
Игорь

Гениальные люди, конечно. Также слежу за научными публикациями этих авторитетных ученых.

Алексей Лк
Алексей Лк

Давно не читал такого приятного интервью. Хотя оно местами и грустное, но взгляд со стороны дан очень обьективно.

Mikhail Kubantsev
Mikhail Kubantsev

Две статьи Н. Резник и интервью Канцельсона удивительно перекликаются: вопрос о сложности и удивительная роль паразитов и вредителей: типичный
конфликт, такой тривиальный и интригующий.

Алексей В. Лебедев
Алексей В. Лебедев

>Мне кажется, что надо восстанавливать какую-то истинную, если угодно, иерархию. У меня опыт не уникальный, но редкий. Я дважды делал научную карьеру и продвинулся очень далеко. В советское время я был самым молодым доктором наук по физике, я был лауреатом премии Ленинского комсомола. Меня поддерживали, надеюсь, за научные заслуги, очень крупные физики многие. Мне было хорошо.

Да уж, премия Ленинского комсомола — это истинная иерархия…

Михаил Родкин
Михаил Родкин

ОЧЕНЬ интересное интервью. Спасибо обоим. И интересны связи с моей собственной работой, есть над чем задуматься. А теперь по поводу «неправильного российского общества». Может это следствие его «вертикальности»? И неизбежной «раздачи слонов» по вертикали? Как может средний участник с этим бороться — правильно, войти в некий свой клан. Понятно, что кланы будут бороться за место под вертикалью. И тут уж не до личных качеств данного человека, не до его научных заслуг, важнее его роль в «нашем» или «ихнем» клане. А отсутствие вертикали подразумевает большую важность личностных горизонтальных связей, меньшую зависимость от начальства, большую мобильность. Да что говорить — и уровень благосостояния тоже … вертикаль же дорого стоит обществу (хоть и обеспечивает лучшие условия для мобилизации … но согласитесь, мобилизация и хорошая управляемость — успешнее при «рытье… Подробнее »

В.П.
В.П.

Несколько раз в интервью Кацнельсон возвращается к предположению о том, что для развития теории эволюции не хватает некой новой математики связанной с понятием «сложности». На самом деле значительная часть современной математики от теории динамических систем до теории моделей через все разделы выросшие из винеровской кибернетики и шенноновской теории информации занимается формализацией понятия «сложности» во всех возможных смыслах. Насколько я могу судить биоиформатика пока переварила — приспособила к своим целям только ничтожную часть математики, имеющей отношение к проблеме сложности. В книжке Кунина «Логика случая» элементы теории информации преподносятся на весьма примитивном уровне по сравнению с биологией. Хотя возможно это только мне небиологу так кажется.

Леонид Коганов
Леонид Коганов
res
res

Мне, далекому от биологии, представляется, что вопрос не столько в сложности, сколько в механизмах функционирования (существенно открытых) систем, которые на протяжении конечного промежутка времени могут создавать (используя внешнею среду) себе (почти) подобных, причем образованные системы моложе в этом смысле образовавших их. Т. е. образованные системы при прочих равных внешних условиях, живут дольше родительских. Они как бы сдвинуты во времени. Утрата способности к размножению заканчивается разрушением системы внешней средой. Если условия меняются, то более приспособленные живут дольше и размножаются эффективнее, закрепляя то (почти), что им случайно (хотя это тоже влияние внешней среды на механизм размножения) досталось от родителей. Такие системы с некоторой натяжкой можно назвать живыми. А сложность она сама по себе понятие растяжимое. Вон нелинейная классическая механика… Подробнее »

Афонюшкин Василий
Афонюшкин Василий

более «простые организмы» обычно характеризуются большей численностью чем «сложные», но тогда, если мы сравним сложности популяций «простых» и «сложных» видов то не будет ли сложность равна за счет различий в численности? Не имеем ли мы, в ходе эволюционного процесса, некий «гомеостаз сложности» а не возникновение оной?

В.П.
В.П.

В смысле объёма и разнообразия генетической информации может быть и так. Но это малая часть смыслов, которые могут вкладываться в понятие сложности.

Афонюшкин Василий
Афонюшкин Василий

разнообразие генов это еще и разнообразие функций и обратных связей. В биологической системе усложнение часто обеспечивается в том числе ухудшением эффективности большинства процессов большинства элементов составляющих систему (специализация клеток и тканей), также снижается скорость регуляторных процессов и процессивность большинства реакций вообще (концепция депрессивного гена). Например, у бактерий средний белок примерно в 10 раз меньше по размерам, в разы процессивнее (если это фермент) и регулируется в несколько раз меньшим количеством элементов. Однако это означает что за единицу времени в сложной системе произойдет меньше событий чем в сообществе простых систем. Если мы под сложностью будем иметь ввиду еще и всю совокупность элементов и событий в системах за единицу времени. то не сравняется ли все равно микробиоценоз кишечника по сложности с организмом человека? Хотя генов в микробиоценозах кишечника почти… Подробнее »

В.П.
В.П.

Я так понимаю, что хочется определить сложность так чтобы она росла вдоль линнеевской лестницы. Определить так, чтобы сложность для любой земной жизни была примерно одинаковой несомненно можно и Ваш способ видимо подходит (я недостаточно компетентен чтобы оценить биологическую адекватность). В математике и физике нет единого и даже базового определения «сложности», её определяют, исходя из задачи. Видимо в этот раз хочется найти функцию, которая будет в процессе эволюции расти.

Александр Денисенко
Александр Денисенко

Уважаемый В.П. Вы задели за живое.
«хочется найти функцию, которая будет в процессе эволюции расти.»…
А может наоборот- падать.?
Наш известный физиолог и педиатр профессор Илья Аркадьевич Аршавский сформулировал
так называемое энергетическое правило скелетных мышц, за что, конечно, был мало терпим
в среде физиков. И что-то там с его лабораторией приключилось в Пущине, про что ничего не удается разузнать даже от живых участников того погрома.

Афонюшкин Василий
Афонюшкин Василий

это да, мне не очень понятно что такое сложность (системы?). Наверное можно рассуждать о сложности элементов обладающих некой связностью (функциональной) и образующих некую обособленную группу связных элементов. Тогда сложность тесно зависит от количества элементов в некоей разветвленной совокупности «ветвей"-цепей которые способны сохранять контакты друг с другом, реагировать друг на друга с большей эффективностью, чем с окружающей средой. тогда сложность макроорганизма будет выше т. к его клетки и их функции будут образовывать более стабильные взаимодействия с большей длинной цепи превращений, чем микробиоценоз ввиду более быстрого размывания цепочек превращений различных субстратов, например. Паразиты тут выглядят довольно простым элементом -они копируют своего хозяина в части потребления некоего ресурса (собственно потребляют те же субстраты что и сам хозяин) + выдерживают попытки… Подробнее »

Игорь Мачулин
Игорь Мачулин

Браво — очень познавательно!

Andrew
Andrew

Беда, коль пироги начнет печи сапожник, А сапоги тачать пирожник © Опять физики с умным видом будут переоткрывать или делать вид «открывания» того, что-либо уже открыто в других областях наук, либо даже не поддаётся формализации. Собственно, физик и ломанулся в биологию потому что в своей области ему делать уже нечего, а про то, что и в чужой ему делать нечего то ли не догадывается, то ли…

Михаил Родкин
Михаил Родкин

Ну зачем Вы так, Андрей? Классическая работа все же — «Что такое жизнь с точки зрения физики? «физика Шрёдингера. Ну и если критиковать — то надо не общими фразами, а более конкретно. И прорывной пользы междисциплинарных подходов никто не отменял.

Andrew
Andrew

Читал. А что в ней классического?
Это сборник конспектов об успехах молекулярной биологии для студентов-физиков. Составлен был вообще ради пары последних глав в ней — с идеей, не выдерживавшей критики даже на тот момент.
Если Шрёдингер был успешен в квантовой механике, это не означает, что он был гением в других областях. Скорее, наоборот.

Михаил
Михаил

Если Вы не верите в биологическую содержательность данного цикла работ, было бы логично обсудить это с Куниным, который в них не сомневается.

Алексей Лк
Алексей Лк

Интересно, а кто-то из комментаторов читал целиком книгу Кунина «Логика случая»?

Александр Денисенко
Александр Денисенко

Читаю с интересом. Но по части информатики есть сомнения в категоричности авторских позиций — это ещё от академика А. П. Ершова тянется. Но много замечательных биозарисовок.

Александр Денисенко
Александр Денисенко

Уважаемый Алексей! Книгу Кунина стоит дополнить не менее интересной книгой Максима Франк-Каменецкого про самую главную молекулу и ещё работой Марио Ливио про десяток заблуждений великих людей. Работы появились
почти одновременно, замечательно изданы. А для баланса очень полезны к Шредингеру также Жан Мари Лен (Супрамолекулярная химия), Лима де Фариа (эволюция без отбора), А. Горбань (Демон Дарвина) и всё еще не стареющий Уоддингтон. Это всё надо детям в лагерях рассказывать. Как и Кунина.

Алексей Лк
Алексей Лк

«не стареющий Уоддингтон» — видимо имеется ввиду книга Морфогенез и генетика 1964 года. Лима де Фариа — да хорошая книга. Все Перечисленные книги хороши спору нет. Просто мне скорее интересно читали ли эту книгу Кунина комментаторы в том контексте что я таких людей еще не встречал, хотя книга вышла в 2014 (на английском в 2011). Скажем так это видимо очень популярное издание среди очень узкой прослойки специалистов. Наверное она популярна еще и среди студентов-биоинформатиков.

Александр Денисенко
Александр Денисенко

Уоддингтон — «На пути к теоретической биологии».
Кунина и правда мало кто прочёл. Про студентов по информатике это как раз проблема — им не дают альтернативных точек зрения, что неправильно и по Дарвину. Есть некоторая зашоренность студентов-информатиков. Дело не в правильности или неправильности подходов по Тьюрингу в живой природе — дело в методологии монопольного мнения. Это близко к Павловской сессии АН-ВАСХНИЛ или теории резонанса. Почти как невозможность даже вопросы задавать по истории войны или про Холокост. Немного настораживает всегда популярность среди дилетантов — биологические темы среди информатиков, например, или исторические в математической среде. Но Кунин пишет замечательно.

В.П.
В.П.

Читал перевод. Для небиолога книга довольно сложная, мне не всё было понятно. В части математических формул довольно примитивно даже для биоинформатики: насколько я помню не обсуждается ничего сложнее шенноновской энтропии. В необходимости множественности миров (инфляционная теория) для объяснения зарождения жизни автор меня не убедил. Возможно просто из-за того, что я плохо представляю молекулярную биологию и поэтому не вижу пропасти между ней и органической химией. Насколько я понимаю, вопрос в возможности запуска механизма отбора макромолекул, до появления клетки. Какова минимальная сложность структуры у которой есть наследственность, изменчивость и размножение? Каких-то количественных оценок этой сложности в книге нет, а хотелось бы теорему типа такой: компьютерный вирус на си++ не может быть короче N битов.

Александр Денисенко
Александр Денисенко

Уважаемый В. П.
Труд Кунина можно оценивать не только за то, чего в нем нет, но и за то, что в нем есть…

В.П.
В.П.

Из комментариев (на других ресурсах) видно, что работы Кунина позиционируют как новую парадигму в эволюционной теории после СТЭ. А сама книга «Логика случая», конечно, содержит много нового и неожиданного для дилетантов вроде меня.

Альберт Кулик
Альберт Кулик

Я вас понимаю. Но все же думаю, что физики могут (и должны) «вторгаться» в биологию. Ведь всякий живой организм — это не только биологическое, но и, прежде всего, — физическое (подчиненное всем законам физики). И об этом, замечу, сказано очень много после Э. Шредингера.

Другое дело, что если кому-то не нравится концепция самоорганизации (от И. Пригожина) в объяснении происхождении сложности, то это нужно обосновать, почему и в чем не нравится. Прежде чем обращаться, к примеру, к стеклам (в поисках объяснения природы жизни). А иначе — противоречие непреложному принципу Оккама, призывающему не умножать сущности без нужды.

Владимир
Владимир

За отношение к Новосёлову в Нижнем Тагиле не скажу, но вот в моём небольшом городке с населением в полсотни тысяч, в местной газете с гордостью писали про землячку, защитившую докторскую по физике в неполные 35 лет.

Денис
Денис

Не знаю, читал ли кто короткую научно-популярную статью В.В. Налимова «Теоретическая биология, ее все еще нет». Мне кажется она очень хорошо уравновешивает энтузиазм Кунина. В списке тех кто говорил о необходимости «новой математики для объяснения эволюции» Налимов занимает не последнее место. Начинать этот список можно с князя Кропоткина. И раз уж тут в комментариях упоминалась книжка Горбаня, то можно и Виктора Александровича Охонина вспомнить у которого Горбань, да и В.Е. Захаров позаимствовали тему «уравнений с наследованием». Гобань у Охонина еще и тему нейросетей приватизировал в начале 90-х.
Мне очень понравилось, что Кацнельсон про фазовые переходы второго рода упоминает. Очень уместная аналогия в применении к биологическим задачам. Да и фраза о том, что в физике и биологии иногда «наговорить» уже воспринимается как значительное продвижение — это отлично!

Александр Денисенко
Александр Денисенко

Уважаемый Денис! Спасибо за ссылку на Охонина. Я как-то утратил связь с красноярцами после отъезда Горбаня (которого иногда удаётся повидать в МИФИ). Лекции Василия Васильевича Налимова слышал живьём. Как и профессора Румера и конечно Ляпунова. На моей памяти они первые с Тимофеевым-Ресовским всерьёз занялись подобной тематикой между физматом и биологией. К сожалению, продолжения и развития их дела я не обнаруживаю. Подобный физматбиогеофолософо энциклопедизм много лет поддерживался Александром Петровичем Левичем на межфакультетском семинаре МГУ по проблемам времени. Но с его безвременным уходом вся эта нить прервалась, если не считать пару забронзовевших академиков-профессоров, к которым даже с вопросами не пробиться. Ну или непонятный пока и совершенно закрытый факультет физтеха-курчатника с непроизносимым называнием. Может там что рождается. В застойные годы аксакалы мехмата на попытки матописания живой материи отвечали здоровым скепсисом — живое… Подробнее »

Денис
Денис

Уважаемый Александр! Я мог бы еще упомянуть недооцененную книгу Давыдова «Биология и квантовая механика». Книга эта пожалуй больше повлияла на англоязычных читателей, чем на отечественных. Но и в этой теме у Охонина был свой собственный результат. К сожалению, после отъезда Виктора Александровича в Канаду не получается с ним конструктивно взаимодействовать.
А вот Вам я должен сказать спасибо за упоминание Румера. Одна его работа очень существенно повлияла на мою жизнь.

Александр Денисенко
Александр Денисенко

Денис! А что за проблемы взаимодействия с Виктором Охониным?
Не мог он забронзоветь. Хотя кто бы мог подумать, что сбежит? Вроде ничего не предвещало.
Сейчас у нас всех есть неплохая возможность многое и многих реабилитировать (или, если угодно,
воздать должное) перед молодой научной порослью. Есть всякие летние школы, проекты, вообще
нет проблем распространения и публикации. Вроде исчерпывается праведный гнев на прошлое
у мыслящих людей. И вдова Солженицына руками Первого Лица (хорошо получилось — копирайт!) закатала своё Колесо во все детские колыбельки. Чем выбирать имена для аэропортов и России в целом, может заняться своим делом? Воскресить научные имена. Безотносительно идеологии и мести. В пику Владимиру Маяковскому — довольно поговорили о дряни, пора и о героях?

Денис
Денис

Да он не забронзовел. Просто в стрессе человек постоянном. Он там не прижился, я бы сказал. Хотя и публиковался в приличных журналах и даже застал там присуждение Нобелевки Штефану Халлю в 2014 за микроскоп, полностью копирующий тот, что Охонин предложил в 1987 г. Первая публикация Халля 1994 г. Какое там реабилитироваться, максимум на что в нобелевской истории хватило отечественного ресурса это написать комментарий в Википедию. А школы, мегагранты и т. д. это скорее об идее «научных кланов» которую так осуждает Михаил Кацнельсон. Забавно, он считает себя вне этих клановых игр, но работает с Куниным. Вот уж действительно: «Трудно разглядеть мыльный пузырь, находясь внутри этого пузыря»

Александр Денисенко
Александр Денисенко

Вот кто бы мог подумать что Охонин сдрапает. Наверное прилично прижали. Как впрочем и Горбаня. И те герои говорят до сих пор у нас наукой заправляют. И чего тогда хотят наши ученые? Хотелось бы авторов на сцену. А то все Лысенко да Лысенко. Он один что ли герой генетики.

Алексей Лк
Алексей Лк

«Хотелось бы авторов на сцену. А то все Лысенко да Лысенко. Он один что ли герой генетики» — я всецело поддерживаю. По всей видимости написать что оо внятное про современных героев науки, а не про тех что 40 лет уже как лежат в земле всем слабо «даже застал там присуждение Нобелевки Штефану Халлю в 2014 за микроскоп, полностью копирующий тот, что Охонин предложил в 1987 г. Первая публикация Халля 1994 г.» — а что Охонин не запатентовал тот микроскоп? Или этого мало и нужно было именно готовое изделие? Хотелось бы больше деталей. И про Охонина кстати я при беглом просмотре практически ничего не нашел, есть только его электронный адрес и указание института в Онтарио где он работает. Замечательная ситуация — про то что русского прокатили с гравитационными волнами это мы уже знаем, а теперь еще и это.… Подробнее »

Александр Денисенко
Александр Денисенко

Охонин активно работал в Красноярском ВЦ. У Горбаня тоже выступал. У меня было несколько его работ. И общались нормально даже в быту. Почему он ушёл под корягу — удивительно.
А что по адресу он молчит? Интересно было бы его мнение по обсуждаемой статье и книге Евгения Кунина.

Алексей Лк
Алексей Лк

«А что по адресу он молчит?» — я только утром его адрес увидел, интересно было бы спросить у него как он видит ситуацию с STED микроскопией https://ru.m.wikipedia.org/wiki/STED-микроскопия хотя я и понимаю что это больная тема. Тем не менее про это даже в вики написано (про патент), т. е прецендент есть.

Про книгу Кунина то же интересно что он скажет.

Денис
Денис

В 2009 Спирин к теме нобелевки близок не был, но вот Марат Юсупов был точно в теме. А Юсупов выходец из спиринского института. Но если считать работу Юсупова точным попаданием в тему, то работы Гарри Ноллера это просто непрерывная бомбардировка этой темы. Научный фольклор говорит, что Ноллер просто заранее послал нобелевский комитет. Впрочем, через год и Ноллеру и Юсупову какая-то премия от шведов досталась, видимо, чтобы как-то компенсировать непопадание в тройку призеров.

Алексей Лк
Алексей Лк

«В 2009 Спирин к теме нобелевки близок не был» Основные научные достижения: 1) Открытие некодирующих РНК и фракции информационных РНК в бактериях (1957−1958). 2) Первое качественное описание макромолекулярной структуры высокомолекулярной РНК. Открытие способности РНК к сворачиванию в компактные структуры (1959−1961). 3) Реконструкция рибосомных частиц вне клетки; открытие самосборки рибосомных белков на каркасе рибосомной РНК (1963−1966). 4) Открытие информосом — внутриклеточных информационных рибонуклеопротеидных частиц (мРНП) в цитоплазме животных клеток (1964). (Ленинская премия, 1976 г.). 5) Формулирование модели динамической работы рибосомы в процессе биосинтеза белка (1968). Первое экспериментальное доказательство структурной подвижности рибосомы в ходе этого процесса (1987). (Государственная премия СССР, 1988 г.). 6) оздание низкоэнергетической системы трансляции (биосинтеза белка) на структурно модифицированных рибосомах вне клетки (бесфакторная, или… Подробнее »

Денис
Денис

А кто прижал Горбаня-то? Он вполне себе был тут социально адаптированный, успешный и извлекающий выгоды от того же Охонина. Просто когда появилась возможность пересесть на более теплое место и проехаться на Карлине как на соавторе, он это сделал. Неужели рассказывает, что он диссидент? Впрочем Дунин-Барковский искренне рассказывал мне, что Горбань убеждал его, что никакого Охонина в Красноярске не было, это просто псевдоним скромного ученого (Горбаня).

Александр Денисенко
Александр Денисенко

Ну лучше у Горбаня самого спросить. Имена тех героев известны. Это за рамками обсуждаемого здесь. История с грабежом Горбаня в общем известна. По нашей нейроинформатике это нанесло в тяжелое время чувствительный удар, как и разгром лаборатории в Пущине, о чем жертва того разгрома, ушедши из нашего мира, не любит вспоминать (он сейчас монах). Это отдельная тема.

Александр Денисенко
Александр Денисенко

Мне недавно удалось отыскать бывшего чиновника, который курировал Горбаня, подтвердились даже размеры награбленного у него коллегами изстолицы, не имеющими никакого отношения к проблеме — по законам революционного времени «святых девяностых». Тогда дело под грифом, но сейчас все открыто. Конечно, Медведев Жорес и Лысенко серьезней и безопасней для
гробокопания. Но круг Кунина и правда интереснее. Пока.

Альберт Кулик
Альберт Кулик

К вопросу о (предполагаемой) роли паразитизма в биологической эволюции и биологическом разнообразии. ="Сказать всё можно, ты поди, продемонстрируй""= Очень верная мысль! Вот, к примеру, динозавры (ужасные ящеры). Впервые появившись в триасе, около 200 миллионов лет назад, они стремительно заселили все материки и стали самыми многочисленными среди пресмыкающихся на протяжении своего долгого царствования — почти 180 миллионов лет. Динозавры стали обитать в крайне разнообразных условиях, распределив между собой все возможные роли и захватив практически все экологические ниши на Земле. На протяжении всего мезозоя на смену одним видам, родам, семействам и подотрядам появлялись другие. Среди них были и крохотные существа, и гиганты. Были обычные с виду (по нынешним меркам) рептилии, но были и одни из самых причудливых созданий, когда-либо населявших Землю. В эпоху своего расцвета… Подробнее »

В.П.
В.П.

Наверно в столь широком контексте хищничество является разновидностью паразитизма. С «гонкой вооружений» в паре хищник и жертва у динозавров было всё в порядке.

Альберт Кулик
Альберт Кулик

Паразитизм и хищничество — разные вещи. Я отталкивался от паразитизма, как это следовало из текста интервью.

У динозавров связь хищник-жертва, несомненно, просматривается (как в прямом, так и в обратном отношении). Но не хищничеством единым.

Определяющее (первостепенное) значение для эпопеи динозавров, несомненно, имела система абиотических факторов, среди которых я бы особо выделил доступность минерального питания.
Скажу больше: именно возможность удовлетворять сполна непомерные потребности гигантских рептилий в элементах минерального питания, необходимых для построения суперскелета (не только внутреннего, но и наружного), сделало эпоху динозавров (со всеми ее атрибутами).

А вот что явилось источником минерального питания «ужасных ящеров» на протяжении всей их огромной истории — большой вопрос.

Альберт Кулик
Альберт Кулик

= А думали ли вы о том, почему существует жизнь? Как из мертвого получается живое? Есть идеи? Конечно, нет. Насколько мне известно, и у Жени нет. Во что-то люди верят… Я думаю, что мы ничего об этом пока не знаем.= А. Эйнштейну принадлежат такие слова: Я хочу узнать, как Господь создал этот мир. Мне неинтересно отдельно то или иное явление, спектр того или иного элемента; я хочу знать Его мысли. Всё остальное — детали. Так вот, если смотреть на мир именно с такой высоту, то применительно к проблеме жизни вырисовывается следующая картина. В начале жизни, по существу (и попросту говоря), реализовался хорошо знакомый нам из житейской практики принцип: «встаньте в черед, не толпитесь!». Некоторые атомы и молекулы (мономеры) выстроились в ряд и, соединившись, заняли определенное, строго фиксированное… Подробнее »

Альберт Кулик
Альберт Кулик

=Почему появились паразиты=…

Ответ прост. Жизнь в своей экспансии стремится, по определению, освоить все пригодные для себя среды. Отсюда совершенно естественно, что и сам живой организм стал в самом начале биологической эволюции великолепной средой обитания: там все есть для жизни, причем очень комфортной.
Никакой иной цели (целеполагания), кроме как хорошо поесть и максимально размножиться, надо полагать, в происхождении биологического паразитизма не было.

trackback
"Меня волнует проблема сложности". Михаил Кацнельсон о жизни и науке – Радио Надежда

[…] из последних научных увлечений Михаила Кацнельсона — исследование […]

Алексей Лк
Алексей Лк

«„Меня волнует проблема сложности“. Михаил Кацнельсон о жизни и науке — Радио Надежда» — очень интересное интервью. очень хорошо показано что даже в условиях локальных ограничений, свойственных советской системе образования автор смог добится отличного результата даже не поступив в Московский вуз. Интересно описание того как формировался Канцельсон в школе, как занимал места на областных олимпиадах, и этот результат не требовал от его родителей 1000 $ в месяц как сегодня в некоторых физмат-школах школах. Как даже учась в периферийном ВУЗе он смог добится очень и очень многого. У меня сложилось твердое впечатление что Канцельон смог стать самим собой во многом именно благодаря той советской системе образования, которая давала ход любому школьнику у кого есть знания и желание учиться.

Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (13 оценок, среднее: 4,77 из 5)
Загрузка...
 
 

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: