Индивид-дуальность
Найджел Голденфельд
Мы, физики, договорились использовать суффикс – он для указания на какие-то квантифицированные сущности. Например, в классической физике есть понятие электромагнитных волн. Но из квантовой версии теории таких волн, начало которой заложено в работе Эйнштейна 1905 года, принесшей ему Нобелевскую премию, мы знаем, что при определенных обстоятельствах будет более точным утверждение, что излучается электромагнитная энергия отдельными частицами, называемыми фотонами. Этот дуализм волны-частицы – краеугольный камень современной физики, в которой имеются не только фотоны, но целый зоопарк того, что раньше называли элементарными частицами, – протоны, нейтроны, пионы, мезоны и, конечно же, бозон Хиггса. (Нейтрино?.. О, это длинная история…)
А как насчет вас? Вы – персона. Значит, вы тоже квант чего-то? Понятно, что дробных людей не бывает и что каждый из нас очевидным образом квантифицирован. Однако элементарные частицы, или сущности, полезны в концептуальном плане, поскольку их можно рассматривать изолированно, без взаимодействий между ними – как отдельные точечные частицы в идеальном газе. Вам, конечно, не подходит такое определение – вы вовлечены в социальные сети, вы постоянно онлайн, вы, несомненно, образованны и культурны. Ваше сильное взаимодействие с другими людьми означает, что ваша индивидуальность осложнена тем, что вы являетесь частью общества и можете нормально функционировать только в такой среде. Мы можем пойти дальше и сказать, что вы – квант некоторого поля, распределенного в человеческом пространстве, которое описывает плотность людей в окрестности каждой точки этого пространства, а не интенсивность электромагнитного поля. Подобная модель оказывается технически очень удобной для описания пространственно-временно́го поведения экосистем, особенно для описания вымирания, где важное значение имеют дискретные изменения. Здесь кажется уместным ввести странный, похожий на оксюморон термин индивид-дуальность по аналогии с дуализмом волна-частица.
Слово «индивидуальный» (individual) имеет несколько различных значений. Оно может означать и «отдельный», и «отличный от других», и «единственный», но напоминает также и слово «неделимый» (indivisible). Мы совершенно точно не являемся неделимыми: мы состоим из клеток, которые, в свою очередь, состоят из цитоплазмы, нуклеиновых кислот, белков и так далее. А последние, в свою очередь, состоят из атомов, состоящих из нейтронов, протонов, электронов и так далее – вплоть до тех элементарных частиц, которые сейчас считают продуктом теории струн (и которая, в свою очередь, сегодня уже не считается окончательным описанием материи). Другими словами, там «черепахи до самого низа» и никаких неделимых единиц материи не существует. Нет смысла в понятии «элементарная частица», нет никакой «конечной остановки» при движении вглубь материи. Все сделано из чего-то – и так до бесконечности.
Однако это не означает, что все предметы являются просто суммой своих частей. Возьмем, например, протон, который состоит из трех кварков. У него есть собственный момент вращения – спин, – который, как раньше считалось, является суммой спинов составляющих его кварков. Однако эксперименты последних двадцати или тридцати лет показали, что это не так: спин возникает из неких коллективных свойств кварков и пульсирующих быстрораспадающихся частиц, называемых глюонами. Понятие индивидуального кварка оказывается бесполезным, когда имеет место столь сильное коллективное поведение. Протон из чего-то состоит, но его свойства не обнаруживаются путем сложения свойств его составных частей. Когда мы пытаемся определить это нечто, то обнаруживаем, что, как иногда говорят о Лос-Анджелесе, «там нет никакого „там“».
Возможно, вы и так уже знаете, что наивный редукционизм склонен к излишнему упрощению. Но есть и другой момент. Вы не просто составной объект (это вы тоже уже знаете), но в определенном смысле вы и не человек. В вашем теле примерно 100 триллионов бактериальных клеток, в десять раз больше, чем клеток человеческого организма, и эти бактерии содержат в сто раз больше генов, чем ваши собственные клетки. И эти бактерии – не просто пассивные обитатели зоопарка, который вы из себя представляете. Они самоорганизуются в сообщества у вас во рту, в пищеварительном тракте и других частях тела, и эти сообщества – микробиомы – управляются разнообразными и динамичными способами конкуренции и сотрудничества различных бактерий, что и позволяет нам жить.
В последние несколько лет геномика дала нам инструмент для исследования микробиомы: идентификацию микробов по цепочкам их ДНК. Исследования еще не завершены, но уже сейчас сделаны поразительные открытия. Благодаря своим микробам младенец лучше переваривает материнское молоко. А способностью усваивать углеводы вы в значительной степени обязаны энзимам, которые могут быть выработаны только генами – причем не вашими, а вашей микробиомы. Ваша микробиома может быть повреждена – например, из-за лечения антибиотиками, – причем в некоторых исключительных случаях настолько, что в нее могут вторгнуться опасные монокультуры вроде Clostridium difficile, а это угрожает вам смертью.
Возможно, самым замечательным было открытие оси пищеварительный тракт – мозг: ваша желудочно-кишечная микробиома способна порождать маленькие молекулы, которые могут преодолевать гематоэнцефалический барьер и влиять на состояние вашего мозга. Хотя механизм этого воздействия пока не до конца ясен, появляется все больше свидетельств того, что микробиома может быть значительным фактором в возникновении таких мозговых нарушений, как депрессия и расстройства аутистического спектра.
Короче говоря, вы можете представлять собой коллективную собственность, управляющуюся тесным взаимодействием ваших компонентов.
Итак, возможно, это верно, что вы не индивидуальны (во всяком случае, в одном из смыслов этого слова). А как насчет ваших микробов? Похоже, ваша микробиома – это тоже система сильных взаимодействий: микробы формируют внутри вас тесные колонии и не только обмениваются химическими веществами для метаболизма, но и взаимодействуют, испуская молекулы. Они даже могут передавать друг другу гены и в некоторых случаях делают это, отвечая на сигнал, который издает нуждающийся реципиент, – своего рода бактериальный крик о помощи! Отдельно взятый, изолированный микроб ничего подобного не делает, так что это сложное поведение – коллективное свойство микробиомы, а не «индивидуального» микроба. Даже у микробов, номинально принадлежащих, казалось бы, к одному виду, есть геномы, отличающиеся по содержанию от их генов на 60 %. Вот вам и «интуитивное» понятие вида! Это еще одна слишком антропоморфная научная идея, неприложимая к большинству аспектов жизни.
До сих пор я говорил о связях в пространстве. Но есть и связи во времени. Если материя, составляющая Вселенную, сильно взаимосвязана в пространстве, и мы обычно не думаем о ней, как о совокупности ее частей, то бессмысленно и связывать причину какого-либо события с каким-то из частей целого. Точно так же, как вы не можете связать спин протона с каким-то из его компонентов, вы не можете представить то или иное событие как следствие одной-единственной причины. К сложным системам неприменимы ни удобное понятие индивидуальности, ни буквальное понятие причинности.