Диалектика случайного и необходимого в современной биологии. Вероятностный подход.
Диалектическая взаимосвязь между необходимостью и случайностью коренится в самом процессе развития материальных систем и связана с диалектикой превращения возможности в действительность в ходе этого процесса. Каждый реально осуществившийся этап процесса развития той или иной материальной системы порождает целый спектр возможностей ее дальнейшего развития. Потенциально реализация любой из этих возможностей в будущем является случайным событием. Но фактически реализуется только та возможность, для осуществления которой имеются в наличии необходимые условия. По отношению к этим конкретным условиям осуществляющаяся возможность оказывается необходимой, хотя первоначально она была только случайной. Превращение одной из возможностей в действительность порождает новый спектр возможных путей дальнейшего развития и так до бесконечности. В таком представлении процесса развития одновременно происходит и превращение случайности в необходимость, и проявление необходимости сквозь массу случайностей.
Эволюция видов в органической природе осуществляется на базе случайных изменений, происходящий в генетических структурах отдельных организмов. Эти изменения являются случайными, поскольку детерминируются теми внешними условиями, которые относительно безразличны для организма. В ходе естественного отбора полезные для жизнедеятельности организма изменения закрепляются и со временем становятся его видовыми признаками. Тем самым из случайных они превращаются в необходимые.
Этот механизм превращения случайных признаков в необходимые видовые признаки крайне сложен и изучается в рамках так называемой синтетической теории эволюции. Весь эволюционный процесс под определенным углом рассмотрения может быть представлен как последовательность превращения случайности в необходимость и обратно. То же можно сказать об исследовании процесса зарождения жизни. Существуют различные точки зрения на роль необходимости и случайности в процессе зарождения живого. Французский биолог Ж. Моно, анализируя проблему происхождения жизни, приходит к выводу о фундаментальной роли случайности в этом процессе. Сам процесс зарождения живого представляется ему как цепочка случайных, маловероятных событий. Случайность в его концепции приобретает абсолютный характер и отрывается от необходимости. Бельгийские ученые И. Пригожин и Г. Николис, анализируя физико-химические основания возникновения живого, показывают, что необходимость возникновения биологических систем коренится в некоторых общих физических законах, присущих нелинейным системам. Опираясь на эти идеи, ученый из ФРГ М. Эйген старается установить связь между случайностью и необходимостью в процессе возникновения биологических структур. Он отбрасывает абсолютную случайность как основной фактор, детерминирующий становление живого; в его концепции проглядывает идея трактовки случайности как формы проявления необходимости, а также идея их взаимопревращения в ходе биологической эволюции.
Вероятность - это количественная мера возможности. Вероятность характеризует те пределы, в которых существует возможность; она определяет степень близости возможности к осуществлению, к действительности. Вероятность указывает на величину основания возможности в реальной действительности.
Для определения степени близости возможности к действительности используется шкала вероятности от 0 до 1 (или, в процентах - до 100%). Вероятность выживания отдельной особи для млекопитающих и птиц - примерно 0,33 (или 33%). Известно также, что взаимодействие "канцероген - вирус - клетка" способно порождать злокачественную опухоль с вероятностью, равной 0,9 (т.е. 90%). Следует отметить, что возможность или вероятность не всегда можно выразить численно с абсолютной точностью. В приведенных и аналогичных фактах нередко применяют слово "примерно". Во многих случаях для практики вообще не требуется это иметь, и тогда применяются выражения типа: "малая вероятность", "большая вероятность" ("менее...", "более вероятно"), "равновероятно". Границы шкалы вероятности, т.е. точки 0 и 1, являются моментами, с достижением которых возможность перестает быть таковой, превращаясь в одном случае в невозможность, в другом - в действительность. Не всякая возможность обязательно осуществляется, но любая возможность содержит в себе определенную степень необходимости и, вследствие этого, определенный шанс стать действительностью. Вероятность есть степень необходимого в возможном. Возможность с большим основанием имеет соответственно и большую вероятность осуществления. Опора на понятие вероятности придает понятию возможности более конкретный операциональный характер и повышает его познавательное и практическое значение.
Великое множество событий и явлений совершается в окружающем нас мире. События взаимосвязаны - одни из них являются следствием (исходом) других и, в свою очередь, служат причиной третьих. Вглядываясь в гигантский водоворот взаимосвязанных явлений, можно сделать два важных вывода. Во-первых, наряду с совершенно определенными, однозначными исходами встречаются неоднозначные исходы. Если первые можно предсказать точно, то вторые допускают лишь вероятностные предсказания. Другой не менее важный вывод состоит в том, что неоднозначные исходы встречаются значительно чаще, чем однозначные. Вы нажимаете кнопку, и стоящая на вашем столе лампа загорается. Здесь второе событие (загорелась лампа) является однозначным исходом первого события (нажата кнопка). Такое событие называют строго детерминированным. Другой пример: вы подбрасываете кубик, на разных гранях которого изображены различные числа очков, и кубик падает так, что сверху оказывается грань с четырьмя очками. В данном случае второе событие (выпала четверка) уже не является однозначным исходом первого события (подброшен кубик). ведь могли выпасть единица, двойка, тройка, пятерка, шестерка. Выпадение того или иного числа очков есть пример случайного события.
Со случайными событиями (и вообще со случайностями разного рода) мы встречаемся очень часто, значительно чаще, чем это обычно принято считать. Случаен набор выигравших номеров в тираже спортлото. Случаен результат встречи двух спортивных команд одного и того же класса. Количество солнечных дней в данной местности изменяется от года к году случайным образом. Совокупность случайных факторов лежит в основе любого процесса массового обслуживания - телефонной связи, торговли, транспортных услуг, медицинской помощи и т.д.
В масштабе макромира примером может служить эволюция, непрерывно совещающаяся в растительном и животном мире. В основе эволюции лежат мутации - случайные изменения в структуре генов. Случайно возникшая мутация способна быстро усилиться в процессе размножения клеток организма. Существенно, что одновременно с мутациями (случайными изменениями генетических программ) происходит процесс отбора организмов. Отбор совершается по степени приспособленности к условиям внешней среды. Таким образом, эволюция основывается на отборе случайных изменений генетических программ.
Рассмотрим пример. У некоторых орхидей цветы напоминают самок шмелей. Опыляются они самцами шмелей, которые принимают цветы за самок. Предположим, что возникла мутация, изменившая форму или окраску цветка. Такой цветок останется не опыленным. В результате мутация не перейдет в новое поколение. Любопытно, что , когда один из видов орхидей стал самоопылителем, цветы этого вида быстро приобрели за счет мутаций разнообразную форму и окраску.
Эволюция идет по пути отбора более приспособленных организмов. А на этом пути иногда предпочтительна более высокая степень организации, а иногда - наоборот. Недаром же в современном мире существует одновременно и человек, и медуза, и вирус гриппа. Существенно, что эволюция приводит к появлению принципиально непредсказуемых новых видов. Можно утверждать, что любой вид уникален, ибо он принципиально случаен.
Здесь случайность выглядит как фундаментальный фактор. Говоря о фундаментальности случайного в картине эволюции, отметим еще одно немаловажное обстоятельство. Понимание фундаментальной роли случайного позволяет отбросить религиозную идею о сверхъестественном "творце". Служители церкви, отвечая на вопрос, как возникли растения, животные, человек, указывают на Бога. Образованный же человек должен понимать, что вместо несуществующего Бога в роли "творца" выступает случай и отбор.
Познавая окружающий мир, человек боролся, борется и всегда будет бороться с ней. В то же время необходимо понимать, что наряду с субъективной случайностью, обусловленной недостатком сведений о тех или иных явлениях, существует объективная случайность, лежащая в самой основе явлений. Необходимо также принимать во внимание позитивную, созидательную роль случайного. И в этой связи действительно надо идти навстречу случайности. Человек должен уметь, когда это целесообразно, специально создавать ситуации, насыщенные случайностями, и использовать подобные ситуации в своих целях.
Из фундаментальности случайного вовсе не следует вывод о беспорядоченности и хаотичности окружающего нас мира. Случайность вовсе не означает, что причинно-следственные связи отсутствуют. В реальном мире эти связи являются вероятностными. Лишь в отдельных случаях (в частности, при решении задач из школьных задачников) мы имеем дело с однозначными, строго детерминированными связями. Здесь мы подошли к одному из важнейших понятий современной науки - понятию вероятности.
Важно подчеркнуть, что вероятностные (статистические) причинно-следственные связи, приводящие к однозначным предсказаниям, представляют собой всего лишь частный случай. Если однозначные предсказания предполагают наличие в рассматриваемом явлении только необходимости, то вероятностные предсказания связаны одновременно и с необходимостью, и со случайностью. Так, мутации случайны, но процесс отбора закономерен или, иначе говоря, необходим.