Векторный характер передающейся по наследству информации

Автор Павел Замалиев, июня 01, 2008, 17:16:35

« назад - далее »

zK

Цитата: "Дж. Тайсаев"Естественный отбор конечно можно рассматривать как частный случай "второго начала", но тогда это скорее "Демон Максвелла", а он как раз является примером формального нарушения второго начала, если не учитывать количество информации, которой должен обладать этот демон, отрывающий и закрывающий дверку.
По этому поводу имеется вполне корректное решение.
См. вот тут
Коротко говоря, живые организмы это именно и есть Демоны Максвелла собственной персоной. Только они скорее не открывают дверку, а действуют в качестве миксеров, выравнивающих всевозможные градиенты. Суммарная хаотизация в системе с таким демоном идет быстрее, чем без него. Структурированность демона - ничтожна в сравнении с беспорядком, который он наводит в контролируемом им потоке вещества и энергии. Так что второе начало никак не нарушается.

Единственное, что мне не понравилось в статье, на которую я сослался - это противопоставление приспособленности и термодинамической вероятности; из контекста статьи вытекает, что это просто одно и то же.

Павел Замалиев

Цитата: "DNAoidea"так - во0первых что значит более вероятное и менее вероятное состояние? ...могу только предположить, что менее вероятное - это популяция слепоглухих сов. Более вероятная - популяция зрячих и слышаших.
Да, конечно. И в продолжение - популяция слепоглухих сов более вероятна, чем популяция слепоглухих и к тому же нелетающих сов, а популяция зрячих и слышащих сов менее вероятна, чем популяция зрячих и слышащих сов, имеющих еще и тепловизор - т.е. вероятность состояния популяции всегда относительна.
Цитата: "DNAoidea"...более вероятное состояние  - это то, которое стабилизируется отбором, менее - которое разрушается.
Мне кажется, правильней сказать, что популяция необратимо уходит из менее вероятного состояния в более вероятное.
Цитата: "DNAoidea"...не ясно к чему ваша решётка, Павел - похожие... вещи называются морфологическими пространствами, в них лежит... поверхность... многомерная.., по ней популяции и двигаются...
Вообще-то, для того, чтобы построить поверхность (как и любой график), надо найти точки. Т.е. взять эту многомерную решетку, отобрать узлы, через которые популяция прошла, соединить эти точки - и получится поверхность. А про решетку я говорю, чтобы подчеркнуть дискретность биологической эволюции. Поверхность - это все-таки что-то плавное и непрерывное, а биологическая эволюция - при хорошем увеличении - конечно же, дискретна.
Цитата: "DNAoidea"...популяции двигаются к точкам большей стабильности, то есть репродукции...
Или, другими словами, к точкам большей вероятности.
Цитата: "DNAoidea"...ни одна из популяций не сидит на пике возможной репродуктивности - ...масса слабовердных мутаций всё время гуляют по популяции...
Если даже катион натрия в кристалле поваренной соли не сидит точно в узле кристаллической решетки, а "гуляет" возле этой точки - чего же ждать от естественного отбора - явно статистической закономерности.
Цитата: "DNAoidea"...есть сила, способная перекинуть популяцию через пропасть низкой стабильности... - эта сила - генетический дрейф
Я думаю, дрейф аллельных частот бывает разный. Есть дрейф частот таких аллелей, при реализации которых в фенотипе получающиеся особи имеют практически одинаковую приспособленность. (Пример: цвет глаз.) В этом случае популяция дрейфует - т.е. ненаправленно, случайно движется между равновероятными состояниями. А есть дрейф аллельных частот - аналог теплового движения атома в кристаллической решетке, - когда происходит случайное и незначительное увеличение частоты такого аллеля, при реализации которого в фенотипе получается особь, менее приспособленная, чем остальные особи популяции. (Наверное, этот дрейф вы имеете ввиду.) Такой дрейф может перекинуть через пропасть низкой стабильности только отдельных особей (которые, впрочем, могут дать начало и новой популяции, и  даже новому виду), но никогда этот дрейф не перекинет всю популяцию целиком через пропасть низкой стабильности - это все равно, что атомы, совершающие тепловое движение в кристалле соли, вдруг разом все двинутся в одну сторону и кристалл сам поползет по столу.
Цитата: "DNAoidea"...можно двигаться в сторону меньшей вероятности.
Нет, никогда популяция видящих и слышащих сов не превратится (самопроизвольно) в популяцию слепоглухих сов. Естественный отбор - это запрет на переход какой-либо популяции из более вероятного в менее вероятное (менее стабильное, менее репродуктивное и т.д.) состояние.

Дж. Тайсаев

zk. Всё верно, так я же о том же и говорю, живые организмы это безусловно максвеловские демоны, если предполагать в качестве системы популяцию или экосистему, на организменном уровне максвеловскими демономи являются многочисленые структуры, как гормональные, так и в центральной и парасимпатической нервной системах, на уровне биохимическом это многочисленные катализаторы и ингибиторы. Одно только нужно учесть, энтропия в целом от этого не снижается, более того, возрастает ещё более. Как сказал Аркадий Райкин, каждый человек вдыхает кислород, а выдохнуть пытается всякую гадость :D
А ссылку посмотрел, весьма любопытно, спасибо!
Шматина глины не знатней орангутанга (Алексей Толстой).

Питер

Павел,  вы  опять    придумываете  нечто.   Почитайте  определение  генетического  дрейфа. Там  нет  отбора.  Вы  же  опять  конструируете  два  варианта  дрейфа  -   один  из  которых  является   отбором.
Насчет  дрейфа  как   причины   накопления в  популяции      вредных  мутаций   -  посмотрите   на болезнь  Гоше  у  ашкеназов.
А  оно  вам  надо  ?

zK

Цитата: "Дж. Тайсаев"zk. Всё верно, так я же о том же и говорю, живые организмы это безусловно максвеловские демоны... Одно только нужно учесть, энтропия в целом от этого не снижается, более того, возрастает ещё более.
Да.
Но вдруг меня обеспокоила следующая мысль.
Раз энергия имеет закон сохранения, а энтропия - такового не имеет, то возникает дикая возможность:
на сколь угодно малом потоке энергии может "паразитировать" сколь угодно сложный демон (миксер), ускоряющий создание хаоса.
Но ведь когда-то же внешний приток энергии иссякнет, и тогда демоны быстро станут обращать в хаос уже друг друга.
Отсюда вроде бы следует, что должен быть некий предел соотношения сложности демона и потока энергии, на котором он живет.
Но если есть предельная пропорциональность энергетических и информационных процессов, то в конечном счете мы, кажется, должны придти к какому-то закону сохранения энтропии.
Однако, это невозможно по определению.
И как тогда свести концы с концами?

Дж. Тайсаев

zK. Я думаю к этому нужно относиться гораздо проще. Шел человек и случайно в лужу пролил молоко (молоко это наше Солнце). Там развился целый мир, который считает, что он исключительный и неповторимый. И неважно, что потом приходит к ним свой Джордано Бруно, важно, что в подсознании всё равно это остается, а ведь лужа когда нибудь придёт к своему закономерному климаксу.
Шматина глины не знатней орангутанга (Алексей Толстой).

zK

Но вот вопрос:
как зависит от количества и жирности молока сложность того мира, который сам себя возводит на этом молоке, чтобы привести это молоко (и себя в том числе) к наибыстрейшей деградации до ровного хаоса?

Павел Замалиев

Цитата: "Дж. Тайсаев ("Второе начало и прогрессивная эволюция")"...второй закон термодинамики... говорит об универсальности эволюции в направлении все большего беспорядка...

...нельзя не признать правильной... постановку вопроса о... фундаментальном антиэнтропийном законе...
Мы наблюдаем множество необратимых (несимметричных во времени) процессов. Многие из этих процессов явно сопровождаются увеличением энтропии. По крайне мере один необратимый процесс – биологическая эволюция – сопровождается уменьшением энтропии. Это факты.

Теперь изложу, как я его понимаю, ваш взгляд на эти факты. Вы считаете, что второе начало термодинамики – это такой специальный энтропийный закон, который требует, чтобы необратимые процессы сопровождались увеличением энтропии. Для тех же необратимых процессов, которые идут с уменьшением энтропии, вы ожидаете открытия специального антиэнтропийного закона.

А теперь, что я думаю по этому поводу. Второе начало термодинамики – это всего лишь запрет на самопроизвольный переход системы из более вероятного в менее вероятное состояние – и ничего более. Если мы прикладываем запрет на переход системы из более вероятного в менее вероятное состояние  к какому-то конкретному случаю – скажем, к сосуду с перегородкой и газом внутри, то этот запрет превращается в энтропийный закон. Если мы прикладываем запрет на переход системы из более вероятного в менее вероятное состояние к другому случаю – к электрону в ядре какого-то элемента – то этот же запрет превращается в требование минимальности энергии, которой обладает электрон. Наконец, если мы прикладываем запрет на переход системы из более вероятного в менее вероятное состояние к популяции (к замкнутой системе из репликаторов), то этот же запрет превращается в запрет на уменьшение адаптивности популяции, т.е. в естественный отбор. Естественный отбор – один из частных случаев второго начала термодинамики.

В общем, я думаю, что все законы уже открыты. Надо только расставить их в правильном порядке. Но расстановка этих закономерностей в таком порядке, как я предлагаю, будет непротиворечивой, если информация – векторная величина.

Дж. Тайсаев

Цитата: "Павел Замалиев"Естественный отбор – один из частных случаев второго начала термодинамики.

Со многими замечаниями согласен, но вот с этим нет. Напротив, естественный отбор это как раз случай, являющийся отражением максвелловского демона, который формально как бы нарушает второе начало, но только формально, фактически в результате диссипации беспорядка за пределы популяции (в данном случае изъятия генетически менее благоприятных модификаций) энтропия системы более высокого порядка только возрастает, вернее это возрастание компенсируется в конечном счёте возрастанием солнечной энтропии, благодаря чему возможен приток эктропии (негэтнропии) в экосистемы.
А насчёт негэнтропийного закона (Шрёдингер это называет отрицательной энтропией) я только хотел сказать, что настало время объединить кибернетические решения Винера, аналогичные математические уравнения Тьюринга, Эйгена, Хакена, Пригожина, Гольданского, Кастлера в единый фундаментальный закон, который пока ещё не создан, но его появление назрело давно.
Шматина глины не знатней орангутанга (Алексей Толстой).

Павел Замалиев

Цитата: "Питер"Павел,   вы  не  ответили  на мой   вопрос.  Если  допущение  противоречит    данным  эксперимента  -  то    зачем  оно  нужно ?
И  Докинз  тут  ни  при  чем.
Фактически Докинз предложил пользоваться определенной координатной сеткой — систему отсчета он предложил. Питер, ни одна одна координатная сетка (система отсчета) не может противоречить экспериментальным данным, так же как, впрочем, и не может их подтверждать — экспериментальные данные просто наносятся на координатную сетку. Докинз на придуманную им координатную сетку наносил положение единичных особей. Ясно, что единичная особь всегда попадает точно в узел этой координатной сетки. Я же предлагаю на эту  координатную сетку наносить положение целой популяции. Ясно, что целая популяция почти никогда не попадает в узел этой координатной сетки. И что в этом удивительного?

crdigger

Живые системы - открытые, им присуща самоогранизация, описываемая синергетикой. Может несколькими страницами выше обсуждалось.
Если захотеть, можно ввести правильные параметры и найти 2-й закон термодинамики и в живом мире тоже. Возрастание энтропии - это переход в наиболее вероятное состояние ,то есть равномерное заселение всех возможных состояний. С этой точки зрения увеличение разнообразия и есть увеличения энтропии. По отношению к ДНК, особенно к некодирующим местам, соблюдается четко. У предка одно значение параметра, у потомков оно разное, аналогично как у упорядоченного газа скорости всех молекул равны , а у неупорядоченного - разные. Потом появляется отбор и уменьшает энтропию. Отбор является внешней по отношению к популяции силой, врoде демона Максвелла.

DNAoidea

Цитата: "crdigger"С этой точки зрения увеличение разнообразия и есть увеличения энтропии.
не думаю... ведь увеличение разнообразие видов это совсем не увеличение вариабельности, что в самом деле выполняется, там где вы пишите:
Цитата: "crdigger"По отношению к ДНК, особенно к некодирующим местам, соблюдается четко.
в случае видов это разнообразие носит иной характер - это усложнение формы распределение осбоей, а не просто расширение гауссиана, как в ДНК - виды имеют более-менее чёткие места и совсем не заполняют всего возможного пространства вариабельности, что можно сказать относительно некодирующих участков ДНК. Каждый вид это новая структура. Так что в случае с видами как раз всё выглядит наоборот - увеличение разнообразия это понижение, а не увеличение энтропии - это как если взять кучу одинаковых глыб мрамора и высекать каждый раз разную статую. (накопление нейтральных мутаций в этом примере будет просто хаотичное отбивание кусков)
Цитата: "Павел Замалиев"Наконец, если мы прикладываем запрет на переход системы из более вероятного в менее вероятное состояние к популяции (к замкнутой системе из репликаторов), то этот же запрет превращается в запрет на уменьшение адаптивности популяции, т.е. в естественный отбор. Естественный отбор – один из частных случаев второго начала термодинамики.
это одна сторона вопроса, другая состоит в том, что запрет, который налагает отбор на популяцию распространяется на системы, которые находятся уже сами очень далеко от куда более вероятного состояния (т. е. растворов органики в лучшем случае), и привел их к этому исключительно маловероятному состоянию никто иной как отбор, именно как раз отбирая тех, которые были в чём-то дальше всего от этого состояния то есть обладали наибольшей структированностью (в целом) - т. е. отбор работал как раз против энтропии Второго Начала Термодинамики. Иными словами, когда в системах появляется естественный отбор, то ситуация делается дуальной - с одной стороны, да, отбор не даёт популяциям занимать невыгодные с точки зрения выживания положения, с другой - отбор как раз и толкает популяции на более термодинамические не выгодные состояния - потому что в его присутствии имеет место не столько стабильность системы термодинамически, сколько её способность реплицироваться, и не просто так, а в условиях, определяемыми соседними популяциями, а для этого надо обладать высокой структурированностью. То есть низкой энтропией. Потому я тут согласен с Дж. Тайсаев

crdigger

ЦитироватьТак что в случае с видами как раз всё выглядит наоборот - увеличение разнообразия это понижение, а не увеличение энтропии
Энтропия зависит от того, как ее вводить и по каким величинам считать. Система должна быть закрытой в некотором смысле, чтобы был смысл в понятии энтропии. ДНК таковой является в некотором приближении, она состоит из нуклеотидов и энтропия ансамбля генома в популяции считается стандартным образом. Допустим у нас есть 2 нуклеотида в цепи, каждый из которых может принимать 2 значения. Всего 4 варианта , например АА ГГ АГ ГА. Наивысшая энтропия системы  - это когда они все равновероятны, то есть поровну организмов с 4 разными признаками в фенотипе. Наинизшая энтропия - это когда все одинаковы. Таковой она является в 2-х случаях : когда есть 1 организм-предок и когда отбор убил остальные 3 фенотипа. Когда отбора нет,
распределение стремится к случайному, причем обусловлено случайными же мутациями  - 100% аналогия с тряской 2-х кубиков в стакане.Почему может работать отбор и как он работает? Он убивает неподходящие организмы. Если бы не было притока энергии извне, то получилось бы 1/4 организмов с одним признаком АА и 3/4 дохлых ,условно кодирование 00. Энтропия не меняется. Но поскольку они размножаются и едят внешнюю энергию, в конце есть 100% АА, то есть энтропия падает : явление самоорганизации.

DNAoidea

Цитата: "crdigger"
Энтропия зависит от того, как ее вводить и по каким величинам считать. Система должна быть закрытой в некотором смысле, чтобы был смысл в понятии энтропии. ДНК таковой является в некотором приближении, она состоит из нуклеотидов и энтропия ансамбля генома в популяции считается стандартным образом. Допустим у нас есть 2 нуклеотида в цепи, каждый из которых может принимать 2 значения. Всего 4 варианта , например АА ГГ АГ ГА. Наивысшая энтропия системы  - это когда они все равновероятны, то есть поровну организмов с 4 разными признаками в фенотипе. Наинизшая энтропия - это когда все одинаковы. Таковой она является в 2-х случаях : когда есть 1 организм-предок и когда отбор убил остальные 3 фенотипа. Когда отбора нет,
распределение стремится к случайному, причем обусловлено случайными же мутациями  - 100% аналогия с тряской 2-х кубиков в стакане.Почему может работать отбор и как он работает? Он убивает неподходящие организмы. Если бы не было притока энергии извне, то получилось бы 1/4 организмов с одним признаком АА и 3/4 дохлых ,условно кодирование 00. Энтропия не меняется. Но поскольку они размножаются и едят внешнюю энергию, в конце есть 100% АА, то есть энтропия падает : явление самоорганизации.
согласен, но виды тут причём? у них-то состояний куда больше чем четыре, и даже чем атомов во Вселенной.

Дж. Тайсаев

Про энтропию. Берём кристал и разбиваем его. Уверен что разнообразие от этого только возрастёт. А этнтропия? Здесь наблюдается знаменитое противоречие подхода к этому вопросу Клаузиуса и Больцмана. Согласно Клаузиусу и Максвелу, термодинамика всему голова. Если при кристализации тепло выделяется, тогда энтропия снижается, даже если структура усложняется. Это Ауэрбах впоследситвии назвал обесценением энергии.
Кстати вспомнил, Винер энтропию фактически отождествлял с информацией (там всё несколько сложнее, но не суть...) так вот информации в упорядоченных системах (скованых одной цепью, связаных одной целью) горазда меньше, нежели в неупорядоченых. Опять противоречие. И эволюция тогда приводит к снижению энтропии. Нетужки. Всё проще и сложнее.
Здесь Больцман понял больше не только Клаузиуса, но и даже Максвела, не поняли только его, чем и спровоцировали его суицид.
Дело не в разнообразии и не в термодинамике, хотя они конечно фундаментальные следствия этого закона, дело в статистике и не более того. Попросту вещество переходит из менее вероятного состояния неизбежно в более вероятное и всё. И вся проблема. У меня есть даже гдето его (Больцмана) формулы с факториалами и раскладки, но не буду их повторно преводить, они были уже приведены гдето в моей неопубликолванной статье (поскольку неспециалист не рискнул) кажется в этой же ветке.

Теперь о видообразовании.  Разнообразие действительно более энтропийно, но лишь при одном условии, если колличество информации не просто возрастает, а ... кстати я и сам задумался и понял сейчас, да не возрастает оно и не снижается уже сотни миллионов лет, есть определённый термодинамический порог, задаваемый солнечным излучением. Значит вопрос не в возрастании энтропии, а в повышении эфективности аккумуляции энергии.

Только хочется уточнить напоследок. Энтропия это не рост разнообразия, а рост однообразия, а это далеко не одно и тоже.
Шматина глины не знатней орангутанга (Алексей Толстой).