Post #1142

Фундаментальный пост Петра Федичева из X, предлагаю мыслителям обязательно его рассмотреть. Всё в старение имеет смысл только в свете эмерджентности, даже, если её нет: Некоторые спрашивают: «Разве недостаточно быть биологом, чтобы понимать старение и болезни? Зачем сюда приплетать физику?» Как физик, работающий в области биологии старения, я понимаю этот скептицизм. В конце концов, химия по сути является физикой, однако химики прекрасно справляются без глубокого знания квантовой механики. Точно так же молекулярная биология — это химия, но заниматься отличной биологией можно и без обращения к уравнению Шрёдингера. Подобная логика продолжается по всей иерархии — от биологии к психологии, экономике и социологии. Эта интуиция не ошибочна. На самом деле она отражает глубокую истину: сложные системы организованы иерархически, и на каждом уровне появляются новые понятия и инструменты, специфичные именно для этого уровня описания. Эти инструменты не произвольны — они единственно возможный практический способ моделировать, описывать и контролировать системы на данном уровне. Как знаменитый физик Ф. У. Андерсон написал: «Больше — значит иначе». Поведение больших, сложных систем нелегко вывести из свойств отдельных компонентов. Это и лежит в основе концепции эмерджентности — термина, который, не случайно, пришёл из физики. Возьмём второй закон термодинамики. В микроскопических законах классической или квантовой механики нет стрелы времени. Однако когда множество частиц взаимодействуют в большой системе (или даже просто шар отскакивает на изогнутом бильярде), система становится нестабильной, а мельчайшие неопределённости растут до тех пор, пока обратимость не становится практически невозможной. Так появляется стрела времени. В таком режиме микроскопические знания становятся неважными. Вместо этого макроскопическое поведение зависит от усреднённых коллективных величин, устойчивых к поведению отдельных компонентов. И примечательно, что связь между макро- и микроуровнями односторонняя: часто макроскопический уровень диктует поведение микроскопического, а не наоборот. Теперь вам понятно, в чём сложность разработки лекарств или новых материалов — примеров искусства выявления и манипулирования микроскопическими переменными, формирующими крупномасштабные эмерджентные результаты? Будь то индуцирование сверхпроводимости в новых материалах или замедление старения через терапию или редактирование генов, вызов один и тот же: эмерджентные свойства находятся на более высоком уровне организации, и ими очень трудно управлять снизу. Переменные, определяющие макроскопическое здоровье или устойчивость, не обозначены чётко в молекулярном перечне; они распределены, зависят от контекста и слабо связаны с доступными нам рычагами воздействия. Именно это и делает разработку лекарств такой сложной — проблема не в нехватке инструментов, а в том, что правила, управляющие системой, существуют на другом масштабе. Физики называют это универсальностью: различные микроскопические системы могут вести себя одинаково на крупных масштабах. И именно поэтому так сложно создавать новые материалы или лекарства. Свойства, которые нас интересуют — сверхпроводимость, старение, устойчивость — эмерджентны, и ими нельзя непосредственно управлять, просто изменяя несколько атомов или генов. Однако физика не остановилась на выявлении этого барьера. Она изобрела инструменты, такие как ренормализационная группа, показывающие нам, как простые эффективные теории возникают на больших масштабах и как выявить «релевантные» параметры — те немногие микроскопические рычаги, которые действительно важны. Физика не просто моделирует эмерджентность — она буквально питается такими задачами. В физике конденсированного состояния такой подход привёл к классическим примерам эффективных теорий, таким как теория фазовых переходов Ландау-Гинзбурга, вскоре за ней последовали микроскопическая теория БКШ и намного позже теории сверхпроводимости Андерсона. Это не просто уравнения — это языки, созданные для описания управления эмерджентными системами.