Главная » Статьи » Наука » Исследования

Процесс творения: Ламаркизм и Неодарвинизм



Ламаркизм

<< К началу статьи

До появления теории эволюции Дарвина люди уже интересовались, могла ли биосфера и ее адаптации появиться постепенно. Интересовался этим и дед Дарвина Эразм Дарвин (1731–1802), верный сторонник Просвещения. Этот процесс они называли «эволюцией», но тогда значение этого слова было не таким, каким мы знаем его сейчас. «Эволюцией» называли все процессы постепенного совершенствования независимо от их механизма. (Иногда подобная терминология встречается и сегодня, в обыденном употреблении и в качестве термина – кто бы мог подумать! – в теоретической физике, где «эволюция» означает любой тип непрерывного изменения, объясняемого через законы физики.) Открытый им процесс Чарльз Дарвин назвал «эволюцией путем естественного отбора», хотя название «эволюция путем вариации и отбора» подошло бы больше.

Если бы Пейли дожил до этого времени, то он бы тоже признал, что «эволюция путем естественного отбора» – это гораздо более основательный метод объяснения, чем просто «эволюция». Ведь в отличие от первого термина последний не решает проблемы Пейли. Любая теория о совершенствовании ставит вопрос: как создается знание о том, как осуществить усовершенствование? Были ли оно изначально? Теория, которая говорит, что да, было, – это креационизм. Или оно «появилось само собой»? Теория, которая полагает, что так и было, – это самозарождение.

В первые годы девятнадцатого века натуралист Жан-Батист Ламарк предложил ответ, который теперь известен как ламаркизм. Его ключевая идея – в том, что улучшения, приобретенные организмом за время его жизни, могут наследоваться потомками. В основном Ламарк имел в виду усовершенствования органов, конечностей и прочее, как, например, удлинение и выпрямление активно используемых особью мышц и ослабление тех, которые напрягаются меньше. К такому же объяснению через задействование и незадействование пришел независимо и Эразм Дарвин. Классическое объяснение сторонника ламаркизма: чтобы достать до листьев на более высоких ветках деревьев, когда нижние ветки уже объедены, жирафы вытягивали шею. Из-за этого она у них якобы понемногу удлинялась, а затем эта особенность, заключавшаяся в более длинной шее, передалась по наследству потомкам. Таким образом, на протяжении многих поколений жирафы с совершенно обычными шеями эволюционировали в жирафов с длинными шеями. Кроме этого, Ламарк предположил, что усовершенствования стимулировались тенденцией к усложнению, встроенной в законы природы.

Последнее – полная чепуха, ведь эволюцию адаптаций нельзя объяснить никакой сложностью: это должно быть знание. Таким образом, эта часть теории просто ссылается на самозарождение – необъяснимое знание. Возможно, Ламарка это не заботило, потому что, как многие мыслители его времени, он считал существование самозарождения само собой разумеющимся. Он даже в явном виде включил его в свою теорию эволюции: предположил, что, хотя согласно его закону природы все новые и новые поколения организмов принимают все более и более сложные формы, мы все еще можем видеть и простые создания, потому что они постоянно появляются путем самозарождения.

Некоторые считали этот взгляд вполне привлекательным. Но в нем мало общего с фактами. Самое яркое несоответствие – в том, что в реальности эволюционные адаптации носят совершенно иной характер, чем изменения, происходящие за время жизни особи. Первые включают в себя создание новых знаний, а вторые случаются, только когда уже есть адаптация для совершения этого изменения. Например, склонность мышц становиться сильнее или слабее в зависимости от использования или неиспользования управляется сложным (нагруженным знаниями) набором генов. У отдаленных предков животных не было этих генов. Объяснить, как появилось имеющееся в них знание, ламаркизм не может.

Если вы страдаете от нехватки витамина C, то ваш дефектный ген, отвечающий за его синтез, от этого не исправится – разве что вы являетесь специалистом по генной инженерии. Если поместить тигра в среду, в которой из-за своего окраса он будет выделяться больше, а не меньше, он не будет менять окрас шерсти, и такое изменение не будет унаследовано, даже если произойдет. Все потому, что ничто в тигре «не знает», зачем нужны полосы на шкуре. Так как же тогда любому механизму ламаркизма «узнать», что, будь у тигра на шкуре чуть больше полосок, ему перепадало бы немного больше пищи? И откуда ему «узнать», как синтезировать пигменты и как выделять их в мех, чтобы полоски получались такими, как надо?

Фундаментальная ошибка, которую делает Ламарк, имеет ту же логику, что и индуктивизм. И там, и там предполагается, что новое знание (соответственно – адаптации и научные теории) уже каким-то образом присутствуют в опыте или их из него можно механически вывести. Но правда всегда в том, что знание сначала нужно придумать, а затем проверить. И об этом как раз говорится в теории Дарвина: сначала происходят случайные мутации (они никак не учитывают проблему, которую надо решить), а затем путем естественного отбора отбрасываются вариантные гены, которые хуже справляются с передачей себя будущим поколениям.

Неодарвинизм



Центральная идея неодарвинизма – в том, что эволюция благоприятствует генам, которые лучше всего распространяются по популяции. Эта идея несет в себе гораздо больше, чем кажется на первый взгляд, но об этом – ниже.

Общее заблуждение относительно дарвиновской эволюции состоит в том, что все в ней происходит «на благо вида». Оно дает правдоподобное, но ложное объяснение явно альтруистическому поведению в природе, когда, например, родители рискуют жизнью, чтобы защитить детей, или самые крепкие животные прикрывают стаю в момент нападения на нее, тем самым снижая свои собственные шансы на долгую и счастливую жизнь или дальнейшее потомство. Утверждается, что эволюция оптимизирует благополучие вида, а не отдельной особи. Но на самом деле эволюция не оптимизирует ни то, ни другое.

Чтобы понять почему, рассмотрим следующий мысленный эксперимент. Представьте себе остров, на котором общее число птиц определенного вида достигнет своего максимума, если они будут гнездиться, скажем, в начале апреля. Чтобы объяснить, почему оптимальной будет какая-то конкретная дата, придется ссылаться на различные компромиссы, включающие такие факторы, как температура, численность хищников, наличие пищи, гнездового материала и так далее. Предположим, что изначально у всей популяции есть гены, которые побуждают птиц вить гнезда в это оптимальное время. Это означало бы, что эти гены хорошо адаптированы к достижению максимальной численности особей в популяции, что можно было бы назвать «максимизацией благополучия вида».

Теперь предположим, что это равновесие нарушено появлением у одной из птиц мутантного гена, из-за которого она начинает гнездиться немного раньше, скажем, в конце марта. Допустим, что, когда птица свила гнездо, она автоматически начинает искать самца, следуя остальным генам, отвечающим за поведение вида. У этой птичьей пары, таким образом, будет самое лучшее гнездовье на острове – преимущество, которое в плане выживания потомства может легко перевесить все небольшие недостатки раннего гнездования. В этом случае в последующем поколении будет больше птиц, гнездящихся в марте, и все они снова найдут себе отличные места для гнездовья. А значит, среди гнездящихся в апреле хорошие места достанутся меньшему числу птиц, чем обычно: к тому времени, как они начнут поиск, самые лучшие места уже будут заняты. В последующих поколениях баланс популяции продолжит сдвигаться в сторону гнездующихся в марте. Если относительное преимущество, заключающееся в получении лучшего места для гнезда, достаточно высоко, птицы, гнездящиеся в апреле, могут вымереть вообще. Если же они снова появятся в результате мутации, то потомства у них не будет, потому что к тому времени, как они захотят гнездиться, все места будут уже заняты.

Таким образом, представленная нами изначальная ситуация, в которой гены оптимально адаптированы для максимизации численности («на пользу виду»), – неустойчива. Гены подвергаются эволюционному давлению, вследствие которого становятся менее адаптированы для выполнения указанной функции.
Это изменение наносит виду вред, поскольку в целом численность популяции снизилась (птицы перестали гнездиться в оптимальное для этого время). Вред может еще заключаться и в том, что тем самым повышается риск вымирания, становится менее вероятным распространение в другие ареалы и так далее. Таким образом, оптимально адаптированный вид в ходе эволюции может превратиться в менее «удачливый» по любым меркам.

Если появится еще один мутантный ген, из-за которого птицы станут гнездиться еще раньше в марте, то все может повториться: гены более раннего гнездования возьмут верх, а численность популяции снова снизится. Таким образом, в результате эволюции птицы будут гнездиться все раньше и раньше, а популяция будет уменьшаться. Нового равновесия удастся достигнуть только тогда, когда преимущество, заключающееся в том, что потомок отдельной птицы получит самое лучшее место для гнезда, наконец перевесят недостатки немного более раннего гнездования. И это равновесие может быть далеко от того, что было для вида оптимально.
Связанное с этим заблуждение заключается в том, что эволюция всегда адаптивна, то есть что с ней всегда приходит прогресс или по крайней мере некоторым образом улучшается полезная функциональность, которая затем будет оптимизироваться в ходе эволюции. Этот момент часто резюмируется выражением, которое принадлежало философу Герберту Спенсеру, но, к сожалению, было позаимствовано самим Дарвином: «выживание наиболее приспособленных». Но описанный выше мысленный эксперимент показывает, что это не всегда так. Рассматриваемое эволюционное изменение навредило не только виду, но и каждой особи в отдельности: птицам, которые гнездятся на любом конкретном месте, жить стало труднее, потому что они обосновываются там в более раннее время года.
Таким образом, хотя теория эволюции и придумана для того, чтобы объяснить существование прогресса в биосфере, не всякая эволюция являет собой прогресс, и никакая (генетическая) эволюция его не оптимизирует.

Но что конкретно было достигнуто в ходе эволюции этих птиц? Была оптимизирована не функциональная адаптация вариантного гена к среде – свойство, которое впечатлило бы Пейли, – а относительная способность выживающего варианта распространиться по популяции. Ген апрельского гнездования потерял способность передаваться в следующее поколение, хотя функционально это был наилучший вариант. Заменивший его ген более раннего гнездования может все еще обладать приемлемой функциональностью, но наиболее приспособлен он только для того, чтобы мешать порождению иных вариантов себя самого. С точки зрения как вида, так и всех его особей, изменение, произошедшее в результате этого эволюционного эпизода, – просто беда. Но эволюции «нет до этого дела». Она благоприятствует только таким генам, которые лучше всего распространяются в популяции.

Эволюция даже может благоприятствовать генам, которые не просто субоптимальны, а абсолютно вредны для вида и всех его особей. Известный пример – большой, разноцветный хвост павлина, который, как полагают, снижает жизнестойкость его обладателя: с ним труднее убежать от хищника, и вообще он не несет в себе никакой полезной функции. Гены, отвечающие за такой заметный хвост, доминируют только потому, что по этому принципу самки павлина выбирают себе партнеров. Почему в пользу таких предпочтений имело место давление отбора? Одна из причин – в том, что, когда самки выбирали себе самцов с заметными хвостами, их потомки мужского пола с еще более заметными хвостами находили себе больше партнерш. Другая причина может заключаться в том, что особь, которая смогла отрастить такой большой, разноцветный хвост, с большей вероятностью окажется здоровой. В любом случае суммарным эффектом давления отбора стало распространение по популяции генов, отвечающих за большие, разноцветные хвосты, и генов, отвечающих за предпочтение самками самцов с такими хвостами. Виду и его особям ничего другого не осталось, как испытывать последствия на себе.

Если лучше всего распространяющиеся гены вредят виду достаточно сильно, то он вымирает, и ничто в биологической эволюции не может этому помешать. Считается, что в истории жизни на Земле такое случалось много раз с видами, которым повезло меньше, чем павлинам. Называя свою блестящую книгу, посвященную неодарвинизму, «Эгоистичный ген» (The Selfish Gene), Докинз хотел подчеркнуть, что эволюция не обязательно приводит к «благополучию» вида или отдельных особей. Но, как он объяснял там же, не приводит она и к «благополучию» генов: в ходе эволюции они адаптируются не к выживанию в больших количествах, да и вообще не к выживанию, а только лишь к распространению по популяции за счет конкурирующих генов, в частности, незначительных вариаций самих себя.

Но тогда можно ли считать просто удачей, что многие гены все-таки обычно дают своим видам и отдельным носителям некоторые, хотя и далеко не оптимальные, функциональные преимущества? Нет. Организмы – это рабы, иначе говоря, средства, используемые генами для достижения своей «цели» распространения по популяции. (Об этой «цели» ни Пейли, ни Дарвин даже не догадывались.) Так же как и люди-рабовладельцы, гены приобретают преимущество друг перед другом отчасти за счет того, что поддерживают в своих рабах жизнь и здоровье. Рабовладельцы не действовали во благо ни своих работников в целом, ни отдельных рабов: они кормили их, давали им жилье и даже заставляли размножаться только ради достижения своих целей. Поведение генов во многом схоже с этим.

Кроме того, существует и такая характеристика, как сфера применимости: когда оказывается, что у знания, содержащегося в гене, большая сфера применимости, с помощью этого гена особь сможет позаботиться о себе в более широком спектре обстоятельств и в большей степени, чем требуется гену лишь для распространения. Вот почему мулы могут жить, хотя и являются бесплодными. Поэтому неудивительно, что гены обычно дают своим видам и соответствующим особям некоторые преимущества, и зачастую генам удается повысить свою численность в абсолютном отношении. Однако не должно удивлять и то, что иногда гены делают прямо противоположное. Но то, к чему гены приспособлены, то, что они делают лучше всего в любой своей вариации, не имеет ничего общего с видом или особями или даже с их собственным выживанием в долгосрочной перспективе. Они всего лишь стремятся воссоздать себя большее число раз, чем конкурирующие с ними гены.

Неодарвинизм и знания

На своем фундаментальном уровне неодарвинизм не ссылается на что-либо биологическое. В его основе – идея репликатора (всего, что закономерно способствует копированию самого себя) (я использую терминологию, которая немного отличается от терминологии Докинза. Он называет репликатором все, что копируется, независимо от причины. А то, что я называю репликатором, он называет «активным репликатором». – Прим. автора.). Например, ген, дающий способность питаться определенным видом пищи, заставляет организм оставаться здоровым в некоторых ситуациях, когда при отсутствии его индивидуум бы ослаб или умер. Тем самым он повышает шансы организма произвести в будущем потомство, и эти потомки унаследуют и распространят копии гена.

Идеи также могут быть репликаторами. Например, таковым является хорошая шутка: когда она застревает в голове человека, его обычно тянет поделиться ею, таким образом шутка копируется в головы других людей. Идеи, являющиеся репликаторами, Докинз назвал мемами. Большинство идей репликаторами не является: они не заставляют нас передавать себя другим людям. Однако мемами (или мемокомплексами – наборами взаимодействующих мемов) являются практически все долгоживущие идеи, такие как языки, научные теории, религиозные верования, а также невыразимые состояния души, из которых составляются культуры, как то принадлежность к британцам или умение играть классическую музыку. О мемах я расскажу подробнее в главе 15.

Самая общая формулировка центрального утверждения теории неодарвинизма заключается в том, что популяция репликаторов, подверженных вариации (например, при неидеальном копировании), будет захвачена теми вариациями, которым лучше других удается добиться репликации себя. Это удивительная по глубине истина, которую часто критикуют либо за то, что она настолько очевидна, что ее и формулировать не стоит, либо за ложность. Все дело, как мне кажется, в том, что, хотя она самоочевидно верна, она не является самоочевидным объяснением конкретных адаптаций. Нашей интуиции больше нравятся объяснения в терминах функции или цели: что делает ген для своего носителя или его вида? Но, как мы только что видели, такую функциональность гены обычно не оптимизируют.

Итак, знания, заключенные в генах, – это знания о том, как добиться репликации за счет конкурирующих генов. Часто гены достигают этого, попутно наделяя свои организмы полезной функциональностью, и в таких случаях их знания включают в себя заодно и знания об этой функциональности. А функциональность, в свою очередь, достигается кодированием – в генах – закономерностей среды и иногда даже эмпирических приближений к законам природы, и в таких случаях в генах непреднамеренно прописываются и эти знания. Но подлинным объяснением наличия гена всегда является то, что он добился большего числа репликации себя самого по сравнению с генами-соперниками.

Подобным же образом могут эволюционировать и необъяснительные знания человека: эмпирические правила передаются следующим поколениям не полностью, а те, которые в итоге остаются, необязательно оптимизируют соответствующую функцию. Например, изящно зарифмованное правило запомнят и будут повторять скорее, чем более точное, но написанное прозой и нескладно. К тому же человеческие знания никогда не являются совершенно необъяснительными. Всегда есть как минимум фон допущений о реальности, по отношению к которому понимается то или иное эмпирическое правило, и этот фон может сделать правдоподобными некоторые ложные правила.

Эволюция объяснительных теорий протекает по более сложному механизму. Случайные ошибки в передаче и при запоминании все еще играют определенную роль, но значительно меньшую. А все потому, что разумные объяснения сложно варьировать, даже если их не проверять, а значит, случайные ошибки при передаче разумного объяснения получателю проще обнаружить и исправить. Самым важным источником варьирования объяснительных теорий является творческое мышление. Например, когда люди пытаются понять идею, которую услышали от других, они обычно понимают ее в той степени, в которой она имеет для них больше всего смысла, или в зависимости от того, что они ожидают услышать или что боятся услышать. Эти смыслы предполагаются слушателем или читателем и могут отличаться от того, что намеревался сказать или написать автор. Кроме того, люди часто пытаются улучшить объяснения, даже если они дошли до них в точной формулировке: они расширяют их творчески, подстрекаемые собственными критическими замечаниями. Если затем они передают объяснение другим, они обычно стараются передать улучшенную, по их мнению, версию.

В отличие от генов, мемы при каждой репликации приобретают все новые и новые физические формы. Люди редко выражают идеи ровно теми же словами, которыми они их услышали. Кроме этого, они переводят с одного языка на другой, из устной формы в письменную. Но на всем протяжении этого процесса мы справедливо называем результат передачи той же самой идеей – тем же самым мемом. Таким образом, для большинства мемов действительный репликатор абстрактен: это само знание. По сути, это верно и для генов: с помощью рутинных биотехнологических процедур гены переписываются в память компьютеров, где хранятся в другой физической форме. Эти записи можно перевести обратно в цепочки ДНК и встроить их разным животным. Единственная причина, по которой это еще не стало обычным делом, состоит в том, что скопировать исходный ген проще. Но придет день, когда гены редких биологических видов смогут выживать, добиваясь того, чтобы их записали в компьютер, а затем встраивали другим видам. Я говорю «добиваясь того, чтобы их записали», потому что биотехнологи будут записывать не всю информацию без разбора, а только ту, которая отвечает тому или иному критерию, например, «ген вида, выживание которого под угрозой». Способность таким образом заинтересовать биотехнологов может затем повлиять на сферу применимости знаний, связанных с этими генами.

Итак, и человеческие знания, и биологические адаптации – это абстрактные репликаторы: формы информации, которые, попав в подходящую физическую систему, имеют тенденцию в ней оставаться, а большинство их вариаций – нет.

Тот факт, что принципы теории неодарвинизма с определенной точки зрения самоочевидны, использовался для критики этой теории. Например, если теория должна быть верной, как она может допускать проверку? Один из ответов на этот вопрос, часто приписываемый Холдейну, заключается в том, что если бы в кембрийском слое нашли окаменевшие останки одного-единственного кролика, то вся теория была бы опровергнута. Однако это заблуждение. Возможность принять такое наблюдение будет зависеть от того, какие объяснения можно дать ему в конкретных обстоятельствах. Например, иногда случаются ошибки в идентификации останков или слоев, и их нужно исключить путем разумных объяснений прежде, чем описывать находку как «окаменелые останки кролика, найденные в кембрийской породе».

Но даже при наличии таких объяснений наш воображаемый кролик исключит собой не саму теорию эволюции, а только доминирующие представления об истории жизни и геологических процессов на Земле. Предположим, например, что существовал некий доисторический континент, изолированный от всех других, на котором эволюция происходила в несколько раз быстрее, чем где бы то ни было, и что там в порядке конвергенции уже в кембрийскую эпоху развилось существо, похожее на кролика; предположим также, что затем континенты соединились в результате катастрофы, уничтожившей большую часть форм жизни на первом континенте, а их останки оказались погребены. Существо, похожее на кролика, было одним из немногих, кому удалось пережить катастрофу, но и оно вскоре вымерло. Для представленных фактов даже такое искусственное объяснение бесконечно лучше, чем, например, креационизм или ламаркизм, ни один из которых никак не объясняет, откуда взялись знания, явленные нам в виде кролика.

Так что могло бы опровергнуть дарвиновскую теорию эволюции? Свидетельство, которое в свете лучшего из доступных объяснений, означает, что знание образовалось как-то иначе. Например, если путем наблюдений выяснилось бы, что некий организм претерпевал только (или в основном) благоприятные мутации, как предсказывает ламаркизм или теория самозарождения, то дарвиновский постулат о «случайной вариации» был бы опровергнут. Если бы нашлись организмы, родившиеся с новыми сложными адаптациями к чему бы то ни было, которых у их родителей не было, то опровергнутым оказалось бы предположение о постепенных изменениях, а с ним и дарвиновский механизм создания знания. Если бы на свет появился организм со сложной адаптацией, важной для выживания сегодня, но не поддержанной давлением отбора в предках организма (скажем, способность находить и использовать прогнозы погоды в Интернете и исходя из этого решать, впадать в спячку или нет), то теория Дарвина опять же была бы опровергнута. Потребовалось бы совершенно новое объяснение. Столкнувшись с нерешенной проблемой, примерно такой же, которая стояла перед Пейли и Дарвином, нам бы пришлось начать искать работающее объяснение.

Тонкая настройка

В 1974 году физик Брэндон Картер вычислил, что, если бы сила взаимодействия между заряженными частицами была на несколько процентов меньше, планеты не могли бы сформироваться, и звезды были бы единственным видом плотных объектов во Вселенной; а если бы сила была на несколько процентов больше, то звезды не взрывались бы, и кроме как в них нигде не было бы никаких других элементов, за исключением водорода и гелия. И в том, и в другом случае не было бы сложных химических процессов, а значит, вероятно, и жизни.

Другой пример: если бы начальная скорость расширения Вселенной в момент Большого взрыва была немного выше, звезды не образовались бы и во Вселенной не было бы ничего, кроме водорода при очень низкой и постоянно уменьшающейся плотности. Если бы эта скорость оказалась немного меньше, то вскоре после Большого взрыва Вселенная испытала бы коллапс. С тех пор похожие результаты были получены и для других физических констант, значения которых не выводятся ни из одной из известных теорий. Для большинства из них, если не для всех, оказывается, что, будь их значения немного другими, жизнь не могла бы существовать.
Этот замечательный факт приводят даже в качестве доказательства того, что эти константы были специально настроены, то есть задуманы, сверхъестественным существом. Это новая версия креационизма и телеологического довода, которая теперь исходит из видимых признаков замысла в законах физики. (Как это ни парадоксально, с учетом истории этой дискуссии, новая идея заключается в том, что законы физики должны были быть приспособлены для создания биосферы путем дарвиновской эволюции.) Это даже убедило, хотя и не должно было, философа Энтони Флю, бывшего ярого сторонника атеизма, в существовании сверхъестественного творца. Как я вскоре объясню, неясно даже, составляет ли эта тонкая настройка видимые признаки замысла в смысле Пейли; но даже если и составляет, это не меняет того факта, что отсылка к сверхъестественному представляет собой плохое объяснение. И в любом случае привлекать сверхъестественные объяснения на том основании, что текущее научное объяснение имеет изъян или что ему чего-то не достает, – это просто ошибка. Как мы уже выбили на камне в главе 3, проблемы неизбежны, и нерешенные проблемы найдутся всегда. Но они решаются! Наука продолжает идти вперед даже (или особенно) после совершения великих открытий, потому что сами эти открытия вскрывают новые проблемы. Поэтому если в физике есть нерешенная проблема, то это говорит о наличии сверхъестественного объяснения не больше, чем нераскрытое преступление – о том, что оно было совершено привидением.

Есть простое возражение против мысли о том, что тонкая настройка вообще требует объяснения: у нас нет разумного объяснения, которое говорило бы, что планеты (или химия) играют существенную роль в создании жизни. Физик Роберт Форвард написал великолепный научно-фантастический роман «Яйцо дракона» (Dragon’s Egg) на основе предположения о том, что информацию можно хранить и обрабатывать путем взаимодействия нейтронов на поверхности нейтронной звезды, а значит, там, могут развиваться жизнь и разум. Мы не знаем, существует ли на самом деле такой гипотетический нейтронный аналог химической среды, как не знаем и того, мог бы он существовать, будь законы физики немного другими. Точно так же мы не имеем представления о том, какие еще среды, допускающие появление жизни, могли бы существовать при таких измененных законах. (Мысль о том, что при возникновении схожих сред можно ожидать сходных законов физики, подрывается самим существованием тонкой настройки.)

Тем не менее, независимо от того, считать ли тонкую настройку видимым признаком замысла или нет, она ставит правомерную и важную научную проблему, и вот почему. Если правда в том, что природные константы не подогнаны с целью создать в итоге жизнь, а большая часть незначительных их вариаций все же допускает то или иное развитие жизни и разума, хотя и в совершенно иной среде, то это будет необъяснимой природной закономерностью, а значит – проблемой, за которую может взяться наука.

Если же законы физики действительно тонко настроены, как это представляется нам сегодня, то есть две возможности: либо эти законы – единственные воплощенные в реальности (как вселенные), либо есть другие области реальности – параллельные вселенные (речь идет не о «параллельных вселенных» из квантовой мультивселенной. Те вселенные подчиняются одинаковым законам физики и находятся в постоянном, хоть и небольшом, взаимодействии. Также они носят гораздо менее спекулятивный характер) – с другими законами. В первом случае нужно ожидать, что имеется объяснение того, почему законы такие, какие они есть, и оно либо будет ссылаться на существование жизни, либо нет. Если будет, то мы окажемся отброшены назад к проблеме Пейли: тогда получится, что эти законы имели «видимые признаки замысла» по созданию жизни, а не эволюционировали. Если же объяснение не будет ссылаться на существование жизни, то останется необъясненным другой вопрос: раз законы таковы, как они есть, по причинам, не связанным с жизнью, то почему они настроены так, что она создается?

Если есть много параллельных вселенных, каждая со своими законами физики, и в большинстве из них невозможна жизнь, то можно полагать, что наблюдаемая тонкая настройка – лишь следствие парохиальной перспективы. Только во вселенных, населенных астрофизиками, может возникнуть вопрос о том, почему константы кажутся тонко настроенными. Такой ход объяснения известен как «антропная аргументация». Считается, что она опирается на так называемый «слабый антропный принцип», хотя, вообще говоря, никакого принципа тут не требуется – только логика. (Уточнение «слабый» нужно из-за того, что было предложено несколько вариантов антропного принципа, представляющих собой нечто большее, чем просто логику, но здесь нет нужды их касаться.)

Однако при тщательном рассмотрении оказывается, что антропных доводов недостаточно для полного объяснения. Чтобы понять, почему это так, рассмотрим аргумент физика Денниса Сиама.
Представьте, что в какой-то момент в будущем теоретики вычислили область значений одной из этих физических констант, при которых существует разумная вероятность появления астрофизиков (любого подходящего типа). Пусть это будет диапазон от 137 до 138. (Конечно, в действительности числа вряд ли будут целыми, но мы не станем усложнять рассуждения.) Кроме того, подсчитано, что наибольшая вероятность появления астрофизиков соответствует середине диапазона, то есть значению константы 137,5.

Далее экспериментаторы приступили к непосредственному измерению константы, скажем, в лабораториях или путем астрономических наблюдений. Что они должны предсказывать? Весьма любопытно, но из антропного объяснения непосредственно следует предсказание, что значение константы не будет в точности равно 137,5. Почему? Допустим противное. Пусть – по аналогии – центр мишени для дротиков представляет значения, при которых астрофизики могут возникнуть. Будет ошибкой предсказать, что среднестатистический дротик попадет точно в центр. Аналогичным образом в подавляющем большинстве вселенных, в которых могли бы производиться эти измерения (потому что там есть астрофизики), эта константа не примет в точности значение, оптимальное для образования астрофизиков, и не будет слишком близка к нему в сравнении с размером центра мишени.

Из этого Сиама сделал вывод, что, если бы мы действительно измерили одну из тех физических констант и выяснили, что она очень близка к оптимальной для появления астрофизиков, это бы статистически опровергло, а не подтвердило антропное объяснение ее значения. Конечно, остается возможность, что это просто совпадение, но если бы мы согласились принимать в качестве объяснений астрономически невероятные совпадения, то нам вообще не следовало озадачиваться проблемой тонкой настройки, а мистеру Пейли мы должны были бы сказать, что часы на пустыре могли образоваться сами собой.

Более того, во вселенных, где условия настолько враждебны, что едва допускают появление астрофизиков, их существование должно быть относительно маловероятным. Если выстроить все значения, согласующиеся с появлением астрофизиков, в ряд, то исходя из антропного объяснения мы будем ожидать, что измеренное значение попадет в какую-нибудь типичную точку, не очень близко к середине или любому из концов.
Однако – и здесь мы приходим к главному выводу Сиамы – это предсказание кардинально меняется, если объяснить нужно сразу несколько констант. Да, маловероятно, что любая из констант окажется у края своей области значений, но чем констант больше, тем более вероятно, что по крайней мере одна из них там будет. Это можно проиллюстрировать графически следующим образом, заменив центр мишени отрезком прямой, квадратом, кубом… Можно представить себе дальнейший рост числа размерностей, соответствующий количеству тонко настроенных констант. Произвольно определим понятие «у края» как «не далее чем в 10 % от края по отношению ко всей области значений». В случае одной константы, как показано на диаграмме, 20 % возможных значений лежат около одного из краев области значений, а 80 % – «далеко от края». Но если констант две, то, чтобы оказаться «далеко от края», два значения должны удовлетворять двум ограничениям, и таких пар будет уже только 64 %, а 36 % находятся у края хотя бы по одному из двух измерений. Если констант три, у края лежит уже почти половина вариантов – 48,8 %, если быть точным. А если их 100, то у края окажутся 99,9999999 %!



Таким образом, чем больше констант, тем ближе типичная вселенная с астрофизиками к тому, что астрофизиков в ней нет. Число таких констант неизвестно, но, по-видимому, их несколько, и в этом случае подавляющее большинство вселенных в антропно выделенной области будет располагаться вблизи ее краю. Значит, заключил Сиама, антропное объяснение предсказывает, что Вселенная едва-едва способна производить астрофизиков, – и это предсказание практически противоположно тому, которое делается в случае одной константы!

На первый взгляд может показаться, что это, в свою очередь, объясняет другую великую и нерешенную научную загадку – парадокс Ферми, названный так по имени физика Энрико Ферми, который, как говорят, сформулировал ее всего в двух словах: «Где они?» Где внеземные цивилизации? С учетом принципа заурядности или даже просто того, что нам известно о Галактике и Вселенной, нет причины полагать, что феномен появления астрофизиков уникален для нашей планеты. Похожие условия, по-видимому, существуют во многих системах других солнц, так почему в каких-то из них не могут получаться те же результаты? Кроме того, с учетом временных масштабов, в которых развиваются звезды и галактики, чрезвычайно маловероятно, что любая заданная внеземная цивилизация в данный момент находится на том же уровне технологического развития, что и мы: скорее всего, она либо на миллионы лет моложе (то есть еще не существует), либо старше. Тогда у более старых цивилизаций было уже достаточно времени на исследование Галактики или хотя бы на то, чтобы послать автоматические космические зонды или сигналы. Парадокс Ферми заключается в том, что таких цивилизаций, зондов или сигналов не наблюдается.

Было предложено много возможных объяснений, но до сих пор ни одно из них не оказалось достаточно разумным. Может показаться, что антропное объяснение тонкой настройки в свете аргумента Сиамы дает хорошее решение проблемы: если физические константы в нашей Вселенной едва-едва могут привести к появлению астрофизиков, то неудивительно, что это произошло лишь однажды, так как вероятность того, что в одной и той же Вселенной произойдут два таких независимых события, исчезающе мала.

К сожалению, это объяснение тоже оказывается плохим, потому что фокусироваться на фундаментальных константах – это парохиальный подход: ведь на самом деле нет существенной разницы между теми же самыми законами физики с разными константами и другими законами физики. А логически возможных законов физики бесконечно много. И если бы все они воплощались в настоящих вселенных – как полагают некоторые космологи, такие как Макс Тегмарк, то тот факт, что наша Вселенная находится в точности на краю класса вселенных, которые производят астрофизиков, был бы статистически достоверен.

Мы знаем, что это не может быть так в силу аргумента, предложенного Фейнманом (применительно к немного иной проблеме). Возьмем класс всех возможных вселенных, в которых есть астрофизики, и посмотрим, что еще есть в большинстве из них. В частности, возьмем сферу такого размера, чтобы в ней смог поместиться ваш мозг. Если вы хотите объяснить тонкую настройку, то для этой цели ваш мозг в его текущем состоянии можно считать «астрофизиком». В классе всех вселенных, содержащих астрофизиков, есть много таких, которые содержат сферу, изнутри идеально совпадающую с вашей, включая ваш мозг до последней детали. Но в подавляющем большинстве этих вселенных вокруг сферы царит хаос: практически произвольное состояние, поскольку таких состояний намного больше, чем иных. Далее, такое состояние обычно не только аморфное, но и горячее. Таким образом, в большинстве подобных вселенных в следующий момент мы мгновенно погибнем от хаотичного излучения, источники которого находятся вне сферы. Но в любой заданный момент теория о том, что мы погибнем за какую-то пикосекунду, отвергается наблюдением через пикосекунду, и после этого можно выдвигать другую такую теорию. Так что это очень неразумное объяснение – доведенная до крайности интуиция азартного игрока.

То же самое верно и для чисто антропного объяснения всех других тонких настроек, включающих более чем несколько констант: такие объяснения предсказывают, что с исключительно высокой вероятностью мы находимся во вселенной, в которой астрофизики едва-едва возможны и перестанут существовать за одно мгновение. Таким образом, это неразумные объяснения.
С другой стороны, если законы физики существуют только в одной форме и лишь значения немногих констант отличают одну вселенную от другой, тогда сам факт, что законы не воплощаются в иных формах, – это тоже своего рода тонкая настройка, которую антропное объяснение обходит стороной.

Если рассматривать в качестве объяснения теорию о том, что все логически возможные законы физики воплощаются в виде вселенных, то возникает еще одна серьезная проблема. Как я объясню в главе 8, при рассмотрении подобных бесконечных множеств, зачастую нет способа «посчитать» или «измерить», у скольких из них есть этот признак, а не тот. С другой стороны, в классе всех логически возможных сущностей те, которые способны понимать себя, как это удается физической реальности, в которой мы находимся, вне сомнения, в любом разумном смысле, представляют собой микроскопическое меньшинство. Мысль о том, что одна из них «случилась сама собой», без объяснения, вне сомнения, является просто теорией самозарождения.

Кроме этого, почти все «вселенные», описываемые этими логически возможными законами физики, кардинально отличаются от нашей – настолько, что они в этот аргумент должным образом не вписываются. Например, бесконечно многие из них не содержат ничего, кроме одного бизона, в разных позах, и существуют ровно 42 секунды. Бесконечно много других содержат одного бизона и одного астрофизика. Но что такое астрофизик во вселенной, где нет ни звезд, ни научных инструментов и практически нет данных? Что такое ученый или любой думающий человек во вселенной, где верны только неразумные объяснения?

Практически все логически возможные вселенные, в которых есть астрофизики, подчиняются законам физики, которые являются плохими объяснениями. Так должны ли мы предсказать, что и наша Вселенная необъяснима? Или что вероятность этого велика, хотя и неизвестна? Таким образом, снова антропные доводы, основанные на «всех возможных законах», приходится отбрасывать как неразумные объяснения.
Это дает мне основание заключить, что, хотя антропный принцип вполне может быть частью объяснения очевидной тонкой настройки констант и других наблюдений, он никогда не может быть полным объяснением того, почему мы наблюдаем нечто, что иначе выглядело бы слишком целенаправленным, чтобы объяснить это совпадением. Здесь требуется особое объяснение, в терминах особых законов природы.

Как мог заметить читатель, все неразумные объяснения, о которых я говорю в этой главе, в конечном счете взаимосвязаны. Ожидаешь слишком многого от антропного принципа или пытаешься слишком тщательно разобраться в ламаркизме – получаешь самозарождение. Слишком серьезно отнесешься к последнему – получаешь креационизм и так далее. А все потому, что они все обращаются к одной основополагающей проблеме и легко поддаются варьированию. Их легко заменить друг другом или вариантами самих себя, а как объяснения они «слишком просты»: они одинаково хорошо могли бы объяснить все, что угодно. Но к неодарвинизму было не просто прийти и его не просто подправить. Попробуйте – даже на уровне собственных заблуждений Дарвина, – и получится объяснение, которое работает намного хуже. Попробуйте объяснить с его помощью что-то не дарвинистское, например, новую сложную адаптацию, у которой не было предшественников в организмах предков, и вы не сможете придумать вариант с такими чертами.

Антропные объяснения пытаются объяснить целенаправленную структуру (такую как тонко настроенные константы) через единственный акт отбора. Это не характерно для эволюции, и так быть не может. Разгадка проблемы тонкой настройки появится из объяснения, которое будет конкретно описывать то, что мы наблюдаем. Это будет, говоря словами Уилера, «такая простая идея… что… мы непременно спросим: а разве могло быть иначе?». Другими словами, проблема не в том, что мир так сложен, что мы не можем понять, почему в нем все так, как есть, а в том, что все настолько просто, что мы пока не можем этого понять. Но это станет очевидно лишь в ретроспективе.

Все эти неразумные объяснения биосферы либо вообще не позволяют даже взяться за решение проблемы того, как создается знание в адаптациях, либо объясняют это плохо. Другими словами, во всех в них недооценивается процесс сотворения, причем теория, которая недооценивает его больше всего, это – как это ни парадоксально – креационизм. В самом деле: если сверхъестественному творцу пришлось бы создавать Вселенную в момент, когда Эйнштейн, Дарвин или любой великий ученый только что сделал свое главное открытие, то настоящим автором этого открытия (и всех более ранних открытий) был бы не ученый, а сверхъестественное существо. Значит, подобная теория отрицала бы существование того единственного процесса творения, который действительно имел место в генезисе открытий этого ученого.
И это действительно процесс творения! Пока открытие не сделано, никакой предиктивный процесс не может раскрыть его содержание или последствия – ведь иначе он бы и был самим открытием. Таким образом, научное открытие – крайне непредсказуемая вещь, несмотря на то, что оно определяется законами физики. Я подробнее поговорю об этом любопытном факте в следующей главе; вкратце – он обусловлен существованием «эмерджентных» уровней объяснения. В данном случае суть в том, что достигаемое наукой (и творческим мышлением в целом) – это непредсказуемое творение ex nihilo. Это же верно и для биологической адаптации, но ни для какого другого процесса. Поэтому креационизм был назван неправильно. Это не теория, объясняющая, что знание обусловлено актом творения, а как раз наоборот: она отрицает, что творение имело место в реальности, помещая происхождение знания в область необъяснимого. На самом деле креационизм – это отрицание творения, как и все другие ложные объяснения.

Загадка понимания того, что представляют собой живые сущности и как они появились, дала начало странной истории заблуждений, хороших догадок и парадоксов. Последний из парадоксов – в том, что теория неодарвинизма, как и теория познания Поппера, в действительности описывает процесс творения, хотя их конкурентам, начиная с креационизма, это так и не удалось.

Терминология

Эволюция (по Дарвину) – создание знания путем чередования вариации и отбора.
Репликатор – сущность, закономерно способствующая самокопированию (репликации).
Неодарвинизм – дарвинизм как теория репликаторов без различных заблуждений, таких как «выживание наиболее приспособленных».
Мем – идея, являющаяся репликатором.
Мемокомплекс – группа мемов, которые помогают добиваться репликации друг друга.
Самозарождение – формирование организмов из неживой материи.
Ламаркизм – ошибочная теория эволюции, основанная на идее о том, что биологические адаптации – это усовершенствования, приобретенные организмом за время жизни и затем наследуемые его потомками.
Тонкая настройка – если бы физические константы или законы были немного другими, жизни не было бы.
Антропное объяснение – «Только во вселенных с разумными наблюдателями может возникнуть вопрос, а почему случается то или иное явление».

У эволюции биологических адаптаций и создания человеческих знаний есть черты глубокого сходства, но также и некоторые важные отличия. Сходно то, что и гены, и идеи являются репликаторами; и знания, и адаптации сложно варьировать. Основные отличия: человеческие знания могут носить объяснительную природу и иметь большую применимость; адаптации никогда не носят объяснительный характер и редко выходят далеко за рамки ситуаций, в которых развивались. Ложные объяснения биологической эволюции имеют аналоги среди ложных объяснений развития человеческого знания. Например, ламаркизм – аналог индуктивизма. Телеологический довод в формулировке Уилльяма Пейли проливает свет на то, где есть «видимые признаки замысла», а где нет, а значит, и на то, что нельзя назвать просто волей случая – а именно сложно варьируемую адаптацию для определенной цели. Ее источником должно быть создание знаний. Биологическая эволюция не оптимизирует пользу для вида, группы, особи или даже гена, а только усиливает способность гена распространяться по популяции. В то же время она может давать преимущества из-за универсальности законов природы и широты сферы применимости некоторых создаваемых знаний. «Тонкая настройка» физических законов или констант выступает современной формой телеологического довода. В силу обычных причин она не является хорошим доводом в пользу сверхъестественной первопричины. Но и «антропные» теории, которые пытаются объяснить ее как результат отбора из бесконечного числа различных вселенных, – сами по себе являются плохими объяснениями – отчасти из-за того, что большинство логически возможных законов природы сами представляют собой плохие объяснения.

Отрывок из книги Дэвида Дойча "Начало бесконечности: Объяснения, которые меняют мир"
Категория: Исследования
Добавлено: 09.03.2015
Просмотров: 1329
Рейтинг: 5.0/1
Темы: Дэвид Дойч, эволюция, Чарльз Дарвин, Биология, неодарвинизм, жизнь, происхождение жизни, ламаркизм, наука, гены
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]