Знание-сила, 1997 № 05 (839)

«Слепой часовщик» попытка объяснить совершенно невероятное

Питер Зокоски, 1989 год

Мы, животные, самое сложное из всего, что есть в известной нам Вселенной. Конечно, это — всего лишь малюсенький кусочек всей Вселенной. Возможно, на других планетах имеются объекты, несравнимо более сложные, и некоторым из них уже известно о нашем существовании. Однако это не влияет на то, о чем я собираюсь говорить. Сложные объекты, где бы они не находились, заслуживают совсем особого объяснения. Объяснение, как я постараюсь доказать, по всей вероятности, окажется в общем одним и тем же для сложных объектов в любом месте Вселенной, одним и тем же для нас с вами, для шимпанзе, червей, дубов и чудищ из внеземного пространства. Однако оно будет иным для тех объектов, которые я буду называть «простыми»,— для камней, облаков, рек, галактик и кварков. Ими должна заниматься физика Шимпанзе и собаки, летучие мыши и тараканы, люди и черви, колокольчики и бактерии, а также инопланетяне — предметы изучения биологии.

Слова — наши слуги, а не наши господа. Для разных целей нам удобно бывает использовать одно и то же слово в разном смысле. В большинстве поваренных книг омаров относят к рыбам. Зоологов от этого может хватить удар; они утверждают, что у омаров больше оснований называть рыбами людей, поскольку рыбы связаны с человеком более тесным родством, чем с омарами. И если уж мы заговорили о справедливости и омарах, то я вспомнил, что недавно в одном суде предстояло решить, считать ли омаров «насекомыми» или «животными» (от этого зависело, можно ли допускать, чтобы люди бросали их в кипяток живьем). С точки зрения зоологии омары, разумеется, вовсе не насекомые. Это животные, но ведь насекомые, а кстати сказать, и мы с вами — тоже животные. Нет никакого смысла ломать копья по поводу того, как разные люди используют слова (хотя вне своей профессиональной деятельности я готов возмущаться людьми, которые варят омаров живьем). Поварам и юристам приходится использовать слова в соответствии со спецификой своих профессий, и в этой книге я собираюсь делать то же самое.

Скелет бегущего рысью жеребца. Музей естественной истории. Нью-Йорк

Я сказал, что физика занимается изучением простых объектов, и это тоже может поначалу показаться странным. Ведь физика кажется сложной наукой, потому что нам трудно попять ее идеи. Наш мозг был создан для понимания того, что связано с охотой и собиранием плодов и ягод, соитием и выращиванием детей, с миром объектов средних размеров, перемещающихся в трехмерном пространстве с умеренными скоростями. Мы плохо оснащены для постижения очень малого и очень большого, объектов, время жизни которых измеряется пикосекундами или гигагодами, частиц, положение которых мы не можем точно предсказать, сил и полей, которые мы не можем увидеть или потрогать и о существовании которых нам известно лишь постольку, поскольку они оказывают воздействие на объекты, доступные нашему зрению или осязанию. Физика кажется сложной, потому что она трудна для понимания и потому, что книги по физике полны недоступной нам математики. Однако объекты изучения физики в своей основе просты. Это скопления газа или крошечные частицы, или же куски однородной материи, подобно кристаллам, с почти бесконечно повторяющимся взаиморасположением атомов. У них нет, во всяком случае по биологическим стандартам, хитроумных частей, способных совершать целенаправленную работу. Даже такие крупные физические объекты, как звезды, состоят из довольно ограниченного набора частей, расположенных более или менее случайным образом. Физические, небиологические объекты ведут себя так просто, что их поведение можно описывать с помощью существующего математического языка, вот почему в книгах по физике так много математических формул.

Ле Корбюзье, «Фотограммы с манекеном». 1928 год

Книги по физике могут быть сложны, однако эти книги так же, как автомобили и компьютеры, созданы биологическими объектами — человеческими мозгами. Объекты и явления, описываемые в любой книге по физике, проще, чем одна-единственная клеточка в теле ее автора. А этот автор состоит из триллионов таких клеточек, причем многие из них отличаются друг от друга, и все они с соблюдением сложнейшей архитектуры и точнейшей механики собраны в действующую машину, способную написать книгу. Иметь дело с экстремальной сложностью нашему мозгу не менее трудно, чем справляться с экстремальными величинами и другими экстремальностями в физике. Никто еще не создал математического аппарата, с помощью которого можно было бы полностью описать структуру и поведение такого объекта, как физик или хотя бы одна из его клеток. Все, что мы можем, это понять некоторые общие принципы функционирования живых объектов и того, как они вообще могут существовать.

В названии своей книги я позаимствовал «часовщика» из знаменитого трактата богослова XVIII века Уильяма Палея. Его «Естественная теология, или доказательства бытия атрибутики Бога, собранные по проявлениям в природе», опубликованная в 1802 году,— самое известное изложение «Доказательства от замысла», всегда остававшегося наиболее убедительным аргументом в пользу существования Бога. Эта книга вызывает у меня просто восхищение, потому что автору удалось в свое время сделать то, что я пытаюсь сделать сейчас. У Палея была определенная идея, он страстно верил в нее и не пожалел усилий, чтобы четко доказать свою правоту. Он испытывал должное почтение к сложности живого мира и понимал, что этот мир требует совершенно особого объяснения. Он был не прав лишь в одном — приходится признать, что это одно весьма существенно! — в самом своем объяснении. Он дал традиционный для религии ответ на загадку, но сформулировал его более ясно и убедительно, чем кто-либо прежде. Верное объяснение совершенно иное, и этому объяснению предстояло дожидаться одного из самых революционных мыслителей всех времен — Чарлза Дарвина.

Палей начинает свою «Естественную теологию» знаменитым рассуждением: «Допустим, что я шел по вересковой пустоши и споткнулся о камень; если бы меня спросили, как там оказался этот камень, я, вероятно, ответил бы, что у меня нет никаких оснований сомневаться в том, что он лежал там извечно, и, вероятно, было бы совсем непросто показать абсурдность такого ответа. Допустим, однако, что я нашел на земле часы и меня спросили, как могли часы попасть на это место, мне едва ли пришло бы в голову ответить, как в первый раз, что, насколько мне известно, часы лежали там всегда».

Здесь Палей оценивает разницу между природными физическими объектами, такими, как камни, и объектами, задуманными и созданными человеком. Далее он подробно объясняет, с какой точностью сделаны винтики и пружинки часов и как хитроумно они соединены друг с другом. Если мы находим на болоте такой предмет, как часы, и даже если мы не знаем, как они возникли, то сама их точность и сложность заставят нас заключить, что эти часы кто-то должен был сделать, что когда-то и где-то должен был существовать мастер или мастера, создавшие их для цели, которой они, как мы обнаружили, действительно соответствуют, и мастера эти придумали их устройство и предопределили их назначение.

Никто не мог бы привести разумное возражение против такого заключения, настаивает Палей, а между тем это именно то, что делает, в сущности, атеист, когда он созерцает создания природы, потому что любое указание на замысел, любое проявление предначертанности, существующее в часах, существует в созданиях природы с той разницей, что природа побивает человека величием и числом своих творений и притом в такой степени, которая превосходит любые расчеты.

Палей убедительно доказывает свою идею с помощью прекрасных и полных благоговения описаний анатомических структур, присущих живому, начиная с человеческого глаза, излюбленного примера, который использовал Дарвин. Палей сравнивает глаз с телескопом, инструментом, созданным человеком, и приходит к заключению, что «глаз был создан для зрения, и это так же несомненно, как и то, что телескоп был создан в помощь глазу». Так же, как телескоп, глаз должен был иметь своего проектировщика.

Аргументация Палея пронизана страстной искренностью, и для своего времени он блестяще образован биологически, однако он не прав, причем восхитительно и совершенно не прав. Аналогия между телескопом и глазом, между часами и живым организмом неправомерна. Несмотря на все кажущиеся доводы против, единственный часовщик в природе — это слепые силы физики, хотя и проявляющиеся весьма необычным образом. Настоящий часовщик обладает даром предвидения: он замышляет свои винтики и пружинки и способы их соединения друг с другом, видя своим мысленным взором будущую цель. Естественный отбор — этот открытый Дарвином слепой, лишенный сознания автоматический процесс, который, как мы теперь знаем, позволяет объяснить существование и кажущуюся целенаправленность всего живого,— не имеет в виду никакой цели. У него нет ни разума, ни мысленного взора. Он лишен видения, предвидения и зрения вообще. Если можно сказать, что он выполняет в природе роль часовщика, то этот часовщик слеп.

Я собираюсь объяснить все это и еще многое другое. Я не стану делать лишь одного: я не принижу чуда живых часов, так вдохновивших Палея. Напротив, я постараюсь показать, что, как мне кажется, Палей мог бы пойти даже дальше. В благоговении перед живыми часами я не уступлю никому. У меня больше общего с преподобным Уильямом Палесм, чем с одним почтенным современным философом, хорошо известным атеистом, с которым я однажды обсуждал эту тему за обедом. Я сказал, что не могу представить себе, как можно было быть атеистом до 1859 года, то есть до выхода в свет «Происхождения видов» Дарвина. «А как же Юм?» — заметил философ. «Как Юм объяснял организованную сложность живого мира?» — спросил я. «Он этого не делал,— ответил философ.— Разве это требует какого- то специального объяснения?»

Палей знал, что это требовало специального объяснения, знал это и Дарвин, и я подозреваю, что в глубине души мой собеседник-философ тоже знал это. Что касается самого Дэвида Юма, то иногда говорят, что великий шотландский философ отбросил «доказательство от замысла» на сто лет раньше Дарвина. Но Юм лишь возражал против использования видимой предначертанности в природе в качестве позитивного доказательства существования Бога. Он не предложил никакого альтернативного объяснения видимой предначертанности, оставив вопрос открытым. Какой- нибудь атеист в додарвиновскую эпоху мог бы сказать, следуя за Юмом: «Я не могу объяснить сложную предначертанность биологических объектов. Я лишь знаю, что Бог не может служить хорошим объяснением, так что нам следует ждать и надеяться, что кто-нибудь предложит нечто лучшее». Я не могу избавиться от ощущения, что такая позиция, пусть логически здравая, должна была оставлять человека неудовлетворенным и что, хотя атеизм можно было логически отстаивать и до Дарвина, именно Дарвин дал возможность состояться интеллектуально удовлетворенному атеисту. Мне хотелось бы думать, что Юм согласился бы с этим, однако некоторые из его произведений заставляют считать, что он недооценивал сложность и красоту биологических объектов. Молодой натуралист Чарлз Дарвин мог бы показать ему кое-что, но Юм умер за сорок лет до того, как Дарвин поступил в Эдинбургский университет, носящий имя Юма.

Я бойко рассуждаю о сложности и видимой предначертанности так, будто значение этих слов ясно. В некотором смысле оно очевидно: большинство людей интуитивно представляют себе, что такое сложность. Но эти понятия — сложность и предначертанность — занимают такое важное место в моей книге, что я постараюсь точнее подобрать слова, чтобы передать нечто особое в нашем отношении к сложным и, казалось бы, созданным по некоему замыслу объектам.

Так что же это такое — сложный объект? Первое, что обычно приходит в голову в качестве неотъемлемого признака сложного объекта, это его гетерогенная (неоднородная) структура Порция крема проста в том смысле, что если разрезать ее пополам, то обе части будут одинаковы по своему внутреннему устройству: крем гомогенен. В отличие от него автомобиль гетерогенен: почти каждая его часть отличается от других. Удвоив одну половину автомобиля, не удастся получить целый автомобиль. Во многих случаях это равносильно утверждению, что сложный объект, в отличие от простого, состоит из множества неодинаковых частей.

Такая гетерогенность, или «многочастность» может быть необходимым, но недостаточным условием. Многие объекты многочастны и гетероген ны по своей внутренней структуре, не будучи сложными в том смысле, в каком я хочу употреблять это определение. Например, гора Монблан состоит из множества различных горных пород, перемешанных таким образом, что где бы вы не разрезали гору на две части, эти части будут различаться по своему внутреннему строению. Монблан, в отличие от крема, обладает гетерогенной внутренней структурой, однако он все еще недостаточно сложен в том смысле, какой вкладывают в это слово биологи.

Давайте пойдем по другому пути в поисках определения сложности и используем математическое понятие вероятности. Попробуем принять следующее определение: сложным называют объект, составные части которого расположены таким образом, что он вряд ли мог возникнуть чисто случайным образом. Заимствуя аналогию у одного выдающегося астронома, скажем, что если разобрать самолет на составные части и просто перемешать их, то вероятность получить летающий «боинг» исчезающе мала. Части самолета можно соединить друг с другом миллиардами разных способов, но только в одном или в очень немногих случаях при этом получится самолет.

А ласточка? Если взять все клетки ласточки и просто собрать их в кучу, то шансы получить летающий объект практически равны нулю. Не все живые объекты летают, однако они делают многое другое, причем это другое столь же маловероятно и точно так же определяемо заранее. Киты не летают, но зато они плавают и притом почти так же хорошо, как ласточки летают. Шансы на то, что случайная масса китовых клеток могла бы плавать, да еще так же быстро и эффективно, как плавает кит, пренебрежимо малы. Можно бесконечное число раз собирать наугад клетки в кучи на протяжении миллиардов лет и ни разу не получить конгломерат, способный летать или плавать, или рыть, или бегать, или делать, пусть даже скверно, что-нибудь такое, что можно было бы хотя бы с натяжкой истолковать как деятельность, обеспечивающую собственное выживание.

Итак, сложным мы называем объект, существование которого мы склонны считать требующим объяснения, потому что оно представляется слишком маловероятным. Такой объект не мог возникнуть сразу, в результате одного случайного акта. Мы намерены объяснить его возникновение как результат постепенных, шаг за шагом накапливающихся трансформаций, начиная с гораздо менее сложных зачаточных объектов, достаточно простых, чтобы они могли возникнуть случайным образом.

Оксфордский физикохимик Питер Аткинс начинает свою превосходно написанную книгу «Сотворение мира» так: «Я приглашаю ваш разум в путешествие. Это путешествие познания, ведущее нас на край пространства, времени и понимания. Во время этого путешествия я буду постоянно твердить, что на свете нет ничего такого, что нельзя было бы объяснить, и что все необычайно просто. Огромная часть Вселенной не требует объяснения. Например, слоны. Как только молекулы научились конкурировать друг с другом и создавать другие молекулы по своему подобию, на просторах земли неизбежно должны были появиться слоны и другие существа, похожие на слонов».

Однако это утверждение Аткинса связано с тем, что он физик, принимающий на веру теорию эволюции, созданную биологами. На самом же деле он имеет в виду не то, что возникновение слонов не требует объяснения, а лишь то, что его удовлетворяет объяснение, которое дают этому биологи, при условии, что последним предоставляется право принимать на веру некоторые данные физики. Поэтому его задача как физика состоит в том, чтобы оправдать нас, биологов, принимающих эти факты на веру. Это ему удается. Я биолог. Я принимаю на веру установленные физикой факты о мире простых вещей. Если физики все еще не договорились между собой о том, можно ли считать, что эти Простые факты поняты, это не моя забота. Моя задача в том, чтобы дать объяснение возникновению слонов и мира сложных вешей на основании тех простых вещей, которые физики либо понимают, либо пытаются понять. Проблема, стоящая перед физиком, это элементарные законы природы и проблема изначального возникновения материи. Проблема же, стоящая перед биологом, это проблема сложности. Биолог старается объяснить поведение и происхождение сложных объектов, отправляясь от более простых объектов. Он может считать свою задачу выполненной, когда дойдет до таких простых реальностей, которые может передать физикам.

Я понимаю, что характеристика, данная мною сложному объекту - «статистически крайне маловероятен в аспекте, определяемом без знания, основанного на опыте»,— может показаться слишком субъективной. Такой же может показаться моя характеристика физики как науки, изучающей мир простых вещей. Если вы предпочитаете определять сложность как-то иначе, то мне это безразлично, и я готов согласиться с вашим определением, чтобы можно было продолжить дискуссию.

Однако я буду настаивать, чтобы независимо от того, как мы решим называть качество «быть статистически маловероятным в аспекте, определяемом без знания, основанного на опыте», оно было признано важным качеством, объяснение которого требует особых усилий. Это то качество, которое характеризует биологические объекты и отличает их от объектов физики. Определение, к которому мы придем, не должно противоречить законам физики. Более того, в нем должны быть использованы законы физики и ничто другое, кроме законов физики. Но законы эти должны быть использованы особым образом, который обычно не рассматривается в учебниках физики. Этот особый способ — способ, избранный Дарвином. •

Перевела с английского И. Фомина