"Сумма технологии" - читать интересную книгу автора (Лем Станислав)

(i) Область имитологии

Человек обычно создавал альтернативные, взаимоисключающие теории. В биологии преформизм боролся с эпигенезом, теория естественного отбора – с представлением о наследуемости приобретенных признаков; в физике шла борьба между детерминизмом и индетерминизмом. Такие теории исключают друг друга на «низком» уровне: молчаливо предполагается, что одна из них «окончательна». Обычно оказывается, что одна из теорий была ближе к действительности, но представляла собой лишь дальнейший шаг по правильному пути и ничего более.

В эпоху продвинувшейся далеко вперед имитологии все это отойдет к предыстории науки. «Лучшей» теорией будет такая, благодаря которой мы сумеем руководить эволюцией, изменять темп и пределы регенерационной способности организма, оркестровать наследственные свойства зародышей, и все это окажется возможным намного раньше, чем мы научимся, например, создавать путем синтеза хромосомный аппарат ядра. Все науки конструируют теории, но отношение к ним в различных отраслях неодинаково. Кажущееся совершенство астрономических теорий является следствием того, что изоляция систем, исследуемых этой областью науки, от их окружения исключительно велика. Однако при спаде такой изоляции, как, например, в задаче с несколькими влияющими друг на друга телами, получить решение становится трудно. «Примерочный» характер теории особенно хорошо виден там, где объем наблюдаемых явлений ничтожно мал по сравнению с объемом самого явления (космогония, биогенез, планетогенез). А вот в термодинамике или в хромосомной теории кажется, что мы имеем дело с чем-то большим, чем сопоставление наших домыслов с Природой, что эти теории содержат уже почти «чистейшую» истину.

Не могу сказать, сгладит ли имитология эту разницу. В конце-то концов нынешний Космос действительно мог прийти «с разных сторон»; иначе говоря, то, что мы наблюдаем, могло образоваться различными путями. Многое предстоит еще открыть, и не стоит брать на себя дополнительный риск, пророчествуя о будущем развитии отдельных наук.

Имитология, как мы знаем, не должна быть «полным подражательством», разве что кто-нибудь от нее этого потребует. Мы знаем, что количество переменных, которыми имитология снабдит «прокручиваемую» модель, будет изменяться в зависимости от цели, которой должна служить вся эта модельная продукция. В результате для данной определенной цели существует некоторый оптимум информации, необходимый для достижения этой цели; этот оптимум отнюдь не совпадает с максимумом.

Согласно имитологии, все, что бы человек ни делал, есть моделирование. Это похоже на бессмыслицу. Моделировать явления, происходящие в звездах или живых организмах, – пожалуйста! Но считать «моделированием» создание атомного реактора? Электроплитки? Ракеты?

Попытаемся дать весьма упрощенную классификацию «моделирования».

1. Модели существующих явлений. Мы хотим, чтобы шел дождь. Для этого мы моделируем климатические, атмосферные и другие явления и устанавливаем, каково «начальное состояние», с которого начинается дождь. Когда мы осуществим (на самом деле) это состояние, хлынет дождь. Иногда, очень редко, случается, что идет цветной дождь. Это может произойти, например, если извержение какого-то вулкана выбросит в атмосферу цветную минеральную пыль, которая окрасит капельки воды. Мы можем создать такой дождь, если в «канат» причинных зависимостей «вплетем» систему, которая введет в тучи или в конденсирующуюся воду необходимый краситель. Таким образом мы увеличим вероятность определенного естественного, но редкого явления. Дождь идет довольно часто, так что наш вклад в увеличение шансов на осадки не был слишком велик. Цветной дождь – это уже дело необычное. В этом случае наше действие как «усилителей состояний малой вероятности» достигло довольно высокого уровня.

2. Модели явлений «не существующих». Природа не реализует всех процессов, которые вообще возможны. Правда, она реализует их все же в большей мере, чем мы думаем. Не каждый инженер знает, что некоторые морские животные имеют паруса, что в эволюции использован принцип реактивного движения, эхолокации, что рыбы имеют «манометр», сообщающий им, на какой глубине они находятся, и т.д. И, говоря более общо, на «мысль» о сцеплении процессов более вероятных (рост энтропии, дезорганизации) с процессами менее вероятными (образование живых организмов), влекущими за собой рост организации и спад энтропии, Природа «напала» миллиарды лет тому назад. Точно так же природа создала рычаги, хемодинамические и хемотронные приборы, преобразователи солнечной энергии в химическую (скелеты позвоночных; клетки растения, осуществляющие фотосинтез); создала она также обычные насосы (сердце) и осмотические приборы (почки), «фотографические» аппараты (органы зрения) и т.д. В пределах биологической эволюции Природа не коснулась ядерной энергетики, так как излучение уничтожает генетическую информацию и жизненные процессы. Зато она «применила» ее в звездах.

Таким образом, говоря с наиболее общих позиций, Природа сопрягает между собой различные процессы. Мы можем ей в этом подражать и делаем это. Мы сопрягаем различные процессы всегда и везде: вращая мельницы силой воды, плавя руду, отливая металл, строя металлообрабатывающие станки, сея хлопок и делая из него одежду. В результате всего этого где-то происходит рост энтропии, который, однако, дает ее локальное снижение (двигатель, электроплитка, ядерный реактор, цивилизация).

Электроны ведут себя в электрическом поле так-то и так-то; мы комбинируем этот процесс с другими процессами, и вот возникает телевидение, или ферромагнитная память, или процессы, происходящие в квантовых усилителях (мазеры, лазеры).

Всегда, однако, мы подражаем Природе. Но это нужно правильно понимать. Стадо пробегающих слонов и жираф могло бы так растоптать и размесить глину, чтобы в ней образовался «негатив автомобиля», а близлежащий вулкан мог бы выбросить расплавленную магнетитовую руду. Она влилась бы в «форму» и так возник бы «автомобиль» или нечто его напоминающее.

Это, конечно, неслыханно маловероятно. Но не невозможно с точки зрения термодинамики. Последствия имитологии сводятся к увеличению вероятности событий, «естественное» возникновение которых чрезвычайно маловероятно, но все же возможно. Теоретически возможно «спонтанное» возникновение деревянного колеса, миски, дверной ручки, автомобиля. Добавим, что вероятность такого «синтеза» путем внезапного соединения атомов железа, меди, алюминия и т.д. несравненно больше, чем вероятность спонтанного создания живого организма посредством сближения и занятия атомами правильных мест, при которых возникает живая амеба или наш старый знакомый мистер Смит. Автомобиль состоит тысяч из десяти с чем-то частей. Амеба – из миллионов. При этом положения, моменты кристаллизации отдельных атомов и твердых тел в раме автомобиля или в его двигателе не имеют значения для его работы. Напротив, положения и свойства молекул, из которых «сделана» амеба, имеют решающее значение для ее существования. Так почему же возникли амебы, а не автомобили? А потому, что спонтанно со значительной вероятностью может возникнуть только система, с самого начала наделенная свойствами самоорганизации. А также потому, что такими были «начальные условия» на Земле.

Теперь мы сформулируем некоторый общий тезис. Конструкторское распределение вероятностей в случае Природы полностью отличается от распределения в случае человеческого созидания, хотя второе должно содержаться в первом. Распределение вероятностей по нормальному закону, характерное для Природы, приводит во всем Космосе к сверхсуперастрономически ничтожным вероятностям возникновения в результате спонтанных событий кастрюль или вычислительных машин. Обчистив все мертвые планеты и выгоревшие звездные карлики, мы, быть может, и нашли бы несколько «акцидентальных ложек» или даже спонтанно выкристаллизовавшуюся оцинкованную консервную банку. Но того, чтобы эта банка чисто случайно содержала свинину или что-нибудь хоть отчасти съедобное, нам пришлось бы ждать целую вечность. Эти явления, однако, не представляют собой чего-то «невозможного» в том смысле, что им препятствуют запреты Природы (или же законы, так как каждый закон, будучи указанием, чтобы нечто происходило так-то и так-то, вместе с тем запрещает, чтобы оно происходило иначе). Таким образом, наше конструкторское искусство содержится как частный случай в границах потенциального конструкторского искусства Природы, с тем лишь существенным дополнением, что оно находится там, где значения вероятностей резко уменьшаются, становясь чем-то несравнимо микроскопическим.

Так мы приходим к состояниям, термодинамически весьма невероятным – таким, как ракета или телевизор. Однако там, где Природа как строитель находится «в своей стихии», мы наиболее слабы, так как не умеем (еще не умеем) вызывать процессы самоорганизации в таком масштабе и столь искусно, как это делает она. Впрочем, если бы Природа не умела этого делать, не было бы ни читателей этой книги, ни ее автора. До сих пор из того, что конструктивно возможно, человек интересовался лишь некоторым узеньким отрезком «производственного спектра Природы». Мы не пытались создавать ни метеоров, ни комет, ни Сверхновых звезд (хотя в этом плане благодаря водородной бомбе мы уже на вернейшем пути). Но нельзя ли каким-то образом перешагнуть границы, установленные Природой? Можно, конечно, выдумывать Космосы и Природы, отличающиеся от наших. Но как их реализовать?

Эту тему мы откладываем – но не слишком надолго.