Полеты воображения. Разум и эволюция против гравитации
Шрифт:
НАЗАД К ЧЕРТЕЖНОЙ ДОСКЕ
Кстати, великий биолог-эволюционист Джон Мейнард Смит в молодости работал конструктором самолетов и лишь затем решил вернуться в университет и переучиться на биолога.
Когда перед нами стоит та или иная задача (например, как избежать сваливания летательного аппарата), удобно начать ее обдумывать с того, с какой стороны подступиться к решению. Если речь идет о рукотворных воздушных судах, инженеры-конструкторы и правда так думают. Видят нерешенную задачу, представляют себе возможные варианты ее решения – например, предкрылки. Рисуют чертежи, иногда, возможно, собираются вместе, чтобы устроить мозговой штурм перед общей чертежной доской или перед компьютером,
У животных этот процесс устроен иначе и идет гораздо медленнее. Там НИОКР, если можно так выразиться, идут на протяжении множества поколений в течение миллионов лет. Никаких размышлений, остроумных идей, целенаправленных изобретений, творческой интуиции. Никаких чертежных досок, инженеров, мозговых штурмов, аэродинамических труб. Происходит лишь одно: у отдельных особей в популяции по воле слепого генетического случая (мутации или перетасовки генов, полученных от родителей разного пола) появляется способность, скажем, летать чуть лучше среднего. Например, мутантный ген дает соколу небольшое преимущество в скорости. Отдельные соколы-носители этого гена чуть чаще ловят добычу. Или, скажем, скворец-мутант умеет маневрировать чуть лучше конкурентов в стае, и это радикально влияет на его способность уворачиваться от хищников и не быть съеденным. Если скворца – носителя “гена медленного полета” – съедают, вместе с ним погибает и ген, он не передается следующему поколению. Либо какой-то генетический тип чуть реже прочих подвергается сваливанию благодаря еле заметному отличию в форме крыла. Такие особи с чуть большей вероятностью выживают и, следовательно, оставляют потомство. Поколение за поколением гены хорошего полета распространяются в популяции все больше и больше. Численность генов плохого полета сокращается, поскольку у их носителей чуть больше вероятность погибнуть. То же самое постоянно происходит с самыми разными генами в популяции, и каждый влияет на полет по-своему. Поэтому что же мы увидим, когда пройдут миллионы лет, на протяжении которых в популяции будут накапливаться гены умения летать? Мы увидим популяцию животных, умеющих летать очень хорошо. Это “хорошо” касается всевозможных мельчайших деталей, в числе которых и способы противодействия сваливанию, умение чутко управлять мышцами, которые подстраивают форму крыла ко всем особенностям ветров и воздушных течений, более экономичная мускулатура крыльев, которая устает немного меньше. Крылья и хвосты в ходе эволюции приобрели нужный размер и форму и идеальны во всем – настолько, словно какой-нибудь инженер оттачивал их конструкцию на чертежной доске и испытывал в аэродинамической трубе.
Конечные продукты и человеческого, и эволюционного дизайна одинаково хороши, одинаково прекрасно летают, и из-за этого нам удобно забыть, насколько разными были процессы их совершенствования. Должно быть, вы уже заметили, что в этой книге я прибегаю к достаточно условной терминологии. Я пишу так, словно и птицы, и летучие мыши, и птерозавры, и насекомые берутся за решение проблем полета примерно так же, как наши инженеры, словно эти задачи решают сами птицы, а не дарвиновский естественный отбор. Этот вольный подход отчасти удобен потому, что так короче: нужно меньше слов и не обязательно каждый раз расписывать, как устроен естественный отбор. А еще он удобен потому, что мы с вами люди и знаем, что такое видеть задачу и придумывать ее решения.
Возникает соблазн предположить, будто сходство между эволюцией и человеческим дизайном идет даже дальше. Мы можем заподозрить, что новые идеи инженеров чем-то напоминают мутации. Такие “мутантные идеи” затем подвергаются чему-то наподобие естественного отбора. Либо идея сразу умрет, если изобретатель быстро обнаружит, что она не годится, либо она умрет на этапе прототипа, который не пройдет предварительных испытаний, например, в виде компьютерной симуляции или в аэродинамической трубе. Модель, разбившаяся в аэродинамической трубе, – сценарий относительно безобидный. Естественный отбор летающих животных более жесток: там неудача в самом деле означает смерть. Это необязательно гибель в результате падения, иногда дефектный проект просто оказывается медлительным и не может сбежать от хищника. Или плохо ловит добычу на лету, что повышает вероятность, что он будет голодать. Эволюция не предусматривает мягкого заменителя для смерти вроде испытаний в аэродинамической трубе. Провал есть провал – либо смерть, либо по меньшей мере невозможность оставить потомство.
Правда, тут мне вспомнилось, что птенцы многих видов часто сначала учатся летать (и мы видим это как своего рода игру) и лишь потом всерьез взлетают. Возможно, это для птиц эквивалент испытаний в аэродинамической трубе: пробы и ошибки, не приводящие к фатальным последствиям, не просто укрепление летательных мышц, но и, вероятно, тренировка координации и навыков у юной птицы. Молодняк многих видов и в самом деле прямо-таки упражняется – без устали прыгает на месте, хлопая крыльями, и таким образом, несомненно, накачивает летательные мышцы, а вероятно, при этом еще и оттачивает навыки полета. Перед нами еще одно различие между эволюционным и инженерным дизайном. Когда инженеры придумывают новый дизайн, им можно начинать заново, с чистой чертежной доски. Сэр Фрэнк Уиттл, один из тех нескольких человек, кому приписывают изобретение реактивного двигателя, не должен был брать уже существующий винтовой двигатель и модифицировать винтик за винтиком, заклепка за заклепкой. Только представьте себе, каким нелепым был бы первый реактивный двигатель, если бы
Уиттл и в самом деле вынужден был двигаться вот так, поэтапно, и строить свое изобретение на основе винтового двигателя. Но все было не так – он начал с нуля, с чистого листа ватмана на чертежной доске.Эволюция устроена иначе. Эволюция обречена шаг за шагом модифицировать уже имеющиеся конструкции. И каждый шаг на этом пути должен просуществовать достаточно долго, чтобы успеть размножиться.
ПОВТОРЕНИЕ – МАТЬ УЧЕНИЯ
Белые совы-родители (мать крупнее отца) наблюдают, как их птенец учится летать.
С другой стороны, из этого не следует, что эволюция всегда вынуждена работать с органом-предшественником, который
по воле случая служит той же цели. Рассуждая в рамках нашей аналогии, можно сказать, что эволюционный эквивалент Фрэнка Уиттла, возможно, и не был бы обречен перестраивать винтовой двигатель шаг за шагом. Вероятно, он мог бы модифицировать какую-то другую часть уже существующего самолета, скажем, выпуклость крыла. Но эволюция никогда не может вернуться к нулевой отметке с совершенно чистой чертежной доской, в отличие от инженера-человека. Она должна начать с какой-то части тела уже существующего и дышащего животного. И все последующие промежуточные стадии должны быть живыми, дышащими животными, которые прожили достаточно долго, чтобы успеть хотя бы размножиться. Вскоре мы видим, что крылья насекомых, вероятно, изначально были не рудиментарными крылышками, а солнечными батареями, которые затем видоизменились.
По поводу того, как происходят инновации в научно-техническом прогрессе человечества, существует две гипотезы, за которыми стоят две философские школы. И это напоминает мне две философские школы в современной теории эволюции. В области прогресса человечества есть теория гения-одиночки, а есть теория постепенной эволюции, которой придерживается мой друг Мэтт Ридли в своей книге How Innovation Works (“Как работают инновации”). Согласно теории гения-одиночки, ни у кого не было ни малейшего представления о реактивном двигателе, пока на сцену не ворвался сэр Фрэнк Уиттл. Но заметили ли вы, что, как осторожно я выразился, он был одним из нескольких человек, которым приписывают изобретение реактивного двигателя? Уиттл запатентовал свою идею в 1930 году, а добился, чтобы двигатель заработал (отдельно, не в самолете), в 1937 году. А немецкий инженер Ханс фон Охайн оформил патент в 1936 году, а первым реактивным самолетом, поднявшимся в небо, был “Хейнкель-178” с двигателем Охайна. Это произошло в 1939 году, за два года до того, как в воздухе оказался самолет “Глостер Е38/39” с двигателем Уиттла. Когда после войны изобретатели встретились, Охайн сказал Уиттлу: “Если бы ваше правительство поддержало вас раньше, не было бы никакой Битвы за Англию”.
Неясно, видел ли Охайн патент Уиттла. Так или иначе, существовал еще патент 1921 года, который получил французский инженер Максим Гийом (о чем Уиттл не знал). Но главное, что я здесь хочу подчеркнуть: ни Уиттл, ни Охайн, ни даже Гийом не придумали реактивный двигатель первыми. Теория гения-одиночки ошибочна. У изобретений, более или менее напоминающих реактивный двигатель, долгая история. Ракеты в качестве оружия использовались в Китае еще в X веке. В Османской империи при помощи ракеты даже запустили человека в воздух (ненадолго). Пишут, что Ладжари Хасан-челеби обнял “семикрылую” ракету, начиненную порохом, и ее запустили из дворца Топкапы над Босфором. В какой-то момент во время полета Ладжари спрыгнул с ракеты на подобии парашюта, упал в море и доплыл до берега, где султан наградил его за отважный подвиг золотом.
Ридли перечисляет один пример за другим – паровой двигатель, турбина, прививки, антибиотики, ватерклозет, электрическая лампочка, компьютер – ив каждом случае развенчивает теорию гения-одиночки. Если вы спросите любого американца, кто изобрел лампочку, он скажет, что То-мае Эдисон. Англичанин ответит, что Джозеф Суон. Более того, подчеркивает Ридли, на изобретение электрической лампочки могут претендовать по меньшей мере 21 человек из разных стран. Эдисон и в самом деле заслуживает признания как человек, который после многолетней упорной работы создал продукт, который можно продавать. Однако лампочка не была изобретена каким-то конкретным гением, а эволюционировала — разумеется, не генетически, но от разума к разуму. За годы, прошедшие после смерти Эдисона, лампочку постоянно улучшали, и у нас уже появились светодиодные лампы, которые во всех отношениях превосходят ее. Технология эволюционирует шаг за шагом – и, пожалуй, нигде это не видно так наглядно, как в случае цифрового компьютера, который эволюционирует с такой скоростью, что модель следующего года, лучше (и дешевле) прежней, появляется чуть ли не раньше, чем удалось как следует поднять продажи модели нынешнего года.
Кто изобрел самолет? Братья Райт. Ну да, пожалуй, это они первыми подняли в воздух пилота-человека при помощи силового двигателя. Но всякого рода планеры появились уже очень и очень давно. Братья Райт много знали о планерах, поскольку долго занимались опытами с ними. Можно сказать, что они взяли планер, долго возились с ним, потом приделали пропеллер и двигатель внутреннего сгорания и на этом взлетели. Но такой упрощенный рассказ не дает представления, что, собственно, значит “возились” – много, терпеливо и профессионально. Они построили аэродинамическую трубу, и она наверняка существенно помогла им подогнать все детали.