|
Слепой часовщик
Ричард Докинз
Глава 6
...продолжение...
Глина, ил и камни состоят из крошечных кристаллов. Они обильны на Земле, и вероятно существовали всегда. Если вы посмотрите на поверхность некоторых видов глины, и других полезных ископаемых в растровый электронный микроскоп, то вы увидите удивительный и красивый мир. Кристаллы растут как ряды цветов или кактусов, сады неорганических лепестков роз, крошечные спирали – подобные поперечным срезам сочных кактусов, ощетинившиеся органные трубы, сложные угловые формы, сложенные как в миниатюрном кристаллическом оригами, свёрнутые наросты, подобные мечущимся червям или выжатой зубной пасте. Упорядоченность форм станет даже поразительнее на большем увеличении. На тех уровнях, где уже заметно фактическое положение атомов, можно увидеть, что вся поверхность кристалла, с регулярностью ткацкой машины “разрисована ёлочкой", как твидовая ткань. Но в этом рисунке присутствует жизненно-важный элемент – дефекты. Посреди упорядоченного рисунка "ёлочкой" может быть заплата, идентичная остальному рисунку, но повёрнутая вокруг оси под каким-то углом так, чтобы узор пошёл другом направлении. Или узор может идти в том же самом направлении, но каждый ряд “соскальзывает” на полряда в сторону. Почти все естественные кристаллы имеют дефекты. И как только дефект появился, он скорее всего будет скопирован, так как последующие слои кристалла строятся по образцу данного. Дефекты на поверхности кристалла могут случаться где угодно. Если вы любите размышлять о ёмкости для хранения информации (что люблю делать я), то вы могли бы представить себе огромное множество различного вида дефектов, которые можно создавать на поверхности кристалла. Вычисления насчёт упаковки Нового Завета в ДНК единственной бактерии могут быть столь же выразительно проделаны и в отношении почти любого кристалла. Чем ДНК превосходит естественные кристаллы – так это наличием средств чтения записанной на ней информации. Абстрагируясь от проблемы считывания, вы можете легко изобрести произвольный код, использующий дефекты атомной структуры кристалла, и обозначающий двоичные числа. Тогда вы бы смогли упаковать несколько Новых Заветов в минеральный кристалл размером с булавочную головку. В сущности, именно так музыкальная информация записывается на поверхность лазерного (компакт-) диска, хотя и в большем масштабе. Музыкальные ноты преобразованы компьютером в двоичные числа. С помощью лазера на гладкой и ровной поверхности диска выгравировывается набор крошечных дефектов. Каждая такая выгравированная маленькая дырочка обозначает двоичную 1 (или 0 – это непринципиально). Когда диск проигрывается, то другой лазерный луч “читает” набор дефектов, и специализированный компьютер проигрывателя конвертирует двоичные числа снова в звуковые колебания, которые усиливаются, и их можно слышать.
Хотя сегодня лазерные диски используются главным образом для хранения музыки, вы могли бы упаковывать на один из них всю Энциклопедию Британика, и читать её, используя ту же самую лазерную технику. Кристаллические дефекты на атомном уровне гораздо мельче ямок, выгравированных на поверхности лазерного диска, поэтому на кристалл можно в принципе упаковать больше информации на ту же площадь. Молекулы ДНК, чья информационная ёмкость уже произвела на нас впечатление, сами по себе в чём-то подобны кристаллам. Хотя кристаллы глины могли бы теоретически хранить те же самые потрясающие объёмы информации, что и ДНК или лазерные диски, но никто предполагает, что они когда-либо использовались для этого. Предполагаемая роль глины и других минеральных кристаллов состоит в их активности как изначальных “низкотехнологичных” репликаторов, тех самых, которые в конечном счёте были заменены высокотехнологичными ДНК. Они спонтанно формируются в водах нашей планеты без сложных “машин” в которых нуждается ДНК; они спонтанно формируют дефекты, некоторые из которых могут копироваться в последующих слоях кристалла. Если фрагменты такого “дефектного” кристалла позже отломились, мы могли бы представить их в роли “семян” для новых кристаллов, каждый из которых “унаследовал" бы набор “родительских” дефектов.
Таким образом, мы построили умозрительную картину жизни минеральных кристаллов на изначальной Земле, показав некоторые из их свойств – репликации, размножения, наследственности и мутаций, которые необходимы для начала некоей формы нарастающего отбора. Однако всё ещё отсутствует компонент “власти”: особенности репликаторов должны так или иначе влиять на вероятность их собственного копирования. Когда мы говорили про репликаторы абстрактно, мы видели, что их “власть” могла быть следствием некоего прямо присущего им свойства, такого, как “клейкость”. На том элементарном уровне, гордое слово “власть” представляется вряд ли оправданным. Я применяю его только из-за того, что оно может стать оправданным на более поздних стадиях эволюции: например, власть ядовитых змеиных зубов над размножением (посредством косвенного влияния на выживание змеи) ДНК, кодирующей зубы. Мы можем предполагать, что безотносительно к тому, были ли изначальные низкотехнологические репликаторы минеральными кристаллами, или они были органическими прямыми предшественниками самой ДНК, осуществляемая ими “власть”, была прямой и элементарной, подобной клейкости. Продвинутые рычаги власти, такие, как ядовитый зуб змеи, или цветок орхидеи, появились гораздо позже.
Что понятие “власти” могло бы означать в случае глины? Какие побочные свойства глины могли бы повлиять на вероятность распространения именно этой вариации глины в окружающей местности? Глина состоит из химических строительных блоков, таких, как кремневая кислота, и ионов металлов, которые растворены в реках, и были ранее “вымыты” этими потоками из камней, находящихся выше по течению. В соответствующих условиях они кристаллизуются из раствора, и снова выпадают в осадок, формируя глины. (“Поток” в этом случае, будет вероятнее всего означать просачивающиеся подземные воды, а не мчащуюся открытую реку. Но я буду для простоты использовать более общее слово “поток”.) Будут или нет расти конкретные разновидности кристаллов глины, зависит, помимо прочего, от скорости и структуры течения потока. Но и отложения глины также могут влиять на течение потока. Они делают это непреднамеренно, изменяя уровень, форму и структуру подстилающей поверхности, по которой течёт вода. Рассмотрим вариант глины, у которой оказалось свойство так изменять структуры почвы, что поток ускорится. Следствием этого будет то, что рассматриваемая глина будет снова смыта. Этот вид глины, по определению, не очень “успешен”. Другой неуспешной глиной была бы такая, которая изменила бы поток таким образом, что был бы одобрен конкурирующий вариант глины.
Разумеется, мы не предлагаем, что глины “хотят” продолжить существование. Мы всегда обсуждаем только побочные последствия, события, следующие из свойств репликатора, которыми он случайно обладает. Рассмотрим другой вариант глины. Этот вариант замедляет поток таким образом, что последующее осаждение именно этого вида глины будет увеличено. Очевидно, что этот второй вариант будет постепенно становиться широко распространённым, потому что он случайно управляет потоками в свою “пользу”. Это будет “успешный” вариант глины. Но пока мы имеем дело только с одноразовым отбором. Может ли здесь начаться какая-то форма нарастающего отбора?
Для дальнейших рассуждений предположим, что некий вариант глины повышает шансы на своё отложение, запруживая поток. Это - побочное следствие структуры определённого кристаллического дефекта глины. Любой поток, в котором присутствует этот вид глины, будет иметь вид набора больших, застойных и мелких водоёмов (выше от плотины), а главный поток воды будет отклонён на новый курс. В этих застойных водоёмах будет оседать ещё большее количество той же самой глины. Последовательность таких мелких водоемов распространится по длине всякого потока, который окажется “инфицированным” “семенными” кристаллами этого вида глины. Тогда, из-за отклонения главного потока, мелкие водоёмы в сухой сезон будут высыхать. Глина высыхает и трескается на солнце, и верхние слои её будут сдуты как пыль. Каждая частица пыли унаследует характерную структуру родительской глины, делавшей запруду - структуру, которая придала ей свойство запруживать поток. По аналогии с генетической информацией, идущей дождём по каналу от моей ивы, мы могли бы говорить, что пыль несёт “инструкции” о том, как запруживать потоки, и в конечном итоге производить большее количество пыли. Пыль раздувается ветром далеко и широко, и есть большие шансы на то, что некоторые частицы её упадут в другой поток, доселе не “инфицированным” семенами этого делающего запруды вида глины. После инфицирования “правильным” видом пыли, новый поток начинает растить кристаллы запружающей глины, которая оседает, запруживает, высыхает, и цикл эрозии начинается снова.
Называть этот цикл “жизнью” было бы очень спорно, однако это такой цикл, который объединяет с настоящими жизненными циклами способность начать нарастающий отбор. Поскольку потоки инфицируются “семенной” пылью, унесённой из других потоков, мы можем выстраивать потоки в порядке наследования и происхождения. Глина, которая запрудила поток B, прилетела туда в форме кристаллов пыли, унесённых из потока A. В конечном итоге, водоёмы потока B высохнут и выработают пыль, которая инфицирует потоки F и P. Исходя из прародительской запруживающей глины, мы можем выстраивать потоки в “генеалогические деревья”. У каждого инфицированного потока есть “родительский” поток, и может быть более чем один “дочерний”. Каждый поток аналогичен телу, чьё “развитие” происходит под влиянием “генов” семенной пыли; телу, которое в конечном счёте породит новые семена пыли. Каждое “поколение” в цикле начинается тогда, когда семенные кристаллы оторвутся от родительского потока в форме пыли. Кристаллическая структура каждой частицы пыли скопирована с глины родительского потока. Она переходит к кристаллической структуре дочернего потока, где растёт, размножается и наконец, рассылает свои “семена” снова.
Унаследованная кристаллическая структура сохраняется у всех потомков, если не происходит случайной ошибки при росте кристаллов, случайное изменение в шаблоне упаковки атомов. Последующие слои этого кристалла копируют этот дефект, и если кристалл раскалывается на два, то рождается субпопуляция изменённых кристаллов. Теперь, если изменение сделает этот кристалл менее или более эффективным в цикле запруживание/высыхание/выветривание, то это изменение повлияет на количество копий, которые он будет иметь в следующих “поколениях”. Изменённые кристаллы могли бы, например, с большей вероятностью раскалываться (“размножение”). Глина, сформированная из изменённых кристаллов, могла бы быть более эффективной в запруживании – не важно, как именно. Она могла бы более охотно трескаться при данной силе солнечного облучения. Она могла бы легче рассыпаться в пыль. Частицы пыли могли бы легче раздуваться ветром - как пух на семени ивы. Некоторые типы кристаллов могли бы стимулировать сокращение “цикла жизни”, и следовательно - ускорение их “эволюции”. Существует много способов прогрессивно улучшить следующее “поколение”. Другими словами – есть много возможностей для начала элементарного нарастающего отбора.
Этот маленький полёт фантазии, украшающий самого Кэрнс-Смита, касается только одного из нескольких видов “жизни” минералов, который мог направить нарастающий отбор по его главной дороге. Но есть и другие. Другие вариации кристаллов могли бы выходить в новые потоки, не разрушаясь в “семенную” пыль а, рассекая свои потоки в большое количество маленьких ручейков, захватывающих большую площадь, в конечном счёте соединяли и инфицировали новые речные системы. Некоторые вариации могли бы строить водопады, которые быстрее разрушают камни, и следовательно - ускоряют растворение сырья, необходимое для образования новых глин ниже по течению. Некоторые вариации кристаллов могли бы приносить себе пользу, затрудняя условия для “конкурентных” вариаций, конкурирующих за сырьё. Некоторые вариации могли бы стать “хищниками”, разрушая конкурирующие вариации и используя их материал, как сырьё. Ещё раз обращаю внимание, что здесь нет никаких предположений насчёт “преднамеренной” разработки, будь то в кристаллах, или в современной жизни, основанной на ДНК. Просто мир автоматически склонен заполнятся теми вариациями глины (или ДНК) которые случайно обладают свойствами, способствующими сохранению и распространению самих себя.
Теперь перейдём к следующей стадии нашего обсуждения. Некоторые наследственные линии кристаллов могли бы случайно катализовать синтез новых веществ, помогающих им в переходе к следующим “поколениям”. Эти второстепенные вещества не имели бы собственного предка (или имели бы, но не сразу), и наследственной линии, а изготовлялись бы заново каждым поколением первичных репликаторов. Они могли выглядеть как инструменты реплицирующихся линий кристаллов, зачатки примитивных “фенотипов”. Кэрнс-Смит полагает, что органические молекулы выделялись среди нереплицирующих “инструментов” их неорганических кристаллических репликаторов. Органические молекулы часто оказывают эффекты на поток жидкостей, на раздробление или рост неорганических частиц – почему они и используются в промышленном неорганическом химическом производстве. А это как раз эффекты, которые, вкратце могли бы повлиять на “успех” линии реплицирующихся кристаллов. Например, разновидность глины с красивым названием “монтмориллонит” склонна раздробляться в присутствии небольших количеств органической молекулы с менее красивым названием карбоксиметилцеллюлоза. Меньшие количества карбоксиметилцеллюлозы, напротив, оказывают прямо противоположный эффект, помогая слеплять частицы монтмориллонита вместе. Другие органические молекулы, танины, используются в нефтедобывающей промышленности для облегчения бурения грунта. И если бурильщики могут использовать органические молекулы для влияния на поток и лёгкость бурения, то почему эти свойства не мог использовать нарастающий отбор - для самореплицирования минералов?
А здесь теория Кэрнс-Смита получает своего рода бесплатный бонус дополнительного правдоподобия. Так получилось, что другие химики, поддерживая более ортодоксальную теорию органического “первобытного бульона”, давно воспринимали эти глинистые минералы как своих помощников. Процитирую одного из них (Д. М. Андерсона): “Широко распространено мнение, что некоторые, возможно – многие абиотические химические реакции и процессы, приведшие возникновению на Земле реплицирующихся микроорганизмов, происходили в истории Земли очень рано – на поверхности глинистых минералов и других неорганических подложек”. Далее этот автор приводит список пяти “функций” глинистых минералов способствующих происхождению органической жизни; например - “концентрация химических реагентов посредством адсорбции”. Нам не нужно приводить здесь все пять, или даже понимать их. Для нас важно, что каждая из этих пяти “функций” глинистых минералов может быть полезна и как-то иначе, и показывают тесные ассоциации, возможно существующие между органическим химическим синтезом и поверхностями глины. В этом-то и состоит поддержка теории, что глинистые репликаторы синтезировали органические молекулы и использовали их для своих целей.
Кэрнс-Смит далее подробно описывает (я не могу приводить здесь этих подробностей), что его репликаторы - кристаллы глины, могли очень рано использовать белки, сахара, и главное - нуклеиновые кислоты, подобные РНК для своих целей. Он полагает, что РНК сначала использовалась для чисто структурных целей - как танины используются бурильщиками, или как мы используем мыло и моющие средства. РНК-подобные молекулы, благодаря отрицательному заряду своих оснований, имели бы склонность обволакивать частиц глины. Детали этого увели бы нас в царство химии, что вне наших интересов. Для нас же важно, что РНК, или что-то подобное, существовала в нашем мире задолго до того, как она стала самореплицироваться. Когда же наконец её саморепликация началась, то она стала устройством, развитым кристаллическим минеральным “геном” с целью улучшения эффективности производства РНК (или подобной молекулы). Но, как только появилась новая самокопирующаяся молекула, так сразу смог начаться новый вид нарастающего отбора. Оказалось, что эти новые репликаторы - изначально побочные, были намного эффективнее прародительских кристаллов, и заняли их место. Они эволюционировали далее, и в конечном счете довели до совершенства тот код ДНК, который мы знаем сегодня. Изначальные минеральные репликаторы были отброшены, подобно изношенным строительным лесам, и далее вся современная жизнь эволюционировала от относительно недавнего общего предка, с единой и однородной генетической системой, и в значительной степени однородной биохимией.
В своей книге “Эгоистичный ген” я предполагал, что мы сейчас возможно стоим на пороге нового генетического переворота. ДНК-репликаторы построили “машины выживания” самих себя - тела живых организмов, включая и нас с вами. Как часть оборудования этих машин, развился бортовой компьютер – мозг. Мозг развил способность к коммуникации с другими мозгами - посредством языка и культурных традиций. Но новая среда культурной традиции открывает новые возможности возникновения самокопирующихся объектов. Новые репликаторы – это не ДНК, и не кристаллы глины. Это – наборы информации, которая может процветать только в мозге или искусственно созданных продуктах мозга - книгах, компьютерах, и так далее. Но поскольку мозги, книги и компьютеры уже существуют, то эти новые репликаторы (которые я назвал мемами - чтобы отличить их от генов), могут размножаться - от одного мозга к другому, от мозга к книге, от книги снова до мозга, от мозга на компьютер, с компьютера на компьютер. В ходе такого размножения они могут мутировать. И возможно, “мутантные” мемы могут проявлять различные виды влияния, которое я здесь называю “властью репликатора”. Напомню, что это понятие означает любое влияние на вероятность собственного размножения. Эволюция новых репликаторов – эволюция мемов – находится в зачаточном состоянии. Она проявляется в явлениях, которые мы называем культурной эволюцией. Культурная эволюция протекает на много порядков величины быстрее чем эволюция, основанная на ДНК, что наводит на ещё большие размышления над идей “переворота”. И если новый переворот репликаторов начинается, то вполне мыслимо, что ему удастся оставить своего прародителя - ДНК (и её бабушку - глину, если Кэрнс-Смит был прав) далеко позади. И если это так, то компьютеры будут, без сомнения, в авангарде.
Кто знает, не будут ли когда-нибудь в отдалённом будущем интеллектуальные компьютеры будут размышлять о своём забытом происхождении? Один из них, возможно, догадается до еретической истины, что они произошли от далёкой, древней формы жизни, базировавшейся на органической химии соединений углерода, а не на основе кремниевых элементов, реализующих электронные принципы строения их тел? Напишет ли робот Кэрнс-Смит книгу с названием “Электронный переворот”? Откроет ли он заново какой-то электронный эквивалент метафоры об арке, и поймёт ли, что компьютеры не могли спонтанно начать существование, но видимо произошли в результате несколько более раннего процесса нарастающего отбора? Сможет ли он, углубившись в детали, восстановить ДНК как вероятного раннего репликатора, жертву электронной узурпации? Будет ли он достаточно дальновиден, чтобы предположить, что и сама ДНК, в своё время возможно узурпировала роль ещё более ранних и примитивных репликаторов, кристаллов неорганических силикатов? Если у него будет поэтический склад ума, то он возможно даже увидит своего рода справедливость в окончательном возвращении к кремнию как основе жизни, а ДНК будет восприниматься не более, чем антракт, пусть и длившийся дольше трёх миллиардов лет?
Конечно, это научная фантастика, вероятно не выглядящая правдоподобно. Но это не важно. Менее фантастическая теория Кэрнс-Смита, а собственно, и все другие теории происхождения жизни, также могут выглядеть для вас неправдоподобно, и вызывать у вас недоверие. Вы находите, что и теория глины Кэрнс-Смита, и более ортодоксальная теория первозданного органического бульона, жутко невероятны? Вы полагаете, что для соединения беспорядочно двигающихся атомов в самокопирующуюся молекулу требуется чудо? А знаете, время от времени мне это тоже так кажется. Но давайте рассмотрим глубже вопрос чуда и неправдоподобия. Делая это, продемонстрирую одну парадоксальную, но тем более интересную мысль. Нас, как учёных, должно бы даже беспокоить, если бы происхождение жизни не выглядело для обыденного сознания чудом. Очевидно, что “безумная” (для обычного человеческого сознания) теория – это именно та теория, которую мы должны построить в рамках специфического вопроса происхождения жизни. Обсуждению того, что мы понимаем под чудом, будет посвящён остаток этой главы. Мы расширим ранее сделанное предположение о миллиардах планет.
Так что же мы понимаем под чудом? Чудо – это нечто такое, что может в принципе произойти, однако в реальности оно чрезвычайно удивительно. Если мраморная статуя Девы Марии внезапно помашен нам рукой, то мы расценим это как чудо, потому что весь наш жизненный опыт и знания говорят нам, что мрамор так себя не ведёт. Вот я только что произнёс слова “Разрази меня гром!”. И если бы молния ударила бы меня в ту же самую минуту, то это следовало бы расценить как чудо. Но фактически ни одно из этих двух событий не классифицировалось бы наукой как полностью невозможное. Просто они были бы оценены крайне маловероятные, причём машущая рукой статуя - намного менее вероятной, чем молния. Молнии действительно поражают людей. Любой из нас может быть поражён молнией, но вероятность того, что это произойдёт в данную минуту, очень низка (хотя в книге рекордов Гиннеса есть забавная запись о жителе Вирджинии по прозвищу “человек-громоотвод”, возвращавшемся в больницу после седьмого удара молнии с выражением опасения и замешательства лице). Чудесным в этой гипотетической истории является совпадение между поражением меня молнией и моим устным призванием этого бедствия.
Совпадение – это произведение неправдоподобий. Вероятность моего поражения молнией в данную минуту моей жизни - возможно одна 10-миллионная (по умеренной оценке). Вероятность моего призвания удара молнии в любую данную минуту также очень низка. Я только что сделал это единственный раз за все 23 400 000 минут своей прошедшей жизни, и сомневаюсь что сделаю это когда-нибудь ещё, так что объявим этот шанс как один из 25 миллионов. Для вычисления вероятности совпадения этих событий в любую наугад взятую минуту, умножаем эти две вероятности. Итак, наши прикидочные вычисления показывают, что шансов – примерно один на 250 триллионов. Если бы совпадение с такой вероятностью произошло бы со мной, то я должен был бы назвать это чудом, и в будущем придерживать свой язык. Но хотя шансы такого совпадения чрезвычайно низки, они тем не менее не являются строгим нулём, и мы можем их вычислить.
Теперь о мраморной статуе. Молекулы в твёрдом мраморе непрерывно толкают друг друга в случайных направлениях. Толчки различных молекул нейтрализуют друг друга, поэтому вся рука статуи пребывает в неподвижности. Но если вдруг совпадёт так, что все молекулы руки возьмут да одновременно двинутся в одном направлении, то рука подвинется. И если бы они следом точно также двинулись бы в обратном направлении, то рука двинулась бы обратно. Таким образом, мраморная статуя в принципе может махнуть нам рукой… это может случиться! Шансы против такого совпадения невообразимо велики, но они не-неисчислимы. Мой коллега-физик любезно вычислил их величину для меня. Это число столь велико, что возраста вселенной не хватило бы, чтобы записать все его нули! Теоретически возможно, что корова перепрыгнет через луну – с вероятностью подобного порядка величины. Вывод из этой части рассуждения состоит в том, что мы можем вычислить наш путь в зоны чудесного неправдоподобия гораздо чаще, чем можем представить себе его как нечто вероятное.
Давайте рассмотрим, что мы можем счесть вероятным событием. То, что мы можем представить себе вероятным – это узкая полоса в середине очень широкого спектра чего-то в принципе возможного. Иногда она представляется гораздо более узкой, что на самом деле. Можно привести хорошую аналогию со светом. Наши глаза устроены так, что воспринимают узкую полосу частот (тех, что мы называем видимым светом), находящуюся где-то в середине спектра электромагнитных волн – от длинных радиоволн с одного конца, и до жёсткого гамма-излучения с другого. Мы не можем видеть лучи вне этой узкой полосы видимого света, но мы можем включать их в наши вычисления, и можем изготовить инструменты, их обнаруживающие. Точно также мы осознаём, что шкалы линейных размеров и времён простираются в обоих направлениях далеко за пределы царства сущностей, которые мы можем субъективно почувствовать. Наше воображение не может оперировать такими большими расстояниями, с какими имеет дело астрономия, или маленькими - с которыми имеет дело атомная физика, но мы можем отображать эти расстояния математическими символами. Наше воображение не может представить интервал времени в пикосекунду, но мы можем производить вычисления, в которых участвуют пикосекунды, и мы можем делать компьютеры, могущие делать какие-то вычисления в несколько пикосекунд. Наше воображение не может представить себе интервал времени в миллионы лет - не говоря уж о тысячах миллионов лет, которыми обычно оперируют геологи.
Точно также, как наши глаза могут видеть только узкую полосу электромагнитных волн, к видению которых приспособил наших предков естественный отбор, так и наши мозги устроены так, чтобы обрабатывать узкие полосы размеров и времён. Возможно, у наших предков не было никакой потребности в обработке размеров и времён вне узкого диапазона повседневной практики, и поэтому наши мозги и не развили способность их представлять. В этом смысле видимо важно, что размеры нашего тела (нескольких футов) находятся примерно в середине диапазона размеров, доступного нашему воображению. А продолжительность нашей жизни в нескольких десятилетий – примерно в середине вообразимого диапазона времён.
Примерно то же самое можно сказать о неправдоподобиях и чудесах. Картина непрерывной шкалы неправдоподобия аналогична шкале размеров - от атомов до галактик, или шкале времён - от пикосекунд до геологических эпох. На этой шкале можно отметить несколько важных точек. На дальнем левом конце шкалы - события, почти неизбежные, типа вероятности завтрашнего восхода солнца – предмет пари на полпенни Г.Х. Харди. Чуть правее – события, являющиеся лишь слегка невероятными, типа выпадения двух шестёрок при броске пары игральных костей. Шансы такого события - 1 из 36. Я думаю, что у всех нас такое случалось довольно часто. Вблизи правого края спектра отметим другой важный пункт - вероятность перфектной сдачи карт в бридже, когда каждый из четырёх игроков получает все карты только одной масти. Шансы против такого совпадения – 1 из 2 235 197 406 895 366 368 301 559 999. Давайте назовём эту вероятность одним деалионом - единицей невероятности. Если какое-нибудь событие, вероятность которого оценена в один деалион всё-таки произошло, то мы должны констатировать чудо, если конечно нет оснований подозревать гораздо более вероятное мошенничество. Но это может произойти и вполне честно – ведь это намного-намного-намного вероятнее мраморной статуи, приветствующей нас взмахом. Однако, как мы видели, даже этот последний случай занимает своё законное место в спектре могущих случаться событий. Его вероятность измерима, хотя и в единицах, гораздо более крупных, чем гигаделионы. Между вероятностью выпадения двойной шестёрки при броске пары игральных костей, и вероятностью перфектной сдачи карт в бридже, лежит интервал более или менее невероятных, иногда случающихся событий, включая вероятность поражения некой персоны молнией, выигрыша большого приза на футбольных ставках, попадания мяча в лунку с одного удара в гольфе, и так далее. Где-то в этом диапазоне лежат совпадения, вызывающие у нас жутковатый холодок в спине, например, если вы впервые за десять лет увидели какого-то конкретного человека во сне, а затем, проснувшись узнали, что он умер этой ночью. Эти жуткие совпадения, случившиеся с нами, или одним из наших друзей, очень впечатляют, но их неправдоподобие измеряется лишь в пикодеалионах.
Построив нашу математическую шкалу неправдоподобий, и отметив на ней некие эталонные точки, давайте теперь обратим наше внимание на тот поддиапазон шкалы, где наше воображение чувствует себя привычно. Ширина этого поддиапазона аналогична ширине поддиапазона видимых глазом электромагнитных частот, или узкому поддиапазону представимых размеров или времён, близких к размеру нашего тела или длительности нашей жизни. На шкале неправдоподобия, этот поддиапазон, оказывается, охватывает только вероятности от уверенности (с левого края), до небольших чудес типа попадания в лунку в гольфе, или сбывшемся сне. Но есть также широкий диапазон математически вычислимых неправдоподобий вне поддиапазона вообразимости.
Наш мозг был построен естественным отбором для оценки вероятности и риска точно также, как наши глаза были построены для оценки электромагнитных волн. Мы приспособлены для мысленных оценок риска и шансов в границах того диапазона неправдоподобий, который имеет смысл в человеческой жизни. Это такие риски, как, скажем, риск быть убитым буйволом, если мы стреляем в него из лука, или риск быть поражённым молнией, если мы прячемся под одиночным деревом в грозу, или риск утонуть, если мы попытаемся переплыть реку. Эти риски соразмерны с длительностью нашей жизни в нескольких десятилетий. Если бы мы были биологически способны жить миллион лет, и хотели бы этого, то нам следовало бы оценивать риски весьма иначе. У нас бы, например, выработалась привычка не переходить дорог - ибо если вы будете переходить дорогу каждый день в течение полмиллиона лет, то вас несомненно кто-нибудь переедет. Эволюция снабдила наш мозг субъективным осознанием риска и неправдоподобия, подходящим для существ с продолжительностью жизни менее одного столетия. Нашим предкам было нужно принимать решения, требующие оценки риска и вероятности, и поэтому естественный отбор снабдил наш мозг способность оценки вероятности на фоне их ожидаемо короткой продолжительности жизни. Если на какой-то планете живут существа с продолжительностью жизни а миллион столетий, их поддиапазон представимого им риска будет простираться к правому концу континуума намного дальше. Они будут ожидать, что время от времени будет случаться перфектная сдача карт в бридже, и вряд ли будут восторженно писать письмо домой про такое совпадение. Но даже они отшатнутся в ужасе, если мраморные статуи будут махать им рукой – им надо будет жить в деалионы раз дольше, чтобы увидеть чудо такой величины.
Но какое отношение это всё имеет к теориям о происхождении жизни? Смотрите, мы начали это доказательство, соглашаясь, что и теория Кэрнс-Смита, и теория первобытного бульона, выглядят для нас несколько неправдоподобными и невероятными. Естественно, по этой причине мы ощущаем желание отклонить эти теории. Но помните, “мы” - это существа, чей мозг снабжён центром оценки приемлемого риска, карандашно-тонким лучом, освещающим далёкий левый фланг математического континуума измеримых рисков. Наше субъективное суждение о том, что есть хорошая ставка, неадекватно фактически хорошей ставке. Субъективное суждение инопланетянина с продолжительностью жизни в миллион столетий будет весьма иным. Вероятность происхождения первой самокопирующейся молекулы он будет оценивать как весьма высокую - в соответствии с некоей химической теорией, которую мы, подготовленные эволюцией для жизни в этом мире лишь несколько десятилетий, оценивали бы как поразительное чудо. Как понять, чья точка зрения правильнее – наша, или долгоживущего инопланетянина?
На этот вопрос есть простой ответ. И на теорию Кэрнс-Смита, и теорию первобытного бульона правильна точка зрения долгожителя-инопланетянина. Правильна потому, что обе они постулируют особый случай – спонтанное возникновение самокопирующеся сущности, как случающийся раз в примерно миллиард лет, раз в геологическую эпоху. Полторы эпохи – это примерно время, прошедшее между рождением Земли и первыми бактериоподобными окаменелостями. Для нашего, ориентированного на десятилетия мозга, случай, происходящий раз в геологическую эпоху, представляется столь редким, что кажется большим чудом. Для инопланетянина-долгожителя это будет казаться меньшим чудом, чем нам - попадание в лунку с первого раза при игре в гольф - хотя большинство из нас вероятно знает кого-то, кто знает кого-то выигравшего этот удар. Для оценки теорий происхождения жизни, субъективная временная шкала инопланетянина-долгожителя вполне адекватна, потому как это примерно та шкала, на которой происходит происхождение жизни. Наше собственное субъективное суждение о правдоподобии этих теорий, будет вероятно искажено – с коэффициентом порядка сотни миллионов.
Фактически, наше субъективное мнение об этом, будет вероятно даже более ошибочно. Мало того, что наш мозг по своей природе приспособлен для оценки рисков на малых временных интервалах; он также приспособлен для оценки рисков событий, происходящих или с нами лично, или с узким кругом людей, которых мы знаем. Это произошло потому, что наш мозг эволюционировал в обстановке отсутствия средств массовой информации. Масс-медиа сообщают нам о невероятных событиях, случающихся с любым человеком, в любой точке мира, и мы прочтём об этом в газетах или Книге рекордов Гиннеса. Если какой-нибудь оратор, где-нибудь в мире, публично скажет “Разрази меня гром, если я лгу”, и молния его тут же поразит, то мы прочём об этом, и это произведёт на нас должное впечатление. Но в мире живет несколько миллиардов людей, и с любым из них может случиться такое совпадение, так что фактические шансы таких совпадений не столь велики, как это кажется. Наш мозг по своей природе вероятно приспособлен для оценки риска событий, случающихся либо с ними самими, либо с несколькими сотнями людей в маленьком круге деревень - в пределах слышимости барабана, которым наши первобытные предки могли сообщать новости. Когда мы читаем в газете про удивительное совпадение, случившееся с кем-нибудь в Вальпараисо или Виржинии, то мы поражаемся этому больше, чем следовало бы - больше примерно в сотню миллионов раз, ибо это и есть соотношение между численностью населения мира, охваченного нашими газетами, и численностью племени, о котором наш проэволюционировавший мозг “ожидает” новостей.
Этот “популяционная поправка” столь же уместна для наших суждений о правдоподобии теорий происхождения жизни. Поправка не на численность людей на Земле, а на численность планет во вселенной, численность тех планет, на которых могла возникнуть жизнь. Эти рассуждения мы уже проделали выше в этой главе, поэтому нет необходимости останавливаться на этом здесь. Вернёмся к нашей мысленной картине проградуированной шкалы невероятности событий с её эталонными точками - совпадениями мастей в бридже, и выпадением двух шестёрок при броске двух игральных костей. На этой градуированной шкале деалионов и микродеалионов отметим три следующие новых точки: 1) вероятность возникновения жизни на планете, (скажем, раз в миллиард лет) при предположительном условии, что жизнь с заданной частотой однажды возникает в одной планетной системе, 2) вероятность возникновения жизни на планете, при условии, что жизнь возникает с заданной частотой один раз в галактике, и 3) вероятность возникновения жизни на наугад выбранной планете, при условии, что она возникает только раз на всю вселенную. Назовём эти три точки соответственно, числом планетной системы, числом галактики, и числом вселенной. Вспомним, что общее число галактик во вселенной оценивается приблизительно в 10 000 миллионов. Мы не знаем, сколько планетных систем находится в каждой галактике, потому, что мы можем видеть только звёзды, а не планеты, но ранее уже использовали оценку числа планет во вселенной - 100 миллиардов миллиардов.
Когда мы оцениваем неправдоподобие событий, постулируемых, например теорией Кэрнс-Смита, мы должны оценить его не сообразно нашему субъективному ощущению вероятности или невероятности, а в сравнении с величинами, подобными трём ранее приведённым – числом планетной системы, числом галактики, и числом вселенной. Какое из них более адекватно, зависит от того, какое из трёх следующих утверждений мы полагаем наиболее близкими к правде:
- Жизнь возникла только на одной планете во всей вселенной (и следовательно, эта планета, как мы уже видели, должна быть Землёй).
- Жизнь возникает примерно на одной планете во всей галактике (в нашей Галактике, такая счастливица – Земля).
- Происхождение жизни - достаточно вероятное событие, можно говорить о тенденции её однократного возникновения в каждой планетной системе (в нашей солнечной системе, такая счастливица – Земля).
Эти три утверждения представляют собой три эталонных представления относительно уникальности жизни. Видимо, фактическая уникальность жизни находится где-то между крайностями, отражённым утверждениями 1 и 3. Почему я так считаю? Почему мы должны исключить четвёртую возможность - в частности, что происхождение жизни - гораздо более вероятное событие, чем предложено утверждением 3? Конечно, это не очень убедительный довод, но если хотите, он может быть следующим: если происхождение жизни - намного более вероятное событие, чем предполагается “числом планетной системы”, то к настоящему времени мы бы уже столкнулись с внеземной жизнью - если не физически (безотносительно к её облику), то по крайней мере по радио.
Часто отмечается, что химики потерпели неудачу в своих попытках воспроизвести спонтанное происхождение жизни в лаборатории. Этот факт часто выставляется свидетельством против теорий, которые эти химики стараются проверить. Но фактически мы были бы должны встревожиться, если химикам было бы очень легко воспроизвести спонтанное возникновение жизни в пробирке. Ведь эксперименты химиков длятся в течение нескольких лет, а не тысяч миллионов, и ведёт их только горстка химиков, а не тысячи миллионов их. Если бы спонтанное возникновение жизни оказалось настолько вероятным событием, что смогло бы произойти за несколько десятилетий, которые длились эксперименты химиков, то жизнь должна была бы возникать на Земле много раз, и много раз - на планетах в пределах досягаемости радиосвязи от Земли. Конечно, здесь напрашивается несколько важных вопросов насчёт того, преуспели ли химики в воспроизведении условий на ранней Земле, но даже в этом случае – учитывая, что мы не можем ответить на эти вопросы, аргумент стоит рассмотреть глубже.
Если бы происхождение жизни было бы вероятным событием по обычным человеческим стандартам, то в пределах досягаемости радиосвязи оказалось бы существенное количество планет, сумевших уже достаточно давно развить технологию радиосвязи (имея в виду, что радиоволны распространяются со скоростью 299 792 километров в секунду), чтобы мы сумели принять по крайней мере одну передачу за те несколько десятилетий, когда мы были технически способны сделать это. Если предположить, что внеземные цивилизации обладают радиотехнологией столь же долго, сколько и мы, то получится, что в пределах досягаемости радиосвязи вероятно имеются примерно 50 звёзд. Но 50 лет – это только мимолетный миг, и пребывание другой цивилизации на столь близком к нам уровне развития было бы редким совпадением. Если мы охватываем нашими вычислениями цивилизации, овладевшими радиотехнологией 1 000 лет назад, то можно будет говорить о примерно миллионе звёзд (вместе с каким-то количеством планетных орбит вокруг каждой из них) в пределах досягаемости радиосвязи. Если мы включим в вычисления и тех, кто развил радиотехнологию 100 000 лет назад, то вся галактика с её триллионом звёзд находилась бы в пределах досягаемости радиосвязи. Конечно, излученные сигналы изрядно бы ослабли на таких огромных расстояниях.
Так мы пришли к следующему парадоксу. Если теория происхождения жизни полагает её возникновение достаточно вероятным - чтобы удовлетворить наше субъективное ощущение правдоподобия, тогда слишком натянутыми будут попытки объяснить нехватку наблюдаемых признаков жизни во вселенной. Согласно этим рассуждениям, искомая теория должна быть такой, которая выглядит неправдоподобно с позиций нашего воображения - ограниченного Землёй, и связанного рамками десятилетий. В свете этого, и теория Кэрнс-Смита, и теория первобытного бульона, рискуют быть ошибочными – вследствие их излишней вероятности! Сказав всё это, я должен признать, что в вычислениях так много допусков и неуверенностей, что если бы химики таки преуспели бы в спонтанном возникновении жизни, то я бы не смутился!
Мы до сих пор точно не знаем, как на Земле начался естественный отбор. У этой главы была скромная цель – лишь в общих чертах рассказать о путях, возможно к нему приведших. Действительная нехватка однозначных данных о происхождении жизни не должна восприниматься как камень преткновения всего дарвинистского мировоззрения – как иногда, возможно выдавая желаемое за действительное, полагается. Предыдущие главы ликвидировали другие предполагаемыми камни преткновения, а следующая глава берётся за совсем другой - идею о том, что естественный отбор может только разрушать, но не строить.
Далее Добавлено: 21 марта 2009г. 09:12:40
|
|
