Книга: Вселенная

Глава 35 Эмерджентная цель

Глава 35

Эмерджентная цель

А теперь вопрос на сообразительность с вариантами ответов. Почему у жирафа такая длинная шея?

1. Поколение за поколением жирафы тянули голову вверх, стараясь достать до листьев у самой верхушки дерева. Постепенно их шея становилась всё длиннее.

2. Длинная шея позволяет лучше питаться. Из-за случайных мутаций в ДНК шея у некоторых жирафов была длиннее, чем у других. Эти особи получали преимущество в питании перед собратьями, поскольку могли объедать листья у самой верхушки дерева. Данное преимущество передавалось от поколения к поколению, и постепенно у всех жирафов в популяции шея стала длинной.

3. Длинная шея привлекательна. Жирафы-самцы боролись за расположение самок, замахиваясь головами друг на друга. Из-за случайных мутаций в ДНК шея у одних жирафов оказалась длиннее, чем у других, что обеспечивало первым репродуктивное преимущество. Это свойство передавалось их потомкам, и постепенно у всех жирафов в популяции шея стала длинной.

4. Законы физики, исходное состояние Вселенной и наше положение в космосе привели к тому, что совокупности атомов, имеющие вид длинношеих жирафов, возникли спустя 14 миллиардов лет после Большого взрыва.

Разница между вариантами 1 и 2 часто используется для объяснения теории Дарвина и естественного отбора. Вариант 1 неверен; изменения, происходящие с особями на протяжении жизни (например, осваивание новых навыков), не откладываются в генетической информации и, следовательно, не передаются потомкам. (Здесь есть нюансы, поскольку могут наследоваться некоторые варианты экспрессии генов, зависящие от окружающей среды, пусть даже сами гены не изменяются.) Вариант 2 — более стандартное дарвинистское объяснение. Дело не в том, что жирафы из предыдущих поколений пытались вытянуть шею повыше, а в том, что, как только такое преимущество было приобретено, оно стало передаваться потомкам.

Есть ещё вариант 3, так называемый половой отбор. Это совершенно допустимое дарвинистское объяснение, опирающееся на конкретный механизм давления естественного отбора для достижения ощутимого результата. Некоторые исследователи полагают, что такой вариант полового отбора лучше объясняет ситуацию, чем более традиционная трактовка удлинения жирафьей шеи с целью «дотянуться до вкусной кроны». Здесь мы видим одну из сложностей, мешающих понять, как именно эволюция протекает в реальном мире; возникновение конкретного признака может объясняться несколькими способами.

Споры продолжаются. Например, если всё дело в половом отборе, то шей у самцов и самок жирафа должны были бы развиваться по-разному, но данные свидетельствуют о том, что они развиваются схожим образом. В настоящее время вариант 2 более популярен, но по мере поступления новых данных субъективная вероятность различных гипотез продолжает уточняться.

А что же насчёт варианта 4, в котором отсутствует какая-либо эволюционная составляющая? Это утверждение верное, но в данном контексте бесполезное. С точки зрения поэтического натурализма естественный отбор — это удобный способ рассуждения об эмерджентных свойствах живой природы. Нам не обязательно использовать лексикон эволюции и адаптации, чтобы правильно описать происходящее, но работа с этим лексиконом помогает приобрести полезные знания.

Биологическая эволюция — обильный источник высокоуровневых феноменов, возникающих на фоне фундаментального описания реальности, в том числе феноменов, не имеющих прямых аналогов на глубочайшем уровне. Поскольку наша Вселенная началась из строго определённого исходного состояния и в ней есть ярко выраженная стрела времени, в этих эмерджентных представлениях уместно говорить о «цели» и «адаптации», пусть ничего подобного и не существует в базовом механистическом устройстве реальности.

* * *

Скептики, сомневающиеся в эволюции, усматривают проблему в том, каким образом совершенно новые разновидности предметов могут возникать из механистического движения материи. Очевидное убеждение — «с какой-то целью». Например, можно ничтоже сумняшеся сказать: «Длинная шея нужна жирафу для того, чтобы ему было легче объедать свежие листья на самой верхушке дерева». Другой пример — «информация». Говорят, что ДНК несёт генетическую информацию, зрительный нерв передаёт информацию из глаза в мозг. Затем есть сознание как таковое. Проблема в том, что такие концепции — это радикальный отход от чисто лапласовской формулировки законов физики. Как может эволюция, по сути своей чисто физическая, породить эти совершенно новые феномены?

Естественно, здесь есть о чём беспокоиться. Эволюционный процесс является незапланированным и ненаправленным. Передача генетической информации последующим поколениям зависит только от условий окружающей среды и чистой случайности, а не от каких-либо будущих целей. Как по определению бесцельный процесс может приводить к существованию цели?

Однако такая обеспокоенность выглядит несколько странной, как минимум если говорящий о ней человек признаёт эволюционное происхождение более прозаических вещей, например жабр или глазных яблок. Такие органы «совершенно новые» в своём роде. Не существует общего принципа в духе «новые феномены не могут естественным образом возникнуть в ходе ненаправленной эволюции». Во Вселенной возникли такие вещи, как «звёзды» и «галактики», хотя когда-то их не существовало? Почему то же самое не могло произойти с целями и информацией?

С точки зрения поэтического натурализма появление «совершенно новых» концепций — например, одной теории на основе другой — кажется совершенно прозаическим. С течением времени энтропия возрастает, при этом изменяется конфигурация материи во Вселенной, поэтому возникает эмерджентность, о которой можно рассуждать различными способами. Возникновение некой «цели» сводится к вопросу: «Полезна ли концепция “цель” при разработке эффективной теории, описывающей данную часть реальности в данной области применения?». Возможно, потребуется решить массу интересных и нетривиальных технических проблем, но нет ничего удивительного в эмерджентности любых новых концепций, постоянно возникающих в мире.

* * *

Вспомним о роботе Робби, который убирал пустые банки, перемещаясь по клеткам. В наиболее успешных стратегиях, которые были искусственно сгенерированы путём многоэтапной изменчивости и отбора, Робби приспособился не подбирать банку в той клетке, где он оказался, если банки есть и в смежных клетках к востоку и западу от него. Напротив, он двинется в том или ином направлении — скажем, на запад, — пока не дойдёт до такой клетки, где очередная банка есть, а в следующей клетке на запад банки уже нет. Только тогда он отправится обратно, собирая по пути все банки.

Почему Робби действует именно так? Можно просто сказать: «Такие движения являются частью стратегии, сохранившейся в процессе развития генетического алгоритма». Этот ответ будет эквивалентен варианту 4 из вышеприведённого рассуждения о жирафьих шеях. Ответ по сути верен, но при этом ничего не объясняет. Либо можно сказать: «Робби стремится не забыть, что с другой стороны ещё остались банки, поэтому собирается вернуться и подобрать их потом».

Это разумный способ рассуждения? Робот Робби на самом деле ни к чему не стремится. Он даже не настоящий робот, а просто последовательность нулей и единиц, записанных в памяти какого-то компьютера. Иногда психологи говорят об «ошибке антропоморфизма», когда мы приписываем человеческие мысли или эмоции неодушевлённым предметам («мой компьютер ругается, если я не перезагружаю его регулярно»). Может быть, вполне интересно и допустимо говорить, что Робби чего-то хочет, но ведь на самом деле это не так, правильно?

Попробуем рассмотреть ситуацию с другой стороны. Если мы говорим, что робот Робби ничего не хочет в том смысле, в каком мог бы хотеть человек, то неявно подразумеваем, что существуют так называемые желания, которые корректно приписывать одним сущностям во Вселенной (например, людям) и нельзя приписывать другим (скажем, виртуальным роботам). Что же всё-таки представляют собой такие «желания»?

Идея о том, что кто-то может чего-то хотеть, — это способ рассуждения, который может быть потенциально полезен в подходящих обстоятельствах. Это простая идея, удобно резюмирующая значительное количество сложных вариантов поведения. Если мы увидим мартышку, карабкающуюся на дерево, то можем описать происходящее, перечислив все действия, совершаемые мартышкой в определённый момент времени, или, если уж на то пошло, можем указать для каждого момента времени положение и скорость каждого атома, входящего в состав мартышки и окружающей среды. Однако было бы бесконечно проще и эффективнее сказать: «Мартышка лезет за бананами, висящими высоко на дереве». Мы можем это сказать, поскольку обладаем знаниями, которые несравнимо ценнее, чем информация обо всех этих положениях и скоростях.

Не существует платоновской идеи «желания», которая парила бы где-нибудь в космосе идей и которую было бы допустимо ассоциировать лишь с некоторыми существами, но не со всеми. Просто есть ситуации, о которых удобно говорить, что кто-то чего-то хочет, а в других ситуациях это не столь полезно. Такие ситуации могут возникать в ходе естественной ненаправленной эволюции материи во Вселенной. Эти желания столь же реальны, как и любые другие феномены.

Что касается Робби, нет ни необходимости, ни особенной пользы в том, чтобы характеризовать его поведение в контексте желаний, целей или стремлений. Ничуть не сложнее сказать, какой стратегии собирания банок он придерживается. Однако, если говорить об онтологическом статусе «желаний», разница между Робби и личностью заключается лишь в степени их выраженности. Можно представить себе робота, чья программа несравнимо сложнее, чем у маленького Робби. Мы можем не знать ничего определённого об этой конкретной программе, но, пожалуй, сможем наблюдать за действиями робота. Возможно, чтобы понять его поведение, лучше всего будет сказать: «Робот действительно хочет подбирать эти банки».

Натурализм не делает особых различий между человеком и роботом. Все мы — просто сложные совокупности материи, движущиеся по принципам, определяемым объективными законами физики в окружающей среде, и в направлении, задаваемом стрелой времени. Стремления, желания, цели — всё это естественным образом развивается в ходе такого процесса.

* * *

Аналогичная история складывается и с «информацией». Давайте задумаемся о ней, поскольку нам предстоит вернуться к этой теме, когда мы станем говорить о сознании. Если Вселенная — просто куча материи, подчиняющейся механистическим законам физики, то как вообще любой предмет может «нести информацию» о чём-либо? Как одна конфигурация атомов может «рассказывать» о другой?

Такие слова, как «информация», — это элементы удобного способа рассуждения о явлениях, происходящих во Вселенной. Нам даже не обязательно говорить об «информации» — достаточно остановиться на упоминавшемся выше варианте 4 и просто рассуждать о квантовом состоянии Вселенной, неотвратимо развивающемся во времени. Однако сам факт, что информация — эффективный способ описания определённых физических реальностей, открывает нам истинный и нетривиальный взгляд на мир.

Рассмотрим манускрипт Войнича. Это примечательная книга, которая, по всей видимости, была написана в начале XV века, вероятно, в Италии. Это причудливый том, полный затейливых иллюстраций на биологические и астрономические темы. Большая часть флоры, изображённой на иллюстрациях, не походит ни на какие реальные растения. Но наиболее интересно, что вплоть до настоящего времени текст книги совершенно не поддаётся расшифровке. Не только язык манускрипта, но даже сам алфавит, которым он написан, абсолютно не удаётся распознать. Статистический анализ слов и символов в манускрипте показывает, что в целом текст подобен текстам на других языках, но криптографы ровно ничего не добились, пытаясь интерпретировать текст как некий код. Это может быть очень хороший шифр; может быть уникальный изобретённый кем-то язык, впоследствии забытый, а может быть и чистой воды мистификация.

Отрывок из манускрипта Войнича

Содержит ли манускрипт Войнича информацию?

Хочется сказать, что ответ зависит от происхождения книги. Если это действительно мистификация и слова представляют собой полупроизвольную тарабарщину, то, вероятно, информации в книге почти нет. Но если это просто хитрый код, который однажды удастся расшифровать, то там может быть масса информации, даже если вся она — лишь плод воображения.

Что, если манускрипт Войнича — это код, который никогда не удастся расшифровать? Что, если изначально он был написан с очень специфической целью, но его значение было скрыто так надёжно, что никто и никогда не сможет его прояснить? Он всё ещё содержит информацию? Если уложить этот манускрипт в капсулу, запустить в космос, а затем, после того как Земля погибнет от апокалиптического столкновения с астероидом, книга навечно останется плыть в пустоте — сохранится ли тогда информация?

Мы склонны употреблять слово «информация» во многих значениях, зачастую несовместимых друг с другом. В главе 4 шла речь о сохранении информации на уровне фундаментальных физических законов. Затем есть так называемая микроскопическая информация — это полное описание точного состояния физической системы — такая информация ни создаётся, ни уничтожается. Однако зачастую мы понимаем информацию как высокоуровневую макроскопическую концепцию; такая информация действительно может появляться и исчезать. Если книгу сжечь, то содержащаяся в ней информация будет утрачена как минимум для нас, если и не для всей Вселенной.

Макроскопическая информация, содержащаяся в книге, относится к той среде, в которую она вплетена. Говоря об информации из той книги, которую мы сейчас читаем, мы имеем в виду, что написанные в книге слова коррелируют с определёнными идеями, возникающими в голове при чтении. Вы читаете слово «жираф» и представляете себе конкретное длинношеее африканское парнокопытное. То же касается информации, содержащейся в нити ДНК: она коррелирует с синтезом определённых белков в клетке. Именно такая связь между конфигурацией материи (книга или нить ДНК) и чем-то ещё во Вселенной (образом жирафа либо полезной белковой молекулой) позволяет нам говорить о существовании информации. Без таких корреляций — если нет и никогда не будет никого, кто мог бы прочитать книгу, либо не будет молекул РНК, которые могли бы прочитать ДНК и отправиться синтезировать белок, — говорить об информации бессмысленно.

С такой точки зрения возникновение информационно нагруженных объектов в ходе ненаправленной эволюции живой и неживой материи неудивительно. Это происходит потому, что — готовы? — Вселенная возникла в состоянии с очень низкой энтропией. Таким образом, тогда сложилось очень специфическое состояние; если просто знать низкоэнтропийную макроскопическую конфигурацию Вселенной, то можно получить массу информации и о её состоянии на микроуровне. (В состоянии равновесия, когда энтропия высока, состояние на микроуровне может быть практически любым, и мы, в сущности, ничего не знаем о нём.) По мере развития Вселенной из этой очень специфической конфигурации в сторону всё более прозаических естественным образом возникали корреляции между различными частями такой Вселенной. В данном случае становится уместно сказать, что одна часть несёт информацию о другой. Это просто один из полезных способов рассуждения о мире на эмерджентном макроуровне.

* * *

В конце 1990-х в США возникли противоречия по поводу «Заявления о преподавании эволюции», принятого Национальной ассоциацией преподавателей биологии (NABT):

Биоразнообразие на Земле является результатом эволюции: неконтролируемого, безличного, непредсказуемого и естественного процесса смены поколений с течением времени, сопровождающегося генетической изменчивостью, на которую влияют естественный отбор, вероятность, историческая случайность и изменение окружающей среды.

Споры возникли из-за слов «неконтролируемый» и «безличный». Некоторым показалось, что такая характеристика уже не является чисто научной, а претендует на суждение о вопросах, относящихся к сфере влияния религии. Двое знаменитых богословов, Олвин Плантинга и Хьюстон Смит, написали в NABT письмо, в котором доказывали, что такое посягательство «снизит уважение американцев к учёным и их месту в культуре». По-видимому, они считали, что в любом явном конфликте между наукой и религией американцы обязательно выберут религию. Плантинга и Смит убеждали совет директоров поправить формулировку и убрать из неё слова «неконтролируемый» и «безличный». После некоторых дебатов совет согласился, и в последующих публикациях эти слова в формулировке не упоминались.

Можно говорить о дипломатической мудрости такого поступка, но исходная формулировка NABT была корректна с научной точки зрения. Теория эволюции описывает неконтролируемый и безличный процесс. Эта теория может быть неверной или неполной; то, что кажется нам ненаправленной эволюцией, на самом деле может мягко подправляться в нужную сторону под действием неявной или невидимой силы. Но это уже другая теория, которую вы вправе препарировать и даже попробовать испытать проверенными научными методами. В теории, которая, по-видимому, отлично описывает историю жизни на Земле, ничто не контролируется и отсутствует всякий личностный аспект. Естественный отбор не стремится ни к какой цели, будь то постепенное усложнение, или в конечном итоге возникновение сознания, или вящее прославление Бога.

Учитывая колоссальный эмпирический успех теории Дарвина, неудивительно, что некоторые религиозные мыслители предлагают свои версии «теистической эволюции» — полуестественного отбора, направляемого рукой Бога. Среди сторонников такой точки зрения есть ряд выдающихся биологов, в том числе Френсис Коллинз, директор Национальных институтов здравоохранения США, и Кеннет Миллер, специалист по клеточной биологии, активно выступавший против преподавания креационизма в американских школах.

Возможно, самый популярный способ попытаться примирить эволюцию с божественным вмешательством — воспользоваться вероятностной природой квантовой механики. Рассуждение строится так: мир классической физики был бы полностью детерминирован с начала и до конца, и в нём Бог никак не мог бы повлиять на эволюцию жизни, не нарушая при этом законов физики. Однако квантовая механика прогнозирует лишь вероятности. С такой точки зрения Бог мог бы просто выбирать определённые квантовомеханические результаты и воплощать их в реальности, не нарушая при этом законов физики; просто Он согласовывал бы физическую реальность с одной из множества возможностей, допускаемых квантовой динамикой. В том же духе Плантинга предполагал, что квантовая механика позволяет объяснить ряд случаев божественного вмешательства — от чудесных исцелений и превращения воды в вино до расступления Красного моря.

Действительно, все эти, на первый взгляд, чудесные события допускаются квантовой механикой; просто они очень маловероятны. Крайне, исключительно, вопиюще маловероятны. Если бы мы населили учёными все планеты, вращающиеся вокруг всех звёзд во Вселенной, и предложили им ставить эксперименты в течение периода, многократно превышающего нынешний возраст наблюдаемой Вселенной, то было бы крайне маловероятно, чтобы хоть кто-то из них наблюдал бы превращение хотя бы одной капли воды в вино. Но это возможно.

«Возможность» как таковая не является доказательством в пользу теистической эволюции. В принципе есть два сценария. В одном из них тот выбор, который происходит при каждом квантовом событии, с высокой вероятностью реализуется сам собой, а рука Бога просто выбирает одно из вероятных событий из нескольких вариантов. В таком случае Бог практически ничего не делает. Появление человеческих существ никогда не было крайне маловероятным; оно вполне могло произойти без божественного вмешательства. Если вы молитесь, чтобы монетка выпала орлом, и так и происходит, было бы странно излишне благодарить за это Бога. Или, с байесовской точки зрения, увеличение вероятности желаемого исхода, достижимое при помощи божественного вмешательства, и близко не компенсирует дополнительную сложность и неизбежное уменьшение точности, связанное с тем, что в физический порядок вмешиваются сверхъестественные силы.

Другой сценарий: те события, которые позволили человеческим существам возникнуть в ходе эволюции, были исключительно маловероятны, пусть и возможны — вероятность их была сравнима, пожалуй, с вероятностью спонтанного расступления Красного моря. В таком случае вы не просто опираетесь на квантовую неопределённость, а нарушаете законы физики. Факт наблюдения столь крайне маловероятного события, которое не стоило и рассчитывать увидеть в известной части Вселенной, следует считать доказательством того, что ваша теория расчёта вероятностей неверна. Если вы наблюдаете, как кто-то сто раз подбрасывает монетку и она всё время падает орлом, то такой исход, конечно, возможен при честной игре, но с гораздо большей вероятностью указывает на жульничество.

Квантовая неопределённость ничуть не оправдывает тех, кто хочет найти Богу место в эволюции мира. Если Бог оперирует результатами, которые выражаются в виде квантовых событий, то это по сути такое же вмешательство, как и воздействие на импульс движения планеты в классической механике. Бог либо влияет, либо не влияет на события, происходящие в мире.

Проблема теизма в том, что никаких доказательств божественного вмешательства не существует. Сторонники теистической эволюции не могут обосновать, что божественное вмешательство необходимо для объяснения эволюционного процесса; они просто пытаются при помощи квантовой механики утверждать, что такое вмешательство возможно. Разумеется, оно возможно, если Бог существует; Бог может делать всё, что ему угодно, невзирая на законы физики. На самом деле сторонники теистической эволюции пользуются квантовой механикой как фиговым листком: не Бог позволяет миру быть таким, каков он есть; просто самим теистам удаётся представить, что Бог действует совершенно незаметным образом, не оставляя никаких следов.

Непонятно, почему Бог так старательно пытался бы скрыть свои действия от людей. Такой подход редуцирует теизм до проблемы с ангелом, направляющим Луну; её мы обсуждали в главе 10. Нельзя опровергнуть теорию в каком-либо возможном эксперименте, поскольку она сформулирована именно так, что совершенно неотличима от обычной физической эволюции. Однако это также ничего вам не даёт. Наиболее логично отдать предпочтение идее, что божественного вмешательства просто не существует.