Ричард Докинз - Слепой часовщик Страница 59

Организмы выработали единую и согласованную целеустремленность, потому что их гены отбирались в окружающей среде, созданной другими генами того же самого вида. Но так как окружающая среда генов включает также и гены других видов, то возникают гонки вооружений. Эти гонки вооружений являются другой крупной силой, продвигающей эволюцию в направлении, которое мы называем «прогрессивным» и сложным «проектом». Гонки вооружений создают внутреннее ощущение своей безудержности. Они мчат в будущее по пути — в одном смысле бессмысленном и бесполезном, в другом — прогрессивном и бесконечно привлекательном для нас, наблюдателей. В следующей главе мы обсудим особый случай такой взрывной, безудержной эволюции, которую Дарвин назвал половым отбором.

Глава 8. Взрывы и спирали

Человеческий ум — неисправимый искатель аналогий. Нас маниакально тянет видеть глубокий смысл в незначительных подобиях очень разных процессов. Однажды в Панаме, я почти целый день наблюдал битву двух огромных колоний муравьёв-листорезов, и моё воображение неодолимо сравнивало усыпанное конечностями поле битвы с картинами, которые я видел мемориальном музее в Пассхендале[17]. Я почти что слышал звуки выстрелов и запах дыма! Вскоре после публикации моей первой книги — «Эгоистичного гена», ко мне обратились два священнослужителя, независимо пришедших к одной и той же аналогии между идеями книги и доктриной первородного греха. Дарвин рассматривал идеи эволюции применительно лишь к живым организмам, меняющим форму тела в ходе бесчисленных поколений. Его последователи не устояли от соблазна видеть эволюцию во всём — в изменяющейся форме Вселенной, в «фазах» развития человеческих цивилизаций и даже в модах на длину юбок. Такие аналогии могут быть иногда очень плодотворны, но в их построении легко зайти слишком далеко и увлечься аналогиями настолько трудноуловимыми, что это аналогизаторство будет бесполезными, или даже просто вредным. Из моей обширной почты от всяческих чудаков, я понял, что один из признаков бесполезного идеетворчества — излишне восторженное аналогизирование.

С другой стороны, некоторые крупные прорывы в науке произошли благодаря тому, что какой-то умный человек обнаружил аналогию между уже понятым предметом и другим, всё ещё таинственным. Но важно соблюсти баланс между чрезмерно неразборчивым аналогизированием и бесплодной слепотой к аналогиям по-настоящему плодотворным. Вдохновение успешного учёного и бред психически неуравновешенного мечтателя отличаются качественно. Я предполагаю, что в принципе это различие состоит не столько в способности подмечать аналогии, сколько в способности отбрасывать глупые аналогии, но поддерживать полезные. И хотя это предположение тоже является аналогией (возможно — глупой, возможно — плодотворной; и уж разумеется — не оригинальной), между научным прогрессом и ларвиновским эволюционным отбором, но давайте теперь рассмотрим аналогию, относящуюся к главной теме этой главы. А именно — я собираюсь погрузиться в две взаимосвязанные аналогии, которые я нахожу вдохновляющим, но которые могут завести слишком далеко, если мы не будем достаточно осторожны. Первая — это аналогия между различными взрывоподобными процессами. Вторая — это аналогия между эволюцией собственно дарвиновской и эволюцией, которую мы называем культурной. Я верю, что эти аналогии плодотворны — иначе я бы не посвятил им эту главу. Тем не менее, я вас предупредил.

Интересующая нас особенность всех взрывов известна инженерам как «положительная обратная связь». Сущность положительной обратной связи лучше всего понять в сравнении с её противоположностью — отрицательной обратной связью. Отрицательная обратная связь — основа большинства устройств автоматического контроля и регулирования, а один из наиболее чётких и известных примеров её — регулятор Уатта. Практически полезный двигатель должен выдавать энергию вращения с постоянной скоростью, именно такой, с какой нужно работать мельницам, ткацким станкам, насосам и многому другому. Стоящая перед Уаттом проблема состояла в том, что скорость вращения двигателя зависела от давления пара. Подбросив топлива в топку, мы ускорим работу двигателя, что не нужно для работы мельницы или ткацкого станка, требующих постоянной скорости привода своих механизмов. Регулятор Уатта представлял собой автоматический клапан, регулирующий поток пара в цилиндр.

Уатту пришла в голову остроумная идея: связать клапан со скоростью вращения двигателя так, что, чем быстрее вращался бы двигатель, тем сильнее бы клапан закрывал подачу пара. И наоборот, когда бы двигатель замедлялся, то клапан бы открывался. Тогда двигатель, вращающийся слишком медленно, тотчас ускорится, а двигатель, вращающийся слишком быстро, тотчас замедлится. Конкретная реализация измерения скорости регулятора была проста, но эффективна, а принцип до сих пор используется сегодня. Двигатель вращает пару шаров, подвешенных на шарнирных рычагах. Когда двигатель (с шарами) вращается быстро, то шары под действием центробежной силы поднимаются вверх. Когда медленно — опускаются вниз. Шарнирные рычаги непосредственно связаны с регулятором подачи пара. При соответствующей настройке, регулятор Уатта может поддерживать скорость вращения парового двигателя почти постоянной, несмотря на значительную неравномерность огня в топке[18].

Базовый принцип работы регулятора Уатта — отрицательная обратная связь. Информация о некоем выходном параметре двигателя (о скорости вращательного движения в данном случае) подаётся назад на вход двигателя (величину подачу пара). Обратная связь отрицательна, так как высокое значение выходного параметра (быстрое вращение шаров) оказывает отрицательный эффект на вход (снижает подачу пара). И наоборот, низкий уровень выходного параметра (медленное вращение шаров) повышает подачу пара, т. е. влияние опять с обратным знаком. Однако я объяснил здесь идею отрицательной обратной связи лишь затем, чтобы противопоставить её положительной обратной связи. Давайте возьмём управляемый регулятором Уатта паровой двигатель и сделаем в нём одно критическое изменение. Мы инвертируем знак отношений между центробежным шаровым регулятором и клапаном подачи пара. Теперь, когда шары будут вращаться быстро, клапан, вместо того, чтобы закрываться (как это было у Уатта), будет открываться. И наоборот, когда шары будут вращаться медленно, клапан будет не увеличивать подачу пара, а уменьшать его. В нормальном двигателе, регулируемом оригинальным регулятором Уатта, двигатель, начавший было замедляться, вскоре исправит эту тенденцию и ускорится до желаемой скорости. Но наш извращённый двигатель будет делать всё наоборот. Начавшееся замедление заставит его замедлиться ещё больше, и вскоре он сам себя остановит. Но с другой стороны, если такому извращённому двигателю случится немного ускориться, то вместо ослабления тенденции, как это делал правильный двигатель Уатта, эта тенденция усугубится. Небольшое ускорение подкрепится инвертированным регулятором, и двигатель ускорится ещё больше. Это ускорение положительно вернётся на вход, и двигатель ускорится дальше. Это будет продолжаться до тех пор, пока двигатель не разрушится от перенапряжения и пробьёт своим маховиком фабричную стену или, исчерпав доступное давление пара в котле, прекратит рост скорости вращения.

Там, где оригинальный регулятор Уатта использует отрицательную обратную связь, наш гипотетический извращённый — являет собой пример противоположного явления — положительной обратной связи. Процессы с положительной обратной связью нестабильны и склонны к самоускорению. Небольшие начальные флуктуации усиливаются и с самоускорением мчат по всё возрастающей спирали, достигающей высшей точки или в катастрофе, или в выходе на крайне высокий уровень, разрастание которого до катастрофы предотвращают какие-то другие ограничители. Инженеры сочли плодотворным объединить одно, весьма широкое множество процессов под единым названием «отрицательная обратная связь», а другое, не менее широкое — под единым названием «положительная обратная связь». Аналогии между этими процессами плодотворны не только в каком-то расплывчатом качественном смысле, но и потому, что все эти процессы описываются одними и теми же базовыми математическими законами. Биологи, изучая такие явления как поддержание температуры тела и механизмы насыщения, предотвращающие переедание, сочли полезным позаимствовать у инженеров математику отрицательной обратной связи. Системы с положительной обратной связью используются меньше, чем с отрицательной — причём как инженерами, так и живыми телами, но однако предметом этой главы являются именно они.

Причина, по которой и инженеры, и живые тела чаще используют отрицательную, чем положительную обратную связь, конечно, в том, что поддержание параметров вблизи оптимума очень часто полезно. Неустойчивые безудержные процессы редко когда бывают полезны и, более того, часто просто опасны. Типичный химический процесс с положительной обратной связью — взрыв, и мы обычно используем слово «взрывной» для описания какого-нибудь безудержного процесса. Например, мы можем описывать характер какого-то человека, как взрывной. Одним из моих учителей был культурный, учтивый и обычно мягкий человек, но у него случались взрывы характера, о которых он сам знал. Когда в классе случалось что-то крайне вызывающее, то он сначала ничего не говорил, но его лицо показывало, что внутри происходит что-то необычное. Затем, начиная тихим и сдержанным тоном, он говорил: «Боже! Я не могу это сдержать. Я сейчас потеряю самообладание. Залезайте под столы, предупреждаю. Процесс пошёл!» В это время его голос быстро повышался, и, дойдя до крещендо, учитель хватал всё, что было в пределах его досягаемости: книги, дощечки, пресс-папье, чернильницы, и быстро швырял это всё, с предельной силой и свирепостью, но неприцельно, в общем направлении мальчика, спровоцировавшего его. Затем его возбуждение спадало, и на следующий день он максимально доброжелательно извинялся перед этим мальчиком. Он отдавал себе полный отчёт в том, что выходил из-под контроля и сознавал себя жертвой положительной обратной связи.