Страница 19 из 55
Так что же это такое — сложный объект? Первое, что обычно приходит в голову в качестве неотъемлемого признака сложного объекта, это его гетерогенная (неоднородная) структура Порция крема проста в том смысле, что если разрезать ее пополам, то обе части будут одинаковы по своему внутреннему устройству: крем гомогенен. В отличие от него автомобиль гетерогенен: почти каждая его часть отличается от других. Удвоив одну половину автомобиля, не удастся получить целый автомобиль. Во многих случаях это равносильно утверждению, что сложный объект, в отличие от простого, состоит из множества неодинаковых частей.
Такая гетерогенность, или «многочастность» может быть необходимым, но недостаточным условием. Многие объекты многочастны и гетероген ны по своей внутренней структуре, не будучи сложными в том смысле, в каком я хочу употреблять это определение. Например, гора Монблан состоит из множества различных горных пород, перемешанных таким образом, что где бы вы не разрезали гору на две части, эти части будут различаться по своему внутреннему строению. Монблан, в отличие от крема, обладает гетерогенной внутренней структурой, однако он все еще недостаточно сложен в том смысле, какой вкладывают в это слово биологи.
Давайте пойдем по другому пути в поисках определения сложности и используем математическое понятие вероятности. Попробуем принять следующее определение: сложным называют объект, составные части которого расположены таким образом, что он вряд ли мог возникнуть чисто случайным образом. Заимствуя аналогию у одного выдающегося астронома, скажем, что если разобрать самолет на составные части и просто перемешать их, то вероятность получить летающий «боинг» исчезающе мала. Части самолета можно соединить друг с другом миллиардами разных способов, но только в одном или в очень немногих случаях при этом получится самолет.
А ласточка? Если взять все клетки ласточки и просто собрать их в кучу, то шансы получить летающий объект практически равны нулю. Не все живые объекты летают, однако они делают многое другое, причем это другое столь же маловероятно и точно так же определяемо заранее. Киты не летают, но зато они плавают и притом почти так же хорошо, как ласточки летают. Шансы на то, что случайная масса китовых клеток могла бы плавать, да еще так же быстро и эффективно, как плавает кит, пренебрежимо малы. Можно бесконечное число раз собирать наугад клетки в кучи на протяжении миллиардов лет и ни разу не получить конгломерат, способный летать или плавать, или рыть, или бегать, или делать, пусть даже скверно, что-нибудь такое, что можно было бы хотя бы с натяжкой истолковать как деятельность, обеспечивающую собственное выживание.
Итак, сложным мы называем объект, существование которого мы склонны считать требующим объяснения, потому что оно представляется слишком маловероятным. Такой объект не мог возникнуть сразу, в результате одного случайного акта. Мы намерены объяснить его возникновение как результат постепенных, шаг за шагом накапливающихся трансформаций, начиная с гораздо менее сложных зачаточных объектов, достаточно простых, чтобы они могли возникнуть случайным образом.
Оксфордский физикохимик Питер Аткинс начинает свою превосходно написанную книгу «Сотворение мира» так: «Я приглашаю ваш разум в путешествие. Это путешествие познания, ведущее нас на край пространства, времени и понимания. Во время этого путешествия я буду постоянно твердить, что на свете нет ничего такого, что нельзя было бы объяснить, и что все необычайно просто. Огромная часть Вселенной не требует объяснения. Например, слоны. Как только молекулы научились конкурировать друг с другом и создавать другие молекулы по своему подобию, на просторах земли неизбежно должны были появиться слоны и другие существа, похожие на слонов».
Однако это утверждение Аткинса связано с тем, что он физик, принимающий на веру теорию эволюции, созданную биологами. На самом же деле он имеет в виду не то, что возникновение слонов не требует объяснения, а лишь то, что его удовлетворяет объяснение, которое дают этому биологи, при условии, что последним предоставляется право принимать на веру некоторые данные физики. Поэтому его задача как физика состоит в том, чтобы оправдать нас, биологов, принимающих эти факты на веру. Это ему удается. Я биолог. Я принимаю на веру установленные физикой факты о мире простых вещей. Если физики все еще не договорились между собой о том, можно ли считать, что эти Простые факты поняты, это не моя забота. Моя задача в том, чтобы дать объяснение возникновению слонов и мира сложных вешей на основании тех простых вещей, которые физики либо понимают, либо пытаются понять. Проблема, стоящая перед физиком, это элементарные законы природы и проблема изначального возникновения материи. Проблема же, стоящая перед биологом, это проблема сложности. Биолог старается объяснить поведение и происхождение сложных объектов, отправляясь от более простых объектов. Он может считать свою задачу выполненной, когда дойдет до таких простых реальностей, которые может передать физикам.
Я понимаю, что характеристика, данная мною сложному объекту - «статистически крайне маловероятен в аспекте, определяемом без знания, основанного на опыте»,— может показаться слишком субъективной. Такой же может показаться моя характеристика физики как науки, изучающей мир простых вещей. Если вы предпочитаете определять сложность как-то иначе, то мне это безразлично, и я готов согласиться с вашим определением, чтобы можно было продолжить дискуссию.
Однако я буду настаивать, чтобы независимо от того, как мы решим называть качество «быть статистически маловероятным в аспекте, определяемом без знания, основанного на опыте», оно было признано важным качеством, объяснение которого требует особых усилий. Это то качество, которое характеризует биологические объекты и отличает их от объектов физики. Определение, к которому мы придем, не должно противоречить законам физики. Более того, в нем должны быть использованы законы физики и ничто другое, кроме законов физики. Но законы эти должны быть использованы особым образом, который обычно не рассматривается в учебниках физики. Этот особый способ — способ, избранный Дарвином. •
Перевела с английского И. Фомина
ФОКУС
Пластмассовые батарейки
Впервые в мире изготовлена батарейка, целиком состоящая из пластмассы.
Литиевые батарейки, батарейки со ртутью, свинцово-кислотные элементы для стартеров в моторах машин, никелево-кадмиевые батарейки - все они содержат ядовитые металлы, и соблюдать безопасность при работе с ними дело непростое и дорогое. А сбор отработанных батареек еще повышает и без того немалую стоимость.
Все эти печальные свойства такой необходимой вещи побудили Джо Сатера запяться изобретением безвредной батарейки. И, похоже, ему это удалось. В лаборатории прикладной физики университета Джона Хопкинса в американском штате Мэриленд, где он трудится, впервые в мире изготовлена целиком пластмассовая батарейка. И хотя до промышленных образцов еще очень далеко, многие владельцы цехов и фабрик уже выстраиваются в очередь, чтобы взглянуть на новорожденное чудо.
Их интересует не только безвредность новой батарейки для окружающей среды. Важно знать, сколько энергии она может запасать в себе, как ее работоспособность зависит от температуры, какое напряжение она выдает и возможно ли ее перезарядить. Похоже, что пластмассовая новинка по многим параметрам превосходит своих ядовитых собратьев. Мало того, впервые в истории батареек им можно будет придавать любую необходимую форму, нужную для слухового аппарата, стереомагнитофона или вживленного в тело микрокомпьютера. После этого перечисления' становится ясно, что промышленники не зря осаждают лабораторию Сатера.
Вообще говоря, в маленькой батарейке идут достаточно сложные физические процессы. Она всегда содержит два электрода, между которыми перемещаются положительные и отрицательные заряды. Фокус состоит в том, что надо заставить ионы передвигаться внутри батареи, чтобы на внешних концах ее электродов создавалась разность потенциалов и она могла выдавать во внешнюю цепь ток, будь то наручные часы или бортовой компьютер космического корабля. Это достигается при помощи электролита — жидкости, где перемещаются ионы.