Демон Дарвина. Идея оптимальности - Горбань А.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Пример по истории механики (по Э. Маху [70], с. 179-180]). Г. Галилей построил для доказательства вращения Земли свою (как мы теперь понимаем - неправильную) теорию приливов. Он полагал, что они происходят из-за вращения Земли: вода движется по инерции
прямолинейно, а Земля поворачивается. Более правильную идею И. Кеплера о воздействии Луны великий Г. Галилей считал ошибочной, она могла получить достаточные основания только после создания теории тяготения. Теория Галилея давала один прилив в сутки вместо двух. Это его не особенно смущало: существовали неучтенные факторы и мысль пошла таким путем - если учесть все эти факторы, то все получится.
То же ив химии. Я. Вант-Гофф не рассматривал сложных реакций. Это одна из причин несовпадения его моделей с некоторыми экспериментами. Большая часть классической книги “Очерки о химической динамике” посвящена разбору “возмущающих действий”, которые могут искажать явление. Теория же сомнению особенно не подвергалась.
Способы построения моделей и наложения их на объект в формальную структуру теории обычно не входят (вспомните модель атома водорода). Они образуют как бы дополнительный слой научного предмета. Анализ этих способов для всех современных наук - важная нерешенная проблема, обращенная как к конкретным специалистам, так и к методологам. Это и наша проблема.
Введение в науку динамических моделей - одно из величайших достижений Исаака Ньютона. Он отчетливо понял, что если получено описание движения на малом (бесконечно малом) отрезке времени, то можно описать его и на конечном, большом интервале, решив соответствующее дифференциальное уравнение. Он также наверняка понял, что эта идея - одно из важнейших открытий, иначе трудно объяснить, почему она была опубликована им отдельно в зашифрованном виде фразой: “Полезно решать дифференциальные уравнения” - с переставленными буквами (в виде анаграммы), так, чтобы посторонний не мог прочесть зашифрованное, а приоритет был бы зафиксирован.
19
Теория эволюции с помощью естественного отбора, как это ни странно, предстает перед нами сейчас одним из воплощений идеи Ньютона: описываются изменения, связанные с наследственными
вариациями, рождениями, выживанием, размножением и смертностью на сравнительно небольших временах, и утверждается, что биологическая эволюция сводится к большой последовательности таких изменений.
Предлагается объяснить сначала мелкие шаги, вместо того, чтобы сразу браться за объяснение итога. Принимается “закон шага” вместо “закона цели”. Не существует в общем случае иного объяснения результатов динамики кроме того, что они следуют из описания мелких изменений, а система, проходя их шаг за шагом, “сама себя находит”. А если для некоторых классов систем и появляются описания итога движения, минующие последовательное перемещение (шаг за шагом), то это тоже может рассматриваться как свойство шагов, свойство, вытекающее из описания сдвигов на малых временах.
Предельное (через большое время) состояние изолированной физической системы соответствует максимуму энтропии и, соответственно, каждое самопроизвольное изменение ее состояния увеличивает энтропию.
Со временем выживают те организмы, у которых коэффициент размножения больше - но это не из-за какого-либо стремления к совершенству, а просто потому, что с ходом времени их доля в системе все увеличивается. Коэффициент размножения - просто коэффициент в уравнениях, описывающих изменение численности, а не цель совершенствования. Но в результате появляется возможность рассматривать его как меру оптимальности.
Такого рода динамические модели - модели различного (часто говорят - дифференциального) выживания - призваны объяснить эволюцию. Но можно ли с их помощью объяснить биологическую эволюцию? И вообще, как мыслится объяснение мира живого путем сравнения с явными матемазаврами? Хорошо, пусть в конечном итоге различное выживание и наследуемые различия все определяют. Признаем это. Но что делать с принятым тезисом? Можно использовать его как формулировку метода: рассматривать все биологические свойства,
палеонтологические находки и т.п. с точки зрения возможного выживания и размножения, с точки рения отбора и адаптации к изменяющимся условиям.
Например, со временем изменялись конечности у предков лошади. Происходило уменьшение числа пальцев. В конце концов боковые пальцы укоротились и исчезли. Конечности стали однопалыми. Это давало преимущество в условиях смены лесных ландшафтов на степные. Одновременно происходило изменение зубов. Преимущество в
20
выживании получили те, у кого стачивание зубов компенсировалось постоянным ростом: износ при переходе к питанию травой увеличивается из-за земли, захватываемой вместе с пищей. Иное дело - листья в лесу. (Подробнее о классических работах В. О. Ковалевского по эволюции копытных, а также о личности автора можно прочитать в книге [87]).
Метод дает возможность конструировать сценарии эволюционного развития и таким образом упорядочить данные, это - способ понимать то, что было непонятно до Дарвина.
