Станислав ЛЕМ
СУММА ТЕХНОЛОГИИ
ГЛАВА ВОСЬМАЯ
ПАСКВИЛЬ НА ЭВОЛЮЦИЮ
(c) КОНСТРУКЦИЯ ЖИЗНИ
Чтобы спроектировать электрогенератор, вовсе не надо знать историю
его изобретения. Молодой инженер может прекрасно без этого обойтись.
Исторические обстоятельства, при которых возникли первые образцы
динамомашин, являются - или хотя бы могут являться - для него совершенно
безразличными. Кстати говоря, динамомашина как устройство для
преобразования кинетической или химической энергии в электрическую,
пожалуй, устарело. Когда электричество будут производить без хлопотных
окольных путей - без последовательных превращений химической энергии угля
в тепловую, тепловой в кинетическую и только кинетической - в
электрическую, когда, например, это будут делать непосредственно в атомном
реакторе, - а ждать осталось уже недолго, - тогда лишь историка техники
будут интересовать конструкции древних генераторов тока. Биологии подобная
независимость от истории развития чужда. Мы говорим об этом потому, что
приступаем к критике достижений эволюции.
Это могла бы быть конструкторская критика одних лишь результатов, без
учета всех предшествующих фаз. Люди склонны, правда, усматривать в
биологических решениях совершенство, но лишь потому, что их собственные
умения остаются далеко позади биологических. Каждый поступок взрослого
кажется ребенку чем-то могущественным. Надо вырасти, чтобы увидеть
слабость в прежнем совершенстве. Но это не все. Сама конструкторская
лояльность требует от нас оценки биологических реализаций более широкой,
чем пасквиль на конструктора, который, помимо жизни, дал нам и смерть, а
страданиями наделил в большей мере, чем наслаждениями. Оценка должна
показать его таким, каким он был. А был он прежде всего весьма далеким от
всемогущества. В момент старта эволюция ступила на пустую планету, словно
Робинзон, лишенный не только орудий и помощи, не только знаний и
способности предвидеть, но и самого себя, то есть планирующего разума. Ибо
на Земле, кроме горячего океана, газовых разрядов и лишенной кислорода
атмосферы, под палящим солнцем не было ничего. Итак, говоря, что эволюция
как-то начинала и что-то делала, мы персонифицируем первые беспомощные
шаги процесса самоорганизации, лишенные не то что индивидуальности, но
даже и цели.
Эти шаги служили прелюдией к великому произведению, прелюдией, не
знающей не только произведения в целом, но даже его первых тактов.
Молекулярный хаос располагал, помимо присущих ему материальных
возможностей, лишь одной огромной степенью свободы - временем.
Не прошло еще и ста лет с того времени, когда возраст Земли оценивали
в 40 миллионов лет. Сейчас мы знаем, что ей по меньшей мере четыре
миллиарда лет. Меня самого еще учили, что жизнь на Земле существует
несколько сот миллионов лет. Ныне известны остатки органических веществ,
принадлежавших некогда живым существам, которые насчитывают два миллиарда
семьсот миллионов лет. 90% всего времени всей прошедшей до нынешнего дня
эволюции истекло, прежде чем 350 с лишним миллионов лет назад возникли
первые позвоночные - костистые рыбы. Еще через 150 миллионов лет их
потомки вышли на сушу и завладели воздухом, и, наконец, после
млекопитающих, которым 50 миллионов лет, около миллиона лет назад появился
человек.
Легко жонглировать миллиардами. Очень трудно представить себе
конструкторское значение таких цифр, таких гигантских эпох. Мы видим, что
сокращение промежутков между следующими друг за другом очередными
решениями характерно не для одной лишь технической эволюции. Прогресс
ускоряется не только с накоплением теоретических знаний в обществе, он
ускоряется и с накоплением генетической информации в наследственном
веществе.
Более двух с половиной миллиардов лет жизнь развивалась исключительно
в водах океанов. Воздух и суша в те эпохи были мертвы. Известно около 500
ископаемых видов организмов кембрийского периода (более полумиллиарда лет
назад). В докембрии же, несмотря на почти столетние поиски, удалось
обнаружить лишь отдельные виды. Причины этого поразительного пробела по
сей день неясны. Похоже на то, что количество живых форм серьезно возросло
за относительно короткое время - порядка миллионов лет. Докембрийские
формы - это почти исключительно растения (водоросли); животные почти
полностью отсутствуют, их можно перечесть по пальцам. В кембрии, однако,
они появляются в большом количестве. Некоторые ученые склоняются к
гипотезе о каком-то радикальном, глобальном изменении земных условий.
Может быть, это был скачок интенсивности космических лучей, согласно
упоминавшейся гипотезе Шкловского. Но как бы то ни было, неизвестный
фактор должен был действовать в масштабе всей планеты, ибо докембрийский
пробел относится ко всей совокупности палеонтологических данных. С другой
стороны, не следует думать, что до начала нижнего кембрия океанские воды
по неизвестным причинам содержали сравнительно небольшое количество живых
организмов вообще и что появлению в кембрии многочисленных новых видов
предшествовал резкий рост численности предыдущих форм. Живых организмов
было много уже и в археозое; геологические данные говорят о том, что
отношение кислорода к азоту в атмосфере было близким к современному уже
задолго до кембрия. Поскольку же кислород воздуха является продуктом
деятельности живых организмов, их общая масса была, должно быть, ненамного
меньше, чем сейчас. Отсутствие ископаемых форм вызвано, хотя бы частично,
их нестойкостью: докембрийские формы были лишены минеральных скелетов. Что
именно привело к такой "реконструкции" в кембрии, мы не знаем. Возможно,
что эту проблему так никогда и не удастся решить. Однако, углубив наше
знание биохимической кинетики, мы, возможно, сумеем раскрыть эту загадку,
если нам удастся, исходя из современной структуры белкового гомеостаза,
выяснить, какие более примитивные формы могли ему с наибольшей
вероятностью предшествовать. Конечно, мы сможем решить эту загадку, лишь
если ее решение связано с внутренней структурой организмов, а не с
какой-то уникальной цепью космических, геологических или климатических
изменений на рубеже кембрия.
Мы говорим об этом, потому что "кембрийский перелом" мог быть вызван
какой-то "биохимической находкой" эволюции. Но если такая "находка" и была
сделана эволюцией, это все же не изменило исходного фундаментального
принципа всей архитектуры, в основе которого лежит использование клеточных
кирпичиков,
Эволюции жизни, несомненно, предшествовала эволюция химических
реакций; праклеткам не приходилось, таким образом, питаться мертвой
материей как источником порядка. Они не смогли бы, кстати, решить сразу и
одну из труднейших задач - задачу синтеза органических соединений из
простых веществ (вроде двуокиси углерода) с использованием энергии
солнечных фотонов. Этот шедевр синтеза осуществили лишь растения, овладев
искусством образования хлорофилла и целым аппаратом ферментов,
улавливающих лучистые кванты. К счастью, с самого начала праорганизмы
располагали, по-видимому, органическими веществами, которые они могли
легко усваивать. Это были остатки прежнего изобилия органических веществ,
которое появилось в ходе таких процессов, как, скажем, электрические
разряды в атмосфере аммиака, азота и водорода.
Вернемся, однако, к основной динамической проблеме элементарной
клетки. Клетка должна управлять существенными параметрами своих изменений
так, чтобы из области еще обратимых флуктуаций они не ускользнули за
пределы обратимости - не привели к разложению и, следовательно, к смерти.
В жидкой коллоидной среде подобный контроль может осуществляться лишь с
ограниченной скоростью, поэтому флуктуация, вызванные статистической
природой молекулярных движений, должны происходить не быстрее
общеклеточного обмена информацией. В противном случае центральный
регулятор - ядро - утратил бы власть над процессами, происходящими
локально, информация о необходимости вмешательства поступала бы тогда, как
правило, слишком поздно. Это было бы уже началом необратимых изменений.
Итак, размеры клетки диктуются в конечной инстанции двумя параметрами -
скоростью передачи информации из произвольного места клетки к регуляторам
и скоростью локально происходящих химических процессов. На ранних стадиях
эволюция, должно быть, создавала клетки, иной раз существенно
различавшиеся размерами. Невозможна, однако, клетка величиной с тыкву или
слона. Это вытекает из упомянутых выше ограничений.
Следует заметить, что для человека-технолога клетка является
устройством по меньшей мере необыкновенным, которым можно скорее
восхищаться, чем понять его. Организм столь "простой", как кишечная
палочка (бактерия), делится через каждые 20 минут. В это время бактерия
производит белок со скоростью 1000 молекул в секунду. Поскольку молекула
белка состоит приблизительно из 1000 аминокислот, каждая из которых должна
быть соответственно "расположена" в пространстве и "подогнана" к
возникающей молекулярной конфигурации, это не столь уж легкая задача.
Примерная, самая осторожная оценка показывает, что бактерия перерабатывает
не менее 1000 битов информации в секунду. Это число станет особенно
наглядным, если сопоставить его с количеством информации, с каким в
состоянии справиться человеческий ум, - около 25 битов в секунду. Печатная
страница текста с н_е_б_о_л_ь_ш_о_й информационной избыточностью содержит
около 10000 битов. Мы видим, что наибольшим информационным потенциалом
клетка обладает в своих внутренних процессах, служащих продолжению ее
динамического существования. Клетка является "фабрикой", в которой "сырье"
расположено повсюду: оно и рядом, и выше, и ниже "производящих машин" -
клеточных органелл, рибосом, митохондрий и подобных им микроструктур,
которые на шкале величин находятся между клеткой и химической молекулой.
Эти микроструктуры состоят из упорядоченных сложных химических структур с
"прикрепленными" к ним обрабатывающими инструментами типа ферментов.
Похоже, что "сырье" подается к "машинам" и их "инструментам" не какими-то
специальными направленными силами, притягивающими нужное сырье и
отталкивающими лишнее или непригодное для "обработки", а просто обычными
тепловыми движениями молекул. Таким образом, "машины" как бы
бомбардируются потоками танцующих в ожидании своей "очереди" молекул и
только благодаря своей специфичности и избирательности выхватывают
"надлежащие" элементы из этого кажущегося хаоса. Поскольку все эти
процессы без исключения имеют статистическую природу, общие соображения
термодинамики склоняют нас к выводу, что в ходе таких изменений должны
случаться ошибки (например, введение "ложных" аминокислот в возникающую
молекулярную спираль белка). Такие ошибки должны быть, однако, редкостью,
по крайней мере в норме: ведь "ложно синтезированных" клеткой белков
обнаружить не удается. За последние годы кинетике химических реакций
живого был посвящен ряд исследований. Эти реакции исследовались не как
жестко повторяющиеся циклические процессы, а как некое пластическое целое,
которое можно не только поддерживать в его неустанном беге, но направлять
быстро и эффективно к достижению важных в данный момент целей. После
переработки "выходных параметров" моделируемой клетки большая
вычислительная машина в течение 30 часов вычисляла наивыгоднейшее
сочетание скоростей реакций в целом и отдельных звеньев этих реакций в
клетке.
Вот к чему приводит необходимая сегодня в науке формализация задачи:
те же проблемы бактериальная клетка решает в долю секунды и, разумеется,
без мозга - электронного или нейронного.
Однородность клетки является подлинной, но вместе с тем и кажущейся.
Подлинной - в том смысле, что ее плазма - коллоидный раствор
крупномолекулярных протеидов, белков и липидов, то есть "хаос" молекул,
погруженных в жидкую среду. Кажущейся - поскольку прозрачность клетки
глумится над попытками подметить ее динамические микроструктуры, а их срез
и фиксирование красителями вызывают изменения, уничтожающие первоначальную
организацию. Клетка, как показали трудные и хлопотные исследования, не
является даже метафорической "фабрикой" из приведенного выше образного
сравнения. Процессы диффузии и осмоса между ядром и протоплазмой
происходят не просто под действием физического механизма, по градиенту
осмотического давления; сами эти градиенты находятся под контролем прежде
всего ядра. В клетке можно различить микротоки, молекулярные микропотоки
(как бы миниатюрные эквиваленты кровообращения), органеллы же служат
узловыми точками этих токов, представляя собой "универсальные автоматы",
которые оснащены комплексами ферментов, распределенных в пространстве
нужным образом. В то же время органеллы - аккумуляторы энергии, посылаемой
в соответствующие моменты в надлежащем направлении.
Если и можно еще как-то представить себе фабрику, состоящую из машин
и сырья, плавающих друг подле друга, то трудно понять, как сконструировать
фабрику, которая непрестанно меняет свой вид, взаимное сопряжение
производственных агрегатов, их специализацию и т.д. Клетка является
системой водных коллоидов со многими потоками принудительной циркуляции,
со структурой, которая не только подвижна функционально, но и меняется
беспорядочно (так что можно даже перемешать протоплазму - лишь бы при этом
не повредить некоторых основных структур, - а клетка будет по-прежнему
функционировать, то есть жить), непрерывно потрясаемая броуновским
движением, с беспрестанными отклонениями от устойчивости. Определенное
управление всей совокупностью клеточных процессов возможно только
статистически, с использованием немедленных регулирующих воздействий на
основе вероятностной тактики. Процессы окисления идут в клетке в виде
переноса электронов сквозь "псевдокристаллический жидкий полупроводник".
При этом обнаруживаются определенные ритмы, вызванные именно беспрестанным
регулирующим воздействием. Это касается и других процессов, например
энергетических циклов с аккумулированием энергии в аденозинтрифосфорной
кислоте и т.п.
По существу все высшие организмы лишь скомбинированы из этого
элементарного строительного материала; это "выводы и следствия" из
результатов и данных, заложенных в каждой клетке, начиная с бактериальных.
Ни один многоклеточный организм не обладает универсальностью клетки, хотя
в некотором смысле эта универсальность заменяется пластичностью
центральной нервной системы. Подобную универсальность проявляет любая
амеба; без сомнения, очень удобно иметь ногу, которая при надобности
станет щупальцем, а в случае потери тут же заменится другой ногой; я имею
в виду pseudopodia - ложноножки амеб. Столь же полезна и способность "в
любом месте тела открыть рот"; это тоже умеет делать амеба, обливающая
протоплазмой и поглощающая частицы пищи. Здесь, однако, впервые начинает
сказываться система предварительно принятых посылок. Клетки, соединяясь в
ткани, могут образовывать макроскопические организмы со скелетом, мышцами,
сосудами и нервами. Но в случае такого организма даже самая совершенная
регенерация не является уже столь всесторонней, как универсальность
функций, утраченная вместе с одноклеточностью. Строительный материал
ставит предел образованию "обратимых органов". Протоплазма обладает до
некоторой степени способностью и сокращаться, и проводить возбуждения, и
переваривать поглощенную пищу, но она не сокращается с эффективностью
специализированной мышечной клетки, не проводит возбуждений так, как это
делают нервные волокна, и не может ни "разжевать" пищу, ни успешно
преследовать ее, особенно если эта пища энергична и удирает.
Специализация, правда, - это целевое усиление какого-либо из свойств
клеточной всесторонности; но вместе с тем это и отказ от всесторонности,
последствием которого (пожалуй, не наименее важным) является смерть
отдельной особи.
Критика "клеточного постулата" возможна с двух точек зрения.
Во-первых, с генетической: в этом случае жидкую (водную) среду для
соединений типа аминокислот и других органических веществ - результатов
химической деятельности океана и атмосферы - мы принимаем как данную. Ведь
только там могли накапливаться эти соединения, только там они могли друг с
другом реагировать, отстаивая начало самоорганизации в условиях, какие
господствовали на Земле, насчитывавшей "всего лишь" полтора миллиарда лет.
Приняв такие начальные условия, можно бы задать вопрос: какова же
возможность реализации "прототипа", отличного от эволюционных решений?
Во-вторых, абстрагируясь от неизбежности такой ситуации, можно
задуматься над тем, каким было бы оптимальное решение, не зависящее от
этих ограничений. Вопрос, иными словами, состоит в следующем: были бы
лучшими перспективы развития самоорганизации, если бы некий Конструктор
положил ей начало в твердой или газовой среде?
И речи не может идти о том, чтобы сегодня мы могли соперничать (хотя
бы в теоретических допущениях) с коллоидной версией гомеостаза, какую
выработала Эволюция. Это не значит, что ее и в самом деле нельзя
превзойти. Как знать, быть может, отсутствие некоторых атомов, некоторых
элементов в сырье, в том строительном материале праклеток, каким могла
располагать Эволюция, закрыло ей в самом начале путь к другим, возможно
более эффективным энергетически и еще более устойчивым динамически
состояниям и типам гомеостаза. Эволюция располагала тем, чем именно
располагала, свои материалы она употребила, вероятно, с наибольшей
пользой. Поскольку, однако, мы считаем, что процессы самоорганизации в
космосе вездесущи и, значит, они могут появиться отнюдь не в
исключительных случаях, при чрезвычайном и особо благоприятном стечении
обстоятельств, мы допускаем тем самым возможность возникновения в жидких
фазах типов самоорганизации, отличных от белкового, а может быть, и
коллоидного, причем эти варианты могут быть как "хуже", так и "лучше"
земного.
Но что, собственно, значит "хуже" или "лучше"? Не пытаемся ли мы под
этими понятиями протащить контрабандой некий платонизм, некие критерии
совершенно произвольной системы оценок? Нашим критерием является прогресс
или, скорее, возможность прогресса. Под последней мы понимаем выход на
материальную арену таких гомеостатических решений, которые не только могут
сохраняться наперекор внутренним и внешним помехам, но могут также и
развиваться, то есть увеличивать область гомеостаза. Совершенство этих
систем - не только в их адаптации к данному состоянию среды, но и в их
способности к изменениям. В свою очередь эти изменения должны и отвечать
требованиям среды и допускать дальнейшие преобразования, чтобы никогда не
дошло до закупорки этого пути последовательных экзистенциальных решений,
до пленения в тупике развития.
Земная эволюция, оцениваемая по ее результатам, заслуживает и
положительной и отрицательной оценки. Отрицательной - поскольку, как об
этом пойдет речь далее, и своим начальным выбором (строительного элемента)
и позднейшими методами формирующего действия эволюция лишила свой конечный
и наивысший продукт, а именно нас, шансов на плавное продолжение дела
прогресса в биологической плоскости. Как биотехнологические, так и
моральные соображения не позволяют нам действовать и дальше методами
эволюции: биотехнологические - поскольку как определенное конструктивное
решение мы слишком д_е_т_е_р_м_и_н_и_р_о_в_а_н_ы созидающими силами
Природы; моральные - поскольку мы отбрасываем и метод слепых проб и метод
слепой селекции. Вместе с тем решение, данное эволюцией, можно оценить и
положительно, ибо при всех биологических ограничениях мы располагаем
благодаря общественному развитию науки свободой действия, хотя бы в
перспективе.
Представляется вполне вероятным, что "земной вариант" по введенным
выше критериям - не наихудший и не наилучший из возможных. Статистические
рассуждения о солнечной системе, строго говоря, недопустимы, ибо она
насчитывает всего лишь несколько планет. И все же, если исходить из столь
скудного сравнительного материала, напрашивается заключение, что
клеточно-белковый гомеостаз, несмотря ни на что, в каком-то отношении выше
среднего, коль скоро при том же времени существования другие планеты
солнечной системы не создали разумных форм. Но это, как я оговорился,
очень рискованное умозаключение, поскольку и временные масштабы и темпы
изменений могут быть разными; возможно, что метаново-аммиачные планеты
принадлежат другой эволюционной цепочке и нашим столетиям отвечают в ней
миллионы лет. Поэтому прекратим дальнейшие спекуляции на эту тему.
От "жидких" гомеостатов перейдем к твердым и газовым. Какими,
спрашивается, были бы перспективы развития самоорганизации, если бы некий
Конструктор положил ей начало в газовых или твердых скоплениях материи?
Эта проблема имеет не академическое, а весьма реальное значение,
поскольку ответ на поставленный вопрос может относиться и к возможным
инженерным решениям и к вероятности возникновения на непохожих на Землю
космических телах других, не коллоидных, а "твердых" или "газовых"
эволюционных процессов, Как известно, скорость происходящих реакций имеет
здесь первостепенное значение. Конечно, не исключительное, так как течение
реакций должно удерживаться в надлежащих рамках, должно допускать контроль
над ними и их воспроизведение. С созданием циклических процессов возникают
самые ранние, первые автоматизмы на молекулярном уровне, основанные на
обратной связи и освобождающие частично центральный регулятор от
необходимости безустанно наблюдать за всем, что делается в подчиненной ему
области.
Итак - газы. Реакции могут происходить в них быстрее, чем в водной
среде, но очень существенными факторами являются здесь температура и
давление. На Земле для инициирования реакций и их ускорения эволюция
использовала "холодную" технологию, то есть основанную на катализе, а не
на применении высоких температур. Этот косвенный метод был единственно
возможным. Сложность системы, вырабатывающей высокие давления и
температуры, может быть, правда, меньшей, чем сложность каталитической
системы, но ведь эволюция не могла создать этой первой из ничего. В данном
случае она была "Робинзоном-химиком". В подобной ситуации решающим
оказывается не "абсолютный" информационный баланс, то есть не тот факт,
что количество информации, нужное для постройки соответствующих насосов,
для сопряжения некоторых реакций (например, для фокусирования солнечных
лучей), благодаря чему создаются условия для реагирования тел, является
наименьшим. Наилучшей оказывается та информация, какую можно в данный
момент использовать и привести в действие. Твердые тела и атмосфера на
Земле не представляли подобных возможностей. Могли ли возникнуть
благоприятные условия при других обстоятельствах? На это мы не в состоянии
ответить. Можно лишь строить различные предположения. Конечно, из твердых
тел мы уже умеем делать гомеостаты, хотя пока еще примитивные (например,
электронные машины). Но эти решения, содержащие ряд принципиальных
недостатков, можно признать лишь вступлением к настоящему конструированию
таких гомеостатов.
Во-первых, модели, которые мы строим, это "макрогомеостаты", то есть
системы, молекулярная структура которых не находится в прямой связи с
выполняемыми ими функциями. Такая связь означает не просто пригодность к
выполнению функций, необходимую, конечно, электронной машине. Проводники
машины должны иметь нужную проводимость, а транзисторы или нейромимы -
заданную характеристику и т.п. Такая связь означает прежде всего, что
сложная система, зависящая от очень большого числа элементов, непрерывно
следить за состоянием которых она не может, должна быть построена по
принципу "надежность действия при ненадежности компонент". Эти компоненты
должны тем самым обладать автономией исправления и компенсации
повреждений, вызываемых внешними или внутренними причинами. Машины,
конструировавшиеся до сих пор, этими свойствами не обладают (хотя новые,
проектируемые ныне, будут ими обладать хотя бы частично).
Во-вторых, такое положение вещей имеет свои последствия. Цифровая
машина может требовать охлаждения некоторых частей (например, ламп), то
есть понадобится насос для поддержания циркуляции охлаждающей жидкости.
Однако этот насос сам по себе не является гомеостатом. Правда, благодаря
этому он устроен значительно проще, чем гомеостатический насос; но зато в
случае его повреждения вся машина, вероятно, скоро остановится. В то же
время насос органического гомеостата, например сердце, хотя оно и
предназначено для чисто механических действий (нагнетание крови),
представляет собой многоуровневую гомеостатическую систему. Во-первых, оно
является частью объемлющего гомеостата (сердце плюс сосуды плюс невральное
регулирование); во-вторых, оно является системой с локальной автономией
(автономия регуляции сокращений сердца, встроенная в его собственные
нервные узлы); в-третьих, само сердце состоит из многих миллионов
микрогомеостатов - мышечных клеток. Решение очень сложное, но зато с
многосторонней защитой от возмущений 1. Эволюция, как уже было сказано,
решила эту задачу на основе "холодной" технологии молекулярного катализа в
жидкой среде. Можно представить себе аналогичное решение, но с твердым
строительным материалом, например как конструкцию кристаллических
гомеостатов. По пути к такому решению идут молекулярная техника и физика
твердого тела.
О постройке такого "универсального гомеостата", каким является
клетка, мы пока не можем и думать. Мы идем по пути, обратному
эволюционному, поскольку, как это ни парадоксально, нам легче изготовлять
узкоспециализированные гомеостаты. Эквивалентами нейрона являются,
например, нейристоры, нейромимы, артроны, из которых строят
соответствующие системы, такие, как MIND (Magnetic Integrator Neuron
Duplicator), которая выполняет логическую функцию распознавания образов,
состоящих из ряда информационных сигналов. По величине системы типа
криотрона уже почти соперничают с нервными клетками (всего десять лет
назад элементы, выполняющие подобные функции, - катодные лампы - были в
м_и_л_л_и_о_н раз больше нейрона!) и превосходят их по быстродействию.
Пока нам не удается воспроизвести тенденций к самоисправлению. Заметим,
кстати, что и ткань центральной нервной системы не регенерируется. Но мы
знаем кристаллические системы, возникающие, когда в атомную решетку
вводятся следы примесных атомов определенных элементов; эти системы в
зависимости от способа изготовления ведут себя как каскадный усилитель,
как гетеродин, как реле, выпрямитель и т.п. Из подобных кристаллов можно
собрать, например, радиоприемник. Дальнейшим шагом будет уже не
составление произвольного функционального целого из кристаллических
блоков, а радиоустройство (или электронный мозг) в виде одного кристалла.
В чем привлекательность такого решения? В том, что радиокристалл,
разрезанный на две части, представляет собой д_в_а н_е_з_а_в_и_с_и_м_ы_х и
продолжающих действовать радиоаппарата, только с половинной мощностью. Эти
части можно разрезать дальше и каждый раз получать "радио" до тех пор,
пока последняя частица будет еще содержать необходимые функциональные
элементы, то есть атомы. Таким образом, мы приближаемся к тому пределу
использования параметров строительного материала, которого на другом, так
сказать, фронте материи - в коллоидах - достигла эволюция. Ведь и эволюция
применяет "молекулярную технику", с нее она и начала всю свою
конструкторскую работу. С самого начала кирпичиками служили ей молекулы,
которые она сумела отобрать как по их динамической полезности, так и по их
информационной емкости. Источником универсальных решений являются
ферменты: они могут выполнять любые функции разложения и синтеза, а также
(как элементы генов) функции передачи внутриклеточной и наследственной
информации.
Системы, созданные эволюцией, могут работать в узком диапазоне
температур, порядка 40-50°С, и то не ниже точки замерзания воды (вещества,
в котором происходят все реакции жизни). Для молектроники предпочтительнее
низкие температуры и даже температуры, близкие к абсолютному нулю:
благодаря сверхпроводимости технические молекулярные системы обретают при
этом известное превосходство над системами биологическими (хотя, добавим
честно, им далеко еще до превосходства над последними по всем параметрам,
принятым во внимание жизнью).
Создаваемое низкой температурой системное равновесие превышает то,
какое устанавливает капля протоплазмы, благодаря чему необходимость
самоисправления уменьшается. Итак, вместо того чтобы решать задачу, мы как
бы обходим ее стороной. Из других источников нам известно, что кристаллы
проявляют "тенденцию к самоисправлению": поврежденный кристалл, если его
погрузить в раствор, самостоятельно дополняет свою атомную решетку. Это
открывает определенные перспективы, хотя мы не научились еще их
использовать. Значительно более трудную проблему создает "газовый
гомеостаз". Проблема эта, насколько мне известно, не затрагивалась в
специальной литературе: ведь трудно отнести к ней фантастическую повесть
"Black Cloud" ("Черное облако"), хотя ее автором является известный
астрофизик Фред Хойл 2. И все же, как я полагаю, описанный в этой повести
"организм" - огромную туманность, скопление космической пыли, газа со
стабилизированной электромагнитными полями динамической структурой -
сконструировать можно. Другое дело, разумеется, могут ли подобные
"организмы" из электричества и газов возникать в ходе межпланетной
"естественной эволюции". По многим соображениям это представляется
невозможным.
Похоже, что мы занимаемся совершеннейшей фантастикой и давно вышли за
границы допустимого. Но это, пожалуй, не так. В качестве общего закона
можно высказать следующее утверждение. Те и только те гомеостаты
реализуются силами Природы, конечные состояния которых достижимы на пути
постепенного развития, в согласии с направлением общей термодинамической
вероятности явлений. Слишком уж много легковесных суждений высказано о
Царице Мира Энтропии, о "бунте живой материи против второго закона
термодинамики", чтобы четко и ясно не подчеркнуть, сколь неосторожны такие
полуметафорические тезисы и как мало имеют они общего с действительностью.
Первоначальная туманность, пока она представляет собой холодное атомное
облако, менее упорядочена, чем галактика, уложенная в строгую форму диска
с рассортированным звездным материалом. Кажущийся первоначальный
"беспорядок" таил в себе, однако, источник высокого порядка в виде ядерных
структур. Когда туманность распадется в протозвездные вихри, когда силы
притяжения достаточно сожмут эти газовые шары, вдруг "распахиваются двери"
атомной энергии и вырвавшееся излучение начинает в борьбе с гравитацией
формировать звезды и звездные системы. Если говорить совсем уж общо, то
хотя большие материальные системы всегда стремятся к состояниям
максимальной вероятности, то есть наибольшей энтропии, они проходят через
столько промежуточных состояний, идут столь различными путями и, наконец,
столь продолжительное время, исчисляемое подчас десятками миллиардов лет,
что "по пути", отнюдь не "вопреки" второму закону термодинамики, может
зародиться не один и не десять, а бесконечное множество видов
самоорганизующейся эволюции. Существует, следовательно, огромный, но
кажущийся пока пустым (так как мы не знаем его элементов) класс
гомеостатических систем, которые в_о_з_м_о_ж_н_о п_о_с_т_р_о_и_т_ь из
твердых тел, жидкостей или газов, причем этот класс содержит особый
подкласс - множество таких гомеостатов, которые могут возникнуть без
личного вмешательства Конструктора, а только благодаря созидающим силам
Природы.
Отсюда ясно видно, что человек может превзойти Природу, поскольку она
в состоянии конструировать лишь некоторые из возможных гомеостатов, тогда
как мы, овладев необходимыми знаниями, можем построить любые.
Такой космический конструкторский оптимизм следует снабдить
оговоркой, покрытой шипами многочисленных "если". Не известно, добудет ли
человечество всю необходимую для решения этих "строительных задач"
информацию. Быть может, подобно предельной скорости - скорости света -
существует и "предел добывания информации". Мы ничего об этом не знаем.
Кроме того, следует напомнить о фактических пропорциях задачи "человек
против Природы". Людей, задумавших решить эту задачу, я сравнил бы с
муравьями, дерзнувшими перенести на своих плечах Гималайский хребет с
одного места на другое, причем в этом сравнении, пожалуй, возможности
муравьев недооцениваются. Может быть, их задача все же была бы легче даже
в том случае, если к орудиям, которыми они располагают, то есть к их
собственным челюстям и спинам, приравнять всю современную технику. Разница
состоит лишь в том, что муравьи могут развивать свои орудия только в
рамках биологической эволюции, а мы, как уже говорилось, можем развернуть
информационную эволюцию, и именно эта разница, быть может, и приведет
когда-нибудь к победе человека.
1 А.Г.Ивахненко. Техническая кибернетика, изд-во "Наукова думка", Киев, 1960. 2
Ф.Хоил, Черное облако, в сб. "Альманах научной фантастики", No4, изд-во "Знание", М., 1966.