Основная ошибка Дженкина заключалась в том, что законы наследственности он рассматрив...

Основная ошибка Дженкина заключалась в том, что законы наследственности он рассматривал с позиций всепобеждающей энтропии, хотя о самой энтропии он мог в то время вовсе не знать. Ему казалось бесспорным, что признаки должны смешиваться в потомстве, как молекулы двух разных жидкостей или газов, помещенных в один сосуд. Механическое перемешивание молекул жидкостей белого и красного цвета в самом деле даст в результате промежуточный розовый цвет. Но в природе не все протекает так просто. Даже простая химическая реакция жидкостей может родить новую информацию — обладающее неожиданным новым цветом и другими новыми признаками вещество. Полезная информация, появившаяся в результате случайных мутаций, не должна «растворяться» в будущих поколениях. Признаки не должны перемешиваться друг с другом, чтобы на свет не появлялись такие экзотические уродцы, как лошадь с петушиными перьями или птица с волосатым хвостом.

Чтобы поставить заслон энтропии, природа «предусмотрела» множество мер. Она запретила скрещивание не сходных между собой биологических видов. Она создала рецессивные и доминантные признаки и «изобрела» для их передачи потомству сложный генетический код.

За 100 с лишним лет, прошедших с тех пор, как были опубликованы классические труды Дарвина, статья Дженкина и результаты опытов Менделя, наукой сделано много новых открытий. Но от этого проблема эволюции биологических видов не прояснилась, а усложнилась, механизм возникновения, наследования и отбора новых признаков вызывает, пожалуй, еще больше недоуменных вопросов, чем 100 лет назад.

Выступая в защиту теории Дарвина, К. А. Тимирязев опровергал вывод Дженкина о неизбежности «растворения» вновь возникающих признаков в потомстве с помощью простых и наглядных примеров.

«Я указывал,— писал Тимирязев,— что при одном шестипалом родителе не получатся дети с 5¹ /₂ пальца... Я указывал, наконец, как на самый наглядный пример (выводивший из себя моих противников) на нос Бурбонов, сохранившийся у герцога Немурского, несмотря на то, что в его жилах течет всего 1/128 крови Генриха IV»¹³.

*Герцог Немурский был потомком Генриха IV в 7?м поколении. В каждом поколении кровь Бурбонов смешивалась пополам с кровью других аристократических семейств, поэтому 7?му прямому потомку Бурбонов досталась лишь (¹ /₂)⁷ = 1 /128 часть.

Тимирязев считал, что на основании опытов Менделя «кошмар Дженкина, испортивший столько крови Дарвину, рассеивается без следа».

На определенном этапе развития науки этот вывод казался неоспоримым. Но новые достижения науки рождают новые взгляды, а вместе с ними и множество новых проблем.

Неправота Дженкина очевидна до тех пор, пока речь идет о наследовании одного признака от одного предка. Современные теоретики эволюции утверждают, что полезными (а следовательно, и подверженными естественному отбору) являются не отдельные признаки, а сложные совокупности, принадлежащие множеству организмов (популяции).

В самом деле, какая польза от вошедшей в историю выдающейся формы носов потомков Бурбонов и во имя какой выгоды стал бы сохранять ее для потомков отбор? И хотя вопреки утверждениям Дженкина этот характерный внешний признак Бурбонов не растворился при смене 7 поколений, он в то же время не стал началом формирования нового «вида» (народности, нации) людей. Наоборот, помимо герцога Немурского, сохранившего нос Бурбонов в своей ¹/128 доле унаследованных признаков, доставшихся ему после смены 7 поколений, за это время родились еще сотни праправнуков Генриха IV с самой что ни на есть заурядной формой носа. И если один признак действительно не растворяется, а целиком передается потомкам, то совокупности признаков, содержащиеся во множестве генов, неизбежно перемешиваются в потомстве, поэтому хотя в 7?м поколении и появится потомок с носом Генриха IV, но вряд ли можно ожидать, что в каком-нибудь поколении вдруг возродится вся совокупность черт этого зафиксированного живописцами исторического лица.

И если считать, что каждый из признаков возникает случайно и случайным образом перемешиваются совокупности признаков у последующих поколений, то становится вообще непонятным, каким образом может сохранять и накапливать полезные совокупности естественный отбор. По всей видимости, появляющиеся в результате мутаций признаки не являются «чисто случайными», как не могут быть «чисто случайными» используемые авторами оригинальных научных или художественных текстов новые комбинации слов и букв.

При написании текстов авторы могут варьировать комбинации применяемых слогов и слов только в пределах существующих фонетических и грамматических правил.

В процессе мутаций природа тоже установила для энтропии определенные рамки, и, подобно тому как буквы «вплетены» в несущие смысловую нагрузку слова и фразы, каждый вновь возникающий признак взаимосвязан с целым комплексом одновременно изменяющихся признаков и свойств. Изменениям подвержены не отдельные гены, а целые совокупности взаимосвязанных генов, и единственный путь к познанию сложных наследственных механизмов заключается в том, чтобы научиться читать те «записи», которые заключает в себе наследственный генетический код.

Расшифровав азбуку генетического кода, ученые обнаружили, что он построен по принципу всех письменных текстов. Есть алфавит, включающий в себя четыре буквы, роль которых выполняют четыре различные химические соединения (генетики называют их нуклеотидами): аде-нин — А; гуанин — Г; тимин — Т; цитозин — Ц. Из четырех букв алфавита можно составить 64 трехбуквенных слова типа ААА, ААГ, ТЦГ и т. д. Слова этого лексикона соответствуют «названиям» аминокислот ¹⁴.

*Слово «название» взято в кавычки, потому что те названия аминокислот, которыми пользуются биохимики, не похожи на те «названия», которые «присвоила» им природа. Например, глутаминовая кислота кодируется в ДНК генетическим словом АЦТ, аргинин — АГЦ, тирозин — ААТ и т. п. При транскрипции этих слов из ДНК в РНК слово АЦТ перекодируется в слово УГА (где У — урацил), слово АГЦ перекодируется в УЦГ и т. д. Из 64 слов генетического словаря 61 слово соответствует аминокислотам, так как несколькими разными трехбуквенными сочетаниями (триплетами) кодируется одна из 20 аминокислот. Остальные три слова служат командами окончания процесса синтеза белков.

Каждое слово кода — это команда к включению одной из аминокислот в процесс синтеза белков, образующих ткани живых организмов. Таким образом, структура всех живых тканей и организмов содержится в структуре генетических фраз.

Все, что сказано о буквах, словах и фразах генетических кодов,— это не просто образное сравнение, а краткое изложение принципа построения языка, на котором природа «пишет свои завещания» — все то, что положено организмам (включая и нас с вами) получать по наследству от предков.

В общем, приходится согласиться с тем удивительным фактом, что такая «письменность» была «изобретена» природой за много миллиардов лет до появления людей.

Не люди придумали информацию. Информацией их снабжает природа. Человек изобрел только способы получения информации и ее обработки, создав с этой целью великое множество языков.

Остается только понять, откуда берется та информация, которая сама по себе, без нашего ведома и согласия возникает в природе, и научиться читать тексты, зашифрованные природой, так же легко и свободно, как сообщения на страницах газет.

Решение всякой научной проблемы должно начинаться с самых азов. Азами генетических текстов являются 4 кодона. Но как мог возникнуть в природе такой «продуманный» и совершенный язык? Откуда взялась информации для «конструирования» первых живых клеток? Является ли информация! достоянием только живой материи или носителями информации могут быть атомы, молекулы, неорганические вещества?

Из полупроводниковых, ферромагнитных или оптических кристаллов можно создать ячейки искусственной памяти, счетные и логические схемы электронных машин.

Может быть, кристаллы способны хранить и обрабатывать информацию не только в специально созданных человеком устройствах?

В самом деле, вокруг опущенного в раствор кристалла возникают точно такие же по форме и по структуре кристаллы, так, словно он передает молекулам жидкости некий сигнал. Чем такая передача информации отличается от обмена сигналами между кристаллическими ячейками электронных машин или от информации, которую мы черпаем из книг и газет?

Все эти вопросы возникли после создания вычислительной техники, кибернетики и теории информации. К «информационному взрыву» человечество вел долгий нелегкий путь.

На всех этапах своего становления человек неуклонно овладевал информацией. Сначала в виде первых членораздельных звуков, которыми первобытные люди обменивались друг с другом, чтобы предупредить соплеменников об опасности, поделиться радостью или подать боевой сигнал. Затем в форме наскальных рисунков, изображающих эпизоды из жизни. И лишь значительно позже возникла письменность, дошедшая до нас благодаря долговечности камня, выполнявшего роль страниц первобытных книг.

Потом появились папирусы, рукописные книги и, наконец, предназначенные для передачи и хранения информации технические средства — печатный станок, звукозапись, фотография, телеграф, телефон, радио, кинематограф, телевидение, искусственная память и схемы обработки информации электронными м?ашинами.

Обратите внимание, как с каждым новым техническим изобретением сохраняемая информация становилась все «живей» и «живей».

Изобретенный Эдисоном фонограф позволил «оживлять» человеческий голос и звуки музыки, будь то отдельный инструмент или целый оркестр. А когда это изобретение воссоединилось с изобретенным братьями Люмьер синематографом, родилось одно из самых емких, универсальных средств сохранения «живой» информации — звуковое кино.

Предрекая соединение синематографа и фонографа и приветствуя эту «новую победу над бесконечными таинствами природы», выдающийся искусствовед прошлого века В. В. Стасов писал: «...какие счастливые будущие поколения — они будут видеть, слышать, знать, точно осязать глазами и слухом своих прежних великих людей... Будущие Рубинштейны и Листы не исчезнут бесследно со своими несравненными тонами и звуками на фортепьяно. Будущие Герцены, Гоголи и Грибоедовы будут перед глазами и воображением каждого и везде».

Успехи, достигнутые наукой и техникой, породили у человечества излишнее самомнение: людям стало казаться, что вся существующая вокруг них информация — дело только их разума и их рук.

Естественно, что без желания автора не появится новая книга, без усилий режиссера и оператора не возникнет сам по себе кинокадр. В электронных машинах возникло новое качество: хотя начальная информация заложена в них опять-таки человеком, но живет она уже сама по себе. Оператор не может предречь заранее, в каком виде вернет ему информацию электронно-вычислительная машина, иначе не было бы смысла в создании и использовании подобных машин.

А в организме животных? А в клетке? Разве в них информация не живет самостоятельно, то есть независимо от воли и желаний людей? Ответ на этот вопрос дала кибернетика. Да, есть много общего в процессах переработки и накопления информации в клетках живых организмов и в цепях электронных машин. Потому что информация появилась в природе до электронных машин, до человека, до... До чего? Откуда взялась первая информация? Откуда черпал ее простейший одноклеточный организм? Существовала ли информация, когда не было на Земле живых клеток? Можно ли называть информацией те воздействия, которые оказывают на структуру намагниченных или поляризуемых кристаллов магнитные и электрические поля? Если да, то что общего между такой информацией и сообщениями, передаваемыми по телеграфу и радио или получаемыми из книг, журналов, газет? А если общего нет, то зачем называть «информацией» совершенно разные вещи и измерять их с помощью одинаковых единиц?

Чтобы разобраться в этом множестве недоуменных вопросов, рассмотрим снова тот же пример.

Человек нечаянно прикоснулся к горячему чайнику и отдернул руку раньше, чем осознал боль. Такое движение называется рефлекторным. Тысячи импульсов, переданных по нервным волокнам, заставляют двигаться мышцы плеча, предплечья, локтевого и лучевого суставов, кисти и пальцев руки.

Модель этого строго согласованного движения мышц хранится в нервных тканях, поэтому единственного сигнала о прикосновении к горячему телу оказывается достаточно для приведения в действие сотен и тысяч необходимых команд.

Точно так же передавая информацию с пульта управления, мы посылаем закодированную в определенной последовательности импульсов ?модель движения всех многочисленных органов автоматического станка. Количество потребляемой этим станком энергии зависит от интенсивности движения его органов, то есть от массы и скорости всех его подвижных частей. Количество потребляемой этим станком информации определяется сложностью производимых им операций, порядком согласований (по скорости, направлениям) и чередований движения всех его органов и узлов. Молот в несколько тысяч тонн может быть приведен в действие одним импульсом информации. Искусственные руки робота, умеющие взять со стола и соединить друг с другом две крошечные детали, требуют для своего управления заранее разработанных моделей движения, состоящих из сотен тысяч команд.

Человек научился хранить модели движения и в искусственной (электронной, магнитной, оптической) памяти, и на пленках (магнитных, светочувствительных), и на страницах газет, журналов и книг. Законсервированное в моделях движение может не использоваться десятки, сотни и тысячи лет.

«Оживив» модели движения, сохраняемые в тексте, человек одновременно приводит в действие и те модели движения, которые хранит его мозг. Так возникают модели самых разнообразных событий, пережитых или придуманных автором и донесенных им до читателей его книг.

Нечто подобное происходит в природе. Половая клетка несет в себе ту модель движения, по которой будет впоследствии развиваться вновь зарождаемый организм. С помощью электрических и магнитных полей помещенный в расплав кристалл передает модель движения молекулам жидкости, заставляя их «лепить» по этой модели новый точно такой же кристалл.

Существует мнение, что первая информация появилась на Земле вместе с рождением жизни. Однако в сложном процессе формирования белковых соединений и клеток нельзя провести четкую грань между «живым» и «неживым». Известный современный биохимик, лауреат Нобелевской премии М. Эйген исследовал механизмы образования макромолекул белков и пришел к заключению, что только благодаря участию информации в этих процессах могут самопроизвольно возникать те сложные цепочки и связи, из которых состоит основной материал живых клеток — белок. «Кирпичиками» всех белковых соединений являются полипептиды. Американские ученые Дж. Лоулесс и Н. Леви исследовали процессы образования полипептидов из растворенных в воде аминокислот и установили, что катализаторами, способствующими формированию полипептидов, служат неорганические вещества — силикаты, содержащиеся в определенных сортах глин. Вот, оказывается, как выглядит «информационный мост», по которому модели движения передаются от неживого к живому: неорганические молекулы силикатов уступают свое место более сложным молекулярным соединениям, заимствованным у аминокислот Сохраняющийся при этом «костяк» структуры силикатов служит моделью движения для молекул вновь образующихся белков.

Согласно библейской легенде бог сотворил Адама из глины. Но оказывается, не только в мифическом сотворении Адама, но и в реальном возникновении всех земных тварей глине и в самом деле принадлежит далеко не последняя роль!

Другим примером передачи информации от неживого к живому могут служить некоторые формы вирусов, способных кристаллизоваться при неблагоприятных условиях и вновь оживать при изменении внешней среды. В стадии кристаллизации вирусы сохраняют в себе все модели движения, которые будут приведены в действие, когда вирус снова станет живым.

Модели движения в самых разнообразных формах множатся и сохраняются в структуре различных материальных систем Несмотря на различие кодов, функция информации всюду едина. Используя множество языков, все существующие в мире развивающиеся системы пишут в соавторстве одну огромную книгу, у которой невозможно найти начало и никогда не будет конца.

НЕДОСТАЮЩИЙ ЗАКОН. КОНЦЕНТРАТОР ЭНЕРГИИ. КАК ДРЕССИРУЮТ СОБАКУ. ОТ СЛОНА К АМЕБЕ. ВВЕРХ ПО СПИРАЛИ. ОТ ДВУХ ДО ПЯТИ. ИНФОРМАЦИЯ ДЛЯ ГАЛАКТИК. РЕАНИМАЦИЯ ВСЕЛЕННОЙ

«Здравствуйте, самоорганизующиеся системы!» — так обратился к участникам состоявшейся в 1959 году конференции по самоорганизующимся системам доктор Вейл. Это шутливое обращение заключает в себе глубокий смысл. Доктор Вейл хотел подчеркнуть, что объединение в одну категорию таких несхожих между собой систем, как человек, кристаллизующееся вещество, социологическая группа и популяция животных или растений, отнюдь не является произволом ученых, а отражает некое единство принципов формирования и существования всех самоорганизующихся систем.

Выявлению общих принципов и была посвящена конференция, открытая доктором Вейлом. Для иллюстрации общих принципов самоорганизации авторы докладов избирали самые разнообразные самоорганизующиеся системы, начиная с простых намагниченных кубиков и кончая сложными нервными сетями и комплексами взаимодействующих ЭВМ.

В науке давно назрела необходимость исследования общих закономерностей формирования таких систем, возникающих самопроизвольно в природе или создаваемых человеком сознательно и целенаправленно. Однако

до создания кибернетики, теории информации, математической логики отсутствовал необходимый для подобных исследований теоретический аппарат.

В том же самом 1959 году, выступая на Всесоюзной конференции по философским вопросам естествознания, эстонский академик Густав Наан сказал:

«При анализе совокупности фактов, известных науке трудно избавиться от подозрения, что список фундаментальных законов природы существенно не полон, что в нем не хватает по крайней мере одного очень общего закона. В самом деле. Мы имеем закон или законы ответственные, грубо говоря, за стабильность и преем-ственность мирового порядка. Это законы сохранения, прежде всего закон сохранения энергии. Мы имеем другой закон, ответственный за направленность процессов природы,— второй закон термодинамики. Этот закон говорит об универсальной эволюции в направлении все большего беспорядка, хаоса, в направлении, если угодно, демобилизации энергии.

Между тем, в природе мы наблюдаем самые разнообразные процессы, так сказать, антиэнтропийного характера,— процессы возникновения сложного из более простого Быть может, возникновение звезд, планет, галактик, происхождение жизни, по крайней мере отчасти, именно потому с таким трудом поддаются раскрытию, что нам неизвестен соответствующий общий закон, и мы находимся во власти сильно укоренившегося представления о том, что все эти явления могут получить объяснение только как редкое исключение из общего правила».

Спустя два года, выступая на конференции в США, кибернетик Эшби высказал сходные соображения, отметив, что ошибочный взгляд на происхождение жизни как на «редкое и странное явление» опровергается результатами исследований общих принципов и общей тенденции самоорганизации очень многих существующих в природе систем.

Мысль о том, что в природе действует некий противоборствующий возрастанию хаоса и беспорядка закон, в свое время высказывал Энгельс, считавший, что «... излученная в мировое пространство теплота должна иметь возможность каким-то путем... снова сосредоточиться и начать активно функционировать»

«Концентратором», в котором сосредоточивается и активно функционирует излученная в мировое пространство солнечная энергия, является всякий живой организм. Если рассеивание тепла сопровождается увеличением энтропии, то вся жизнедеятельность — это противоположный, анти-энтропийный процесс. «Впитывая» и перерабатывая энергию Солнца, организмы растений и животных используют ее для движения, развития и продолжения рода Об этом писал и Людвиг Больцман, понимавший, что одновременно с действием закона возрастания энтропии в живой природе действует некий антиэнтропийный закон. По мнению Больцмана, борьба за существование — это не борьба за органические вещества, в избытке рассеянные в окружающем воздухе, в воде и в земле; это не борьба за энергию, которая в форме, названной Больцманом «непревратимой» (то есть в виде тепла), тоже щедро рассеяна по окружающему пространству и добыча которой не составляет для организма большого труда. Борьба за существование — это борьба за энтропию (вернее, за уменьшение энтропии). К такому выводу пришел Больцман около 100 лет назад.

В различных формах ту же самую идею высказывали такие выдающиеся ученые, как Тимирязев, Вернадский, Шредингер.

И тем не менее до разработки теории информации закономерности антиэнтропийных процессов не удавалось сформулировать достаточно четко, поскольку сама энтропия оставалась недостаточно осознанным, слишком абстрактным понятием, по поводу которого советский физик П. Г. Кузнецов сказал:

«Не понимая, «что» возрастает в неживой природе, нельзя показать и «что» убывает в явлениях жизни» С помощью теории информации современная наука начала выявлять не только загадочное «что», но и заманчивое «как».

Начнем с самых наглядных примеров. Допустим, что мы захотели научить собаку различать цифры от 1 до 10. Разложив десять карточек с цифрами в случайном порядке, мы просим собаку выбрать из них, например, цифру 6. До начала дрессировки собака понимает лишь слово «дай», поэтому в ответ на приказ «Дай цифру 6» она выберет карточку наугад. Лишь после множества повторений, поощрений и наказаний собака поймет, что требует от нее дрессировщик. Возросла вероятность того, что в ответ на соответствующую команду собака выберет именно цифру 6.

Нечто подобное происходит в живой природе. Путем «поощрений» и «наказаний» в течение множества поколений накапливается способность дифференцировать вероятности тех или иных реакций на воздействия внешней среды. В процессе такой «дрессировки» организмы, популяции, виды меняют не только свое поведение, но и физиологию, и структуру органов, то есть весь комплекс признаков, определяющих жизнеспособность данного вида. И все эти сложные взаимодействия в общем виде сводятся к одному и тому же процессу — дифференцировке вероятностей функции . При этом, как мы уже знаем, уменьшается энтропия, а количество информации возрастает ровно на столько, на сколько уменьшилась энтропия по сравнению со своим максимумом, когда все вероятности р_iбыли равны друг другу (собака выбирала любую из десяти карточек наугад).

Знаем мы и о том, к чему приводит этот процесс, доведенный до абсолюта: побеждает одна вероятность, текст превращается в повторение одинаковых букв, слов или фраз.

В живой природе такому тексту соответствуют узкоспециализированные (например, паразитические) организмы, приспособившиеся к существованию в условиях неизменной, стабильной среды. При изменении внешних условий организмы эти обречены на вымирание (так же, как текст АААА... при изменении адреса сообщения или других условий, которые были заранее оговорены, теряет смысл). Обреченность вызвана не чем иным, как отсутствием у подобных систем той спасительной энтропии, которая позволила бы осуществить поиск других вариантов существования, методом проб и ошибок приспособиться к изменившимся условиям среды. И тут возникает законный вопрос: если в процессе развития все системы стремятся к детерминации и лишаются возможности дальнейших эволюционных преобразований, то как объяснить присущую живой природе тенденцию к непрерывному образованию все более сложных и совершенных форм?

Дело в том, что биологические системы не достигают «тупикового» состояния жесткой детерминации. Выход из тупика заключается в переходе на более высокие структурные уровни, в умении природы складывать «слова» из «букв», «фразы» из «слов», «концепции» из «фраз» и т. д.

Но вот вопрос: что побуждает живую природу неуклонно шагать по этой иерархической лестнице? Оказывается, не так-то просто ответить на него. Из того факта, что естественный отбор уничтожает вредные признаки, а все полезные признаки закрепляются путем передачи потомству, вовсе не следует, что эволюция должна приводить к усложнению форм.

Дарвиновские законы случайной изменчивости и естественного отбора помогают понять, как происходит процесс эволюции. Современная наука, помимо вопроса «как?», ставит еще вопрос «почему?».

Вот что пишут по этому поводу в своей книге «Процесс эволюции» современные теоретики эволюции П. Эрлих и Р. Холм: «Основной вопрос остается без ответа: почему в ходе эволюции ДНК создала для своего собственного воспроизведения трубкозубов и людей, тогда как бактерии и другие простые организмы, казалось бы, могут не хуже служить для этой цели?»

Известный английский публицист и юморист Сэмюэль Батлер придал этой проблеме форму забавного парадокса, заявив, что для него вообще остается неясным, почему эволюция осуществляется в направлении не от слона к амебе, а от амебы к слону.

Вероятно, ответ на поставленный выше вопрос кроется в статистическом механизме эволюционных процессов. Лишенные органов зрения, обоняния, осязания, низшие организмы находятся в полной зависимости от капризов внешней среды. Сохранение подобных видов оплачивается ценой их массовой гибели и компенсируется способностью к быстрому размножению.

Организм млекопитающих представляет собой многоуровневую и многофункциональную структуру. Высокие уровни организации призваны охранять все нижележащие, обеспечивая тем самым их относительную независимость от изменений условий внешней среды. Высокие уровни организации заключают в себе большое количество информации, помогающей им оперативно и гибко приспособиться к разным условиям. Это значит, что по мере образования высоких уровней организации увеличивается вероятность выживания организмов и передачи их свойств и признаков будущим поколениям. И наоборот: любое упрощение структуры увеличивает вероятность погибнуть, не успев обзавестись потомством и передать ему по наследству тенденцию эволюции вспять. Вот почему в течение всей истории существования биосферы эволюция идет в направлении не от слона к амебе, а от амебы к слону.

Попробуем представить себе, как протекает процесс развития сложных, многоуровневых систем. Все начинается с первозданного хаоса, когда вероятности одинаковы, а энтропия имеет максимальную величину. Среда «дрессирует» систему (эта «дрессировка» может длиться сотнями поколений), заставляя ее вырабатывать реакции и структуру с дифференцированными значениями вероятностей, что соответствует уменьшению энтропии, определяемой с помощью функции . Пределом этой тенденции является жесткая детерминация, когда одна вероятность равна единице, а все остальные — нулю. Этому состоянию соответствует текст из одинаковых букв, слов или фраз.

Все только что сказанное можно изобразить в виде круга, на котором буквой Д обозначено состояние деградации (нулевой информации и максимальной энтропии), а буквой В состояние вырождения (когда накопленная информация свелась к повторению одного и того же).

В обиходе слова «деградация» и «вырождение» синонимичны. В нашей модели они обозначают два противоположных состояния системы на ее эволюционном пути. Деградация в данном контексте означает исчезновение различий элементов и признаков,когда все они приобретают равную вероятность. Вырождение означает переход от гибких, разнообразных текстов к текстам, состоящим из повторяющихся букв, слов или фраз. И все же в каком-то смысле термины «деградация» и «вырождение» остаются синонимами, потому что крайности сходятся: достигнув состояния вырождения, система теряет всякую приспособляемость (за счет нулевой энтропии, то есть отсутствия мутаций, позволяющих реализовать поиск с помощью проб и ошибок) и потому мгновенно переходит в состояние деградации (разрушается) при любых изменениях внешней среды. Если от Д к В ведет длительный путь эволюции (см. рис. на с. 125), то переход от В к Д представляет собой короткий скачок.

Мы уже знаем, что к состоянию В суждено приблизиться немногим системам (планетные системы, паразитические организмы, условные рефлексы и т. п.). Гораздо чаще, проделав определенный путь от состояния Д до какой-то точки изображенного на рисунке круга, достигнув

определенного соотношения стохастичности и детерминации на данном уровне организации, система разрывает этот «порочный круг» и переходит на следующий структурный уровень.

На новом витке спирали продолжается та же тенденция: накапливая информацию и увеличивая детерминацию, система продолжает свое движение от состояния Д к состоянию В. Значит, переход на более высокие уровни развития не спасает системы от вырождения? Выходит, что вырождение, сведение к стереотипу — это неизбежный удел, финишное состояние всех развивающихся систем?

Печально было бы, если бы так происходило в действительности. К счастью, многие явления окружающего мира опровергают столь скептический вывод, поражая нас бесконечным разнообразием отнюдь не стереотипных, а гармоничных, совершенных, непрерывно развивающихся форм.

Как увязать это с общей тенденцией к вырождению, вытекающей из анализа свойств функции ?

Может быть, функция все же в чем-то несовершенна? Не поторопились ли мы, назвав ее обобщенной математической моделью всех развивающихся систем?

Оказывается, эта функция позволяет найти ответ и на такие вопросы. Чтобы понять, как тенденция к вырождению сочетается с неограниченными возможностями развития, надо принять во внимание еще один важный принцип, который можно назвать принципом увеличения разнообразия многоуровневых систем. Суть принципа заключается в том, что из ограниченного набора букв можно составить практически неограниченное число слов и фраз.

Если в каждом слове содержится к букв, то из алфавита, состоящего из N₀ букв, можно получить N₁ = N_0^kслов.

Правда, среди этих слов будут такие, в которых одна буква повторяется трехкратно, четырехкратно, к-кратно (число N1 включает в себя все возможные комбинации букв). Этим наша модель отличается от реальных текстов, в которых используются далеко не все комбинации букв. Но для нас сейчас важно выявить, как растет разнообразие признаков по мере подъема системы на новые более высокие уровни.

Если теперь из N1 слов складывать фразы по к слов в каждой фразе, то число фраз получится

В нашем движении вверх по спирали мы поднялись пока только на две ступеньки: от букв к словам, от слов к фразам. Нетрудно сообразить, что, поднявшить на п ступенек, мы получим число комбинаций, равное

Вычисление энтропии и информации осуществляется с помощью логарифмов. Например, при равной вероятности всех признаков энтропия равна

Другими словами, максимальная энтропия на п-oм уровне больше, чем максимальная энтропия на начальном (нулевом), уровне в к^п раз. (На нулевом уровне Hо = logNo). Пройдя на п-м уровне весь круг от состояния Д до состояния В, то есть от максимальной до нулевой энтропии, система накопит информацию, количество которой окажется в к^праз больше, чем на уровне п = 0.

Эту закономерность можно представить в виде вписанной в перевернутый конус расширяющейся спирали, каждый виток которой имеет диаметр в к раз больший, чем лежащий под ним виток.

Здесь придется сделать еще одно отступление, чтобы понять, чем наша модель отличается от реальных систем.

Соотношение получено нами в предположении, что величина к на всех уровнях сохраняется неизменной, то есть каждое слово содержит к букв, а каждая фраза к слов.

В реальных текстах это условие не соблюдается: фраза может содержать и одно слово (вечерело; темнело) и много десятков слов. Слово тоже может включать в себя и всего одну букву (союзы, предлоги) и десятки букв.

Иронизируя над характерным для немецкого языка слиянием многих слов в одно длинное слово, Марк Твен придумал слово ШРАТТЕРТРОТЕЛЬГОТТЕНТОТЕНМУ-ТЕРАТТЕНТЕТЕР, означающее, что в городе ШРАТТЕР-ТРОТЕЛЬ объявился убийца (АТТЕНТЕТЕР), лишивший жизни мать готтентота (ГОТТЕНТОТЕНМУТЕР).

Чтобы показать, насколько шутка Марка Твена недалека от действительности, приведем заимствованное из современной технической литературы немецкое слово KESSELSTREINVERHINDERUNGSMITTELERZEUNSGESSELSHAFT, переводимое как «мероприятия по изготовлению растворителей для накипи, образующейся в котлах».

Мы с вами пренебрегли указанными особенностями письменной речи (распространяющимися и на другие системы) и построили модель, в которой все фразы содержат одинаковое число слов, а все слова — одинаковое число букв. Сделано это лишь для того, чтобы нагляднее выявить разнообразие признаков и количество информации в зависимости от номера уровня п при всех прочих равных условиях (в том числе и при равных количествах к тех элементов, из которых складываются слова, фразы и т. д.).

Такой прием позволил нам выявить закономерность: при подъеме на п ступенек иерархической лестницы система увеличивает свою информационную емкость в к^п раз. Проиллюстрируем это числами: если диаметр нижнего витка изображенной на рисунке (с. 128) вписанной в конус спирали принять равным 1 сантиметру, то соотношение длин витков в сантиметрах при к = 6 будет таким: 1:6:36:216:1296. Два нижних витка (алфавит из N₀ букв и весь словарь шестибуквенных слов) без труда умещаются на этой странице. Третий виток (все фразы из шести слов) не уместится даже на развороте книги. Четвертый займет заметную часть комнаты. Пятый удастся разместить только в пределах двора.

С такой скоростью растет информационная емкость

при подъеме на пять ступенек иерархической лестницы. И в такой же пропорции уменьшается скорость приближения системы к полному вырождению в результате накопления равного количества информации на различных витках спирали. Если на первом витке система прошла весь путь от состояния Д до состояния В накопив информацию , то при том же количестве информации, накопленной на пятом витке спирали (то есть при п = 5), система пройдет всего лишь 1/1296 часть пути.

Теперь нетрудно понять, почему, постоянно стремясь к состоянию вырождения, система может никогда не достичь его: чем выше она поднялась по ступеням иерархической лестницы, тем больше ей надо копить информации, чтобы перейти из состояния Д в состояние В.

На пути к В система оказывается тем дальше от этого состояния, чем больше витков спирали ей удалось пройти.

На высоких иерархических уровнях можно копить информацию, открывая новые научные истины, формируя сложные биологические системы и не опасаясь приблизить к состоянию вырождения научную мысль и биосферу Земли. Чтобы убедиться в справедливости полученных нами выводов, лучше всего перейти от общетеоретических, абстрактных рассуждений к рассмотрению свойств конкретных систем.

Самой наглядной эволюционирующей иерархической системой, пожалуй, является наш язык. Нулевым уровнем письменных текстов служит алфавит. Вполне очевидно, что на этом уровне никакого развития не происходит: число и значение букв алфавита не изменяется в течение многих столетий, если не считать таких не очень принципиальных реформ, как отказ от букв i и Ъ — «ять». Со словами уже сложнее. Для нас с вами все слова имеют определенное значение, наш словарный запас в основном удовлетворяет все наши потребности, и вряд ли у нас возникнет острая потребность в изобретении каких-нибудь новых слов. Можно сказать, что наш с вами язык на уровне слов тоже почти прекратил свое развитие, а все наши творческие потребности и возможности реализуются на уровне составляемых нами фраз.

По-иному дела обстоят у ребенка, только вступившего на творческий путь освоения языка. Потребность его в словотворчестве заметна прежде всего родителям, которые готовы каждый день рассказывать родственникам или знакомым, какие придумывает их любимое чадо неожиданные и смешные слова.

Тончайший знаток детской речи Корней Иванович Чуковский собрал богатейшую коллекцию детских слов. Вот некоторые примеры из его книги «От двух до пяти»: песок песучий; обезьяны уклюжие; мазелин; вертилятор; копатка; строганок; колоток; вык, вык и привык; отмухиваться (отмахиваться от мух); отпомнил (в смысле забыл); распонял (в смысле перестал понимать); луксус (лук в уксусе); раз на ногах ногти, то на руках рукти; раз гуси ходят гуськом, значит, утки — утьком и т. п.

Обратите внимание, какие все это точные и образные слова! Мы с вами можем лишь пожалеть, что утратили такое чуткое и образное отношение к слову и позавидовать тем, кто сумел сохранить его на всю свою жизнь. Благодаря этой способности некоторых выдающихся мастеров слова наш язык время от времени обогащается новыми словами вроде «стушеваться», «обиностраниться» и т. п. Слово «стушеваться» придумано Достоевским, «обиностраниться» — Гоголем.

Многие рожденные творческой фантазией различных авторов неологизмы со страниц их книг переселяются в повседневную жизнь.

В начале века чешский писатель Карел Чапек из известного слова «работа» образовал новое слово «робот». В наши дни вопрос создания промышленных роботов — не тема научной фантастики, а один из актуальных вопросов оснащения новейшими средствами автоматизации современных промышленных предприятий.

Кстати, столь привычное для нас слово «промышленность» в свое время тоже пришло в жизнь из литературы: его образовал от слова «промысел» известный русский писатель и историк Николай Михайлович Карамзин.

Слова «атмосфера», «кристаллизация», «вязкость» ввел в науку М. В. Ломоносов. Слово «охотиться» образовал писатель М. Загоскин (до появления этого слова бытовало выражение «ездить на охоту»). Поэт К. Батюшков впервые употребил слово «сладострастие». Часто употребляемое в наши дни слово «бездарь» предложил в начале века поэт И. Северянин. Творческой фантазией писателей, поэтов, ученых рождено великое множество ставших такими необходимыми для нас слов.

Не все неологизмы прививаются к живой человеческой речи. Не вошли в обиход предложенное Ф. М. Достоевским слово «обнеряшиться» или употребленное в стихотворении И. Северянина слово «дождить». Но в самой способности пожизненно сохранять детскую свежесть отношения к словам, фразам, событиям и явлениям заключен один из главных творческих стимулов, порождающих оригинальные научные теории, шедевры живописи, поэзии, музыки и других жанров искусства.

Такой способностью наделен от природы не каждый. Для большинства людей развитие мышления, происходящее по рассмотренной нами спирали, сопровождается детерминацией мыслей на каждом из преодоленных ими витков. Как в детстве постепенно детерминируются значения слов, так годам к тридцати на более высоких уровнях детерминируются понятия и представления, и мы начинаем пользоваться приобретенными запасами, называя их «профессиональными навыками» или «жизненным опытом» и часто прибегая к их надежной защите от непривычных для нас взглядов, новых веяний и идей.

У творческой личности мысль неустанно движется по спирали, внося свои новшества на всех уровнях и достигая все более и более высоких витков. Математически одаренный школьник творчески овладевает навыками элементарной алгебры. Если занятия математикой становятся его пожизненным делом, правила алгебры превращаются для него в детерминированные кирпичики, из которых он на верхних витках спирали будет строить более сложные понятия: функция, множество, оператор и т. п.

Переходы на более высокие уровни мышления, способность обобщать, «мыслить другими категориями» — главный показатель степени развития человеческого ума.

Примеры, которые мы рассмотрели, должны убедить читателя в том, что информационно-энтропийная спираль— это не просто хитроумная теоретическая абстракция, а обобщенная модель процессов развития, отражающая свойства реальных систем (хотя, разумеется, не исчерпывающая их).

Действенность модели мы привели на примерах творческого мышления и письменных текстов. Те же самые закономерности можно обнаружить в процессах развития возникших безо всякого участия человека биологических систем. Некоторые из них выбрали для своего существования самый нижний виток спирали. Речь идет об одноклеточных организмах, обладающих самыми простейшими формами приспособления к условиям окружающей среды. Не случайно многих из них наука относит к числу паразитических видов: легче всего им приспособиться к тем неизменным условиям (постоянному давлению, температуре, неизменному химическому составу среды), которые им предоставил «приютивший» их организм.

Но есть у спирали витки высокого уровня, где из букв складываются слова, фразы, концепции, из клеток— ткани, органы, организмы, из организмов — популяции, виды, классы и, наконец, вся биосфера, тоже представляющая собой некий комплексный, сложный организм.

Регулирование биологического развития осуществляется с помощью сложных генетических программ, для передачи которых природа использует биологический код. Этот универсальный язык биосферы тоже развивался по законам спирали, что подтверждается результатами исследований его свойств. Автор книги «Биологический код» американский ученый М. Ичас отмечает, что на уровне «трехбуквенных слов» (таких, как АГА, ГАУ, АУГ и т. п.) биологический код жестко детерминирован; каждому используемому природой генетическому слову соответствует одна из двадцати включаемых в процесс синтеза живых белков аминокислот.

В «раннем детстве» земной биосферы эти слова и связи возникали путем случайного перебора вариантов. Природа искала лучшие сочетания, как ребенок ищет удачное слово вроде «копатки», «вертилятора» и «колотка». Когда возникли сложные взаимосвязи между клетками организмов, природе уже невозможно стало «резвиться, как в детстве», потому что любая перестановка связей между словами и аминокислотами грозит организму смертельным исходом за счет образования нежизнеспособных белков. Но развитие не прекращается. Оно перешло на более высокие иерархические уровни.

Точно так же и мы, формируя новую мысль, не станем изобретать для этого свои слова или буквы. Мы воспользуемся готовым алфавитом и общепринятым (то есть детерминированным) словарем. С их помощью мы сможем составить совсем новый, оригинальный, никому не известный до этого текст.

Та же картина сложилась и в устной речи. Советский ученый В. В. Иванов на основании данных исследований «языка» обезьян пришел к выводу, что набор звуков, из которых образуются употребляемые в обезьяньем обиходе сигналы, мало чем отличается от набора звуков (фонем), из которых складывается наша устная речь. Полагают, что сходство обусловлено однотипностью давно сформировавшейся человеческой и обезьяньей гортани. Но язык наш в отличие от обезьяньего бесконечно разнообразен и гибок. Его богатство возникло на высших, не доступных обезьяньему разуму витках языковой спирали—на уровне фраз, понятий, теорий, научных трудов и литературных творений, которые создает человек.

Каждая новая научная теория тоже в той или иной степени детерминирует человеческую мысль. До открытия закона сохранения энергии мысли многих изобретателей были направлены на поиски вечного двигателя. Закон сохранения навсегда освободил человечество от этих непроизводительных интеллектуальных затрат. С новой научной теорией уменьшается энтропия научных поисков, отпадают пути тупиковые, определяется круг наиболее перспективных задач.

В принципе эта детерминация должна проявляться в статистических свойствах научных текстов, поскольку увеличение детерминации мысли влечет за собой увеличение детерминации языка.

Однако сколько бы мы ни исследовали тексты, сравнивая между собой современные книги с научными трудами прошлых веков, мы обнаружим в них одно и то же уже известное нам соотношение стохастичности и детерминации, равное 1 :4.

Наша спираль позволяет найти объяснение этому факту. Детерминация языка, связанная с появлением новых научных теорий, осуществляется на высоких уровнях иерархической спирали, информационная емкость которых больше, чем емкость нижнего уровня в к^п раз. Сколько бы информации ни содержалось во вновь написанной книге, количество ее по сравнению с информационной емкостью (длиной п-го витка спирали) будет ничтожно мало. Это значит, что с появлением новой теории мысль и язык сдвинулись в направлении В лишь на ничтожно малый, практически неощутимый шажок.

Современная наука изучает различные уровни материального мира: микроуровень элементарных частиц, молекул и клеток; макроуровень организмов, физических тел; метауровень взаимодействия галактик. И на всех уровнях она обнаруживает нескончаемую диалектическую борьбу энтропии и информации — двух противоположных начал, отражающих вечное стремление к увеличению хаоса и противодействующую ему тенденцию к образованию упорядоченных структур.

Одностороннее рассмотрение энтропийных свойств тепловой энергии породило теорию тепловой смерти Вселенной, не учитывающую той информации, которую вносят во все происходящие во Вселенной процессы участвующие в них гравитационные, электромагнитные и ядерные поля.

Например, монохроматичные («одноцветные»¹⁵) электромагнитные волны представляют собой строго периодические (то есть неизменно повторяющиеся в одинаковые промежутки времени) возрастания и спады магнитных и электрических сил.

*Хотя слово «одноцветные» является точным переводом слова «монохроматические», мы все же предпочли употребить кавычки, потому что монохроматическими могут быть как обладающие определенным цветом волны светового диапазона* так и невидимые волны, относящиеся к другим диапазонам частот.

Свойство электромагнитных волн прямо противоположно энтропийным свойствам тепловой энергии, которая стремится к состоянию деградации, обозначенному буквой Д на рисунке (с. 125), в то время как поля сохраняют неизменный порядок, соответствующий на том же рисунке состоянию В.

Мы помним, что переходу системы из состояния Д в состояние В соответствует накопление такого количества информации, при котором система переходит от равенства всех вероятностей к единственному вероятному состоянию (например, р_А = 1, а вероятности всех прочих букв равны нулю). Текст превращается в строго периодическое повторение одной буквы (А — пауза — А — пауза — А...), а энергия — в строго периодические колебания магнитных и электрических сил (возрастание — спад — возрастание — спад...).

Информация, обусловливающая такой строгий порядок, может передаваться полями другим системам: воздействия полей на некоторые системы приводят к увеличению упорядоченности их структуры. Эта закономерность проявляется и на микроскопическом уровне (при взаимодействии элементарных частиц, атомов и молекул), и на уровне исследуемых физикой макроскопических объектов (процессы намагничивания, поляризации, взаимодействий намагниченных или электрически заряженных тел), и в масштабах Вселенной (процессы формирования галактик, звездных и планетных систем).

Движение элементарных частиц, атомов и молекул регулируется близкодействующими ядерными и электромагнитными полями. Движением космических тел, звездных систем и галактик управляют дальнодействующие гравитационные поля.

Стоит лишь под действием сил инерции и гравитации образоваться какому-то сгустку материи из космической пыли, как тут же он становится центром гравитационного притяжения, вносящим упорядоченность в движение всех расположенных «поблизости» материальных частиц. Соотношением сил инерции и сил притяжения регулируются размеры и скорость вращения образующихся таким образом космических тел.

Когда возникающий в космосе сгусток материи достигает определенной плотности, вступают в действие ядерные поля. В результате гигантских взрывов из сгустков материи образуются братья нашего Солнца, вокруг

которых начинают вращаться сестры наших планет. Система «Солнце — космос — Земля» представляет собой гигантскую тепловую машину, в которой космос играет роль холодильника, а Земля — роль «рабочего тела», превращающего энергию солнечных излучений в энергию ветра, воды, грозы, землетрясений, вулканов, всех живущих на Земле организмов и всех устройств, создаваемых разумом и руками людей. Космические источники тепла— это одновременно и источники информации, содержащейся в упорядоченной энергии излучений. Так, например, Солнце — не только источник энергии, но и первоисточник всей информации, накопленной на Земле.

Взаимодействие различных сил во Вселенной можно изобразить в виде замкнутого космогонического цикла, состоящего из четырех основных стадий, проходимых различными областями Вселенной в различные времена.

Мы с вами находимся сейчас в IV секторе круга: Солнце отдает энергию окружающему пространству, энтропия в данной части Вселенной постепенно растет. Израсходовав все запасы энергии, Солнце погаснет, вся Солнечная система превратится в космическую пыль. Наша часть Вселенной окажется в I секторе изображенного на рисунке цикла: со временем из космической пыли начнут образовываться сгустки материи (сектор II), затем начнутся процессы, соответствующие Ш сектору: гигантские взрывы станут причиной образования звезд и планетных систем.

Перед нашим мысленным взором предстает Вселенная, напоминающая мехи музыкальной гармоники, которые, растягиваясь в одних местах, одновременно сжимаются в других. За тепловой смертью, наступившей в какой-либо части Вселенной, неизменно следует реанимация, стимулируемая такими «регулировщиками космического движения», как гравитационные, электромагнитные и ядерпые поля. Вселенная, как птица Феникс, то умирает, то восстает из пепла, одновременно копя порядок и увеличивая энтропию рассеиваемого тепла и распыленных в пространстве частиц.

Нельзя утверждать, что нарисованная нами картина намного оптимистичней, чем теория всеобщей тепловой смерти Вселенной. Мало кого утешит тот факт, что космические пылинки, оставшиеся от нашего некогда гармоничного и упорядоченного мира, через громадный отрезок времени (а время без движения планет вокруг Солнца и отсчитывать-то непонятно в каких единицах) станут частицами каких-то неведомых новых планет. С тем же успехом можно пытаться утешить умирающего мыслью о том, что прах его сможет служить удобрением для растущих на его могиле цветов.

Утешаться можно другим: по расчетам ученых отрезок времени, прошедшего с момента образования Солнечной системы, неизмеримо меньше того срока, за который Солнце должно остыть. Так что на наш с вами век, как говорится, хватит. Что же касается человечества, которому, может быть, предстоит дожить до момента угасания Солнца, то кто знает, что к тому времени люди будут способны творить! Может быть, новое искусственное Солнце. А может быть, искусственную Землю, которую они заставят вращаться вокруг какой-то принадлежащей не нашей галактике горячей звезды.

Все это так же трудно себе представить, как и то, что где-то в далекой от нас части Вселенной уже сейчас существует, возможно, еще более развитый и совершенный, чем наш, населенный разумными жителями мир. Так что скорбеть сейчас по поводу обреченности Солнца и нашей планеты столь же бессмысленно, как неразумно цветущему юноше горевать о том, что в конце концов, в глубокой старости, он все равно умрет. Тем более что всей Вселенной предписана не смерть, а бессмертие: космический цикл, изображенный на нашем рисунке, показывает, что одновременно с разрушающимися системами, находящимися в области разбегающихся галактик, всегда будут существовать и такие области, в которых копится информация, развивается некий неведомый нам совершенный и упорядоченный мир. Он может быть во многом не схожим с привычным для нас с вами миром: в нем могут образоваться иные формы жизни и не похожие на нас с вами разумные существа. Не пытайтесь даже представить себе, как выглядят эти далекие братья по разуму, какие животные и растения их окружают: ваша фантазия наверняка беднее, чем фантазия природы, миллиардами лет пробовавшей «на прочность» различные комбинации атомов, молекул и клеток, из которых образовались сложные организмы и разумные существа.

Конкретные признаки могут быть бесконечно разнообразными, но сам процесс эволюции подчиняется общим законам, справедливым для всей Вселенной. В основе общего механизма эволюционных процессов лежит накопление информации, определяющей структуру клеток и тканей, взаимодействие органов создаваемых природой живых существ.

Можно ли считать нарисованную нами картину «вечной жизни Вселенной» в достаточной степени достоверной? Что это: фантастический вымысел, научная гипотеза или строго доказанный факт?

Современная наука располагает фактами, подтверждающими, что помимо тенденции к увеличению энтропии во Вселенной действуют и антиэнтропийные динамические процессы. Эти факты являются дополнительными аргументами против теории тепловой смерти Вселенной. Но полностью опровергнуть ее наука до сих пор не смогла.

Были попытки опровержения теории тепловой смерти Вселенной на том основании, что второй закон термодинамики распространяется только на закрытые (то есть полностью изолированные от внешнего мира) системы, а Вселенную нельзя отнести к категории закрытых систем. Аргумент звучал неубедительно. Если считать Вселенную открытой системой, надо предположить, что она каким-то образом взаимодействует... С чем? Ведь она бесконечна! А раз так, значит, взаимодействовать ей вроде бы не с чем,разве что только с собой. Но сами с собой взаимодействуют как раз не открытые, а изолированные системы. А в них всегда растет энтропия.

Вместо убедительной научной аргументации получался порочный логический круг. И опять возникала мрачная тень тепловой смерти Вселенной.

Просто и убедительно аргументировал несостоятельность теории тепловой смерти Вселенной советский ученый А. А. Любищев: если тепловая смерть неизбежна, то почему этого до сих пор не произошло?

Это, конечно, довод, но еще не доказательство и уж во всяком случае не объяснение, каким образом удается Вселенной вопреки второму закону термодинамики избежать тепловой смерти и сохранить вечную жизнь. Наиболее убедительным на сегодняшний день представляется опровержение тепловой смерти Вселенной, основанное на рассмотрении антиэнтропийного характера гравитационных полей. Современная астрофизика изучает даже такие процессы, в которых второй закон термодинамики действует как бы наоборот. Вот что пишет по этому поводу сотрудник обсерватории Академии наук Казахской ССР доктор физико-математических наук И. Л. Генкин:

«...Один из основных постулатов термодинамики — постулат о существовании равновесного состояния — не имеет места для систем, состоящих из гравитирующих материальных точек (даже если мысленно представлять эти системы замкнутыми). Дело в том, что системы гравитирующих тел и их большие подсистемы, как можно показать, обладают отрицательной теплоемкостью. Обычная система охлаждается, теряя за счет испарения наиболее быстрые молекулы. Гравитирующая система, теряя быстрые частицы, становится горячее. Такие процессы происходят в реальных звездных системах, из которых навсегда улетают звезды со скоростями выше так называемой «второй космической» (параболической) При этом система (ее остаток) сжимается и «разогревается», то есть увеличиваются скорости звезд, что приводит к испарению новых звезд и т. п.

Эти процессы хорошо изучены в звездной динамике. Если учесть изменение массы звездной системы, то окажется, что ее энтропия непрерывно убывает, уносится из системы улетающими звездами. При этом сложность остатка системы возрастает, в нем образуются подсистемы звезд, усиливаются в целом внутренние связи между отдельными элементами, выделяется ядро и т. д.»

Так протекает реанимация, спасающая Вселенную от тепловой смерти и обеспечивающая ей вечную жизнь. Надо учитывать также грандиозность пространственных и временных масштабов космических циклов, не удивляясь тому, что один такт длится многие миллиарды лет.

Казалось бы, в свете современной науки от теории тепловой смерти не должно было остаться камня на камне: открыты реальные космические процессы, противоборствующие увеличению энтропии, установлены общие закономерности, согласно которым тенденциям равномерного растекания тепла по пространству, приводящим к увеличению энтропии, противостоят тенденции накопления информации, образования новых упорядоченных звездных и планетных систем.

Казалось бы... Но на самом деле все обстоит не так просто. Концентрация вещества в космосе неизбежно сопровождается выделением тепла в окружающее космическое пространство. Растекание тепла по пространству сопровождается увеличением энтропии. Второй закон термодинамики утверждает, что этот прирост энтропии по величине перекрывает уменьшение энтропии, обусловленное концентрацией вещества. И никто не сумел пока доказать, что это не так.

Ну а если любые процессы приводят в итоге не к уменьшению, а к возрастанию энтропии, значит, энтропия Вселенной будет становиться все больше и больше, пока не достигнет максимума, означающего, что наступила смерть.

Да, гравитация противодействует этой тенденции. Но откуда берется тепло, разогревающее сжимаемые гравитационным полем космические тела? По-видимому, часть энергии гравитационного поля переходит в тепловую энергию. А чем же восполняются потери антиэнтропийных гравитационных сил?

Современной наукой открыто одно загадочное космическое явление, известное под названием «черных дыр». «Черные дыры» лучше было бы назвать черными ямами: в них бесследно проваливаются находящиеся поблизости энергия и вещество. Дело в том, что внутри «черной дыры» плотность вещества, а следовательно, и силы его притяжения достигают таких фантастических значений, что «черная дыра» способна всасывать не только мельчайшие частицы вещества, но и проходящие вблизи нее световые лучи. Можно предположить, что «черные дыры» — это и есть те «котлы», в которых все виды вещества и энергии «перевариваются» в гравитационные силы, необходимые для восполнения происходящих в других областях Вселенной потерь гравитационной энергии, частично превращающейся в тепло.

Но как проверить эту гипотезу? Ведь вместе с веществом и энергией «черные дыры» поглощают и всю информацию, поэтому для науки остается непостижимой тайной все, что происходит внутри «черной дыры». У нее есть вход, но нет выхода, ее тайны охраняются самым надежным и самым секретным в мире замком.

А раз так, значит, нет научно обоснованных опровержений столь неугодной нам всем теории тепловой смерти Вселенной. Внутрь «черной дыры» взгляды ученых и щупальца их научных приборов не могут проникнуть, а во всех доступных наблюдению космических процессах гравитация переходит в тепло, оно растекается по пространству, значит, информация убывает, а энтропия растет. И снова на бесконечную громаду Вселенной ложится не менее громадная черная тень...

Может быть, надо с этим смириться? Может быть, восставать против неотвратимости смерти Вселенной столь же бессмысленно, как отрицать свою собственную неизбежную смерть?

Не будем делать преждевременных выводов. Новые веяния заострили внимание науки на этой проблеме. И последнее слово остается за ней.

ОПЕРАЦИЯ «ДАННИНГ». УРОВЕНЬ ШУМА. СНОВА ВЕХИ ИСТОРИИ. ПРЕСЛОВУТОЕ «ВДРУГ». ГЕНИАЛЬНАЯ МОЛНИЯ. ДВАДЦАТЬ СТРОК ИЗ ВЕРГИЛИЯ. ГУЛЛИВЕР У ЛАПУТЯН. ТВОРЕЦ ИЛИ РОБОТ? ПРОБЛЕМА ДИЛЕТАНТИЗМА

В одном американском научно-исследовательском центре произошел любопытный случай, имевший большой резонанс не только в научных кругах.

Директор управления национальных исследований доктор Кейз пригласил на совещание видных деятелей американской науки. На совещании был показан документальный фильм, в котором некий молодой человек по имени Леон Даннинг продемонстрировал полет с помощью разработанного им портативного антигравитационного аппарата. Во время полета изобретатель погиб. Не осталось ничего, кроме киноленты, зафиксировавшей полет и его трагическую развязку, и магнитной ленты, на которой были записаны прерываемые шумом аэродрома обрывочные высказывания Леона Даннинга об идее созданного им аппарата. Сохранились также обломки самого аппарата, лаборатория Даннинга и его библиотека. На основе таких данных участникам совещания было предложено восстановить аппарат.

В печать просочились некоторые сведения о частной лаборатории Даннинга, на оборудование которой им было, по-видимому, затрачено немало средств. Лаборатория поражала воображение сочетанием самых разнообразных приборов, начиная со средневековых реторт алхимиков и кончая самыми современными электронными машинами. Еще более разношерстной оказалась научная библиотека покойного, включавшая в себя и книги по теории относительности и теории поля, и всякие мистические сочинения из области черной магии, астрологии, левитации и оккультных наук.

Воображение молодого физика Мартина Нэгла было потрясено всеми этими фактами. Его не покидали мысли о тех загадочных путях, которые привели Леона Даннинга к созданию антигравитационного прибора. Спустя короткое время эти мысли оформились в законченную теорию «антигравитационного безвихревого поля», а еще месяц спустя был создан новый антигравитационный аппарат.

То, что последовало за этим, стало сенсацией года, вытеснив со страниц популярных еженедельников сообщения о «подвигах» террористов и причудах самых модных кинозвезд. На конференции, посвященной выдающемуся научному достижению — второму рождению антигравитационного аппарата Даннинга,— неожиданно появился сам Леон Даннинг. Нет, он не восстал из мертвых. И не собирался отвоевывать у Нэгла свои изобретательские права. Даннинг вообще не изобретал никаких летательных аппаратов. Он был лишь скромным исполнителем роли в фильме, который создал для своих коллег доктор Кейз. Этим приемом Кейз хотел «расшевелить» творческое воображение ученых, скованное господствующей научной парадигмой — грузом традиционных взглядов на окружающий мир.

Напоминание об алхимии, левитации, черной магии заставило ученых подумать, что рамки классических теорий, быть может, не вмещают в себя всего многообразия не познанных нами явлений природы. Проведенная Кейзом «Операция Даннинг» повысила «уровень шума» в мыслях ученых, стимулировала их творческий процесс.

Настала пора признаться читателю, что он был мистифицирован дважды: доктором Кейзом и автором этой книги, выдавшим за реальный случай историю, рассказанную американским писателем Раймондом Джоунсом в научно-фантастической новелле «Уровень шума». Положенная в основу новеллы идея, по всей видимости, заимствована Р. Джоунсом из статьи кибернетика Эшби «Усилитель мыслительных способностей», в которой утверждается, что именно шум служит источником всех новых открытий, а для «усиления мыслительных способностей» необходимо научиться возбуждать и правильно фильтровать этот шум.

Однако, сам того не подозревая, Джоунс своим рассказом опровергает точку зрения на процесс творческого мышления, высказанную Эшби. Ведь успех в создании антигравитационного аппарата был достигнут не столько тем, что в создании ученых был повышен «уровень шума», сколько тем, что своей мистификацией Кейз сумел направить к определенной, четко поставленной цели описанный в рассказе творческий процесс.

Логика развития сюжета оказалась сильнее логики Эшби и привела автора рассказа «Уровень шума» к не до конца осознанному им самим выводу о необходимости сочетания направленности и стохастичности научного поиска.

Мы же воспользовались сюжетом рассказа «Уровень шума» в качестве повода для разговора о том, что существование оптимального соотношения стохастичности и детерминации, энтропии и информации характерно не только для эволюции языка и биологических видов, но и для любых других процессов развития, к числу которых относится изобретательство, научное и художественное творчество и любая другая форма созидательной деятельности людей.

С тех пор как люди стали задумываться над закономерностями объективного мира, их начала волновать и другая проблема: закономерности развития творческой созидательной мысли, позволяющей людям познавать, понимать и преобразовывать окружающий мир. Эта рефлексия мышления, стремление мысли познать свою собственную природу, начавшись в древности, продолжается и по нынешний день. И так же, как в других областях науки, во взглядах на природу творческого мышления ученые многократно кидались из крайности в крайность, то чрезмерно уповая на спасительные случайности, якобы служащие единственным источником всех новых идей и открытий, то утверждая, что случайности вовсе нет места в истинном творчестве, которое должно представлять собой четко направленный, подчиняющийся строгим законам формальной логики детерминированный процесс.

Еще в IV веке до нашей эры в блистательных трудах Аристотеля «Аналитика», «О софистических опровержениях» были вскрыты фундаментальные законы, на которых зиждется строгая логическая мысль. Аристотель сумел показать, что все логические построения, сколь бы сложными они ни казались, основываются на довольно простых логических правилах. Шаг за шагом усложняя рассуждения, при строгом соблюдении формальных логических правил всегда получишь единственно правильный для данных исходных посылок ответ.

Прошло девятнадцать веков... Опять эти вехи истории! Ничего не поделаешь: если хочешь глубже понять суть современной научной проблемы, лучше всего пройти заново весь путь от истоков до ее современного состояния, мысленно останавливаясь у каждой из важных исторических вех.

Итак, девятнадцать веков спустя после создания логики Аристотелем выдающийся английский мыслитель лорд Ф. Бэкон, вооружившись законами логики и индукции, решил с их помощью открыть все, что не успели открыть до него. Если правильно (то есть строго соблюдая формальные логические правила) обрабатывать данные, добытые в эксперименте, считал автор «Нового Органона», все открытия будут вытекать из такой обработки эмпирических данных сами собой.

Однако благие пожелания Бэкона так и остались всего лишь провозглашенным призывом, поскольку ни одно из последующих открытий не было сделано на основе одних только правил формальной логики, как хотел бы того Бэкон. Скрупулезно собранные экспериментальные факты навсегда оставались бы бесполезной грудой цифр, таблиц, понапрасну изведенной бумаги, и никакая логика не могла бы извлечь из этой груды новую осмысленную концепцию, если бы вся информация не подбиралась целенаправленно, со стремлением исследователя подтвердить или опровергнуть часто еще до конца не созревшую, а иногда даже едва промелькнувшую мысль. Толчком для открытий служат гипотезы — вот новый взгляд на природу творческого процесса, высказанный в конце прошлого века Клодом Бернаром в противовес бэконовским утверждениям, будто делать открытия не труднее, чем печь лепешки: был бы рецепт для теста, огонь, сковородка, масло, и тогда любому желающему гарантирован полный успех. Нет, делать открытия не удается так же уверенно, как печь лепешки. Помимо сковороды, масла, рецептов, желания, нужна еще руководящая идея, ценность которой, собственно, и предопределяет результат.

Как часто случается и в науке и в жизни, среди сторонников взглядов Клода Бернара нашлись и такие максималисты, которые решили, что раз собака зарыта в научных гипотезах, то формальная логика для исследований и открытий совсем не нужна. Больше того, по. их мнению, сформулированные Аристотелем формальные правила логики даже вредны для исследователя, поскольку они сковывают свободную творческую мысль. Врт еще одно неопровержимое доказательство плодотворности возвращения к важным вехам истории: в споре о роли Аристотелевой логики в процессе творческого мышления Аристотель мог бы выступить самым строгим судьей. Ибо не кто иной, как Аристотель, первым высказал примерно те же самые мысли об ограниченных возможностях формальной логики, которые спустя двадцать два века повторил Клод Бернар.

В отличие от Бэкона Аристотель вовсе не утверждал, что разработанная им формальная логика — единственный универсальный способ научного мышления. Напомним: Аристотель подчеркивал в «Топике», что в процессе мышления, помимо однозначных и достоверных выводов, могут быть и не подчиняющиеся законам формальной логики выводы предположительного характера, неоднозначные заключения типа «может быть — да, но, возможно, и нет». Такой способ мышления Аристотель считал диалектическим, противопоставлял его строго логическому мышлению (Аристотель называл этот способ аподиктическим), дающим однозначный и полностью достоверный (то есть, переведя на современный научный язык, имеющий стопроцентную вероятность) ответ.

Как это ни удивительно,взгляды Аристотеля оказались ближе к современным научным воззрениям на диалектическую природу творческого мышления, чем все, что высказывалось по этому поводу в течение многих веков после него. Хотя и по сей день есть немало приверженцев крайних позиций, спор все еще не решен до конца.

Как рождаются изобретения?

Существует множество механизмов, приборов, методов, приспособлений, которые для всех уже стали привычными. И вдруг находится человек, который заявляет, что надо делать совсем не так. И предлагает оригинальное, неожиданное решение. Неожиданное не только для тех, кто пользовался старой конструкцией механизма или прибора, но и для него самого. Спросите его: как он пришел к такому решению? Вряд ли он скажет в ответ что-нибудь вразумительное. Думал, искал, ходил вокруг да около, долго не получалось, и вдруг...

Опять это пресловутое «вдруг»! Откуда оно берется? С неба? А может быть, правильнее считать, что новые открытия и изобретения возникают вовсе не «вдруг»?

Принципиально новым этапом в развитии взглядов на природу творческого мышления было создание эвристических программ электронно-вычислительных машин.

Я уже говорил о том, что до тех пор, пока машинные программы строились только по правилам формальной логики, машины не способны были принимать каких-то решений, выходящих за рамки программ. Чтобы наделить машину эвристическими способностями, пришлось специально вводить в программы шум.

Проводя параллель между эвристическими программами ЭВМ и творческим мышлением человека, многие ученые стали делать слишком поспешные выводы, будто в момент создания новых теорий или изобретений в голове автора тоже действует некий шум.

Впрочем, еще раз окинув ретроспективным взглядом вехи истории, можно обнаружить, что идея об участии шума в процессе творчества отнюдь не является детищем кибернетики: ту же самую мысль высказал еще в 1855 году американский ученый А. Бен. Кстати сказать, ему же принадлежит столь полюбившееся кибернетикам выражение «метод проб и ошибок» Электронно-вычислительная техника помогла переосмыслить и терминологию А. Бена и его идею о роли случайностей в творческих процессах: ведь теперь такие процессы (пусть весьма упрощенно и приближенно) моделируются в эвристических программах электронных машин. Метод проб и ошибок реализуется здесь давольно-таки просто: для осуществления эвристического поиска на определенные промежутки времени вместо команд, предусмотренных жестко детерминированной программой, вводится обыкновенный шум, о котором здесь уже было сказано, что он и есть «порция энтропии», столь необходимая для любого созидательного процесса.

Может быть, подобный шум возникает и в голове ученого, когда он ищет ответ на нерешенный научный вопрос?

Казалось бы, слишком уж очевидна механистичность подобного упрощенного взгляда на сложный процесс научного творчества. И тем не менее именно этот взгляд импонирует некоторым западным ученым, к числу которых принадлежат, в частности, У. Р. Эшби, Л. Бриллюэн и Дж. Кэмпбелл. В работе Кэмпбелла данная точка зрения раскрывается наиболее последовательно и полно ¹⁶. Стоит, потратив некоторое время, восстановить цепь его рассуждений, чтобы уяснить себе, из-за какого звена распадается вся цепь.

*Упоминаемую работу Кэмпбелла читатель сможет найти при желании в сб.: Самоорганизующиеся системы М., Мир, 1964

Лейтмотивом работы Кэмпбелла служит утверждение, что в основе творческого поиска лежат слепые вариации, не зависящие ни от прошлого опыта, ни от цели поиска и поставленных творческих задач. По мнению Кэмпбелла, ни удачно найденное решение проблемы, ни открытие, ни изобретение «ничего не говорят нам о превосходстве гения одного человека — просто так случилось, что он стоял на том месте, которое внезапно озарила молния». «Мы испытываем соблазн,— рассуждает Кэмпбелл,— искать у этого человека наличие особо неуловимого таланта... В случае подлинно не поддающегося предвидению творческого акта наше «благоговение» и «удивление» должно быть направлено вовне, к внешнему миру, который так себя обнаруживает, а не к тому, что предшествовало этому открытию. Точно так же, как мы не приписываем особого «предвидения» удачному мутанту по сравнению с неудачным, мы во многих открытиях не должны предполагать, что изумительные заключения имели столь же изумительное прошлое».

Надо признать: сравнение с удачным мутантом выбрано автором в качестве аргумента как раз весьма неудачно. «Удачный мутант» — это тоже результат всей предшествующей эволюции, которая как раз и является «изумительным прошлым» биосферы Земли. Учет «изумительного прошлого» — необходимое условие анализа эволюции биологических видов. В противном случае мы вправе считать, что «удачная мутация» инфузории могла породить дельфина, первый мужчина появился на свет в результате «удачных мутаций» молекул глины, а первая женщина — в результате «мутаций» его ребра.

Простой расчет, проведенный современным американским ученым М. Иденом, показывает, что путем «чисто случайного» перебора комбинаций не могли бы возникнуть не только сложные организмы, но даже отдельные молекулы белка. Белковые молекулы представляют собой разнообразные чередования аминокислот. Существующие в природе 20 аминокислот — это, как уже говорилось, слова, из которых комбинируются фразы — молекулы белков. Каждая фраза содержит в среднем около 250 слов.

Вернемся еще раз к принципу увеличения разнообразия. Общее число фразN₂, которые можно составить, комбинируя 20 слов (N1=20) по к слов в каждой фразе (где к = 250), составит:

Общее число устойчивых белковых молекул по приблизительным подсчетам Идена составляет около 10⁵². Вероятность того, что случайная фраза из 10³²⁵ фраз окажется белковой молекулой, составляет ничтожную величину: 10⁵²/10³²⁵ = 10^-273.

Иден приходит к выводу, что реализация подобной случайности даже в течение миллионов столетий практически столь же невероятна, сколь невероятно, чтобы ребенок, играющий в кубики с буквами, вдруг набрал хотя бы первые 20 строк из «Энеиды» Вергилия.

Тем не менее Кэмпбелл пытается нас убеждать, что именно нечто подобное и происходит в процессе творческого мышления: при решении той или иной научной проблемы шансы на успех у исследователя, наделенного эрудицией и опытом, ничуть не выше, чем у того, кто пытается ту же проблему решать наскоком.

По мнению Кэмпбелла, «многие важные вклады в науку будут сделаны сравнительно неталантливыми и малоусердными людьми», ибо всякая иная позиция приводит к «обожествлению творческого гения, которому мы приписываем способность непосредственного ясновидения, вместо барахтанья мыслей и блуждания по тупикам, что является, как мы это осознаем, прообразом наших процессов мышления».

Трудно придумать более утешительную теорию для тупиц и лентяев: не надо овладевать знаниями, намечать цель, упорно идти к ней — пусть себе ничем не обремененная мысль «барахтается» и «блуждает», авось на что-нибудь путное и набредет.

Несостоятельность подобных выводов столь очевидна, что даже сам автор вынужден, хотя бы отчасти, это признать. Не случайно он вспоминает, что еще в 1726 году Свифт создал пародию на подобные псевдонаучные толкования творческого процесса, описав в «Путешествиях Гулливера» лапутянскую академию, где великие истины открываются путем нанизывания на стержни случайных последовательностей букв.

Существует современная модификация этого метода, которому группой авторов было присвоено шутливое название «алгоритма Британского музея». Суть метода заключается в том, чтобы заставить обезьян стучать на печатающих машинках. Расчеты показывают: путем случайного перебора букв в течение миллиона лет группа обезьян наряду со множеством бессмысленных вариаций создаст и осмысленные страницы всех книг, которые хранятся в Британском музее.

Так в чем же все-таки состоит отличие талантливого ученого от обезьяны? Пытаясь ответить на этот вопрос, Кэмпбелл приходит к выводу, что разница проявляется не на этапе поиска, а лишь на этапе отбора «слепых вариаций». «Различие между успехом и неуспехом лежит в условиях выбора встретившихся заново комбинаций, а не в различиях талантов при создании проб». Другими словами, в «алгоритм Британского музея» надо включить опытных библиографов, которые смогли бы из обильного потока обезьяньего творчества отбраковывать вариации, в которых окажется все, что написали Аристотель, Спиноза, Бэкон, Шекспир, Шиллер, Пушкин, Толстой и т. д.

Итак, процесс творческого поиска Кэмпбелл подразделяет на две независимые стадии, из которых первая, по его мнению, абсолютно случайна (поиск), а вторая — детерминирована (отбор). Согласно трактовке Кэмпбелла такие факторы, как способности, эрудиция, опыт, проявляются лишь на второй стадии, в то время как первая стадия совершенно от них не зависит.

«Каковы же признаки, по которым можно различать мыслителей друг от друга, исходя из концепции модели «проб и ошибок?» — спрашивает Кэмпбелл.— Прежде всего, они могут отличаться друг от друга точностью и подробностью своих представлений об окружающем мире, о манипуляциях с его элементами, а также представлений о критериях выбора... Творческий мыслитель большого масштаба может удерживать в уме большое количество таких критериев, и поэтому увеличивается вероятность его успеха в решении проблемы, соприкасающейся с первоначальным главным направлением его попыток. Последняя область индивидуальных различий в способностях связана с умением накапливать и передавать встречающиеся решения».

Если для иллюстрации снова прибегнуть к помощи «алгоритма Британского музея», общие высказывания Кэмпбелла можно истолковать так: талантливый библиограф должен быть эрудирован в такой степени, чтобы он мог узнавать сочинения и Аристотеля и Толстого. Если же он эрудирован, скажем, только в области философии, то из потока обезьяньего творчества он выделит сочинения Аристотеля и Бэкона, а Шекспира и Шиллера отправит «в брак». Больше того, и философию и литературу он должен знать в мельчайших подробностях: ведь вместе с подлинными сочинениями Аристотеля в потоке книг будут встречаться экземпляры, отличающиеся от подлинника только переиначиванием одной авторской мысли или перестановкой всего лишь двух фраз или двух слов.

На основании своих представлений о творчестве как о сочетании слепых вариаций и направленного отбора Кэмпбелл делает чисто практический вывод «о целесообразности взаимно дополняющих друг друга комбинаций талантов в творческих объединениях, хотя, как известно, несдержанный, обуреваемый идеями человек и человек методического склада, склонный редактировать и протоколировать, являются плохо совместимыми коллегами». Другими словами, один родился на свет, чтобы генерировать неожиданные идеи, другой — чтобы их фильтровать. И вот этим-то доведенным до логического завершения искусственным расчленением процесса мышления сначала в пределах одного мозга, а затем между сознанием двух различных людей («коллег») Кэмпбелл, наконец, и вскрывает корень своих противоречий, проистекающих из допущения, что стохастический поиск и детерминированная его направленность не могут диалектически совмещаться в одном мозге, в одно и то же время.

Источник ошибочных выводов и взглядов на природу процесса мышления — в непреодоленной полностью современной наукой метафизичности подхода, при котором (придется еще раз напомнить слова Энгельса) «какая-нибудь вещь, какое-нибудь отношение, какой-нибудь процесс либо случайны, либо необходимы, но не могут быть и тем и другим».

В противовес такому метафизическому подходу эвристические программы электронных машин строятся на сочетании детерминированных логических операций со случайными шумовыми процессами, поэтому современные «неометафизики» не пытаются отрицать роль ни тех ни других. Однако вековые метафизические традиции мешают признать, что процесс может быть «и тем и дру-гим» одновременно. Отсюда возникает желание искусственно расчленить диалектически единый процесс творческого мышления на «чисто» случайную и жестко детерминированную части (случайный поиск и детерминированный отбор).

Между тем именно совмещение случайных и детерминированных связей — это и залог и необходимое условие всякого творческого успеха. Тот факт, что такое совмещение в пределах единой системы в принципе возможно, подтверждает анализ вероятностных свойств языка. Как уже известно читателю, в языке благополучно сосуществуют и энтропия и жесткие детерминированные правила, причем на каждый бит непредсказуемой информации приходится 4 бита, которые можно заранее предсказать.

Язык — средство общения, в процессе которого мы формулируем мысли. Выявленное в языке сочетание неожиданных и предсказуемых элементов присуще и самому процессу мышления и тем связям между клетками мозга, которые его обеспечивают.

В чем проявляется это свойство творческого мышления? Понять нетрудно. Предсказуемость представляет собой, в сущности, выбор направлений поиска. Но в то же время для каждого направления остается диапазон непредсказуемых решений. Если сузить его до пределов общепринятых представлений и взглядов, то не приходится надеяться на неожиданные ассоциации или, как выражаются современные физики, «сумасшедшие идеи». С другой стороны, успеха в творчестве достигает не тот, чья мысль «барахтается» и «блуждает» без всяких ограничений, а тот, кто сумел заранее определить правильные направления поиска и объективные критерии оценки того, что в каждом из выбранных направлений удается найти. (Из двух названных условий Кэмпбелл признает только необходимость критериев.) Лишь после того как четко сформулирована цель научного поиска и намечены возможные пути достижения поставленной цели, можно осуществлять в выбранных направлениях стохастичный поиск по методу проб и ошибок, не слишком сужая его границы. В умении совместить оптимальным образом противоречивые условия стохастичности (энтропийности) и целенаправленности поиска и проявляется истинный творческий талант.

Что же определяет успех научного или художественного творчества: устойчивость, пунктуальность или неожиданность, смелость и широта? Кто должен жить в ученом или в художнике, направлять его поступки и мысли, подсказывать решения и слова — творец или робот?

И тот и другой! В этом и заключается противоречивая сущность творческого процесса и все вытекающие из нее сложности самого творчества и так называемых творческих натур.

История науки и техники знает немало примеров того, как важные открытия и изобретения рождались путем неожиданных сопоставлений несходных явлений из далеких научных или технических областей. Этим процесс мышления отличается от процесса биологической эволюции, в котором многообразие видов и видовых признаков обусловлено не широким диапазоном мутаций у одного поколения, а последовательным накоплением небольших отклонений в течение многих сменяющихся поколений. Именно благодаря этому свойству возникает тенденция постепенного целесообразного развития органов (а не внезапное «чисто» случайное образование дельфина из инфузории, как хотел бы того Кэмпбелл). Именно в таком смысле следует понимать высказывание известного американского биолога К. Уоддингтона: «Мы, разумеется, не должны считать, что глаз позвоночного животного, нога лошади или шея жирафа представляют собой в сколько-нибудь серьезном смысле результат случайного поиска».

Действительно, процесс эволюционного образования глаз или шеи жирафа отличается от игры ребенка, раскладывающего буквы в случайном порядке и неожиданно вопреки законам теории вероятностей способного набрать 20 вергилиевских строк. Процесс эволюции не нуждается в столь невероятных совпадениях. Дело в том, что в течение миллионов лет предыстории того или иного биологического вида в его генетическом коде накопилось не 20, а 20 тысяч или даже 20 миллионов упорядоченных строк. Роль мутаций заключается в том, чтобы путем случайного перебора найти всего одну букву или в лучшем случае одно слово, с которого могла бы начаться следующая строка.

При этом (вспомним еще раз нашу спираль) буквой какого-то иерархического уровня могут служить и слова и целые фразы, то есть сложные комплексы взаимосвязанных признаков, обеспечивающие целесообразное взаимодействие организма с внешней средой.

Мутации взаимосвязанных генов должны быть каким-то образом согласованы друг с другом, иначе каждый полезный признак догружался бы множеством бесполезных и вредных, подобно тому как в нагрузку к интересующей вас книге вам иногда предлагают купить еще пяток вам ненужных. В конце концов это приводило бы не к улучшению приспособляемости популяций и видов, а к полному их вымиранию под ударами не прощающей неудачных проб и неизбежных ошибок неумолимой внешней среды.

Здесь уместно напомнить сказанное ранее: в природе все происходит иначе. Накопленная организмами информация, определяющая всю их структуру и функции, ограничивает и направляет процессы самопроизвольных (спонтанных) мутаций точно так же, как информация языковых правил ограничивает и направляет непредсказуемые «мутации» языка. Сохраняемая в структуре систем информация обеспечивает и осмысленную упорядоченность письменных текстов и целесообразную направленность тех или иных случайно возникших полезных биологических признаков, которые передаст по наследству потомкам тот или иной мутант.

Признавая ограничения мутаций, происходящих на уровне взаимосвязанных генов, нельзя согласиться с Уоддингтоном, который,повторяя ошибку Кэмпбелла, пытается расчленить на чисто случайную и жестко детерминированную части диалектически единый процесс.

По мнению Уоддингтона, случайный поиск может осуществляться только на самом первичном уровне организации «генетического материала» и выражается в добавлении, исключении или изменении последовательности нуклеотидов в молекулах ДНК.

«Следует ли из этого, что изменения, на которые действует естественный отбор, также случайны?» — спрашивает Уоддингтон. А в качестве ответа приводит следующий пример:

«Форма гравия на дне реки определяется случайными процессами, то есть возникает в результате случайного поиска. Однако из этого не следует, что случайный поиск играет сколько-нибудь существенную роль в строительстве моста из бетона для приготовления которого был использован этот гравий. Факторы, учитываемые при сооружении моста, относятся, так сказать, к иному порядку сложности, чем те, которые определяют образование компонентов бетона. Надо спросить, не обусловлена ли приписываемая эволюции зависимость от случайного поиска сходным смешением различных порядков сложности?»

В процессе биологической эволюции «гравием» является упомянутый выше генетический материал, для которого Уоддингтон признает право случайных мутаций отдельных генов. Однако «у высших организмов... изменения, оказавшиеся выгодными в эволюционном плане, зависят вообще не от случайных мутаций единичных генов... Эволюция высших организмов зависит от отбора признаков, на которые более или менее одинаково интенсивно влияет большое число генов. Такие признаки можно сравнить скорее с бетонными блоками, а не отдельными камешками гравия в бетоне».

Все вышесказанное не вызывало бы никаких возражений, если бы Уоддингтон признал право случайного поиска и за строителями моста. Но мост Уоддингтона почему-то должен быть непременно построен по стандартному, закостеневшему, детерминированному проекту, из которого случайный поиск должен быть абсолютно исключен.

«Возвращаясь к аналогии с бетонным блоком, можно сказать, что роль случайных процессов заключается в том, чтобы «создать» гравий; затем мы можем из этого гравия приготовить бетон, а этому бетону придать форму какого-либо объекта, приспособленного к окружающей среде. Эта форма не будет воспроизводить объект во всех деталях, если гравий был слишком крупный; если же гравий, напротив, был слишком мелкий, то форма будет недостаточно прочной. Самое главное — это чтобы смесь имела оптимальный состав. В образовании гравия участвуют лишь случайные процессы, но от этого еще очень далеко до вывода, что формы, образующиеся в соответствии с тем или иным объектом, т. е. фенотипы, в разных условиях среды также возникают путем случайного поиска».

Совершенно тот же подход, что у Кэмпбелла: стремление разорвать единый процесс на две части, выделить на него чисто случайную и жестко детерминированную части. Но выводы прямо противоположны: Кэмпбелл преувеличивает роль случайного поиска в процессе эвристического мышления, а Уоддингтон пытается преуменьшить роль случайных мутаций в процессе образования биологических видов. Как та, так и другая крайность вытекает из метафизического подхода к исследованию диалектически противоречивых явлений, подхода, при котором исследователь стремится во что бы то ни стало доказать, что явление «либо случайно, либо необходимо», что оно ни в коем случае не должно и не может быть «и тем и другим».

Истина же, как мы убеждались неоднократно, находится где-то между двумя крайностями: на уровне «бетонных блоков» (комплексов наследственных признаков, управляемых определенными комбинациями взаимосвязанных генов) природой тоже осуществляется эвристический поиск, однако мутации происходят не в безграничных пределах, а в рамках определенных детерминированных генетических правил, увязывающих одновременные изменения во многих генах и тем самым определяющих целесообразность и направленность мутаций, подобно тому как соблюдение ранее апробированных строительных правил гарантирует долговечность и прочность вновь создаваемого моста.

В отличие от осознанного творческого процесса процесс биологической эволюции осуществляется растянутыми во времени ничтожно маленькими шажками, поскольку природа не знает заранее, чего она хочет, а просто «мутирует наугад букву за буквой», а затем «испытывает на прочность» (в смысле приспособляемости и выживаемости) каждый полученный вариант. В этом смысле поиск в процессе биологической эволюции в большей степени приближается к слепому, хотя и он не является абсолютно слепым: созидая новый видовой признак, природа неукоснительно сохраняет в своей «генетической памяти» весь остальной комплекс признаков, определяющий данный вид.

Для осознанного творчества это условие вовсе не обязательно. В случае необходимости поэт может выкинуть из памяти 20 уже написанных строк задуманной поэмы и начать заново. Так часто и поступает художник или ученый в тех случаях, когда он чувствует, что предварительно накопленные представления и достижения становятся отягчающим творческий акт багажом. В этом часто и заключается еще один важный секрет творческого успеха: суметь вовремя выйти из тупика, наметив обходной путь и новую этапную (не теряя прежнюю конечную) цель. Здесь человеку-творцу обычно приходит на помощь воображение, которым созидающая биологические виды природа, увы, не наделена. Потому-то природа и вынуждена двигаться по пути созидания миллиарды лет маленькими шажками, в то время как человек может в один момент озарения «найти точку опоры и перевернуть земной шар». Благодаря способности творческой мысли мгновенно «мутировать» ассоциации между любыми явлениями наше сознание может за сравнительно короткое время воспроизводить (моделировать) такие процессы, как эволюция биологических видов, реальная продолжительность которых составляет миллионы и миллиарды лет.

Можно сказать, что в процессе осознанного творческого поиска «цель—эталон» может возникнуть как перспективно (с помощью воображения, интуиции), так и ретроспективно (из накопленного опыта и сохраняемых представлений), а в процессе биологической эволюции природа может создать только ретроспективный эталон

Возникающие в процессе творческих поисков ассоциации рождаются не «слепыми шараханиями и блужданиями мысли», а целенаправленным поиском, сопоставлением приобретенных предварительно глубоких знаний из нескольких не связанных между собой, но освоенных данным исследователем областей. Лучшим тому подтверждением может служить пока еще очень короткая, но уже весьма поучительная история создания теории информации. Главный этап в создании теории заключался именно в сопоставлении не связанных между собой областей человеческих знаний: взяв формулу энтропии из статистической физики, К. Шеннон предложил решать с ее помощью задачи техники связи. О том, что из этого получилось, мы говорим на протяжении всех страниц этой книги, затронув, конечно, не всю проблематику теории информации, а только одну из сторон.

Широко известно то обстоятельство, что в успехе решения любой новой научной проблемы интуиции исследователя принадлежит далеко не последняя роль. А что представляет собой интуиция, как не совмещение случайных и детерминированных связей, когда накопленный опыт подсказывает примерное направление поиска и способы проверки и отбора гипотез, а недостаток исходных данных восполняется удачными решениями, принимаемыми «наугад»! «Интуиция предлагает, а мышление доказывает»,— сказали по этому поводу авторы книги «Целеустремленные системы» Ф. Эмери и Р. Акофф.

История мировой науки знает немало примеров того, как случайные совпадения явлений порождали внезапные озарения, давшие миру удивительные плоды. Помимо общеизвестных легенд о ньютоновском яблоке или о приснившейся Менделееву периодической системе химических элементов, существует множество фактов, подтверждающих, что в научных открытиях случайность играет немаловажную роль. Взаимосвязь электричества и магнетизма была установлена Эрстедом благодаря тому, что во время занятий один из его студентов случайно заметил отклонение намагниченной стрелки, расположенной неподалеку от провода, по которому Эрстед пропускал электрический ток. Фарадей случайно заметил кратковременное отклонение стрелки прибора в момент подключения источника питания к изолированной от цепи прибора (первичной) обмотке. Этого было достаточно для установления закона электромагнитной индукции, существование которого Фарадей предвидел интуитивно, но не мог подтвердить опытом в течение десяти лет. Рентген обнаружил названное затем его именем жесткое излучение благодаря тому, что рядом с катодной трубкой (прообразом современных электронно-лучевых трубок) случайно оказался не убранный на место флюоресцентный экран. Созданию покрываемых солями серебра светочувствительных фотопластинок помогла серебряная ложка, случайно положенная Дагерром на йодированную металлическую поверхность и оставившая на ней свой след.

Все эти примеры иллюстрируют огромную роль случайностей в рождении изобретений и открытий. Но в одних ли случайностях дело? Ведь не случайно же эти открытия сделали именно Ньютон, именно Эрстед, именно Фарадей, Дагерр, Рентген!

Если бы Фарадей, Эрстед, Даггер, Рентген не имели за плечами многих лет упорных научных поисков, вряд ли они обратили бы внимание на отклоняющиеся стрел ки, засвеченный экран и почерневшую пластину. А Менделееву не приснился бы такой важный для всего человечества сон. В том-то и штука, что каждый из них уже нес в подсознании в той или иной степени созревшую идею, сотни раз продуманную гипотетическую концепцию, а случайности лишь помогли ухватиться за недостающее звено.

О необходимости целенаправленных исследований и руководящей идеи сам Дмитрий Иванович Менделеев говорил так: «Лучше держаться такой гипотезы, которая может оказаться со временем неверной, чем никакой» И всей своей жизнью Менделеев подтвердил правильность такой установки: забраковав несколько собственных гипотез относительно закономерностей в изменениях свойств химических элементов, он в конце концов установил периодический закон.

Если бы каждый научный поиск был чисто случайным, это означало бы равенство вероятностей всех направлений поиска. Такой ситуации соответствует полное отсутствие предварительной информации, то есть максимально энтропийный поисковый процесс. Так может «творить» обезьяна, для которой в силу отсутствия предварительной речевой информации безразличны все значения букв. Ребенок, овладевающий навыком чтения, творит и ищет уже направленно: на основе усвоенной предварительно разговорной речи он стремится составить из букв произносимые слоги и осмысленные слова. Предварительный опыт ученого позволяет ему осуществлять частично направленный, а частично случайный (по методу проб и ошибок) поиск новых связей между явлениями, понятиями и т. д. Тот же принцип лежит в основе поэтического (и любого другого художественного) творчества: удачные поэтические образы, рифмы и ритмы возникают как результат знания произведений предшественников и современников и общих законов поэтики и стилистики в сочетании с удачным поиском новых ассоциаций и форм.

Чисто случайным связям между словами, при которых энтропия достигает максимума, соответствуют бессмысленные и несогласованные сочетания слов («умный бревно», «вкусные деготь» и т. п.). Случаю нулевой энтропии соответствуют литературные штампы. А где-то у «золотой середины», сочетающей неожиданные ассоциации и детерминированную целенаправленность мысли, рождаются такие поражающие воображение и западающие в душу образы, как скачущий по мостовым Петербурга пушкинский Медный всадник, мчащаяся по миру русская гоголевская птица-тройка, ищущая кого-то в потемках одинокая гармонь М. Исаковского...

Словом, опыт, практика опровергают концепцию «неограниченной свободы творчества», которую провозгласил талантливый американский физик Леон Бриллюэн. Вслед за Эшби и Кэмпбеллом Бриллюэн тоже стал утверждать, что идеи, теории, изобретения и открытия должны возникать из шума, как Афродита из морской пены. А все попытки ограничивать роль шума в творчестве ранее сложившимися взглядами и теориями (Бриллюэн не без оттенка презрения именует их «измами») только вредят делу. С этих позиций написана Бриллюэном книга «Научная неопределенность и информация». С возражениями против крайней позиции Бриллюэна выступил в послесловии к русскому изданию книги советский философ И. В. Кузнецов.

«Можно ли считать подлинно научным,— пишет И. В. Кузнецов,— столь «свободное» мышление, что оно решительно ничем не ограничено, которое, не считаясь ни с какими законами природы, ни с установленными законами логики, ни с добытыми прежде результатами познания, «творит» все, что ему вздумается? Конечно, нет! «Свобода мышления» — действительно научного мышления — на самом деле предполагает весьма жесткую внутреннюю дисциплину: подчинение определенным законам логики, требованиям доказательности, ясности, последовательности, правилам образования и применения научных понятий и теорий, требованиям соответствия познанным законам природы, соответствия объективной реальности и подчинения строгим критериям истинности. Конечно, эти требования сами меняются и уточняются в ходе развития познания, некоторые порой даже ломаются совсем. Но «свободная мысль» всегда, даже при наличии в ней таких элементов, выходящих за рамки обычных логических форм, как фантазия, воображение, интуиция, так или иначе согласуется с указанными требованиями и именно поэтому оказывается эффективной. Отрицать — это значит принять всерьез, например, заявление невежды о том, что его «свободное мышление» о переменных математических величинах «ограничено» правилами дифференциального и интегрального исчисления, или сочувствовать утверждениям некоего изобретателя о том, что физика с ее законами сохранения и превращения энергии и вторым началом термодинамики ограничивает «свободу мышления» в создании проектов вечных двигателей первого и второго рода.

Конечно, и математика, и физика, как и все другие науки, благодаря установленным ими законам ограничивают определенным образом «свободу мышления». Но это, по существу, ограничения от ошибок и путаницы, а не преграды для творчески действующего научного мышления».

Выходит, что точка зрения Л. Бриллюэна об отрицательном влиянии всех без исключения «измов» сама тоже является порождением определенного «изма», а именно метафизического подхода к процессу познания, неизбеж-но приводящего, как мы уже убедились, к абсолютизации одной из сторон диалектически противоречивого процесса (в данном случае к абсолютизации «научной неопределенности») и к игнорированию другой стороны (определенных «ограничений», обусловленных наличием накопленной информации и признанных научных теорий) Только в легенде морская пена рождает Афродиту А в жизни из морской пены, или шума морского прибоя, или из какого-либо другого шума нельзя извлечь ни самой Афродиты, ни ее скульптурных изображений, ни каких-либо других произведений искусства, научных теорий, открытий, изобретений, идей.

Не существует творческого процесса, не ограниченного рамками ранее апробированных приемов, методов и теорий. Но плохо, если ограничения становятся настолько жесткими, что творцу новых идей или конструкций заранее выданы все рецепты, от которых не разрешается отступать ни на шаг. Подобные путы или вериги могут сковать инициативу и свести творческий акт на нет.

Вот ситуация!

Слишком мало свободы — плохо.

Слишком много свободы — плохо.

Ну а как же тогда хорошо?

На этот вопрос читатель, наверное, уже готов сам ответить: хорошо, когда свобода и ограничение в творчестве находятся в соотношении, близком к оптимальному Каково это соотношение? Определить его в каждом конкретном случае вовсе не просто. И тем не менее такое соотношение есть.

Возьмем, к примеру, проблему унификации и стандартизации разрабатываемых конструкций. Нужно унифицировать? Нужно. Нужно в новых конструкциях применять стандартные узлы и детали? Разумеется, да. Стандартизация и унификация удешевляют изделия, позволяют организовать централизованное изготовление ходовых узлов и деталей, избавляют конструкторов от дубляжа разрабатываемых конструкций, от печальной необходимости каждый раз заново изобретать велосипед.

А теперь представьте себе, что всех разработчиков новых конструкций обязали использовать исключительно стандартные, унифицированные детали. Что бы из этого получилось? Полный застой! Во многих случаях из-за отсутствия какого-нибудь стандартного винтика невозможно было бы решить новую конструкторскую задачу.

А если конструктору посчастливится найти все необходимые стандартные винтики и детали, то вряд ли его конструкция будет отличаться от ранее созданных оригинальностью и новизной. Где же выход? Выход все тот же: оптимальное соотношение стандартизации и новизны, традиции и новаторства. Там, где можно унифицировать, унифицируй. Там, где обходишься готовыми решениями,— на здоровье. Но уж если нужно творить — твори!

К счастью, никто не требовал от разработчиков новых конструкций или приборов, чтобы они непременно обходились применением одних только унифицированных деталей. И все же любители перегибать палку всегда найдут способ ее перегнуть...

В недавнем прошлом во многих разрабатывающих организациях (НИИ и КБ) начали бороться с ошибками в технической документации и чертежах. В общем?то цель вполне благородная: непростительно, если изготовленное в опытном производстве новое изделие приходится полностью разбирать, переделывать и собирать заново из-за того, что конструктор забыл по халатности указать в нужном месте отверстие или по невниманию проставил не тот размер. Однако там, где ретивый администратор слишком увлекался системой бездефектного проектирования, случались порой печальные вещи.

Лет десять назад я руководил разработкой нового радиоэлектронного прибора. Один из узлов прибора был неустойчив в работе, очень капризен в регулировке, но сколько мы ни бились над схемой, более удачного решения не удавалось найти. Нас уже поджимали сроки, и пришлось передать разработанную документацию в опытный цех.

Спустя некоторое время один из участников разработки достал первые образцы только что выпущенных новых транзисторов и предложил испробовать их в схеме капризного, неустойчивого узла. Я посмотрел характеристики новых транзисторов и убедился, что они позволяют, не потеряв усиления, ввести в схему отрицательную обратную связь. Так мы и сделали. Через час все было проверено на макете, и мы с радостью убедились, что схема, по выражению Бори (так звали инженера, предложившего поставить новые транзисторы), «стала работать как зверь». Я попросил Борю срочно оформить приказ на замену транзисторов и передать его в цех.

Через час Боря позвонил мне из цеха:

— Евгений Александрович! В приказе теперь надо указывать, по чьей вине вносятся изменения в схему и в чертежи.

Я чуть не подпрыгнул вместе со стулом.

— Да нет тут ничьей вины! Новый прибор, новая схема, да и транзисторы эти только что выпущены заводом. Объясните это начальнику цеха!

— Хорошо,— сказал в трубку Боря, и я почувствовал по его тону, что на разговор с начальником цеха он не возлагает слишком больших надежд.

Так и есть: он позвонил мне снова.

— Начальник цеха сказал, что без указания виновных в приказе он не имеет права вносить изменения в схемы и чертежи. Это правило бездефектной системы. Всем работникам цеха приказано его обязательно выполнять.

— А вы... не послали его куда следует?—спросил я Борю, стараясь как можно меньше выражать интонациями бушевавшие во мне чувства.

— Бесполезно,— так же сдержанно ответил мне Боря.— Он ведь тоже не виноват

— Тогда пишите виновным меня.

— Нет,— твердо ответил Боря.— Вас я писать не буду.

— Ну тогда пишите себя!

— И себя не буду.

— Тогда кого же? Пушкина?

— А никого!

— Ну а как же с приказом на изменение?

— Пусть остается как было. Мы помучились с регулировкой. Теперь пусть мучаются они

Не могу утверждать, что позиция Бори показалась мне очень красивой. Но почему-то я промолчал и тем самым как бы вступил с ним в сговор, подменив найденное нами удачное решение прежним, очень плохим. Потом я спросил себя: почему промолчал? Потому что был с ним согласен? Вроде бы нет. Но с другой стороны, что я мог ему возразить? Ведь в его решении была своя железная логика: почему мы должны признавать себя без вины виноватыми, стать притчей во языцех на всех совещаниях по борьбе с бракоделами?

В то время я еще не понимал, что поведение Бори, работников цеха и мое собственное предопределено (детерминировано) жесткими правилами «бездефектной системы», которая из-за формального к ней подхода превратилась в свою противоположность: вместо того чтобы улучшать качество разрабатываемых нами приборов, она сделала все, чтобы сохранить существующий в нашем приборе дефект. Задолго до этого эпизода был написан сценарий, в котором каждому из нас была отведена строго определенная роль.

Теперь?то я понимаю, что любая система, запрещающая действовать методом проб и ошибок, лишается энтропии, становится консервативной, перестает совершенствоваться и закостеневает в неизменности всех присущих ей свойств.

Нельзя требовать от конструктора новых приборов и механизмов, чтобы первое же из предложенных им решений обязательно было лучшим. Метод проб и ошибок реализуется в ходе всей разработки, и никакими административными мерами нельзя этого изменить. Можно добиться лишь одного: отучить разработчиков улучшать создаваемые ими изделия. Что же получится в результате? Опять застой! Тут снова проявит себя энтропия: избыток ее нежелателен или даже опасен, но если вовсе избавиться от энтропии, то остановится эволюция, прекратятся научные поиски, закостенеет в однообразии и будет с методичностью самозаводящегося будильника вечно крутиться механистический детерминированный мир.

Там, где творчество, неизбежен поиск, неизбежны ошибки. Бороться с ошибками нужно. Но ошибка ошибке рознь. За ошибку, допущенную по халатности, нужно наказывать. Исправление технической документации, связанное с найденным новым удачным решением, нужно всячески поощрять. Здесь не годится формула: «А где же вы раньше были?» Подобный вопрос может задать человек, не испытавший мучительных дней созревания не до конца ясных решений. Поэтому человек творческий на вопрос «Где же вы раньше были?» может с полным правом ответить: «Искал!»

Народная мудрость гласит: «Не ошибается тот, кто ничего не делает». В свете идей кибернетики пословицу эту следует несколько уточнить. Можно многое делать и без ошибок, но при том непременном условии, что операции повторяются раз от разу, а человек должен их выполнять, как автомат. Но если в ходе работы (будь то живопись, музыка, исследование физического явления, изготовление новой сложной детали, разработка новой конструкции и т. д. и т. п.) необходимо искать новые методы и решения, без проб и ошибок не обойдешься. Вот почему старая поговорка должна звучать теперь немного иначе: «Не ошибается тот, кто не творит».

Какие же практические выводы может сделать из всего сказанного человек, ставящий перед собой те или иные творческие цели? К чему он должен стремиться: к целенаправленному накоплению информации, имеющей непосредственное отношение к уже зародившейся, но еще до конца не оформившейся идее, или к бессистемному поиску неожиданных ассоциаций в совершенно других областях?

И вообще как ему жить и как расходовать отпущенное в весьма ограниченных дозах свободное время: углублять свои знания в одном направлении или всячески расширять свой кругозор, не пренебрегая и смежными областями науки и техники, и произведениями искусства, и общением с разными людьми? Но необъятного все равно не объемлешь, как справедливо заметил Козьма Прутков.

Эта проблема, которую можно условно назвать «проблемой дилетантизма», возникает в тот или иной период жизни у каждого мыслящего человека. И тем более у того, кто, находясь в состоянии постоянных творческих поисков, волей-неволей вынужден регламентировать свой временной бюджет.

Из рассмотренных нами особенностей творческого мышления сам собой напрашивается следующий практический вывод: вредна как чрезмерная разбросанность в интересах и увлечениях, так и излишняя односторонность. Конечно же, творческий человек должен упорно идти к намеченной цели, на каждом этапе жизни иметь свою сверхзадачу (термин К. С. Станиславского), свою доминанту мышления (термин А. А. Ухтомского). Однако из этого вовсе не вытекает необходимость круглые сутки и изо дня в день думать лишь об одном. Такой режим пошел бы не на пользу, а во вред поставленной творческой цели, поскольку он исключил бы возможность свежего взгляда на суть проблемы, а вместе с тем и возможность неожиданных ассоциаций и оригинальных идей.

Не жалейте времени, потраченного на отдых, чаще бывайте в театре, в кино, в гостях, на выставках, в консерватории, занимайтесь любимым спортом, живите разнообразно и полнокровно и не внушайте себе, что все это рассеивает ваше внимание и отвлекает вас от главных задач. Наступит момент, когда время, которое вы потратили, как вам казалось, впустую, окупится. «Сидящая внутри вас доминанта» вдруг сработает, как пружина: неожиданно найденная ассоциация породит каскад новых идей.

А может случиться наоборот: идея, отнявшая у вас много сил и времени, станет тускнеть и чахнуть, после того как вы от нее отвлеклись. Не жалейте об этом. Тому виной не отвлекавшие вас посторонние факторы, а сама ваша идея: либо она была в корне ошибочной, либо чего-то ей недоставало для того, чтобы превратиться в завершенную зрелую мысль. В первом случае она обречена на гибель, а во втором ей предстоит на какое-то время «уйти в подполье», в глубь вашего подсознания и возродиться спустя месяцы или годы, после того как новые ассоциации породят в вашем творческом воображении взрыв новых идей. Но случиться такое может только при том непременном условии, что все это время вы постепенно и целенаправленно накапливали и углубляли знания в области, в которую вы задумали сделать свой творческий вклад.

Целенаправленный творческий труд непременно должен чередоваться с разнообразным отдыхом. Как чередоваться? По часам, по дням, по неделям? Здесь уже не удастся найти какой-либо универсальный рецепт. Это зависит и от индивидуальной психики, и от объективных условий жизни, и от характера и стадии творческого процесса. Оптимальный режим, способствующий на каждом этапе самой плодотворной и продуктивной работе, каждый творческий человек должен определить для себя сам.

К ИСТОКАМ ГАРМОНИИ (ЭПИЛОГ)

Для изучения анатомии биолог вооружается скальпелем. Мы же в качестве инструмента познания выбрали функцию энтропии. Препарируя с ее помощью множество самых разнообразных явлений, мы попытались вскрывать их суть. Повсюду мы обнаруживали сочетание стохастичности и детерминации: в творчестве стандартные общепризнанные приемы сочетаются со свободным поиском оригинальных решений; в организмах жесткая наследственная программа, благодаря которой у курицы появляется не щенок, а цыпленок, сочетается с непредсказуемыми мутациями, проявляющимися в потомстве; в природе, в технике, в человеческом обществе постоянно накапливаемая информация и непокоряющаяся ей энтропия находятся в неразрывном единстве и в непрестанной борьбе.

И все это описывается замечательной вероятностной формулой энтропии, формулой, выражающей закон, по которому развивается мир. Значит, прав был Лаплас? Все-таки смог человеческий разум найти ту самую формулу, позволяющую вычислить прошлое и заглянуть в будущее Вселенной?

На этот вопрос мы ответим диалектически: и да, и нет. Да, потому что формула энтропии и в самом деле распространяется на все процессы развития, происходящие в мире. Нет, потому что мир, описываемый с ее помощью, оказался совсем не тем миром, который в своем воображении нарисовал Лаплас.

Лаплас надеялся дать математически точное, однозначное описание всех возможных состояний мира. А формула энтропии, наоборот, показала, что однозначного описания множества явлений не существует вообще. Именно потому нас окружает не фатально запрограммированный механистический мир Лапласа, а полный неожиданностей, непредсказуемо изменяющийся живой диалектический мир.

Изменяется мир, изменяются и научные взгляды. Для написания функции энтропии понадобились всего лишь три математических знака: суммы, логарифма и символа вероятностей. Из их сочетания образовалась формула со смыслом настолько глубоким, что больше ста лет неустанных исследований, размышлений и споров не позволили раскрыть его полностью.

Людвиг Больцман показал, как возникает молекулярный хаос в предоставленном самому себе (изолированном) газе. Клод Шеннон предложил оценивать, сколько новой и сколько предсказуемой информации несет в себе телеграфный сигнал или письменный текст. Казалось бы, что может быть общего между газом и текстом? Но последующие исследования информации и энтропии показали, что между всеми явлениями мира существует неразрывная связь.

Все известные науке системы стали выстраиваться в последовательную цепочку, на одном конце которой оказался хаос космической пыли, а на другом — мозг, тексты и ЭВМ. Стало понятно, что и Больцман и Шеннон, в сущности- занимались одной и той же проблемой соотношения хаоса и порядка, хотя и подошли к ней и к связанной с ней цепочке систем и явлений с противоположных сторон.

В 1948 году один из основоположников квантовой физики Вернер Гейзенберг, выступая перед студентами цюрихской Высшей школы, говорил о том, что математический аппарат физики нуждается во введении новых понятий, которые позволили бы найти физический подход к процессам жизни и к «духовным процессам» (так Гейзенберг определил все, что связано с интеллектуальной и эмоциональной деятельностью людей).

С тех пор утекло много воды. В год упомянутого выступления Гейзенберга появились первые работы Шеннона, на базе которых стала развиваться теория информации, предложившая то самое новое понятие «количества информации», на отсутствие которого сетовал Гейзенберг.

В течение 30 лет это понятие вместе с развивающимся на его основе новым математическим аппаратом все глубже внедрялось и в биологию, и в психологию, и в лингвистику и в другие сферы науки о жизни в самом широком понимании слова «жизнь», начиная с простейшей биологической клетки и кончая тончайшими и сложнейшими сферами духовной жизни людей.

Конечно же, вторжение математики в области, до последнего времени ей неподвластные не решает всех существующих там проблем. Однако многие закономерности, которые еще недавно описывались в науке расплывчато и туманно, начинают постепенно приобретать строгость математических теорем. Можно теперь говорить об информационно-энтропийных законах жизни и эволюции, двух феноменах, связанных неразрывно.

Рассуждая о разных аспектах этой сложнейшей проблемы, мы с вами на протяжении всей книги пользовались одним и тем же приемом: делали разные предположения об изменениях распределения вероятностей каких-то событий и смотрели, что будет происходить с величиной функции

Прием, казалось бы, чисто формальный. Но как ни удивительно, получаемые таким формальным способом выводы всегда совпадали со свойствами не придуманных умозрительно, а существующих и развивающихся реальных систем.

В чем причина совпадений? В том, что эта функция не просто удачно придуманное сочетание математических символов, а глубокое отражение некой общей закономерности, характерной для всей природы, некой единой сущности всех процессов развития, раскрываемой через информационно-энтропийную связь. И не случайно к пониманию смысла и сущности функциинаука шла таким мучительно долгим путем.

Затраченные на постижение сущности энтропии усилия не пропали даром: установление взаимосвязи между энтропией и информацией позволило найти соотношение запрограммированных и непредсказуемых связей между элементами различных систем.

Начатый мудрецами Древней Греции и длящийся более двух тысячелетий научный диспут о соотношении необходимого и случайного в окружающем мире разрешается диалектически: в мире почти нет явлений, жестко детерминированных или чисто случайных; мир гармоничен именно потому, что развивающиеся системы сами находят те соотношения необходимого и случайного, которые обеспечивают им, с одной стороны, структурную целостность, а с другой — ту изменчивость, которая необходима для гибкого взаимодействия с переменчивой внешней средой.

Мой друг гуманитарий опасался, что, используя формулу энтропии для анализа творчества, ученые пытаются «поверить алгеброй гармонию», что подобно тому, как Моцарта убил завистник его искрометного таланта Сальери, скрупулезный подсчет информации, содержащейся в произведениях живописи, поэзии или музыки, омертвит, схематизирует трепетные чувства их авторов и их ищущую беспокойную мысль.

Напрасные опасения! Ведь сама эта формула тоже живая! За символами вероятностей в ней скрываются разнообразные непредвиденные события, а из совокупности множества событий складывается наш не подвластный никаким однозначным формулам диалектический мир.

Единственно, что можно безошибочно предвидеть с помощью формул в отношении нашего мира,— это вечное его стремление к усложнению и совершенствованию форм.

Достигнутая миром гармония хранится в накопленной им информации. За вечную молодость, изменчивость, непредсказуемость нашего мира мы должны быть признательны энтропии. Согласитесь, скучно было бы жить в мире (если даже забыть на минуту о том, что жизнь в таком мире вообще не могла возникнуть), в котором все заранее предначертано и ничего нельзя изменить.

УВАЖАЕМЫЙ ЧИТАТЕЛЬ!

Литература по вопросам, затронутым в книге, настолько обширна, что привести ее всю нет возможности. Правда, это главным образом научные публикации Тем, кто захочет продолжить знакомство с темой книги, я могу порекомендовать несколько работ, включая ряд вполне доступных для многих научных монографий:

Алексеев Г Н Энергия и энтропия. М , «Знание», 1978.

Бирюков Б. В., Геллер Е. С. Кибернетика в гуманитарных науках. М., Наука, 1973.

Данин Д. Вероятностный мир. М, Знание, 1981.

Дюк рок А. Физика кибернетики. В сб.: Кибернетика ожидаемая и кибернетика неожиданная. М., Наука, 1968.

Налимов В. В. Вероятностная модель языка: о соотношении естественного и искусственного языка. Изд. 2?е. М., Наука, 1979.

Сачков Ю. В. Введение в вероятностный мир. М., Наука, 1971

Седов Е. А. Репортаж с ничейной земли. М., Молодая гвардия, 1966.

Седов Е. А. Эволюция и информация. М, Наука, 1976

Урсул А. Д. Информация. Методологические аспекты М , Наука 1971.

Шамбадаль П. Развитие и приложения понятия энтропии. М., Наука, 1967.

Я г л о м А. М., Я г л о м И М. Вероятность и информация. М.Наука, 1973.

ПРОБЛЕМА ЭНТРОПИИ В СОВРЕМЕННОЙ науке

(ПОСЛЕСЛОВИЕ)

Проблема энтропии — пожалуй, одна из самых «горячих» точек современной науки. Гносеологический интерес к ней стимулируется нарастающим давлением практики, новыми научными и техническими достижениями. Немалое значение имеют возобновившиеся дискуссии относительно возможности понижения энтропии вследствие самоорганизации и предполагаемых ограничений в действии второго начала термодинамики. В последнее время эти дискуссии приобретают порой драматический характер, хотя ведутся не столько на страницах научных изданий, сколько в популярных журналах и брошюрах, нередко на безответственном уровне и в запальчивой форме.

Поэтому объективное, научное и вместе с тем доступное широкому кругу читателей изложение современного состояния проблемы заслуживает безусловного одобрения.

Понятие энтропии введено в науку Клаузиусом в 1865 году как логическое развитие термодинамики Карно, сформулированной еще до открытия закона сохранения энергии и основанной на теплородной гипотезе. Энтропия характеризовала свойства макроскопической системы в условиях покоя или равновесия применительно к обратимым (идеальным) процессам.

Распространение концепции Клаузиуса на необратимые процессы привело к заключению, что в необратимых взаимодействиях (свойственных макросистемам) энтропия возрастает.

Дальнейшее развитие физики обусловило появление статистической термодинамики, в основу которой легла формула Больцмана, связывающая энтропию с логарифмом вероятности состояний системы (энтропия Планка). Здесь проявляется на макроуровне необратимость времени: со временем энтропия растет, хотя на микроуровне все процессы обратимы и направления времени «вперед» и «назад» симметричны.

Шеннон ввел понятие энтропии в качестве меры неопределенности знания о чем-либо, а сообщение как средство увеличения знания. Соответственно сообщение, переданное по каналу, связи, уменьшает первоначальную энтропию, а шум в канале увеличивает энтропию сообщения. Отсюда родилось понятие информации как меры уменьшения энтропии. Энтропия Шеннона есть сумма произведений вероятности состояния системы на двоичный логарифм этой вероятности, взятая с обратным знаком. Для вычисления энтропии, следовательно, требуется знать распределение вероятностей. Концепция Шеннона позволила ему построить фундаментальную теорию, которая получила широкое признание, большое практическое применение и продолжает интенсивно развиваться.

Аналогия между термодинамической энтропией (энтропией Клаузиуса), энтропией вероятности состояний (энтропией Планка) и информационной энтропией (энтропией Шеннона) сыграла определенную положительную роль в формировании концепции организации, упорядочения и случайности.

И. Пригожин показал, что нелинейные неравновесные процессы способны порождать макроорганизацию, для которой можно сформулировать условия устойчивости. Если эти условия не выполняются, могут возникнуть новые упорядоченные структуры, и т. д. Современные математические методы позволяют описывать такие процессы, но не позволяют определять, по какому из возможных путей пойдет развитие от неустойчивых точек. Система как бы «выбирает» свое дальнейшее поведение, и то, что аппарат описания процесса допускает возможность такого выбора, свидетельствует о несовершенстве наших физических знаний, в частности знаний об энтропии как «меры организации».

Представление об энтропии эволюционировало вместе с представлением об энергии — основной категории естествознания.

Под энергией понимается общая мера различных процессов и видов взаимодействия. Энергия позволяет измерять различные физические формы движения и взаимодействия единой мерой. Энергия есть первичная категория, количественно характеризующая фундаментальные свойства материального мира. Отсюда — по аналогии — возникло определение энтропии как меры «беспорядка», «дезорганизации» физической системы, а негэнтропии как меры организации.

Категории движения и покоя вполне обоснованы физически, но понятие организации физического обоснования и объяснения не имеет. Когда говорят о мере, прежде всего предполагается возможность измерения («физика — это отклонение стрелок»). Энтропия — единственная физическая величина, которая не измеряется, а вычисляется.

И все же благодаря энтропии мы нащупываем путь к сущности организации материи.

Определенную роль в этом смысле сыграла теория информации. Словарное определение термина «информация» многозначно:

1) совокупность каких-либо сведений, знаний о чем-либо;

2) сведения, являющиеся объектом хранения, передачи и переработки;

3) совокупность количественных данных, выражаемых при помощи цифр или кривых, графиков и используемых при сборе и обработке каких-либо сведений;

4) сведения, сигналы об окружающем мире, которые воспринимают организмы в процессе жизнедеятельности;

5) в генетике — совокупность химически закодированных сигналов, передающихся от одного живого объекта другому (от родителей потомкам) или от одних клеток, тканей, органов другим в процессе развития особи;

6) в математике, кибернетике — количественная мера устранения энтропии (неопределенности), мера организации системы;

7) в философии — свойство материальных объектов и процессов сохранять и порождать определенное состояние, которое в различных вещественно-энергетических формах может быть передано от одного объекта другому; степень, мера организованности какого-либо объекта (системы).

Вместе с тем физические аспекты информации не переставали привлекать внимания исследователей. Одним из важных следствий этого является тот вывод, что при физическом подходе нет надобности вводить новую меру количества информации. Вряд ли существуют природные явления или отрасли техники, в которых физические процессы переноса и преобразования информации не играли бы выдающейся роли. Более того, невозможно отличить — не только теоретически, но и практически — энергетическое или силовое воздействие от последствий получения информации, заключенном в этом воздействии. Проблемы причинности и физической сущности пространства и времени тесно связаны с категорией информации, которая (независимо от терминологии) используется естествоиспытателями с незапамятных времен.

Тем не менее нельзя не отметить определенного эклектизма в обращении с этой категорией не только в различных областях науки, но и в практике, что породило впечатление о «нефизичности», «неосязаемости» информации, вплоть до независимости существования и переноса информации от существования и переноса энергии; энергетические затраты в таких воззрениях связываются только с преодолением помех.

Чтобы в такой ситуации взяться за популяризацию проблемы энтропии, требуется, конечно, немалое мужество. Вот почему заслуживает всяческой поддержки замысел автора показать место и значение проблемы в современной науке и особенно в естествознании.

Энтропию автор трактует скорее как гносеологическую, чем физическую категорию, что позволяет ему ненавязчиво и убедительно раскрыть ее сущность и определить сферу применимости.

Мне кажется, что автору вполне удалась попытка о сложном рассказать просто и занимательно. Благодаря эмоциональному изложению сложные представления воспринимаются без особого напряжения. Автор несомненно владеет пером популяризатора, и книга его читается с интересом. Но основное достоинство книги я вижу в том, что она заставляет думать, а иногда и спорить. Ведь популярная литература, по-моему, и призвана прежде всего привлекать и приучать к размышлению, развивать пытливость и пробуждать любознательность.

Д. С. Которое,

доктор технических наук профессор

Евгений Александрович Седов

ОДНА ФОРМУЛА И ВЕСЬ МИР

Книга об энтропии

Главный отраслевой редактор В. Демьянов

Редактор Н. Яснопольский

Мл. редактор М. Вержбицкая

Художник М. Дорохов

Худож. редактор М. Гусева

Техн. редактор Л. Солнцева

Корректор Н. Мелешкина

ИБ № 5162

Сдано в набор 01 09 81. Подписано к печати 26.03.82. А 02693. Формат бумаги 84X108/32 Бумага тип № I Гарнитура литературная Печать высокая Уел печ л 9,24 Уел кр -отт. 9,87. Уч.-изд. л. 9,74. Тираж 70 000 экз Заказ 1—2236 Цена 35 коп Издательство «Знание» 101835, ГСП, Москва, Центр, проезд Серова, д 4. Индекс заказа 827707 -Головное предприятие республиканского производственного объединения «Полиграфкнига». 252057, Киев-57, ул. Довженко, 3.

Примечания:

Сноу Ч. П.— известный современный английский писатель, ученый и публицист, автор одиннадцатитомной эпопеи «Чужие и братья». Приводимые ниже высказывания заимствованы из книги Сноу «Две культуры» (Прогресс, 1973), по поводу которой во всем мире разгорелся спор «физиков» и «лириков» о соотношении пользы и ценности искусства и точных наук.

Герцог Немурский был потомком Генриха IV в 7?м поколении. В каждом поколении кровь Бурбонов смешивалась пополам с кровью других аристократических семейств, поэтому 7?му прямому потомку Бурбонов досталась лишь (¹ /₂)⁷ = 1 /128 часть.

Слово «название» взято в кавычки, потому что те названия аминокислот, которыми пользуются биохимики, не похожи на те «названия», которые «присвоила» им природа. Например, глутаминовая кислота кодируется в ДНК генетическим словом АЦТ, аргинин — АГЦ, тирозин — ААТ и т. п. При транскрипции этих слов из ДНК в РНК слово АЦТ перекодируется в слово УГА (где У — урацил), слово АГЦ перекодируется в УЦГ и т. д. Из 64 слов генетического словаря 61 слово соответствует аминокислотам, так как несколькими разными трехбуквенными сочетаниями (триплетами) кодируется одна из 20 аминокислот. Остальные три слова служат командами окончания процесса синтеза белков.

Хотя слово «одноцветные» является точным переводом слова «монохроматические», мы все же предпочли употребить кавычки, потому что монохроматическими могут быть как обладающие определенным цветом волны светового диапазона,так и невидимые волны, относящиеся к другим диапазонам частот.

Упоминаемую работу Кэмпбелла читатель сможет найти при желании в сб.: Самоорганизующиеся системы М., Мир, 1964

Оглавление

Главная | Контакты | Нашёл ошибку | Прислать материал | Добавить в избранное

Все материалы представлены для ознакомления и принадлежат их авторам.