Спонтанная эволюция: Позитивное будущее и как туда добраться - [75]
Исходя из предположения, что Вселенная детерминистична, профессор Массачусетского технологического института Эдвард Лоренц — один из пионеров теории хаоса — в 1960-е годы, используя сравнительно простые уравнения ньютоновой физики, создал математическую модель погодных систем, позволяющую давать более точные предсказания погоды. Лоренц запрограммировал компьютер на решение этих уравнений с точностью до седьмого знака после запятой и стал получать распечатки со вполне ожидаемыми предсказаниями.
Однако наиболее важное открытие было сделано, когда однажды из-за нехватки времени он, чтобы ускорить обработку информации, округлил свои данные до четвертого знака после запятой. В результате компьютер выдал совсем не такие результаты, как ожидалось. Изменив данные менее чем на одну тысячную от единицы измерения, Лоренц на выходе получил совсем другие выводы. То есть то, что вначале кажется пренебрежимо малой разницей, может оказать решающее влияние на результат. Использовав округленные данные, Лоренц по воле случая открыл явление, которое подтолкнуло его к созданию концепции чувствительности, которая стала ключевой для понимания поведенческих моделей сложных динамических систем. Суть в том, что малейшие различия в исходных условиях могут привести к колоссальным последствиям, которые воспринимаются как случайные. Таким образом, многое из того, что мы считаем случайностью, на самом деле вполне предсказуемо — если у нас есть достаточно чувствительные средства для регистрации исходных данных.
Концепция Лоренца стала широко известна под названием «Эффект бабочки». В кратком виде ее можно сформулировать следующим образом: «Взмах крыльев бабочки в Пекине сегодня может породить ураган в Нью-Йорке через месяц». Представить себе такое достаточно сложно, но открытие Лоренца говорит о том, что динамические системы, такие как погода, океанские течения и эволюция биосферы, на самом деле являются детерминистичными, а значит, предсказуемыми, хотя нам и кажется, что они ведут себя совершенно беспорядочно.
Прежде чем делать большие ставки на концепцию детер-министичной Вселенной, следует познакомиться с идеями выдающегося квантового физика Вернера Гейзенберга. Согласно представлениям классической физики, как они сформулированы Лапласом, будущее движение частиц строго предопределено и мы можем точно предсказать его, если будем знать координаты и скорость этих частиц в какой-то момент времени. Однако эти представления пришлось подкорректировать, когда Гейзенберг сформулировал так называемый принцип неопределенности, согласно которому невозможно определить одновременно и скорость частицы, и ее положение в пространстве, поскольку, замеряя один из этих параметров, наблюдатель неизбежно искажает другой.
Принцип неопределенности вступает в противоречие с жестко детерминистичной механикой Ньютона. Однако квантовая механика не отвергает ньютонов детерминизм, а просто смягчает его, вводя фактор вероятности. Хотя точно предсказать будущее невозможно, но, если у нас есть достаточное количество информации, мы можем делать прогнозы с очень большой вероятностью того, что они окажутся верными.
На протяжении тысячелетий люди наблюдали, как солнце встает на востоке и садится на западе. Можно предсказать, что в понедельник через год солнце снова встанет на востоке и сядет на западе. Вероятность этого события настолько велика, что едва ли кто-то станет всерьез оспаривать такой прогноз. Тем не менее (хотя вероятность такой катастрофы ничтожно мала) в течение этого года в Землю может врезаться комета, изменив направление ее вращения. Смысл этой истории в том, что прогнозы на будущее основаны на вероятности, а не на твердой уверенности. Принцип неопределенности в квантовой механике пришелся настолько не по душе Альберту Эйнштейну, что он заметил: «Бог не играет в кости со Вселенной».
Согласно теории Дарвина, эволюция протекает путем ряда бесконечно малых преобразований и один биологический вид преобразуется в другой постепенно — на протяжении колоссальных промежутков времени. Однако палеонтологи Гаулд и Элдридж установили, что на самом деле эволюция состоит из долгих периодов стабильности, которые периодически прерываются катастрофическими преобразованиями. После каждой катастрофы вымирание одних видов сопровождается взрывоподобным распространением других. На практике возникновение и эволюция новых видов происходит намного быстрее, чем предполагают механизмы, предложенные Дарвином. Иными словами, эволюция движется внезапными скачками, а не ползком.
Знакомая картина? Помните о квантовых скачках, совершаемых электронами, когда они переходят с одного энергетического уровня в атоме на другой? Это было ключевое открытие Макса Планка, положившее начало квантовой физике более столетия назад. Эволюция организмов тоже подобна квантовому процессу в том смысле, что на определенном уровне сложности возникают новые жизненные формы, появление которых невозможно было предсказать на основании знаний о природе их частей.
