Книги украшают жизнь. Как писать и читать о науке - Ричард Докинз

что они представляют собой всего лишь костыли для тех, кому лень считать. Мне стоило объяснить ему, что они на самом деле – аналог его веревки. Безусловно, важно то, что веревочная модель, как и многие другие модели в математике и инженерии, служит моделью многих вещей одновременно: не только радиоволн и волн в аналоговом или цифровом компьютере, но и звуковых волн, и приливных волн. Дело в том, что математические уравнения, описывающие поведение всех этих волн, фундаментально схожи. Все эти физические системы могут рассматриваться как “модели” друг друга, а математики могут применять слово “модель” и к набору уравнений.

Дедушкина веревка была учебным пособием, но инженеры могут применять модели для более практических целей, для решения проблем, не поддающихся расчетам. Задолго до того, как на самом деле построить новый самолет, модели, воспроизводящие лишь его внешнюю форму, подвергаются тщательным испытаниям в аэродинамической трубе. Хотя теоретически математики способны рассчитать закономерности турбулентности, которую поднимает любая данная форма, эти закономерности настолько запутанны и рассчитать их настолько трудно, что практически бесконечно (и здесь это не преувеличение) быстрее будет испытать модель самолета в аэродинамической трубе. Опять же, кстати, компьютерная модель может заменить то, что происходит в аэродинамической трубе, – но это должен быть очень мощный компьютер.

Более сложные закономерности турбулентности определенно связаны с ветрами и океанскими течениями, которые клубятся на вращающейся Земле и влияют на нашу погоду. В идеальном мире математик, располагая текущими направлениями ветров, их скоростями, температурами и темпами изменений этих и аналогичных измеримых параметров по всему миру, мог бы надеяться рассчитать безошибочный прогноз погоды на следующую неделю – более того, на следующее столетие. На практике сама идея, что кто-нибудь предпримет подобные грандиозные расчеты, анекдотична, и даже приблизительный прогноз возможен только на несколько дней вперед. Проблема даже усугубляется, если, как все чаще считают, закономерности погоды имеют “хаотично” детерминистский характер. На самом деле современные синоптики пользуются весьма упрощенной, хотя все еще очень сложной, компьютерной моделью погоды на Земле. Эта модель – не зримая копия наподобие модели поезда (хотя ее можно зримо вывести на экран – например, в виде симуляции изображения, которое “видит” спутник, “глядя” с большой высоты на модель планеты). Это динамическая модель, постоянно обновляющаяся по мере поступления новой информации с метеостанций, кораблей, самолетов, зондов и спутников со всего света, и на основе данной обновленной информации постоянно ведутся расчеты. Чтобы делать прогнозы, синоптики позволяют модели самостоятельно экстраполироваться в “будущее”.

Как биолога меня бесконечно зачаровывают аркадные игры нашей компьютерной эры. В одной игре игрок сидит словно бы на водительском месте мчащейся машины, держа в одной руке руль, а в другой – рычаг переключения скоростей. На экране перед ним (наблюдения показывают, что чаще всего это он, а не она) – движущееся цветное изображение, симулирующее дорогу впереди. Деревья и другие объекты поначалу выглядят маленькими, а затем быстро вырастают, когда машина приближается и проносится мимо них. На дороге впереди появляются машины соперников, их можно обогнать или врезаться в них, в зависимости от умения игрока. Шум двигателя из динамика меняется в зависимости от маневров водителя. Хотя сходство с реальностью на самом деле довольно приблизительное, воздействие на чувства удивительно реалистично. При этом “на самом деле” происходит лишь то, что ячейки памяти компьютера за экраном меняют свое состояние с (например) 3 вольт до 0 вольт и обратно на высокой скорости.

Программисту – изначальному разработчику игры – понадобилось создать убедительный мир, в немалой степени воплощающий реальность. Ему пришлось решать, где в его мире разместить каждое дерево и каждый холм. В некотором смысле в компьютере существует нечто вроде гоночной цепи с собственной географией и ориентирами, которые связаны друг с другом фиксированными “пространственными” отношениями. Модель машины, в математическом смысле, “движется” через этот ландшафт, неизменно повинуясь запрограммированным законам “реальности”. Если бы программист захотел, он бы, конечно, смог заставить свои воображаемые машины нарушать нормальные законы реальности – машина могла бы разделиться на две машины или превратиться в лошадь, – но это сделало бы игру не столь коммерчески популярной.

Запомните мчащуюся машину в игре – мы еще увидим, что она кое-что расскажет нам о том, как наш мозг воспринимает реальность. Но я начал не с того, что мозг животного содержит симулированную модель его мира (хотя он действительно ее содержит, и к этому пункту я еще вернусь), а с того, что само животное – модель своего мира. В чем смысл этого утверждения? Один из подходов к этому – осознать, что хороший зоолог, если ему дать животное и позволить достаточно детально изучить и препарировать его тело, сможет реконструировать практически все сведения о мире, в котором это животное обитало. Точнее, он будет реконструировать миры, в которых обитали предки этого животного. Данное утверждение, конечно, основывается на дарвиновском постулате, что форма тела животного определяется преимущественно естественным отбором. Если теория Дарвина верна, то животное наследует характеристики, которые позволили его предкам стать предками. Если бы у них не было этих успешных характеристик, они были бы не предками, а бездетными соперниками предков.

Так каковы же атрибуты, обеспечивающие успех предку, атрибуты, которые мы должны ожидать найти в организме нашего животного при его изучении? Ответ – это все, что помогает конкретному животному выживать и размножаться в его собственной среде. Если вид обитает в пустыне, у его представителей будут наследоваться те черты, которые необходимы для выживания в сухой жаре. Если вид обитает в джунглях, они будут наследовать то, что необходимо для выживания в душной влажности. В каждом случае это не один и не два атрибута, а сотни и даже тысячи. Вот почему, если вы покажете тушку животного, даже нового вида, прежде неизвестного науке, компетентному зоологу, он сможет “прочесть” его организм и сказать вам, в какой среде оно обитало: в пустыне, джунглях, арктической тундре, умеренных лесах или на коралловом рифе. Он сможет сказать вам по зубам и кишечнику, чем оно питалось. Плоские, как мельничные жернова, зубы являются признаком травоядного, а острые, режущие зубы – хищника. Длинный кишечник со сложными слепыми ответвлениями говорит о том, что это было травоядное; короткий, простой кишечник указывает на хищника. По лапам животного, его глазам и другим органам чувств зоолог сможет рассказать, как оно добывало пищу. По его полосам или пятнам, рогам или гребням он сможет поведать кое-что о его социальной и половой жизни.

Но зоологической науке еще многое предстоит. “Читая” организм представителя новооткрытого вида, в настоящее время мы можем сделать лишь приблизительные умозаключения о его