Ричард Форман - Теории всего на свете

В таких условиях успех мимолетен, а трехступенчатый алгоритм превращает тавтологию в глубокое и элегантное объяснение. Многократно скопируйте с небольшими отклонениями оставшихся в живых и выпустите их в наш изменчивый мир, и только те, кто приспособится к новым условиям, продолжат существование. Мир, наполненный живыми существами, идеями, учреждениями, языками, историями, программным обеспечением и машинами, целиком был создан благодаря конкурентной борьбе.

Эту красивую идею сложно уловить, и я знала многих университетских студентов, которые изучали теорию эволюции в школе и полагали, что усвоили ее, но на самом деле ничего в ней не поняли. Мне как преподавателю радостно было видеть удивленные выражения лиц у студентов, когда они неожиданно ухватывали суть. Это было настоящим счастьем и еще по одной причине. Когда я гляжу поверх компьютера в окно – на мост над рекой, на деревья, стадо коров вдалеке – я, в отличие от некоторых религиозных людей, восхищаюсь простым и изящным соревновательным процессом, который вызвал их всех к существованию и предоставил мне среди них мое собственное скромное место.

Мэтт Ридли

Ученый и писатель, основатель и председатель Международного центра жизни; автор книги Rational Optimist (« Рациональный оптимист »)

Сейчас трудно представить, какой непостижимой казалась жизнь утром 28 февраля 1953 года и насколько все переменилось к обеду. Вспомните все предыдущие ответы на вопрос «Что такое жизнь?», и вы ощутите, до какой степени мы как вид были беспомощны. Жизнь состоит из своеобразных сложных трехмерных объектов (преимущественно белковых) и аккуратно копирует сама себя. Но как? Каким образом сделать копию трехмерного объекта? Как вырастить ее и развить в предсказуемом направлении? Никто тогда даже близко не подошел к разгадке этой научной тайны. Правда, Эрвин Шрёдингер предпринял такую попытку, но вскоре вернулся к квантовой физике, которая к делу отношения не имела. Да, он использовал выражение «апериодический кристалл», и если быть великодушным, то можно увидеть в этом предсказание линейного кода, но я полагаю, что это избыточная щедрость.

На самом деле, проблема жизни стала еще более трудноразрешимой с пониманием ключевой роли ДНК, потому что ДНК устроена просто и однообразно. До 28 февраля 1953 года все объяснения сущности жизни оставались пустой болтовней – с таким же успехом можно было рассуждать о «живом веществе» или «искре Божьей». Затем появилась двойная спираль и мгновенное понимание того, что пару недель спустя в письме к сыну Фрэнсис Крик назвал «в некотором роде кодом» – дискретным, линейным, двумерным, комбинаторно разнообразным и самовоспроизводящимся. В этом и заключалось необходимое объяснение. Вот отрывок из того письма Крика, написанного сыну 17 марта 1953 года.

Мой дорогой Майкл,

Джим Уотсон и я сделали, возможно, важнейшее открытие… Теперь мы уверены, что ДНК – это код. Так, последовательность оснований («букв») делает один ген непохожим на другой (так же, как отличаются одна от другой страницы печатного текста). Ты можешь представить себе, как Природа делает копии генов: если две цепи расплести на две отдельные цепи, и каждая цепь присоединит еще одну цепь, то А всегда будет с Т, а Г – с Ц, и мы получим две копии вместо одной. Другими словами, мы думаем, что нашли основополагающий механизм, с помощью которого жизнь возникает из жизни… Можешь понять, как мы взволнованы.

Никогда еще загадка не казалась такой неразрешимой утром, а ответ – таким очевидным после полудня.

Ричард Докинз

Эволюционный биолог, философ, заслуженный профессор популяризации науки Оксфордского университета;

автор множества научно-популярных книг, среди них The Magic of Reality (« Магия реальности »)

Глубокая, красивая и элегантная теория? Одно из качеств, присущих элегантной теории, состоит в том, что, предполагая мало, она объясняет много. И тут естественный отбор Дарвина – вне конкуренции. Соотношение великого множества вещей, которые он объясняет (все о жизни: сложность, разнообразие и иллюзорная продуманность замысла), и того немногого, что он вынужден постулировать (неслучайное сохранение случайно изменяющихся генов в течение геологической истории Земли), весьма значительно. Никогда еще такое количество фактов не получало истолкования при столь минимальных допущениях. Элегантная и к тому же глубокая теория, глубина которой была скрыта от всех долгое время – до конца XIX века. В то же время, на вкус некоторых, естественный отбор слишком разрушителен, расточителен и жесток, чтобы считать его красивым. Надеюсь, кто-нибудь другой из моих коллег обязательно выберет Дарвина, я же возьму его правнука, а к Дарвину вернусь в самом конце.

Хорас Барлоу – член Королевского общества, младший внук сэра Хораса Дарвина, младшего сына Чарлза Дарвина. Очень активный в свои 90 с лишним лет, Барлоу – представитель знаменитой кембриджской династии нейробиологов. В 1961 году он опубликовал две статьи, посвященные идее снижения избыточности и распознавания образов. Следствия и значение этой идеи вдохновляли меня в течение всей моей научной карьеры.

В фольклоре нейробиологов есть этакий мифический «бабушкин нейрон», который возбуждается, только если очень специфический образ – лицо бабушки Джерри Леттвина – попадет на сетчатку глаза (Леттвин – выдающийся американский нейробиолог, как и Барлоу, изучавший сетчатку лягушки). Дело в том, что бабушка Леттвина – лишь один из бесчисленных образов, распознаваемых мозгом. Если бы существовали специальные нейроны для всего, что мы можем опознать, – не только бабушку Леттвина, но и множество других лиц, объектов, букв алфавита, цветов, каждый из которых мы видим под разными углами на различном расстоянии, – у нас случился бы комбинаторный взрыв. Если бы чувственное восприятие работало по принципу «бабушки», количество специфических нейронов для всех возможных комбинаций нервных импульсов превысило бы число атомов во Вселенной. Американский физиолог Фред Эттнив подсчитал, что объем мозга в этом случае измерялся бы кубическими световыми годами. В качестве альтернативы Барлоу и Эттнив независимо предложили механизм снижения избыточности .

Термин «избыточность» в качестве своего рода обратной стороны информации пустил в обращение Клод Шеннон, основатель теории информации. В английском языке за буквой «q» всегда следует буква «u», поэтому «u» можно опустить без потери информации – эта буква избыточна. Когда избыточность присутствует в сообщении (что всегда происходит при наличии элемента неслучайности), оно может быть записано более экономно без потери информации, хотя и с некоторым снижением возможности исправления ошибок. Барлоу предположил, что на каждом этапе сенсорных путей существуют механизмы, предназначенные для устранения избыточности.