Проблемы эволюции и теоретические вопросы систематики

Eimer G.H.T. 1888, 1897. Die Entstehung der Arten auf Grund von Vererben er-wor-bener Eigenschaften nach den Gesetzen organischen Wachsens. Teil 1. Jena 1888; Teil 2. Orthogenesis der Schmetterlinge. Ein Beweis bestimmt gerichteter Entwicklung and Ohnmacht der naturlichen Zuchtwahl bei der Artbildnug. Leipzig, 1897.

Gaudry A. 1896. Essai de paleoniologie philosophique. Paris.

Grasse P.P. 1973. Evolution du vivant. Paris.

Mayr E. 1969. Principles of systematic Zoology. N.Y. – London.

Osborn H.F. 1934. Aristogenesis the creative principle in the origin of species // Amer. Naturalist. Vol. 48. N 716.

Rashevsky N. 1967. Organismic sets and biological epimorphism // Bull Mathemat. Biophysics. N 28.

Rosa D. 1931. L’ologenese. Nouvelle theorie de revolution. Paris.

Schindewolf O.H. 1936. Palaontologie, Entwicklungsichre und Genetik.

Souriau P. 1881. Theorie de l’invention. Paris.

Zimmermann W. 1938. Vererbung «erworbener Eigenschaften» und Auslese 1 Aufl Jena; 1969. 2. Aufl. Stuttgart.

Механизмы органической эволюции и прогресса познания

(Природа. 1992. № 7. С. 3–10)

Обращали ли Вы когда-нибудь внимание, дорогой читатель, на то, сколь широко для характеристики нашего познания используется терминология, относящаяся к царству растений? Еще от древних дошло до нас назидательное изречение для юношества: «Studiorum radix amara, sed fructus dulces» (Корни учения горьки, зато плоды сладки). Про что-то очень важное мы говорим: «Это коренной вопрос», «коренное отличие». А ложные представления мы стараемся искоренить. Недаром среди первых афоризмов Козьмы Пруткова стоит: «Смотри в корень». Мы также говорим, что начиная с эпохи Возрождения рост знания шел столь интенсивно, что некогда единый ствол естественных наук начал делиться на самостоятельные ветви. В нашем столетии отпочкование специальных дисциплин стало особенно интенсивным; непрерывно появляются ростки все новых направлений. Распространение знаний мы сравниваем с посевом. «Сейте разумное, доброе, вечное!» В англо-американской литературе распространение знаний прямо называется диссеминацией (dissemination of knowlege). Предполагается, конечно, что из этих посевов получатся хорошие всходы.

Но самая замечательная метафора – это, конечно, библейское «древо познания добра и зла», которое росло в раю и плодом с которого (европейские художники обычно изображали этот плод как яблочко) коварный змий соблазнил нашу прародительницу Еву. Когда я в молодые годы познакомился с этим библейским рассказом, я сильно недоумевал: почему же в этом райском древе познание ассоциируется не только с добром, что было бы понятно, но и со злом. И почему за вкушение плода познания последовало такое наказание – изгнание из рая. Теперь, конечно, мне видна глубочайшая мудрость такой ассоциации, как и всего этого древнего рассказа. Невероятно разросшееся со времен Адама и Евы древо познания теперь оказывается увешанным не только множеством яблочек новейшей селекции, быть может, гораздо более сладких и еще более соблазнительных для современных наследниц Евы, нежели яблочки древнего змия; это древо теперь обильно увешано еще и плодами совсем иного сорта – тысячами ядерных бомб, не говоря уже о массе других весьма небезобидных фруктов. Но как бы то ни было, сравнение человеческого познания с растущим деревом – это выразительная и продуктивная аналогия.

С растущим же деревом сравнивается филогенез – ход и результаты эволюции живого мира. Правда, выражение «филогенетическое древо» появилось не в библейские времена, а только в XIX в. в результате торжества эволюционизма. (Хотя некоторые древоподобные схемы, имевшие цель отразить естественное сходство организмов, предлагали и раньше.)

Итак, два «древа». Одно из них представляет ведущий компонент биосферы, а другое – ноосферы. И, несмотря на столь фундаментальное различие их положения и роли в судьбах нашей планеты, аналогия между ними несомненна. Оба непрерывно растут и ветвятся (хотя и в совсем разных временных масштабах), более старые участки в обоих в той или иной мере отмирают. Правда, в новейшее время картина «древес» несколько осложнилась: в филогенетическом древе – представлениями о симбиогенезе, о «сетчатой» эволюции и «горизонтальном переносе» генов, а в древе познания – вполне аналогичными идеями о появлении новых точек роста науки на перекрестках ее старых ветвей (или, как любят говорить, «на стыках наук»), и в обоих «древесах» – сомнениями в существовании единых стволов, т. е. не следует ли заменить картину древа картиной многоствольной поросли. Однако нетрудно видеть, что эти осложнения не только не разрушают аналогию между «древесами», но, наоборот, ее развивают, укрепляют новыми деталями.

Но если имеется налицо столь выразительная аналогия в структуре «древес», естественно задать вопрос: а не найдется ли аналогий в механизмах прирастания обоих «древес»? Механизм эволюции живого мира мы представляем себе, в духе современного дарвинизма, как результат взаимодействия двух процессов: стохастического, ненаправленного появления изменений (мутаций) в генетической программе организмов – и затем адаптивного отбора, определяющего направление эволюционных преобразований. Ни характер индивидуальных актов мутирования, ни конкретный характер и направление эволюционных преобразований наперед непредсказуемы (хотя чисто вероятностные и весьма приблизительные и краткосрочные прогнозные оценки возможны). Каков же механизм продвижения нашего познания?

Содержание наших знаний составляют факты и наблюдения, затем понятия, так или иначе обобщающие эти факты, и, наконец, еще более общие гипотезы и теории. При этом важно заметить, что даже самая простая регистрация самого простого факта возможна только с помощью каких-то более общих понятий, а научный смысл и значение отдельные факты приобретают только в контекстах определенных теорий или, по крайней мере, каких-то более широких сопоставлений. Следовательно, за продвижение нашего познания можно принимать появление новых сопоставлений, обобщений, гипотез, теорий. Как же они возникают?

Этот вопрос впервые достаточно четко был поставлен, по-видимому, только Декартом. И решал он его в духе рационализма; апеллируя к интуиции, которую он понимал как некое интеллектуальное ясновидение. В то же время с появлением на философской сцене эмпиризма, сначала в лице Ф. Бэкона, а затем и других, преимущественно английских, философов, начались попытки построить индуктивную логику, которая позволяла бы от эмпирических наблюдений строго логическим путем прийти к общим заключениям и теориям.

Эти попытки продолжались еще и в XIX в., особенно в трудах Дж. Ст. Милля, но кончились неудачей, что и понятно, ибо строгая логика – дедуктивная. На пороге XX в. это стало ясно, и уже в 1905 г. крупнейший математик и исследователь научного творчества А. Пуанкаре в книге «Ценность науки» пишет: «Чистая логика всегда привела бы нас только к тавтологии; она не могла бы создать ничего нового; сама по себе она не может дать начала никакой науке… Чтобы создать геометрию или какую бы то ни было науку, нужно нечто другое, чем чистая логика. Для обозначения этого другого у нас нет иного слова, кроме слова «интуиция»[37 - Цит. по: Пуанкаре А. О науке. М., 1983. С. 163.].

Однако Пуанкаре понимает «интуицию» иначе, нежели Декарт: у Пуанкаре это не ясновидение, не внутренняя убежденность, а некоторое внезапное, неожиданное озарение, словно вспышка молнии вдруг освещающее решение проблемы. Несколько позже, в книге «Наука и метод» (1908) Пуанкаре дает описание собственных психологических переживаний и моментов прозрения, приведших его к решению одной из конкретных математических проблем. Здесь же он замечает, что нахождение ответа на задачу, даваемое «озарением», – это результат выбора одного удачного решения из множества других, какие могут прийти в голову. «Творить, изобретать, сказал я, значит выбирать»[38 - Там же С.312.]. Но сам перебор «кандидатов» на решение и выбор пригодных происходит, согласно Пуанкаре, в значительной мере подсознательно[39 - Симонов П.В. Неосознаваемое психическое: подсознание и сверхсознание // Природа, 1983. № 3. С. 24–31.]. Длительное и настойчивое сосредоточение на проблеме весьма способствует тому, чтобы «озарение» наконец наступило. Очевидно, во время такого сосредоточения и происходят подсознательные процессы генерирования и отбора вариантов. И, наконец, предложенное «озарением» решение должно быть затем проверено, т. е. пройти еще раз отбор, теперь уже на вполне сознательном уровне и по критериям строгой логики.

Соотношение логики и интуиции в процессе научного творчества Пуанкаре рисует так: «Логика и интуиция играют каждая свою необходимую роль. Обе они неизбежны. Логика, которая одна может дать достоверность, есть орудие доказательства: интуиция есть орудие изобретательности»[40 - Пуанкаре А. Указ. соч. С. 167.]. Через полстолетия после Пуанкаре к той же проблеме обратился и пришел к сходным же выводам еще один исследователь научного творчества, крупный математик Ж. Адамар[41 - Адамар Ж. Исследование психологии процесса изобретения в области математики. М., 1970.].

Близкие представления о механизме появления новых идей развивал и А. Эйнштейн: «Никакой логический путь не ведет от наблюдений к основным принципам теории. Все понятия, возникающие в процессе нашего познания и в наших словесных выражениях, со строго логической точки зрения являются свободными творениями разума»[42 - Эйнштейн А. Собр. науч. трудов. Т.4. М., 1967. С.39, 251, 337.]. «…Подлинной ценностью является, в сущности, только интуиция»[43 - Эйнштейн А. Физика и реальность. М., 1965. С. 337.].

Подобные же идеи высказывают и уже почти современные нам авторитеты в области философии науки. Так, один из самых видных среди них, К. Поппер, считает выдвижение гипотезы логически нереконструируемым творческим актом. «Как приходит человеку в голову новая идея… – это, возможно, очень интересно для эмпирической психологии, но к логическому исследованию научного познания это совершенно не имеет отношения»[44 - Popper К. The logic of scientific discovery. London, 1959. P. 31.]. Сходных взглядов придерживается и Т. Кун, автор известной книги о «научных революциях», и ряд других исследователей[45 - некое интеллектуальное, но внелогическое ясновидение, тем самым приближаясь к Декарту. Это последнее понимание традиционно для философии, и для отличения от психологического понимания его можно назвать философским. Для нашей темы, однако, наиболее интересны представления, развитые Пуанкаре.].

Уже более 100 лет назад французский автор П. Сурио высказал мысль о сходстве механизма развития науки с дарвиновским механизмом эволюции[46 - Sourian Р. Theorie de Г invention. Paris, 1881.]. Но конец прошлого века и первая четверть нынешнего ознаменовались в самой биологии сильной волной антидарвинизма, и естественно, что попытка распространить дарвинизм еще и за пределы биологии поддержки не получила. Однако из изложенных выше представлений авторов нашего века, начиная с Пуанкаре, вытекает понимание механизма научного творчества именно в дарвинистском духе. Уже и сам Пуанкаре писал: «Движение науки нужно сравнивать… с непрерывной эволюцией зоологических видов, которые беспрестанно развиваются»[47 - Пуанкаре А. Указ. соч. С. 158.].

Но настоящее признание и поддержку дарвинистское представление о механизме развития науки стало получать только начиная с 60-70-х годов нашего века. Решительно высказался в его поддержку американец Д. Кэмпбел. Отечественные авторы В.В. Налимов и З.М. Мульченко провели аналогию между научными новинками и мутациями, а П.В. Симонов предложил даже понятие психического мутагенеза. О приложимости идеи дарвиновской эволюции к развитию науки заявил и известный американский специалист по философии биологии Д. Халл[48 - Campbell D.I. // Psychol. Rev. 1960. V.67. N 6; Налимов B.B., Мульченко З.М. Сравнительное изучение двух самоорганизующихся систем – науки и биосферы // Методологические проблемы кибернетики. Т. 2. М., 1970. С. 227–243; Симонов П.В. Творческий процесс и художественное восприятие. Л., 1978. С. 62–65; Hull D.L. Science as a process: an evolutionary account of the social and conceptual development of science. Chicago, 1988.].

Дарвинистское понимание процесса научного творчества встречает и немало возражений, которые довольно отчетливо распадаются на две группы: одни из них имеют конкретный характер, усматривая в дарвинистской концепции фактические погрешности и натяжки, другие же представляют собой скорее просто неприятие, исходящее из общих идейных, философских или методологических установок. Рассмотрим сначала важнейшие возражения первой группы – конкретные.

Вызывает немало возражений тезис о неожиданном, минуя какие-либо логические рассуждения, появлении новых мыслей, а тем более – о порождении их в подсознательной сфере. Как же можно производить все достижения человеческого гения из сферы подсознательного, если эта сфера первобытнее, примитивнее, нежели сфера сознания? По мнению критика[49 - Williams F. The mystique of unconscious creation // Creativity and learning. Boston, 1967. P. 142–152.], это – чисто мистическая «теория подполья», которая не только неправдоподобна, но и серьезно искажает этический образ человека. Возражение как будто серьезное, на самом же деле просто наивное, ибо устраняется весьма простой операцией – уже упоминавшимся представлением о «сверхсознании». Да и достаточно задуматься над тем, что тот колоссальный объем знаний, образов, идей, который хранится в памяти человека, не находится же он все время в поле нашего сознания. А где он: «под», или «сверх», или где-то «сзади», «сбоку» сознания – мы уточнить не можем, потому и пользуемся чисто условными обозначениями. Мы знаем только, что этот багаж заключен в памяти подчерепного компьютера, и лишь его фрагменты – то одни, то другие – выводятся в поле нашего сознания[50 - Термин «сознание» используется весьма различно. Я принимаю его только в том достаточно определенном смысле, который придают ему медики. Из иноязычных терминов этот смысл точнее всего выражает немецкое «Bewusstsein».]. И, конечно, нет оснований считать, что кроме как «на экране» никакие процессы в нашем компьютере не протекают.

Второй ряд возражений. Критики считают, что, в отличие от селективного механизма дарвиновской эволюции, развитие науки имеет инструктивный характер, оно идет путем обнаружения новых фактов и закономерностей и прямой передачи их следующим поколениям исследователей, т. е. это эволюция не дарвиновского, а ламарковского типа[51 - Cain J.A., Darden L. // Biology and Philosophy. 1988. V.3. N 2. P. 165–171.]. Чисто логическая несостоятельность этих возражений очевидна. Ведь и вполне ортодоксальную дарвиновскую эволюцию легко можно представить как ламарковскую. Представим себе, что некоторая популяция в результате какого-то необычного для нее сильного внешнего воздействия претерпела жесткий отбор среди особей (т. е. индивидуальных генотипов). В результате коллективный генотип популяции и ее средняя адаптивная норма изменились адекватно воздействию, т. е. популяция прореагировала «по Ламарку». Точно так же и наука: рассматриваемая в целом, она растет и изменяется адаптивно, адекватно стоящим перед ней требованиям, становясь все более способной объяснять реальный мир, т. е. «по Ламарку», но в основе всего ее прогресса лежит жесткий отбор из бесчисленных отдельных «озарений». Ведь, как сказал Пуанкаре, изобретать – значит выбирать.

Наконец, третий оспариваемый пункт – уже отчасти приближающийся к группе принципиальных разногласий – о ненаправленности и предсказуемости.

Большинство (или, по меньшей мере значительная часть) ученых, работающих в области фундаментальных наук, убеждено в непредсказуемости будущих крупных открытий и тем самым направлений дальнейшего развития науки. Но со стороны представителей наук прикладных нередко можно услышать возражение: ведь ставятся же перед исследователями определенные задачи и решаются, значит, развитие науки предсказуемо и направляемо. Авторы такого заключения упускают из виду, что сама постановка прикладных задач возможна только на основе определенного уровня наук фундаментальных. При этом крупный прорыв на «фундаментальном уровне» приносит сразу целый веер новых возможностей постановки и решения прикладных задач. Таким образом, происходит совершенно то же, что и в эволюции живого мира: там принципиальное повышение организации («анагенез», или «градогенез») и связанный с этим прорыв в новую адаптивную зону ведет к интенсивному формообразованию и широкому освоению этой новой зоны («адаптациогенез», или «кладогенез»).

Для решения прикладных задач обычно создаются значительные концентрации сил специалистов, все внимание которых сосредоточивается на заданной проблеме – этим обеспечивается интенсивность «психического мутагенеза» – подобно тому, как селекционер для получения желательных мутаций подвергает массивным воздействиям мутагенных факторов большое количество биологического материала. И, наконец, устанавливаются жесткие психологические фильтры отбора тех «озарений», тех идей, которые подходят именно к данной проблеме. Такой фильтр задает направление движения как адаптивной органической эволюции, так и человеческой изобретательности. Свое крайнее выражение подобная организация исследовательской работы нашла в так называемой «мозговой атаке» (или «штурме» – brainstorming), особенно практиковавшейся в Америке в 1960–1970 годах: многих ученых собирают вместе и не дают ничем другим заниматься, пока ими не будет предложено какое-то решение поставленной задачи.

Приведу два примера: из области человеческой изобретательности и изобретательности природы.

Представьте себе, что вы по рассеянности влезли в наполненную до краев ванну и вода из нее хлынула на пол. Что вы сделаете? Выскочите из ванны и постараетесь принять все меры, чтобы вода не залила квартиру или (еще хуже) не пролилась бы вниз. А вот когда подобным образом вода вылилась у Архимеда, он тоже выскочил из ванны, но и не подумал подбирать воду, а побежал по улице с криком: «Эврика!» Отчего же одна и та же причина вызвала разное действие: Архимед сделал важное открытие, а вы не открыли ничего? Очень просто: в голове у Архимеда еще задолго до ванны был поставлен психологический фильтр (которого у вас не было) для возможного решения поставленной ему местным властителем задачи.

Другой пример из области микроэволюции. На Русской равнине на песчаных почвах довольно распространен небольшой кустарник – ракитник русский (Cytisus ruthenicus). В сухих южных районах при неумеренном выпасе скота песок легко разбивается и становится подвижным. Почти все виды растений, обитавших на песке, пока он еще не был разбит, при засыпании передвигающимся песком погибают. Но у ракитника в некоторых песчаных массивах, в частности близ Калачана-Дону, выработалась генетически закрепленная форма (экотип), легко переносящая засыпание песком. Этот экотип кажется настолько отличающимся от обычных форм ракитника, что даже принимается многими авторами за особый вид – ракитник днепровский. Почему же он благоденствует на сыпучих песках? Оказывается, он способен быстро вытягиваться в высоту и таким образом вынести свои фотосинтезирующие побеги кверху быстрее, чем их засыпет песок. Поэтому самые высокие песчаные бугры оказываются увенчанными кустами этого ракитника, а вся толща бугра – пронизанной их ветвями, однако с малым количеством корней в этой толще. Так задача ракитником решена[52 - Дронова С.П., Скворцов А.К. Дизрупктивный отбор в популяциях ракитника русского // Микроэволюция. М., 1985. С. 103–104.].

Теперь, глядя назад, можно пускаться в разговоры об изначальной целенаправленности постановки этой задачи и предопределенности ее решения. На самом же деле о целенаправленности говорить нет оснований. У всех растений угроза засыпания песком явилась жестким фильтром на улавливание мутаций, способных сохранить вид в данных условиях. Но кроме ракитника никому ничего уловить не удалось, а ракитнику почему-то повезло – почему именно ему, неизвестно. Никто этого заранее предсказать не смог бы. Точно так же никто заранее не мог бы предсказать и то, что ракитник решит задачу именно таким, а не иным способом. Ведь нетрудно представить и иные возможности приспособления к засыпанию песком (которые действительно реализуются у других видов растений, обитающих в песчаных пустынях). Например, резко сократить жизненный цикл и проделывать его весь, от всходов до зрелых семян, за весенний период, когда песок еще влажен и почти неподвижен. Или постепенно, по мере роста бугра, образовывать обильные придаточные корни, причем старые глубже лежащие могли бы отмирать. Или, что проще всего, выпускать ползучие побеги, которые выносили бы узлы кущения в места, еще песком не засыпанные…

Подытоживая все выше изложенное, я полагаю, можно констатировать полный принципиальный изоморфизм механизмов дарвиновской эволюции живого мира и развития человеческого познания. Довольно очевидно, что возможность (наверно, и необходимость, неизбежность) такого изоморфизма создается тем, что оба изоморфных «древа» – филогенеза и познания – суть информационные системы с множественными носителями, открытые, самоорганизующиеся, активно накопляющие и реорганизующие информацию.

Но то, что представляется одному исследователю ясным, как день, другой может «и на дух не принимать». Еще существует очень много противников признания дарвиновского механизма органической эволюции – что уж и говорить про дарвиновский механизм развития познания! И тут мы подходим к неприятию дарвиновской эволюции познания, исходящему уже из определенных принципиальных убеждений, каковые представляются мне предубеждениями. Основных таких предубеждений три.

Первое – это настороженно-негативное отношение к любому намеку на «биологизацию» процессов, протекающих в социальной человеческой среде. Мы так долго находились под гнетом табу, наложенного «единственно правильным учением», что стали бояться впасть в «биологизацию» даже там, где ее и увидеть трудно. На мой взгляд, и в нашем случае трудно найти «биологизацию». Скорее можно сделать прямо противоположный упрек, аналогичный тому, который высказывали Дарвину за перенос идей Мальтуса, рожденных в сфере социологии, на весь живой мир. А теперь мы, произведя на свет такое сугубо человеческое, сугубо абстрактное представление о саморазвивающейся информационной системе, распространяем его на весь биологический мир.

Второе предубеждение – это уверенность в предопределенности, предначертанности общего развития Вселенной, а в ней – нашей планеты, и на планете – живого мира и человечества. Одни эту предопределенность видят как некую заведенную пружину или заряд, первичный толчок и т. п. – и далее развертывание событий по логике строгого детерминизма, т. е. что обычно называют «лапласовским» детерминизмом. Он проистекает из абсолютизации законов физики и механики макромира; под «первым толчком» ранее подразумевался (а многими и поныне подразумевается) акт творения, а теперь еще и «Большой взрыв».