Аналогичным образом работает метод USPEX, разработанный группой под руководством российского кристаллографа Артема Оганова: программа генерирует случайные модели кристаллических структур заданного состава, оценивает их стабильность при заданных макропараметрах, отбирает наиболее стабильные, вносит в них случайные изменения, снова оценивает — и так до тех пор, пока не получит наиболее устойчивые. Метод оказался весьма продуктивен не только для изучения структуры веществ при сверхвысоких давлениях (в частности, для исследования строения глубоких слоев земных недр — для чего он исходно и был разработан), но и для предсказания структуры еще не полученных материалов. Сегодня он применяется во многих лабораториях по всему миру.
Несмотря на свою «слепоту» (а вернее, благодаря ей), отбор случайных изменений может породить структуры, которые просто не пришли бы в голову разумному существу.
* * *
Подводя итоги, можно сказать, что теория Дарвина (точнее, ее центральная идея — естественный отбор) оказалась довольно плодотворной и за пределами проблемы эволюции жизни — однако отнюдь не «всеобщей теорией всего», универсальным ключом к любым загадкам природы и общества. У всякой содержательной теории есть своя область применимости, у одних теорий она ýже (такие теории мы называем специальными), у других — шире. У теории Дарвина она чрезвычайно широка — но все же далеко не беспредельна.
Но у вопроса о месте этой теории в современной науке есть и другая сторона — насколько хорошо она согласуется с другими, еще более фундаментальными концепциями естествознания? В истории науки не раз бывало так, что положения, важнейшие для одной области науки и считающиеся там бесспорными, в свете представлений, принятых в другой дисциплине, выглядели совершенно невозможными. В подобных случаях всегда бывает трудно заранее сказать, в чью пользу разрешится такой спор. В 1860-х годах виднейший британский физик Уильям Томсон (лорд Кельвин) на основании всех знаний, накопленных к тому времени физикой, рассчитал, что возраст Солнца и Земли никак не может превышать 100 миллионов лет, а скорее всего, лежит в интервале 20–40 миллионов. Биологи и геологи оспорили выводы Кельвина, но не смогли ни указать на ошибку в его расчетах, ни противопоставить им собственные — в ту пору в геологии и палеонтологии вообще не было методов определения абсолютного возраста пород или ископаемых (в то время как Кельвин применил для оценки возраста Солнечной системы три независимых метода). Однако правы в итоге оказались именно представители «неточных» наук, а безупречные построения сэра Уильяма рухнули одно за другим еще при его жизни под ударами непредвиденных открытий.
Спор Кельвина с натуралистами имел прямое отношение к эволюционизму: исходя из своей оценки возраста Солнца и Земли, сэр Уильям утверждал, что этого времени слишком мало для эволюции «по Дарвину». И хотя аргументы Кельвина в конце концов были полностью опровергнуты, это была не последняя попытка найти противоречия между дарвиновской моделью эволюции и фундаментальной физикой. Опровержение дарвинизма часто искали в термодинамике, но едва ли не еще чаще оппоненты пытаются доказать невозможность дарвиновского механизма при помощи вероятностных расчетов. К этим расчетам прибегают авторы разных специальностей и квалификации, но среди них попадаются и физики, в том числе выдающиеся — и в глазах широкой публики это придает подобным рассуждениям ореол научных аргументов.
В следующей главе мы рассмотрим наиболее популярные из таких опровержений (заодно используя их как повод для рассказа о некоторых неочевидных сторонах самой эволюционной теории). И начнем как раз с аргумента, связанного с именем одного из самых блестящих и самых упрямых физиков ХХ века.
Глава 17. Дарвинизм, вероятность и термодинамика
Одним из самых известных «внешних» критиков дарвинизма был знаменитый английский физик (и по совместительству писатель-фантаст) сэр Фредерик Хойл. Именно ему принадлежит сравнение, вот уже несколько десятилетий кочующее из одной дискуссии в другую: случайная самосборка даже самых простых биологических структур на много порядков менее вероятна, чем то, что в прошедшем над авиасвалкой торнадо сам собой соберется готовый к полету «Боинг».
Заметим, что Фред Хойл вообще любил оспаривать хорошо обоснованные теории, отнюдь не ограничиваясь при этом строго научными аргументами. Именно ему принадлежит термин Big Bang (на русский его обычно переводят как «Большой взрыв», хотя буквально он означает что-то вроде «Большой бабах») — так Хойл окрестил разработанную Георгием Гамовым модель образования нашей Вселенной, надеясь такой ироничной кличкой подорвать популярность этой теории, конкурировавшей в то время с его собственной. Однако его остроумие не помогло: теория Большого взрыва стала основой современной космогонии, и мало кто помнит, что это название было дано ей в насмешку ее противником. Хойл же до конца жизни упрямо отстаивал собственную модель стационарной Вселенной — довольно стройную, но все больше и больше расходящуюся со вновь открываемыми фактами. В середине 1980-х годов Хойл и его сотрудник и соавтор Чандра Викрамасингхе объявили, что хранящийся в Британском музее знаменитый отпечаток археоптерикса, изображение которого приводится едва ли не в каждой книге об эволюции и палеонтологии, — подделка: на отпечаток юрской рептилии были, дескать, каким-то образом нанесены оттиски перьев современной курицы. Дело дошло до очной дискуссии Хойла и его группы с палеонтологами, передававшейся «Би-Би-Си», — но вскоре выяснилось, что «версия» Хойла не имеет под собой никаких оснований и прямо опровергается целым рядом особенностей тонкой структуры окаменелости. Сэр Фредерик известен также версией о внеземном происхождении вируса «испанки» (пандемического гриппа 1918–1919 гг.), поддержкой гипотезы абиогенного происхождения нефти и другими экстравагантными утверждениями. Однако они — включая даже его вполне оригинальную и хорошо проработанную космологическую модель и борьбу против теории Большого взрыва — гораздо менее известны, чем его нападки на дарвинизм.
Почему же маститому астрофизику казалось столь невероятным возникновение биологических структур по Дарвину? И почему из всех выдвинутых им еретических идей именно эта получила такую известность и привлекает людей самых разных профессий и интересов?
О невероятности всего сущего
Суть возражений Хойла и его сознательных или бессознательных последователей выглядит примерно так. Представим себе самый маленький белок — допустим, состоящий всего из сотни аминокислот (молекулы меньшего размера вряд ли имеют право называться белком
[248]). Начинаться он может с любой из 20 аминокислот. Второй тоже может быть любая аминокислота. Значит, разных молекул из двух аминокислот может быть 20×20=400. Из трех — 8 тысяч, из четырех — 160 тысяч. А из ста — 20100, двадцать в сотой степени. Если записать это число (точнее, самое близкое к нему круглое число) в привычной нам десятичной форме, это будет выглядеть как единица со ста тридцатью нулями.
