Закон лезвия бритвы (часть 2)

Продолжение. Начало статьи - читать.

Плата за точность

Токарю-металлисту не надо объяснять, что такое допуск. Ни одно изделие, выходящее из-под его рук, не соответствует точно размерам, указанным в чертеже. Да этого никто и не требует. Достаточно, чтобы отклонения укладывались в заданную величину, допуск. Казалось бы, подводи резец к детали повнимательней, почаще измеряй кронциркулем — и достигнешь любой точности обработки. На самом деле — до чего же это капризная вещь, точность! Множество дополнительных приспособлений, строжайшие требования к металлу станка, к резцам, к качеству заготовки приходится выполнять, чтобы повысить точность обработки на один десятичный знак. Стоимость прецизионных станков растет гораздо быстрее, чем получаемая на этих станках точность. Теория показывает, что по мере того, как отклонение приближается к нулю, стоимость агрегата приближается ни больше ни меньше как к бесконечности!
Похоже, здесь мы встретились с проявлением какого-то общего закона природы, или, может быть, закона системологии. Поясним его таким образом.
Как мы уже видели, всеобщее требование «выжить» заставляет все живые системы и многие из неживых непрерывно стремиться к некоторому образцу, который можно в данный момент считать идеальным, или совершенным. Образца, собственно, почти никогда не существует, но существует критерий совершенства, позволяющий каждое изделие оценить по степени его приближения к идеалу. Так вот, оказывается, что каждый следующий шаг на пути приближения обходится дороже предыдущего. Дороже в отношении затраты усилий, энергии, материалов, времени или денег. В пределе затраты становятся бесконечно большими, так что полного соответствия критерию совершенства достичь никогда не удается.
Что же это за таинственный критерий, который определяет судьбу родившихся и еще не родившихся живых существ, изобретений, учреждений? Где он записан, кем? Как правило, нигде и никем, хотя ученые много усилий тратят на то, чтобы выявить и записать его. Можно представить себе, что в многообразном мире бактерий, растений и животных должна существовать идеальная приспособленность организмов к существующей среде, поскольку она объективно задается условиями жизни.
Возможно, эта приспособленность внешне должна выражаться в наибольшем выживании всех потомков какого-то вида, в отсутствии колебаний численности, в полной гарантии того, что при любых поворотах судьбы этот вид не исчезнет. А для изделий, созданных руками человека? Можно сказать, что изделие должно удовлетворять в максимальной степени потребностям, которые вызвали его к жизни. Но попробуйте хотя бы назвать все требования к такому несложному прибору, как электрический утюг. И пойдет: удобная форма, удобный вес, достаточный диапазон температур, чувствительность регулятора и т. д., и т. п. Требуется провести целую исследовательскую работу, чтобы только выяснить, чего же хотят от утюга современные хозяйки. И такие работы проводятся. Техническое задание на любое изделие должно содержать эти требования. Не все, конечно, а главные, чтобы «плата за точность» ограничивалась разумными пределами.
Вероятно, первым сумел дать строгое математическое выражение величине платы за точность американский математик Клод Шеннон. Речь шла о точности передачи информации по каналу связи, например по телеграфу. Передача .сообщения всегда связана с преобразованием информации из одной формы в другую, с кодированием, а здесь неизбежно накопление ошибок. Чем длиннее путь, тем труднее восстановить первоначальное сообщение. Однако точность передачи информации зависит от способа преобразования, или от качества кода. Более совершенный код то же самое сообщение позволит передать с большей точностью. И тут опять обнаруживается, что совершенство не дается даром. Вероятность ошибок можно уменьшить во сколько угодно раз, но по меньшей мере во столько же раз возрастает время, потребное на передачу сообщения. Время — валюта, которой приходится расплачиваться за точность. Можно пойти по другому пути: одну и ту же информацию одновременно передать по двум, по трем, по многим каналам одновременно. Часто преподаватель пишет уравнение мелом на доске и произносит его вслух. Такого учителя меньше переспрашивают, время сокращается. Но устанут и ученики, и учитель больше: за повышение точности они заплатят дополнительным расходом энергии. Нет у нас, однако, в запасе такого количества часов и лет, нет стольких калорий, чтобы мы могли заплатить ими за стопроцентную точность принятой информации. Шеннон доказал, что цена эта бесконечно велика.
И на закон естественного отбора можно посмотреть как на своеобразную передачу информации. Растения и животные ежедневно «выслушивают нравоучения», содержание которых примерно такое: «сумей прожить при жаре 33 градуса, при одном стакане воды в сутки...— дальше следует длинный список жестких условий — и не только выжить, но и оставить наследников». Шанс на продолжение рода дается тем, кто правильно воспримет, поймет, запишет эту информацию в генетическую память и будет точно ей следовать. Точность — беспощадный сборщик налога, а налог, к тому же, высчитывается по прогрессивной шкале. Остается одно — компромисс; снова лезвие бритвы, снова природа ищет равновесия между крайностями: переплатить за точность — плохо, недостаточно точно выполнить требования среды — тоже плохо.
И человек не может платить безумную цену за точность информации. Допустим, выбирает первопроходец место для будущей деревни. Самое лучшее место — это чтобы земля была подходящая и чистая вода в избытке, и пашня, и выгон под рукой и до соседнего поселения не далеко и не слишком близко. Многое нужно учесть смелому новоселу, чтобы все было самым лучшим, самым удобным. Но жизнь никогда не дает достаточно времени подумать. Покрутил поселенец головой, осмотрелся и, глядишь, уже сруб складывает под избу. А природа вокруг не всю информацию на виду держит. Там подъезд оказался неудобным, там шалая весенняя вода подошла под самое крыльцо. А труд уже вложен, и проще перетерпеть неудобство, чем перебираться куда-то и обстраиваться заново. Ошибки, связанные с платой за точность, неизбежны и здесь.
Значит, идеал опять оказывается недостижим! Из-за непомерной цены. Все, что может себе позволить живой организм или создание человеческих рук,— это приблизиться к образцу до какого-то предела. Здесь уже не плата за быстроту приспособления к среде, а плата за точность приспособления вступает в противоречие со стремлением к идеалу. Если хотите, идеальная система не должна быть слишком похожа на идеальный образец!
Но и это еще не все трудности на пути к совершенству.

Плата за совместительство

Человек, приехавший из США, рассказывал, что там на обочине шоссе можно встретить такое обращение к путнику: «Водитель, если ты одновременно управляешь машиной и обнимаешь девушку, знай, что ты плохо делаешь и то, и другое».
Между тем совмещение разных действий — если не закон природы, то, во всяком случае, самое обычное явление. Любой школьник вам расскажет, что функция зеленого листа у растений заключается в использовании солнечной энергии для превращения углекислого газа в органические молекулы углеводородов. Но ведь кроме этого лист — еще и насос, поддерживающий давление в капиллярах, по которым против силы тяжести движутся жизненные соки. И еще листва — это регулятор температуры, спасающий нежную живую ткань от солнечных ожогов. И временная кладовая питательных веществ, способная быстро эвакуировать их в более надежное место.
А сколько функций совмещает в себе печень! Физиологи насчитывают их больше двух десятков. Ну, а человек в целом! Природа сделала его пригодным для десятков тысяч профессий, для выполнения миллионов разных операций. Ко всему этому приспособлен от рождения один и тот же механизм, немногим больше полутора метров в длину и весящий каких-нибудь семьдесят килограммов. Неужели эволюция не нашла никакой выгоды в том, чтобы закрепить разделение функций в строении тела, как, скажем, у некоторых видов муравьев? Или для природы не существует правила: если делаешь сразу два дела, то оба — плохо?
Существует, конечно. Но в такой же степени природа обязана соблюдать лимиты, поставленные ей эволюцией. Растение вида «дуб» не может освоить больше энергии, чем позволяет ему внутреннее строение дуба. Как и организм вида «жужелица», как и организм вида «человек». Сельскохозяйственные культуры не могут бесконечно увеличивать урожай, сколько бы им ни подавали удобрений и воды. Рост урожаев идет за счет лучшего использования внутренних ресурсов, путем приближения к естественному физиологическому «потолку». А раз так, раз энергетический ресурс каждого вида ограничен, его надо тратить экономно. Двадцать печенок, выполняющих раздельно всю многофункциональную работу печени, на одного человека — это непозволительное расточительство.
Опять, как видим, природа идет на компромисс, ищет наилучшие варианты сочетания противоречивых требований: наибольшей эффективности выполнения разнообразных функций и экономности.
Опять экономичность — против совершенства.

Вечный компромисс

Итак, что же получается? Во все, что живет и развивается, природа заложила стремление к совершенству. И она же поставила на пути непреодолимые препятствия к его достижению. Совершенство оказывается дорогим удовольствием, и каждый раз наступает момент, когда плата становится больше, чем доход. И конкурентная способность более совершенной системы начинает падать в сравнении с менее совершенной. При таком положении дел дарвиновская эволюция видов уже не выглядит простым увеличением приспособленности живых существ к среде обитания. И эволюция технических изделий и сооружений — не просто увеличение приспособленности к общественным потребностям. Развитие становится постоянным поиском неуловимой грани, лезвия бритвы, черты, разделяющей два «хуже». Природа, как строгий хозяин, то и дело понукает коня бежать быстрее, но тут же натягивает повод: «не слишком, не слишком».
Короче говоря, мир построен в соответствии с принципом дополнительности: всякое «больше» автоматически влечет за собой «меньше», «плюс» не существует без «минуса». Стоп. Принцип дополнительности — это же физический закон, открытый Нильсом Бором и связывающий уравнением две характеристики элементарных частиц: импульс и положение в пространстве. При чем тут эволюция жизни, человеческие изобретения, модная одежда? Что ж, разве так уж невероятно предположение, что и наши знания о микромире, и законы биологии, и общественной жизни подчиняются правилам более высокого ранга? Законам диалектики, а точнее — закону единства и борьбы противоположностей? Можно думать, что конкретные проявления этого величайшего научного обобщения могут быть на первый взгляд очень далеки друг от друга. Ведь и сам блестящий датский физик не ограничивал действие принципа дополнительности одним микромиром.
Следует ли какой-нибудь практический вывод из сказанного? Сентенция о том, что всегда следует взвешивать все «за» и «против» для принятия наилучшего решения, прозвучала бы в таком общем виде тривиально. Этому учить не надо. Там, где процессы подчинены нашим решениям, иначе просто и действовать невозможно. Но власть наша все больше распространяется на области, в которых до сих пор управление осуществляла самоорганизация с помощью случайности и отбора. Сюда относятся внутреннее строение и жизнь человеческого организма, вопросы наследственности, экологические системы. Между тем эти системы только потому и существуют, что в них эволюция нашла золотую середину в промежутках между тысячами пар взаимно дополняющих состояний. И мы, вмешиваясь, конечно, смещаем эти равновесия, нередко ломаем регуляторы, которые позволяли балансировать на острие. Часто кажется, что наука может все, в том числе может дать рецепты, как заменить природные регуляторы разумным человеческим управлением. Да, может, но только для простых систем. К сожалению, в девяноста случаях из ста оказываются справедливыми слова американского эколога Барри Коммонера: «Природа знает лучше».
И что же из этого следует?
Очевидно, нужно больше советоваться с природой, больше ее уважать. Ей были даны миллиарды лет на то, чтобы найти неуловимый компромисс, а мы стараемся «исправить» его за считанные дни. Задача в том, чтобы найти то самое лезвие бритвы, тот компромисс между двумя «хуже»: пренебрежением к саморегулированию, к самоорганизации природных систем и абсолютным подчинением природе.

А. Арманд, кандидат геологических наук