Инопланетяне и инопланетные общества. Руководство для писателя по созданию внеземных форм жизни.

Эволюция — это не самый лучший инженер; она зависит от метода проб и ошибок гораздо сильнее, чем было бы позволено какому-нибудь инженеру из числа людей. Но конечное требование в обоих случаях одно и то же: результат должен работать. Он не обязательно должен работать идеально — просто достаточно хорошо, чтобы успешно конкурировать с чем-либо по соседству. Несомненно, вы с болью осознаёте, что это справедливо и в отношении промышленного дизайна: сколько продуктов из тех, что вы покупаете, представляют собой действительно оптимальные дизайн и конструкцию? В отношении эволюции это особенно справедливо. Организму, который уже может использовать доступный источник пищи успешнее, чем кто-то ещё, кто пытается это сделать, нет необходимости делать это ещё лучше. (На самом деле эта способность в итоге может превратиться в его эволюционный недостаток. Если он эксплуатирует свои ресурсы слишком успешно, то он может уничтожить весь их запас, а значит, и самого себя. Ярким примером этого может стать наш собственный вид, если не будет вести себя более осмотрительно.)

Кроме того, из-за того, что эволюция протекает так медленно, в её реакциях на изменения окружающей среды всегда существует «отставание фазы». В начале ледникового периода многие живые организмы будут бороться за выживание при помощи экипировки, предназначенной для более тёплых условий. Если ледниковый период будет достаточно долгим, со временем эволюция может породить флору и фауну, хорошо приспособленную к холоду, но в дальнейшем, когда ледниковый период закончится, они окажутся плохо приспособленными к теплу.

И эволюция, и инженерия будут стремиться создавать устройства (особым случаем которых являются живые организмы), которые, как минимум, достаточно хорошо делают ту работу, для которой они предназначены. Те, у кого это не получается, будут вытеснены другими, кто больше преуспел в этом; эволюция и инженеры постоянно испытывают новые конструкции. Будет ли работать конструкция, или нет, определяют те же самые физические принципы, которые управляют всем остальным в физической вселенной. Например, животные, которые ведут плавающий образ жизни, должны уметь быстро перемещаться по воде, не затрачивая слишком много энергии. У морской свиньи в форме морской свиньи это получится; у прямоугольного блока — нет. Так что вы не встретите прямоугольных пловцов, но обнаружите много обтекаемых.[13]

В качестве примера того, насколько глубокое влияние оказывает на жизнь инженерный принцип, давайте рассмотрим один особенно важный принцип и некоторые из его биологических последствий.[14]

ЗАКОН КВАДРАТА-КУБА

Если вы увеличиваете (или уменьшаете) линейные размеры какого-то объекта в определённое количество раз, то любая площадь, связанная с ним, увеличивается или уменьшается в это количество раз, взятое в квадрате, тогда как его объём увеличивается или уменьшается в это количество раз в кубе. Например, если вы возьмёте стеклянную сферу диаметром в один сантиметр, то у сферы из того же стекла диаметром в два сантиметра площадь поверхности будет больше в четыре раза, а объём — в восемь раз.

Само по себе это может показаться просто чем-то любопытным, но практические последствия этого для жизни довольно глубоки. Применительно к сфере всё, что пропорционально площади, также изменится на линейный масштабный коэффициент, взятый в квадрате, а всё, что пропорционально объёму, изменится на масштабный коэффициент в кубе. Например, количество краски, нужное для покраски двухсантиметровой сферы, будет в четыре раза больше, чем для сантиметровой, но двухсантиметровая сфера весит в восемь раз больше, чем сантиметровая.

Многие величины, важные для жизни, представлены связанными парами, одна из которых пропорциональна квадрату, а другая — кубу линейных размеров. Поскольку при изменении размера две величины в этой паре изменяются не в одинаковое количество раз, вы не сможете просто произвольно изменять размер организма, сохраняя всё остальное неизменным.

Рассмотрим, например, массу тела и силу. Люди часто удивляются тому, что некоторые насекомые могут совершать прыжки, во много раз превышающие длину своего тела, но мы тоже смогли бы это, если бы нас уменьшили до размеров насекомого. Рост мужчины может составлять 180 см, а длина сверчка — 1,8 см. Человек ростом 1,8 см, то есть, уменьшенный в сто раз, но в остальном сложенный в точности как обычный человек, обладал бы силой в одну десятитысячную (пропорциональной площади поперечного сечения мышц и костей рук и ног), но весом всего лишь в одну миллионную (пропорционально общему объёму) от исходного. Таким образом, он обладал бы в сто раз большей силой, доступной для подъёма каждого грамма его тела, и он, естественно, смог бы прыгнуть гораздо дальше.