Между Сциллой и Харибдой

Модель — это не подобие компьютерной игры, как многим представляется — мол, что в нее заложили, то она и выдает. Такая модель была бы, разумеется, бессмысленной. А научные модели эволюции в силу своей сложности могут выдавать неожиданные и интересные результаты. Главное, чтобы введенные в модель данные соответствовали наблюдаемым. Это понятно?

Если нет, поясню. Гигантское количество вводных и огромное число нелинейных дифференциальных уравнений образуют столь трудоемкую задачу в смысле объема вычислений, что справиться с ней может только суперкомпьютер, а что получится на выходе — никому не очевидно. Это станет более понятным из следующей цифры. Суперкомпьютер, который рассчитывает модель «Большой» — это седьмой по мощности суперкомпьютер в мире. Он совершает 1 000 000 000 000 000 (тысячу триллионов!) счетных операций в секунду.

Компьютерные модели помогают ученым интерпретировать результаты известных астрономических наблюдений и планировать новые направления поиска. Когда-то космический зонд, запущенный для изучения реликтового излучения, позволил составить карту вариаций плотности такого излучения. На основе этой карты в 2005 году была составлена предыдущая компьютерная модель — «Millennium Run». Она неплохо себя показала. Но с тех пор была накоплена новая информация, которая и послужила для создания усовершенствованной модели «Большой».

Модель «Большой» получилась знатная, она довольно точно выдала наблюдаемое сегодня распределение масс во Вселенной и неплохо воспроизвела число галактик, подобных нашей, а значит, ей можно пользоваться для отслеживания деталей эволюционного процесса, что позволит определить направление дальнейших наблюдений и поисков. Шаг за шагом, шаг за шагом. Эволюция знания…

То же самое и с эволюцией живой материи. Существуют компьютерные модели биологической эволюции, которые эту самую эволюцию по двум механизмам — мутации и отбору — прекрасно воспроизводят. Их написанием занимаются даже студенты.

В сети можно найти и скачать простенькую программку «Ходоки», имитирующую и демонстрирующую механизмы эволюционной изменчивости, после чего наслаждаться, наблюдая, как от поколения к поколению меняются ваши подопечные. А люди серьезные могут найти диссертацию на соискание ученой степени даже не доктора, а кандидата, и даже не биологических, а физико-математических наук под названием «Исследование новых типов самоорганизации и возникновения поведенческих стратегий». Автор трудится в Институте прикладной математики и во введении к своей работе поясняет:

«Искусственная жизнь — молодое междисциплинарное направление исследований. Предметом исследования искусственной жизни является эволюция сложных систем, а основным методом — построение компьютерных моделей. Модели искусственной жизни находят свое применение в таких теоретических областях, как исследования возникновения жизни, биологической эволюции, коллективного поведения, социальной эволюции… Качественная теория дифференциальных уравнений открыла дорогу широкому использованию нелинейных систем в физике. Исследования диссипативных процессов теплопроводности, диффузии, вязкости и т. д., в открытых нелинейных системах привели к возникновению физики неравновесных систем и синергетики. Оказалось, что многие процессы в природе приводят к образованию диссипативных структур — стационарных распределений переменных, обладающих устойчивостью к возмущениям».

Чувствуете? Мы с вами и есть эти самые стационарные структуры, обладающие устойчивостью к возмущениям. Сначала эти структуры, сохраняющие свою выделенность из среды, были простыми и физическими, потом сложными и химическими, относимыми к органической химии, потом молекулы обрели свойства редубликации, то есть в среде, насыщенной «питанием», шла реакция химического копирования некоего сложного органического вещества. И это был первый шажок к жизни. А затем появилась и сама жизнь. Причем точную границу между «жизнью» и «нежизнью» провести невозможно.