Наука Плоского Мира II: Земной шар

Несмотря на риск внести путаницу, все же стоит заметить, что даже в физике заранее определить фазовое пространство не так просто, как может показаться. Что произойдет с фазовым пространством Солнечной системы, если мы позволим небесным телам разрушаться и соединяться вместе? Предположительно[26] Луна откололась от Земли, когда последняя столкнулась с объектом, близким по размеру к Марсу. До этого события в фазовом пространстве Солнечной системы не было «лунной» координаты, но она появилась впоследствии. В результате с появлением Луны это фазовое пространство расширилось. В физике фазовые пространства всегда подразумевают неизменный контекст, и обычно это предположение вполне оправдано. В биологии это не так.

В физике есть и другая проблема. К примеру, 6N-мерное фазовое пространство в термодинамике слишком велико. Оно содержит состояния, не имеющие физического смысла. Причуды математики таковы, что законы движения упругих сфер не предписывают результат столкновения трех и более объектов. Значит, мы должны исключить из этого замечательного и простого 6N-мерного пространства все конфигурации, которые испытывают тройные соударения в прошлом или будущем. Нам известно о четырех особенностях этих конфигураций. Во-первых, они встречаются очень редко. Во-вторых, они все же случаются. В третьих, они образуют чрезвычайно сложное облако точек в фазовом пространстве. И наконец, с практической точки зрения нет никакой возможности выяснить, должна ли конкретная конфигурация быть исключена из пространства, или нет. Если бы эти не-физические состояния встречались чаще, то предопределить фазовое пространство в термодинамике было бы так же сложно, как и в случае биосферы. Однако их доля по сравнению с общим число конфигураций исчезающе мала, поэтому упуская их из виду, мы практически ничего не теряем.

И все же предопределение фазового пространства биосферы в некотором смысле возможно. Хотя мы и не можем заранее описать пространство всех вероятных форм жизни, мы можем, взглянув на любой конкретный организм — теоретически, по крайней мере, — указать на непосредственные изменения, которые могут произойти с ним в будущем. Иначе говоря, мы можем описать локальное фазовое пространство, или пространство смежных возможностей. Тогда инновация становится процессом расширения в пространство смежных возможностей. Это вполне разумная и общеизвестная идея. Не столь очевидно выдвинутое Кауффманом заманчивое предположение о том, что подобное расширение может подчиняться общим законам, последствия которых прямо противоположны знаменитому Второму Закону Термодинамики. По сути Второй Закон утверждает, что с течением времени термодинамическая система становится проще; все интересные структуры «размазываются» по пространству и исчезают. Напротив, предположение Кауффмана говорит о том, что биосфера расширяется в пространство смежных возможностей с максимально возможной скоростью, при которой биологическая система сохраняет свою целостность. В биологии инновации происходят настолько быстро, насколько это возможно.

Более того, Кауффман обобщает эту идею на случай произвольной системы, состоящей из «автономных агентов». Автономный агент — это обобщенная жизненная форма, обладающая двумя характерными свойствами: она умеет размножаться и способна выполнить хотя бы один термодинамический рабочий цикл. В ходе рабочего цикла система совершает некоторую работу и возвращается в исходное состояние, после чего процесс можно повторить. Иначе говоря, система забирает энергию у окружающей среды и преобразует ее в работу, причем таким образом, что по окончании цикла возвращается в исходное состояние.

Человек, как и тигр, является автономным агентом. А огонь нет, потому что он распространяется за счет горючих материалов, оказавшихся поблизости, но не совершает рабочий цикл. Он превращает химическую энергию в тепло, но не может повторно сжечь то, что уже сгорело.

Теория автономных агентов явным образов задана в контексте фазовых пространств, без которых ее даже невозможно сформулировать. В этой теории мы видим первую возможность получить общее представление о принципах, в соответствии с которыми организмы усложняют самих себя. Мы начинаем понимать, благодаря каким качествам поведение живых существ так сильно отличается от скучных предписаний Второго Закона Термодинамики. Мы рисуем картину, в которой Вселенная, совсем наоборот, является источником постоянно возрастающей сложности и организации. И теперь мы начинаем понимать, почему живем в таком интересном (а вовсе не скучном) мире.

Глава 5. Совсем как Анк-Морпорк

«Как тебе удалось установить с нами связь?» — спросил, тяжело дыша, Думминг, пока они плелись вдоль широкой реки.