Я решил написать эту заметку, потому что каждый раз испытываю искреннее облегчение, когда обнаруживаю события, ставшие значимыми для возникновения моих последующих самостоятельных мыслей. Как написал однажды Ричард Фейнман: «Мне интересно, почему мне интересно». Кроме того, я считаю, что случай, который я собираюсь описать, повлиял на воспитание моего научного вкуса.

Нужно заранее оговориться, что для Абрама Ильича Фета я был человеком «биологическим», возможно, кроме того, испорченным химическим образованием. То есть говорить со мной на том языке, который могли понять математики, физики или инженеры было бессмысленно. Я говорю об этом именно потому, что это крайне положительно сказалось на результате нашего разговора с Абрамом Ильичем.

Разговор был об эволюции и, конечно, о книгах Конрада Лоренца. Почти дословно помню, что Абрам Ильич говорил, как его поразило описание возникновения новой обратной связи. «Ведь этого нет у Винера в кибернетике, а у Лоренца есть». Если бы я был человеком с физико-математическим образованием, он бы, вероятно, привел в пример цитату из «Оборотной стороны зеркала», как сделал на лекции и в послесловии к переводу книги:

«Лоренц поясняет, что такое новая функция, на очень интересном примере. На одной из первых страниц «Зеркала» (странице 271 упомянутого сборника в русском переводе) он приводит простую электротехническую схему – замкнутый контур с емкостью и самоиндукцией. Если включена только емкость, напряжение на зажимах при включении тока монотонно растет до предельного значения. Если включена только самоиндукция, напряжение монотонно убывает до нуля. Но если включены и емкость, и самоиндукция вместе, то в контуре возникает новое явление – затухающие колебания. Это единственное место в книге, где появляются формулы, но не единственное, где проводится аналогия с техническими устройствами» * Здесь и далее цитируется по сборнику: К. Лоренц «Оборотная сторона зеркала», Москва, «Республика», 1998. Перевод с немецкого и послесловие А. И. Фета (А. И. Федоров) .

Или:

«Всю книгу красной нитью пронизывает «кибернетический подход». Эволюцию уже давно рассматривают как последовательность «мутаций», создающих материал для отбора. Но что такое мутации? Лоренц отбрасывает представление, что мутация – это всегда малое случайное изменение, а весь процесс изменчивости состоит из накопления таких небольших событий. Он видит движущую силу эволюции в образовании новых регулирующих контуров. Когда линейная последовательность процессов, действующих друг на друга в определенном порядке, замыкается в контур, то последний процесс начинает действовать на первый, и возникает новая обратная связь. Такое случайное событие Лоренц называет фульгурацией, от латинского слова, означающего удар молнии. Он представляет себе эволюцию в виде ряда резких скачков, создающих качественно новые свойства живой системы. Таким образом, не только действие уже существующих организмов, но и самое возникновение органического мира получает кибернетическое истолкование».

Было очевидно, что я не способен проникнуться «кибернетическим подходом» и воспринять глубокую аналогию между двумя случайно соединившимися контурами и прогрессивной биологической эволюцией. Думаю, что по этой причине Абрам Ильич нашел подходящий пример в другой книге Лоренца. Пятая глава в работе «Так называемое зло» рассказывает о возникновении новых форм поведения. Она называется «Привычка, церемония и волшебство». Основным материалом главы является рассмотрение сценария возникновения и развитие церемонии «натравливания» у утиных птиц. Вот этот пример и привел мне Абрам Ильич для иллюстрации возникновения новой обратной связи.

На мой взгляд, пример с утиными птицами лучше примера с электротехническими схемами. И не только потому, что неясно, как могут расти, развиваться и случайно провзаимодействовать электротехнические схемы, неясно, что должно быть их аналогами в биологии. Главное неудобство примера со схемами в том, что совершенно отсутствуют условия, в которых может начаться взаимодействие, поэтому кажется, что взаимодействие может начаться всегда, как следствие «значительных» «крупных» мутаций:

«Вопреки представлениям Дарвина и всех “неодарвинистов” случайные изменения, закрепляемые отбором, совсем не обязательно должны быть малыми. В самом деле, уже в искусственном отборе, с которого Дарвин начинает свое изложение, случаются большие отклонения от видового образца, хотя обычно и не полезные для вида. Полезные и не летальные еще реже, но возможны. Случайные изменения теперь называют мутациями. Лоренц предлагает следующий механизм мутации. Предположим, что в организме имеется линейная последовательность подсистем, действующих друг на друга в порядке этой последовательности. Тогда случайное соединение начала такой цепи с ее концом создает новый регулирующий контур и, тем самым, возможность принципиально новых явлений. Если новый способ функционирования системы оказывается полезным для вида, получается крупная мутация. Самый важный случай линейных цепей – это цепи нейронов центральной нервной системы или цепи молекул белка. В таких случаях соединение начала цепи с концом может быть молекулярным явлением, совершенно случайным. И если результат полезен, то возникает сразу новая функция организма».

В приведенной выше цитате, фраза про «цепи молекул белка» почти чудовищна для биологического уха. Да, белок можно представить как линейную цепь, но в клетке все много сложнее, да и простое соединение концов этой цепи не сулит, казалось бы, появления качественно новых свойств. Если же говорить о регуляции синтеза одних белков другими (регуляторными), то тут действительно возможно рассмотрение, аналогичное колебательному контуру. Видимо, не случайно Джим Коллинз, впервые осуществивший идею перекрестной регуляции двух генов, свое первое образование получал как инженер-электротехник.

Пример с ритуализацией «натравливания» качественно лучше примера с электрическими контурами, потому что содержит все необходимые условия для математического описания возникновения новой обратной связи.  Натравливание возникает на границе взаимодействия двух уже существующих регуляций – инстинкта внутривидовой агрессии и инстинкта самосохранения. Причем именно пространственно, геометрически на этой самой границе: шаг назад – и доминирует агрессия, шаг вперед − и нужно спасаться бегством. Именно на этой границе два уже существующих стимула уравновешивают друг друга. Именно тут достаточно появления малых, еще раз подчеркну малых изменений, для того, чтобы система приобрела качественно новое свойство.

Новая регуляция возникает, когда система имеет возможность находиться в неустойчивом состоянии. Точнее говоря, когда система имеет возможность регулярно попадать в окрестность неустойчивого состояния. Почему обязательно в неустойчивое? Потому что именно в этом состоянии система максимально чувствительна к управляющим воздействиям, только тут может оказаться значимым малое случайное изменение. Генетическое закрепление таких малых изменений не противоречит воззрениям «неодарвинистов», но существенно дополняет существующую картину развития живой природы.

Поведение сложной системы в неустойчивом состоянии всегда рассматривают как нечто чувствительное к малым изменениям. Но обычно при этом рассматриваемые малые изменения – это внешние шумы; сама система не меняется, не усложняется. Если же допустить малые изменения самой системы, то среди них найдутся как такие, которые уводят от состояния неустойчивого равновесия, так и такие, которые стабилизируют систему вблизи неустойчивого равновесия. Эта самая стабилизация качественным образом меняет систему. Система становится сложнее, для ее описания потребуется теперь больше информации. Это в подлинном смысле прогрессивная эволюция.

Необходимо уточнить, что стабилизацией не исчерпываются все случаи прогрессивной эволюции, но, видимо, все случаи связаны с появлением неустойчивостей. Без неустойчивостей системе просто невозможно усложняться.

Что еще демонстрирует этот пример из жизни утиных птиц? Он демонстрирует, что конечный смысл новой формы поведения может быть очень различным для разных видов. Один и тот же ритуал может использоваться и как команда «фас!», и как фраза «я тебя люблю». То есть новая обратная связь имеет существенную независимость от тех обратных связей, на фоне которых она возникла. В случае команды «фас!» она даже управляет прежними, более древними инстинктами. А в более общей форме используется как символ, которому при дальнейшем развитии можно придать новый смысл, не меняя формы. Все это написано у Лоренца прямым текстом, кроме выделения наиболее значимого, на мой взгляд, факта: для возникновения новой обратной связи нужна изначальная неустойчивость.

Как пишет сам Лоренц: «Процесс, только что описанный на примере натравливания кряквы, типичен для любой филогенетической ритуализации. Она всегда состоит в том, что возникают новые инстинктивные действия, форма которых копирует форму изменчивого поведения, вызванного несколькими стимулами». Тут не указано, что стимулы в некотором смысле нейтрализуют друг друга, однако детальное описание процесса натравливания содержит все необходимое, чтобы увидеть неустойчивость.

Понятие устойчивости в математике известно хорошо. Можно описать и ситуации потери устойчивости. Дальше нужно по возможности строго рассмотреть возникновение случайных изменений, стабилизирующих систему вблизи неустойчивости. Сейчас, когда я накопил некоторое количество примеров качественного усложнения систем при возникновении стабилизации вблизи неустойчивости, мне кажется странным, что тогда я не мог все это сказать открытым текстом или даже подумать. Теперь я знаю, что качественно очень близкие представления существуют в лингвистике и в физиологии. Но я уверен, что начало процесса «мышления в эту сторону» для меня имеет точную датировку – я начал об этом думать с нашего разговора с Абрамом Ильичем.

Позволю себе последнюю цитату: «Без сомнения, Лоренц отлично понимает, в чем состоит математический способ описания природы. Когда он исследует обратные связи в поведении животных, он объясняет их без формул (потому что ему не нужно количественное описание), но иллюстрирует их схемой электрической цепи. "Кибернетическое" мышление ему не чуждо, а когда в вопросах гносеологии ему приходится говорить о физике, он проявляет великолепное понимание физического мышления. Стало быть, если Лоренц не пользуется математикой, значит, она ему не нужна. Может быть, наступит время, когда поведение животных будут изучать количественно, или при помощи логических моделей. Но первые этапы любой науки обходятся без математики – так же было и с физикой. Галилей восхвалял математику, но ею почти не пользовался. Впрочем, мне кажется, что наука о поведении никогда не станет математической наукой, во всяком случае, в своих самых важных предметах».

Я знаю, что Абрам Ильич любил спорить, а также высказывать утверждения, провоцирующие и втягивающие собеседника в спор. Поэтому я рискну поспорить с последней цитатой. Наверное, разумно применять математику только в тех случаях, когда без нее отсутствует понимание. Возможно, что прогрессивная эволюция − то есть эволюция, приводящая к качественному усложнению системы, к возникновению новых обратных связей, к фульгурациям (в терминах Лоренца), − как раз подходящий пример.