– нерешенная проблема координации

Сущность дизайна можно определить как создание организованных функциональных систем. Центральным элементом этого процесса должна быть активная координация независимых переменных, которыми являются, в основном, форма и материалы каждой составной части, а также взаимосвязь между компонентами. Координация необходима на всех уровнях дизайна – будь то отдельные элементы, системы частей или интеграция целых систем. Однако теория естественного отбора должна предполагать, что скоординированные улучшения уже имеются. Это иллюстрируется здесь с особым упором на классическую последовательность развития глаза позвоночных. На каждом этапе можно показать, что это не соответствует собственному тесту Дарвина на полный функциональный градуализм, который является основной предпосылкой эволюции. Как эмпирический опыт проектирования, так и анализ показывают, что только некоторые основные свойства конструкции являются непрерывно изменяемыми; но даже они требуют координации для функционирования. Однако такое же количество свойств является по своей сути системными, т. е. по своей сути несовместимыми с эволюцией. Также объясняется, почему функциональные системы никогда не могут быть созданы научными законами регулярности.

Координация – это и процесс, и результат проектирования

Любое проектирование обязательно состоит из координации формы и соответствующих свойств материала, а также взаимосвязи между частями (структура в более общем смысле). Координация также необходима для определения сроков или последовательности строительства. Однако одна и та же форма может быть выполнена из разных материалов, а форма и материалы сами по себе фактически бесконечно вариативны. Между ними нет физически необходимой взаимосвязи. Живые системы состоят из триллионов клеток, каждая из которых может иметь тысячи различных материальных характеристик. Необходимость активной координации будет сразу же очевидна, как и невозможность ее достижения путем полностью случайных вариаций.

Например, в коленном суставе форма конца бедренной кости с двумя мыщелками должна быть скоординирована с формой соответствующих углублений в верхней части большеберцовой кости. Кости должны быть изготовлены из одного материала, разделенного хрящевым материалом для предотвращения трения. Соединительные крестообразные связки должны быть точно расположены и изготовлены из другого материала, специально предназначенного для обеспечения прочности на разрыв (коллаген/эластин). Если бы какое-либо из этих соответствий отсутствовало, колено не функционировало бы, что сделало бы его недоступным для ряда постепенных шагов.¹ Непрерывность функционирования важна не только в дарвинской теории, но и в самой жизни. Ричард Докинз включает колено в число «живых чудес, которые дарвинизм уникальным образом решает... разбивая невероятность на небольшие, управляемые части»;² но, как ни странно, он не дает подробного объяснения этому утверждению.

Координация и неуменьшаемая сложность

Термин «неуменьшаемая сложность» (НС) был введен микробиологом Майклом Бихи для описания «единой системы, состоящей из нескольких хорошо согласованных, взаимодействующих частей, которые способствуют выполнению основной функции, при этомРис 1. Эволюционная последовательность развития глаза позвоночных. Matticus78, Wikimedia / CC BY SA 3.0 удаление любой из частей приводит к фактическому прекращению функционирования системы».³ «Хорошо согласованные» здесь является синонимом «скоординированные», но его внимание было сосредоточено на размерной/геометрической координации (как и в его иллюстрации с мышеловкой) и на неуменьшаемом количестве частей. В анатомии более крупного масштаба согласование многочисленных различных материальных характеристик с функциональными требованиями является еще одним аспектом координации, который я хотел бы здесь подчеркнуть.

Он также ограничивает определение одной системой, что на самом маленьком биологическом уровне (наноразмерный двигатель) является верным. Однако колено не является одной системой. Его функция зависит от мышц бедра, их кровоснабжения и нервного управления мозгом, а также от клеточных функций вплоть до наноразмерных «механизмов». Таким образом, жизнь требует координации не только частей внутри систем, но и систем с другими системами. В организме человека есть одиннадцать таких основных систем: дыхательная, сердечно-сосудистая, нервная, мышечная, скелетная, желудочно-кишечная (пищеварительная), почечная/мочевая, кожная, иммунная/лимфатическая, эндокринная (гормональная) и репродуктивная. Эта полная координация еще больше свидетельствует против эволюционного градуализма.

Более упрощенно, в конструкции человека этот принцип можно увидеть в автомобиле (который, что важно, появился в определенный момент истории). Он нуждался в одновременно скоординированных, но индивидуальных системах. Двигатель внутреннего сгорания, система рулевого управления, система передачи (и колеса), тормозная система, шасси: все это должно быть скоординировано в пространстве и по размерам. Здесь удаление любой из систем приводит к фактическому прекращению функционирования всего устройства, хотя некоторые добавленные впоследствии подсистемы могут быть утрачены и, следовательно, являются «уменьшаемыми» (например, приборы). Здесь, однако, можно заподозрить, что аналогии не следует доводить до крайности; из этого не следует, что и творение также следовало какому-то добавляемому пути с течением времени.

Биологическим примером может служить зрение. Это неуменьшаемо сложная система, даже при наличии всего нескольких фоторецепторных клеток (сами по себе НС). Это связано с тем, что ее полезность зависит также от центра приема информации и принятия решений, контролирующего дальнейший механизм, позволяющий организму реагировать соответствующим образом. Однако мы можем теоретически предположить постепенное добавление дополнительных фоторецепторов – при условии, что они правильно расположены и интегрированы с мозгом. Очевидно, что существуют разные степени остроты зрения – степени сложности, – но необходимым условием дизайна является координация. Проблемы, связанные с постепенной эволюцией глаза (обсуждаемые ниже), в любом случае настолько обширны, что нет никаких оснований предполагать, что она вообще имела место.

Наш собственный опыт проектирования показывает, насколько сложной задачей является интеграция различных систем. Например, конструкция здания должна быть интегрирована с различными системами (отопление, вентиляция, водопровод, электричество), при этом необходимо избежать их конфликтов. Это требует общей стратегии проектирования или понимания неотъемлемых требований каждой системы. Это хорошо видно на примере анатомии: нервы спинного мозга проходят через отверстия в позвонках, разветвляясь в стороны к остальным частям тела, а позвонки имеют отростки, соединяющиеся с мышечной системой. Именно эта общая координирующая роль является центральной в проектировании.

Уменьшаемая сложность

Проблема общей эволюции заключается в объяснении происхождения систем – «восходящего» развития с непрерывностью функций. Сотворение, напротив, начинается с исходной полностью функциональной точки, или, скорее, точек (видов), которые включают в себя наличие вариаций формы и цвета. Эти уже существующие черты могут быть «отбракованы», что по сути является редуктивным процессом.

Именно такие процессы, как оказывается, лежат в основе того, что обычно называют эволюцией, – как далее поясняет сам Майкл Бихи в своей книге «Darwin Devolves».⁴

Другая форма редукции связана с медленной потерей генетической информации в результате небольших репродуктивных ошибок, которые накапливаются в геноме, как описано генетиком Джоном Сэнфордом в книге «Генетическая энтропия» (Genetic Entropy).⁵ Он сравнивает это с небольшими потерями в результате коррозии, опять же, начиная с идеальной исходной точки.

Здесь может быть очевидна необходимость в коэффициенте безопасности конструкции или первоначальном «избыточном проектировании». В любом случае, если неуменьшаемость опровергает дарвинизм, из этого не следует, что каждая полезная особенность должна быть незаменимой.

«Самоорганизация»?

Теоретики эволюции иногда ищут альтернативу Сотворению в идеях «самоорганизации». На первый взгляд, это логически несогласованно, эквивалентно «самосозданию». Приведенные примеры не помогают развеять это заключение. Один из таких примеров –Рис 2. Глаз в разрезе. OpenStax College, Wikimedia / CC BY 3.0 узоры ряби, «возникающие» на песчаных пляжах под воздействием ветра и волн. Однако довольно нелогично описывать сами песчинки как самоорганизующиеся. Другим примером является скоординированное движение косяков рыб или стай птиц, которое является результатом того, что каждая рыба или птица интеллектуально или инстинктивно следует «правилу» по отношению к своему соседу, не требуя какого-либо внешнего координирующего агента. Но узоры не аналогичны функциональным системам.

Почему один и тот же тип клеток (например, костные) самоорганизуется в множество радикально разных костных морфологий, каждая из которых специально адаптирована к своему конкретному местоположению? Применение правил, безусловно, может привести к появлению некоторой регулярности или закономерностей, но универсальной чертой функционального дизайна является то, что он всегда очень специфичен и в какой-то степени нерегулярен (хотя часто в рамках общей симметрии). Это отличается от скоординированной, но нефункциональной регулярности, например, кристаллической решетки. Ни одно правило не может определить сильно варьирующуюся и нерегулярную, но функциональную форму каждой кости. Ни один функциональный дизайн не может быть создан только с помощью правил.

По правде говоря, следует признать, что сам процесс морфогенеза и способ его кодирования до сих пор не до конца понятны;⁶ хотя информация, необходимая для воспроизводства, явно должна быть присутствовать. Она также должна быть значительной, чтобы распространяться даже на мелкие детали и точные формы анатомии. Где бы ни находилась эта информация, она должна быть тесно скоординирована с кодированием для спецификации материала. Мы знаем, что менее 2% генома кодирует белки.

Отрицание интеллекта

Дарвин надеялся создать полностью натуралистическую или материалистическую теорию эволюции, исключающую любое интеллектуальное вмешательство. Как он писал в письме Чарльзу Лайелу от 11 октября 1859 года:

«Я не дал бы абсолютно ничего за теорию естественного отбора, если бы она требовала чудесных дополнений на каком-либо этапе происхождения».⁷ 

Это было ответом на письмо Лайела (деиста) от 4 октября 1859 года, в котором он прокомментировал готовящуюся к публикации книгу «Происхождение видов» и высказал следующее предположение:

«... было бы лучше более широко и справедливо описать, как мало она объясняет и насколько необходимо таинственное вмешательство какой-то другой, более высокой и, как мы ее называем, созидательной силы...».⁸

Похоже, что даже Ляйель (геолог-униформист) лучше, чем Дарвин, понимал неадекватность естественного отбора как единственного объяснения истинного происхождения. Генетика в конечном итоге доказала его правоту.

Предположение Дарвина о том, что теория отбора представляет собой радикальную альтернативу концепции замысла, долгое время принималось на веру без критики. Даже в 2007 году биолог Франциско Айала писал, что «открытие» Дарвина было «дизайном без дизайнера».⁹ Однако сам Дарвин неоднократно признавал в «Происхождении видов», что он не имеет представления о том, откуда на самом деле взялись изученные им вариации,¹⁰ и что естественный отбор не мог бы «сделать» ничего без них. (Здесь он действительно признал сомнения, высказанные Лайелем). Однако в действительности, поскольку естественный отбор не является «агентом», дифференциальное выживание заложено в его ключевом предположении о благотворных «восходящих» или конструктивных прогрессах. В конечном итоге он принимал за данность ту же постепенную эволюцию с общим происхождением, о которой писали различные философы несколько десятилетий ранее.¹¹

Развитие генетики не оставило натуралистической теории никакой очевидной альтернативы, кроме как обратиться к случайности как к истинному источнику вариаций. Математик сэр Фред Хойл описал это как «настоящее падение в логическую бездну... совершенное скорее его последователями, чем самим Дарвином».¹² Случайность не способна координировать широко различающиеся материалы в соответствии с их функциями или даже генерировать длину кодирования белков, необходимую для определения этих материалов, как показал Хойл с помощью математических вычислений.

Дарвин сам определил критерий проверки того, что он называл «моей теорией», имея в виду конкретно естественный отбор, следующий за «последовательными, незначительными изменениями», заключающимся в том, что каждое такое изменение должно быть поддающимся отбору. Это требует улучшения функции на каждом этапе; т. е. сама функция должна быть очень постепенно градирована для всех необходимых аспектов дизайна. Это означает, что для проверки его теории как теории дизайна необходимо проверить ее на конкретных задачах дизайна. Это требует аналитического подхода к дизайну, а не абстрактно-теоретического.

Итак, каковы же существенные элементы или свойства дизайна?

Элементы дизайна

Независимо от уровня сложности, биологические или нет, функциональные системы обладают следующими элементарными свойствами:

1. спецификация материала

2. форма

3. структура (как опора, так и взаимосвязь частей) [S]

4. механизм (движущиеся части) [S]

5. системы управления и регулирования [S]

6. цвет.

К ним можно добавить и сами средства спецификации, несущие необходимую информацию, то есть закодированную или записанную в той или иной форме информацию, которая преобразуется в производство. Некоторые более простые конструкции могут не обладать всеми вышеперечисленными свойствами, но все они присутствуют в жизни.

Свойства, не обозначенные буквой S, в принципе полностью изменчивы на постепенной основе (но все же требуют координации для функционирования, поскольку независимы друг от друга). Они могут показаться наиболее многообещающими областями для теории градуализма. Остальные три, однако, являются по сути системными (S) и, следовательно, весьма проблематичными для эволюционистов. Ведь система, по определению, является «группой или комбинацией взаимосвязанных, взаимозависимых или взаимодействующих элементов, образующих коллективное целое [выделено автором]» (Коллинз).

Теперь можно кратко рассмотреть вышеуказанные свойства по очереди, взяв первые примеры из классической последовательности развития глаза позвоночных (рисунки 1 и 2).

Характеристики материала

Хрусталик глаза имеет уникальную клеточную структуру, состоящую из одного слоя кубовидных клеток, прозрачной капсулы хрусталика, которая дифференцируется в волокнистые клетки хрусталика. Это плотно упакованные, очень удлиненные клетки, структура которых чем-то напоминает кольца луковицы и которые производят большое количество кристаллина, необходимого для прозрачности. Глаз содержит единственную ткань в организме, которая является действительно прозрачной и бесцветной и расположена именно там, где это необходимо для его функционирования.

Общая форма, конечно же, представляет собой двояковыпуклую линзу. Другие материалы были бы бесполезны с функциональной точки зрения, как и другая форма, ориентация, размер или расположение в теле. Таким образом, результат не может быть достигнут с помощью правильной формы из множества возможных непрозрачных вариантов или правильного материала в неправильной форме, ориентации, размере или общем расположении. Линза, казалось бы, всего лишь один «элемент» системы, сама по себе требует большой координации. Она также должна быть немного гибкой, чтобы обеспечить фокусировку цилиарной мышцей, которая удерживает ее на месте. Если бы она «эволюционировала», ей пришлось бы просто оставаться на месте в ожидании предположительно незапланированного появления поддерживающих ее связок, цилиарной мышцы и нервов.

Спецификация материалов важна даже на базовом уровне биологической организации. Молекулярные строительные блоки (аминокислоты) почти исключительно «левосторонние» (встречаются и«правосторонние»), в то время как их синтез всегда дает недифференцированную смесь. Это снова представляет собой явно «искусственный» отбор или очистку материалов, как это часто требуется в известном дизайне.

Форма

Рис 4. Строящийся вантовый мост. Peter L. Higgs, Wikimedia | CC BY SA 4.0Это можно рассматривать в относительной изоляции в контексте кривизны сетчатки, которая, согласно теории, дала преимущество по сравнению с примитивной плоской поверхностью за счет улучшения бокового зрения. Оно достигает максимума в точке полусферы (180°). За этой точкой боковое зрение ухудшается, оставаясь при этом почти настолько же хорошим, как и в эффекте «игольного ушка» [крошечная апертура (игольное отверстие) улучшает зрение, блокируя лучи света с периферии линзы, уменьшая оптические аберрации и увеличивая глубину резкости – прим. перев.]. По той же логике бокового зрения, оно должно быть отсеяно. Таким образом, тесная связь между изменением и усилением функции, требуемая Дарвином, как указано выше, на самом деле не существует.

Однако форма является одной из генетических переменных, которые могут быть отобраны в созданном геноме (классическим примером являются клювы птиц). Общая соматическая форма также изменчива, но она должна оставаться когерентной, никогда не являясь действительно случайной вариацией.

Структура

Эволюция структурной стенки глазного яблока (склеры) является еще одной проблемой для градуализма. Это тоже просто добавляется к последовательности, появляясь в виде контура на окончательном поперечном срезе. Какое функциональное преимущество этоРис 3. Боковой вид правого глаза человека с изображением мышц и связанных с ним структур: 1) клиновидная кость, 2) верхняя прямая мышца, 3) нижняя прямая мышца, 4) медиальная прямая мышца, 5) латеральная прямая мышца, 6) верхняя косая мышца, 7) трохлеа, 8) нижняя косая мышца, 9) поднимающая верхняя веко, 10) сухожилие, 11) склера, 12) зрительный нерв. Edelhart Kempeneers, Wikimedia / PD-self могло бы дать без трех пар управляющих мышц? (рисунок 3). Повторим: дарвинский отбор требует непрерывности функции.

По собственному признанию Дарвина, «зарождающийся орган, хотя и малоразвитый, должен быть полезен на каждом этапе развития».¹³ Это часто невозможно представить в виде взрослой формы, в отличие от эмбрионального развития, которое не имеет функциональных требований. Например, какое функциональное применение могут иметь небольшие костные узелки, развивающиеся рядом с поясничными позвонками на взрослой стадии? Они полезны только в качестве ребер, когда значительно развиты.

Наш собственный опыт проектирования показывает, что конструкции полезны только в завершенном виде. Это легко продемонстрировать, посмотрев на любой мост, находящийся в стадии строительства (рисунок 4). Как по нему можно перейти? Обратите внимание, что вантовый мост не является «абсолютно» нередуцируемым. Он включает в себя избыточность, и одним из преимуществ этого типа мостов является то, что отдельные ванты можно заменить. Однако он полностью скоординирован.

Еще одним примером структуры являются маховые и контурные перья (рисунок 5), которые функционируют только тогда, когда все сотни боковых бородок и соединяющие их парные (дополняющие) бородки второго порядка находятся на месте и скоординированы в одной плоскости, хотя каждый из них может случайным образом варьироваться относительно своей точки происхождения. Функциональность требует, чтобы они обеспечивали плоскую поверхность, устойчивую к ветру или воде (в последнем случае дополненную маслом из копчиковой железы), когда масло распространяется чисткой Рис 5. Взаимосвязанная структура маховых перьев. Shyamal, Wikimedia / Public Domainперьев клювом при чрезмерной нагрузке.

Внутренние пуховые перья выполняют совершенно иную функцию – теплоизоляцию. И в этом случае нет никаких функциональных преимуществ в промежуточном варианте. Оптимальный дизайн всегда зависит от конкретной функции. В этом заключается фатальный недостаток идеи «приспособления» одной функции для другой.

Механизм

Мышцы, контролирующие глазное яблоко (рисунок 3), составляют механизм. Мышцы часто располагаются в комплементарных парах; в данном случае, три пары обеспечивают полный диапазон контроля направления. Само собой разумеется, что они должны быть правильно расположены и полностью соединены со своими крайними точками, включая интеграцию с нервной системой. Таким образом, теоретики эволюции могут только сказать что-то вроде «возникают мышцы», как в случае с цилиарной мышцей.

Обратите особое внимание на прикрепление верхней косой мышцы (обозначенное цифрой «6» на рисунке 3). Ее начало находится за глазом; ее переднее прикрепление к глазному яблоку осуществляется через удлиненное сухожилие, которое проходит через небольшой U-образный кусочек хряща, прикрепленный к кости над глазом (trochlea; обозначен цифрой «7» на рисунке 3). Таким образом, он образует механизм блока, позволяющий изменять направление тяговой силы (то есть тянуть вперед). Это представляет собой, если бы это было возможно, еще более серьезную проблему для представления о постепенном функциональном пути эволюции.Рис 6. Цветные узоры на перьях. AlexDuarte, Wikimedia / PD-self

Стивен Дж. Гулд признал:

«... наша неспособность даже в воображении построить функциональные промежуточные звенья во многих случаях была постоянной и назойливой проблемой для постепенных объяснений эволюции».¹⁴

Необходимо задаться вопросом: что можно считать неразрешимой проблемой?

Та же неудача сопровождала все попытки на протяжении четверти века опровергнуть доказательства Майкла Бихи о неуменьшаемой сложности бактериального жгутика (миниатюрного двигателя). После их подробного рассмотрения в книге «Мышеловка для Дарвина» он приходит к следующему выводу:

«На данном этапе научного исследования жизни кажется просто жестокой насмешкой требовать от дарвинских биологов экспериментально обосновать способность случайных мутаций и естественного отбора создавать неуменьшаемо сложную молекулярную машину».¹⁵

Системы контроля и регулирования

В жизни они управляются нервной системой, которая находится под контролем головного мозга, выступающего в качестве центрального координатора и регулятора взаимозависимых систем организма. Каждая система управления требует трех основных компонентов: один для обнаружения того, что необходимо контролировать, второй для применения логики принятия решений и третий для изменения того, что контролируется. Это необходимо для многих жизненно важных физиологических параметров, которые должны поддерживаться в узком диапазоне, таких как частота дыхания и сердечных сокращений, кровяное давление и температура тела.¹⁶

Примером может служить реакция зрачка глаза, который сужается или расширяется в зависимости от уровня освещенности. Это также защитный рефлекс, предотвращающий повреждение. Обнаружение осуществляется фоторецепторными клетками, логика принятия решений – мозгом, а активный контроль – двумя различными мышцами, управляющими радужной оболочкой. Аналогичные системы управления применяются к фокусировке хрусталика и мышцам век.

Цвет

В глазу восприятие цвета сосредоточено в центре глаза, каждый глаз имеет около шести миллионов колбочек. Каждая из них производит одну из трех светочувствительных молекул, которые реагируют на определенные длины волн видимого света — красный,Рис 7. Цвет привлекает пчелу для опыления цветов. TAPAS KUMAR HALDER, Wikimedia / CC BY SA 4.0 зеленый или синий. Поскольку каждая колбочка реагирует только на один цвет, это требует довольно равномерного распределения каждого типа. Фоторецепторные клетки предварительно обрабатывают сенсорную информацию, прежде чем отправлять результаты по зрительному нерву в мозг. Это сам по себе чрезвычайно сложный биохимический процесс и критически важное условие для зрения.

Цвет в природе может быть как функциональным, так и источником дополнительной красоты. Его организация в определенных местах, таких как перья или лепестки цветов (рисунки 6 и 7), состоящие из множества клеток, создает проблемы, аналогичные уже обсужденным. Почему красочное оперение птиц должно быть разделено на четко очерченные области, которые, по-видимому, не имеют функционального значения? А в тех случаях, когда такая концентрация действительно выполняет функцию, как, например, в цветах, привлекающих опылителей, как могли бы помочь только бледные цвета? Конечно, это потребовало бы, чтобы пчелы и т. д. уже обладали отличным цветовым зрением, что сделало бы «совместную эволюцию» бессмысленной. (Если бы оба были слабыми, это было бы еще хуже). Таким образом, даже выше уровня отдельных организмов мы обнаруживаем функциональную взаимозависимость между ними, которую трудно понять с точки зрения последовательного развития.

Заключение

Естественный отбор позволяет варьировать уже существующую генетическую информацию, но не позволяет повышать степень сложности.

Критерий Дарвина для фальсификации был неоднократно выполнен. Системные свойства по своей сути присутствуют только тогда, когда система является завершенной, и поэтому глубокое время не помогает.

Ввод функциональной информации всегда должен быть скоординирован, независимо от сложности.

Функциональные системы по своей природе являются нерегулярными (апериодическими) и поэтому не могут быть сгенерированы естественными законами, которые могут иметь дело только с регулярностями. Как и искусство, дизайн всегда будет находиться за пределами важной области чистой науки.

Глоссарий (из словаря Collins)

Координация: «1) объединять различные элементы в гармоничную систему» («объединять: создавать единое целое»). Поскольку различные элементы еще не объединены, они должны быть объединены одновременно с помощью каких-либо средств внешнего контроля.

Информация: в основном нематериальное или надматериальное понятие знания, которое может передаваться различными материальными способами. Однако в контексте проектирования оно по сути то же самое, что «3) спецификация: подробное описание критериев, касающихся составляющих, конструкции, внешнего вида, характеристик и т. д. материала, устройства и т. д.». Разумеется, это должно быть полностью исчерпывающее описание. В проектной работе этот этап называется «производственной информацией».

Структура: «1) сложное сооружение или объект» — это значение, которое обычно используется в данном контексте, особенно в отношении несущих конструкций. «2) расположение и взаимосвязь частей» — это второстепенное определение.

Механизм: «1) система или структура движущихся частей, выполняющая какую-либо функцию».

Неуменьшаемая сложность: все, что не может быть создано небольшими шагами, каждый из которых выполняет определенную функцию.