Ричард Докинз - Слепой часовщик. Как эволюция доказывает отсутствие замысла во Вселенной

Впрочем, некоторые из величайших научных достижений появились благодаря тому, что кто-то умный заметил сходство между уже известным предметом и чем-то пока еще плохо изученным. Главное — удерживать равновесие между излишней неразборчивостью в проведении параллелей, с одной стороны, и полной слепотой по отношению к продуктивным аналогиям — с другой. Успешный ученый и несущий околесицу чудак отличаются друг от друга качеством того, что их вдохновляет. Но я подозреваю, что в действительности это означает разницу в умении не столько замечать аналогии, сколько отвергать дурацкие аналогии и развивать полезные. Давайте оставим без внимания только что возникшую аналогию — дурацкую или плодотворную, но уж точно не оригинальную — между научным прогрессом и эволюцией путем дарвиновского отбора и перейдем сразу к тому, что имеет отношение к теме этой главы. Я намереваюсь рассмотреть две взаимосвязанные аналогии, которые кажутся мне захватывающими, но при неосторожном обращении могут завести нас слишком далеко. Первая — это аналогия между разнообразными процессами, которые объединяет сходство со взрывами. А вторая — аналогия между истинной дарвиновской эволюцией и тем, что называют эволюцией культуры. По моему мнению, обе эти аналогии могут оказаться продуктивными — иначе, очевидно, я не стал бы посвящать им целую главу. Однако читатель предупрежден.

Интересующее нас свойство взрывов — это то, что инженеры называют “положительной обратной связью”. Понять, что это за штука, проще всего в сравнении с ее противоположностью — отрицательной обратной связью. Отрицательная обратная связь лежит в основе большинства систем автоматического контроля и регуляции. Одним из самых наглядных и широко известных ее образцов может послужить уаттовский регулятор подачи пара. Чтобы двигатель был пригодным в использовании, он должен обеспечивать постоянную скорость вращения — ту самую, которая необходима для совершаемой работы, будь то молотьба, ткачество, накачка воды насосом или что угодно еще. До Уатта существовала трудность: скорость вращения зависела от давления пара. Подогрейте котел, и тем самым вы ускорите двигатель — не слишком удобно для мельницы или ткацкого станка, требующих единообразной работы привода для своих механизмов. Регулятор, изобретенный Уаттом, — это клапан, автоматически контролирующий подачу пара к поршню.

Хитроумная уловка заключалась в том, чтобы связать этот клапан с вращательным движением самого двигателя, причем так: чем выше частота оборотов, тем сильнее клапан перекрывает подачу пара. И наоборот, чем медленнее работает двигатель, тем шире открывается клапан. Следовательно, медленно работающий двигатель вскоре разгоняется, а двигатель, работающий слишком быстро, — замедляется. Способ, с помощью которого регулятор измеряет скорость вращения, прост и эффективен и используется до сих пор. Два рычага, закрепленные на шарнирах и с шарами на свободных концах, вращаются, приводимые в движение оборотами двигателя. Когда вращение ускоряется, шары поднимаются вверх благодаря центробежной силе. А при медленном вращении они опускаются. Рычаги присоединены непосредственно к подающей пар заслонке. Хорошо отлаженный уаттовский регулятор способен поддерживать частоту оборотов двигателя практически постоянной, несмотря на значительные перепады температур в топке.

В основе работы уаттовского регулятора лежит принцип отрицательной обратной связи. Результат работы двигателя (в данном случае вращательное движение) влияет на нее же (посредством воздействия на клапан). Эта обратная связь отрицательная , поскольку большой выход (быстрое вращение шаров) сказывается на входе (подаче пара) отрицательным образом. И наоборот, низкая результативность (медленное вращение шаров) усиливает подачу пара, опять меняя знак на противоположный. Но я объясняю, что такое отрицательная обратная связь, только чтобы показать, чем она отличается от положительной обратной связи. Давайте возьмем разработанный Уаттом регулятор и подвергнем его одному существенному преобразованию: изменим характер отношений между нашим центробежным устройством и клапаном подачи пара с точностью до наоборот. Теперь, когда шары разгоняются, клапан, вместо того чтобы закрываться, как это было в изобретении Уатта, открывается . Ну а когда шары вращаются медленно, то клапан вместо того, чтобы усиливать подачу пара, уменьшает ее. Если нормальный уаттовский двигатель начнет замедляться, то вскоре он скорректирует эту тенденцию и вновь разгонится до необходимой скорости. Однако наш подправленный двигатель будет делать нечто диаметрально противоположное. Начав замедляться, он будет замедляться еще больше, пока сам не перекроет себе пар до полной остановки. Если же такой переделанный двигатель разгонится излишне, то вместо того, чтобы исправить эту погрешность, как сделал бы нормальный уаттовский двигатель, он только увеличит ее. Легкое ускорение будет подкреплено поставленным “шиворот-навыворот” регулятором, и двигатель разгонится еще больше. Это ускорение тоже будет воздействовать на двигатель по принципу положительной обратной связи, что разгонит двигатель и того сильнее. Так будет продолжаться до тех пор, пока не произойдет одно из двух: либо двигатель разлетится на куски от перегрузки и взбесившийся маховик проломит фабричную стену, либо пар иссякнет и двигатель, выйдя на максимальную частоту вращений, перестанет ускоряться.