Дальнейший шаг в понимании случайности эволюции был связан с теорией молекулярной эволюции (Кимура, Ота, 1974), обосновавшей стохастичность процесса на молекулярном уровне (случайный дрейф генов). Японские генетики утверждали, что случайное закрепление нейтральных мутаций происходит еще чаще, чем это представлялось неодарвинистам. Итак, популяционная биология, молекулярная биология подтверждают случайность процесса эволюции, но является ли исчерпывающим такое ее прочтение?
Есть и другая сторона биологической эволюции - ее закономерный характер, на чем традиционно акцентировали внимание сторонники номотетического толкования процесса. В истории этого учения выделяются разные точки зрения на то, как понимать закономерность, но всех объединяет уверенность в наличии таковой. Л С. Берг и Д. Н. Соболев связывали номогенез с изначальной запрограммированностью, предзаданностью. А. А. Любищев понимал номотетичность развития как ограничение многообразия и канализованность. Есть мнение, что и на молекулярном уровне эволюция содержит закономерные элементы наряду со стохастическими. Так, например, Ю. А. Урманцев замечает: "Мутации предстают в виде случайной формы проявления необходимости - особой формы существования, движения, абсолютного атрибута материи. При этом генные, хромосомные, геномные "случайные" мутации действительно точно укладываются в ограниченное число возможностей - в 7. Таким образом, в процессах биологического формирования (видообразования) приходится признать наличие очень существенного номогенетического компонента, который сторонниками СТЭ (Симпсоном, Майром, Шмальгаузеном, Завадским, Грантом) фактически не учитывается".
В связи с наличием в биологической эволюции стохастического и номогенетического аспектов, возникает вопрос об их соотношении. В дарвинизме отстаивается случайность изменчивости, предполагается, что у вида всегда имеется возможность развиваться в разных направлениях. Л. С. Берг, автор концепции номогенеза, полемизируя с таким мнением, писал: "Мы же на основании данных палеонтологии и сравнительной анатомии утверждаем, что направление развития предопределено (курсив наш. - И.Ч.) химическим строением белков данного вида". Сопоставляя эти две позиции, прежде всего, заметим, что у Дарвина речь идет об эволюции на популяционном уровне, а у Л. С. Берга - на молекулярном. То, что случайно на одном уровне и в одном отношении на другом может оказаться закономерным. Однако это "жонглирование" уровнями рассмотрения не дает все же принципиального ответа на вопрос, неизбежны ли номотетическое и стохастическое понимания эволюции или одно из них может быть редуцировано к другому.
С. В. Мейен предположил, основываясь на мнении А. А. Любищева о многоаспектности эволюции, что оба способа описания (концепция номогенетического толка и селекционизм) в равной степени необходимы и взаимодополняют друг друга. Разъясняя свою позицию, он пишет, что номогенез делает неявный упор на системной упорядоченности в пределах определенных уровней организации, отсюда акцентирование внимания на жестком детерминизме, необходимости, закономерности. Селекционизм же с его популяционным мышлением осознал статистичность биологических явлений, но исключил из рассмотрения нестатистические законы системы. В этом смысле номогенез и селекционизм дополнительны.
Обобщая рассмотренное, отметим, что, во-первых, стохастичность и закономерность характеризуют движение материи на фундаментальном, физико-химическом уровне, следовательно, они в той или иной форме присущи любому процессу; во-вторых, развитие эволюционного знания в биологии, геологии, астрономии показывает устойчивость альтернативы случайность - закономерность в объяснении эволюции. Есть основание считать концепции, акцентирующие внимание на случайности или закономерности эволюции, дополнительными.
Противоречивость эволюции отмечалась со времен Эмпедокла. Заострил значение противоречий в познании эволюции, представил противоположности в форме системы антиномий первым, пожалуй, А. А. Любищев. Борьба и взаимопомощь (симбиогенез), интеграция (социабилизм) и дифференциация (отбор); случайность и закономерность, более четырнадцати пар противоположных сторон выделил он в эволюционном процессе. В подавляющем большинстве указанные стороны эволюции считаются обоснованными в современной биологии
Глава 2. Ответы на вопросы
2.1. Можно ли точно рассчитать траекторию пули?
Покинув канал ствола под действием пороховых газов, пуля или дробовой снаряд продолжают полет к цели по инерции. При этом центр тяжести пули или дробинки (картечины) летит по определенной кривой линии, которая называется траекторией. Траектория представляет собой кривую линию, неравномерно изогнутую под воздействием силы сопротивления воздуха и силы тяжести на летящий снаряд. Сила тяжести постепенно понижает траекторию пули, а сила сопротивления воздуха уменьшает скорость движения пули, т. е. происходит потеря скорости.
Для расчета траектории приняты определенные обозначения ее элементов. Точка вылета — центр дульного среза ствола — является началом траектории. Горизонт оружия — это горизонтальная плоскость, проходящая через точку вылета. Линия возвышения — продолжение оси канала ствола. Угол возвышения — положительный угол между линией возвышения и горизонтом оружия. Угол склонения — отрицательный угол между линией возвышения и горизонтом оружия (при стрельбе сверху вниз, например в горах). Линия бросания — прямая, являющаяся продолжением оси канала ствола в момент вылета пули. Угол бросания — угол между линией бросания и горизонтом оружия. Угол вылета — угол между линией возвышения и линией бросания. Точка падения — пересечение траектории с горизонтом оружия. Угол падения — угол между касательной к траектории в точке падения и горизонтом оружия. Полная горизонтальная дальность — расстояние от точки вылета до точки падения. Скорость пули в точке падения называется окончательной скоростью. Полное время полета — время полета пули от точки вылета до точки падения. Наивысшая точка траектории называется вершиной траектории. Высота траектории — расстояние от вершины траектории до горизонта оружия. Та часть траектории, которая заключена между точкой вылета и вершиной, называется восходящей ветвью, а другая, до точки падения, — нисходящей ветвью.
Точка, в которую наводят оружие, вернее, прицельное приспособление, называется точкой прицеливания. Линией прицеливания служит прямая, соединяющая глаз стрелка, целик, мушку и точку прицеливания. Угол прицеливания находится между линией возвышения и линией прицеливания. Угол места цели образуется линией прицеливания и горизонтом оружия. Прицельная дальность — расстояние от точки вылета до пересечения траектории с линией прицеливания. Превышение траектории над линией прицеливания — кратчайшее расстояние от любой точки траектории до линии прицеливания. Линия, соединяющая цель с точкой вылета, называется линией цели, а длина этой линии — наклонной дальностью. При стрельбе на охотничьи дистанции линия цели почти совпадает с линией прицеливания, а наклонная дальность — с прицельной дальностью. Точка пересечения траектории с поверхностью цели называется точкой встречи, а угол между касательной к траектории и касательной к поверхности цели в точке встречи — углом встречи. За угол встречи принимается меньший из смежных углов, измеряемый от 0 до 90°. От него зависит, произойдет ли рикошетирование пули или нет. Чем меньше угол встречи, тем больше возможность рикошета при попадании в твердую преграду, а иногда и в поверхность воды.
2.2. Точно ли повторяется траектория движения Земли вокруг Солнца из года в год?
Каждые сутки Земля делает один оборот вокруг своей оси, наклоненной к плоскости орбиты, по которой Земля вращается вокруг Солнца. За год мы совершаем полное путешествие вокруг Солнца, проходя весь цикл времен года со всеми переменами, которые они приносят с собой. Со звездами также происходят перемены, которые можно наблюдать от ночи к ночи.
В прежние времена люди считали, что Солнце вращается вокруг Земли и что вечер наступает тогда, когда Солнце, в соответствии со своим маршрутом, уходит за линию горизонта. На картинах, обнаруженных в могилах древних египтян, изображается Солнце, едущее по небу в колеснице. Теперь мы знаем, что, путешествуя по орбите вокруг Солнца, Земля одновременно вращается вокруг собственной оси, совершая полный оборот за 24 часа. При этом на той стороне Земли, что обращена к Солнцу - день, а на другой половине - ночь.
Почему же в таком случае день по продолжительности не равен ночи в течение всего года? Как известно, долгота дня и ночи меняется вместе с ходом годового цикла времен года. Времена года на Земле существуют по той причине, что земная ось не находится под прямым углом к плоскости траектории, по которой Земля движется вокруг Солнца. Если бы этот угол был прямым, никаких времен года у нас не было бы. Но ось вращения Земли отклонена от вертикали на угол, равный приблизительно 23,5°.
В северном полушарии Земли наступает лето, когда Северный полюс наклоняется в сторону Солнца. Примерно 20 марта Солнце в полдень находится в зените (прямо над головой) на линии экватора. Затем каждый день вплоть до 21 июня Солнце в полдень находится в зените в более северных точках Земли. 21 июня Солнце стоит в зените на тропике Рака. Этот день является серединой лета в северном полушарии, когда долгота дня максимальна. Научное название этого явления - солнцестояние. За Северным Полярным кругом бывают дни, когда Солнце вообще не опускается за горизонт. Вот почему страны, расположенные на крайнем Севере, иногда называют "Землей полуночного Солнца". После 21 июня все эти явления происходят в обратном порядке, до тех пор, пока 23 сентября Солнце вновь не оказывается в полдень в зените на линии экватора.