Kwantastyka

lip
21
2013

„Jaki ten świat jest dziwny. Literaturę pisaną przez inżynierów dla inżynierów recenzują głównie humaniści”, przeczytałem ostatnio na pewnym forum czytelników fantastyki. Ta bardzo celna uwaga padła przy okazji pytania o kwestie naukowe w Teranezji Grega Egana, a dokładniej pytającemu chodziło o to, żeby ktoś kompetentny pokazał, w którym momencie autor przechodzi do świata fantazji. Czy nawet przyjmując za prawdziwe jego założenia, ta kreacja nie okaże się wewnętrznie sprzeczna?”

Unikam fantastyki z biologią i genetyką w tle, gdyż w większości wypadków czytanie takich lektur kończę rwaniem włosów z głowy, ale jako ten ściślak” poczułem się niejako w obowiązku Teranezję przeczytać i na zadane pytanie odpowiedzieć.

Teranezja jest książką dziwaczną. Książką dwóch autorów jawnego, Grega Egana, oraz ukrytego, o czym za moment. Tekst od pierwszej, aż do mniej więcej dwusetnej strony nie ma z SF praktycznie żadnego związku i spokojnie mógłby zostać wydany osobno, jako czysta obyczajówka, nota bene nudnawa i oparta na wyświechtanym motywie dorastania bohatera w skomplikowanych warunkach geopolityczno-społecznych, z głęboką traumą w tle. Nie wykluczam, że Egan, jak wielu innych pisarzy fantastyki, ma kompleks głównego nurtu, i że się z nim chłop męczy. Ale dlaczego musi się męczyć również czytelnik? Teranezja jest jak wodnista zupka, którą siorbiesz, siorbiesz i siorbiesz, i coraz bardziej zniecierpliwiony pytasz: gdzie to mięsko?

Mięsko się w końcu pojawia, na dnie talerza, w postaci biologicznej zagadki i naukowego żargonu – tak gęstego i soczystego, że nawet ja ze swoim przeczulonym węchem nie od razu się orientuję, że to mięsko jest nadpsute. Molekularno-biologiczny język, podręcznikowo niemal poprawny, jest tylko zręcznie zarzuconą siatką maskującą dla idei przewodniej, tj. ewolucji kwantowej. Oprócz nazwy nie ma ona jednak nic wspólnego z teorią zaproponowaną sześćdziesiąt lat temu przez George’a G. Simpsona, i którą Stephen Jay Gould rozwinął następnie w punktualizm.

Teranezja, gdy już dojdziemy do jej meritum, okazuje się echem tez zawartych w artykule A quantum mechanical model of adaptive mutation (Biosystems, 1999), autorstwa irlandzkiego mikrobiologa Johnjoe McFaddena oraz fizyka Jima Al-Khalili, które to tezy McFadden rozwinął w książce Quantum Evolution: Life in the Multiverse, wydanej rok później. Słowo echo” implikuje, że autor Teranezji co najwyżej luźno się na pomysłach McFaddena wzorował, jednak w rzeczywistości Egan napisał sfabularyzowaną wersję jego teorii (żeby być uczciwym, jest to tylko moje przypuszczenie, bo zarówno publikacja McFaddena, jak i Teranezja, ukazały się w tym samym roku, niemniej ze wszystkich dostępnych przesłanek wynika, że Egan i McFadden musieli się znać wcześniej).

Teoria to zresztą chyba za dużo powiedziane, bardziej spekulacja, od której McFadden nigdy oficjalnie się nie odżegnał, więc domniemywam, że wciąż traktuje on te swoje pomysły całkiem serio. Jakie pomysły? Ano takie, które, najkrócej mówiąc, sprowadzają się do zanegowania klasycznych mechanizmów sterujących darwinowskim doborem naturalnym. Według McFaddena właściwszym jest podejście do procesów ewolucyjnych z pozycji mechaniki kwantowej. I to nie tej prostej”, tłumaczącej powstawanie wiązań chemicznych czy transportu elektronów, lecz tej dużo bardziej egzotycznej, z tunelowaniem, splątaniem, dekoherencją, światami równoległymi itd. Nie jestem w tych sprawach żadnym ekspertem i nie będę tykał kwantowo-mechanicznych subtelności, ale jeśli zaufać opiniom tych, co się znają i którzy się do koncepcji McFaddena publicznie ustosunkowali (np. Matthew J. Donald czy Markus Arndt et al. ), to są one w najlepszym wypadku efektem płytkiego i naiwnego rozumienia fizyki. Ja mogę napisać tylko o tym, co mnie, mikrobiologa, podczas lektury Teranezji uderzyło obuchem w łeb.

Głównym bohaterem Teranezji nie jest ten czy inny człowiek, ale pewne białko. Super-białko. Białko, które pojawia się ni stąd ni zowąd, nie wiadomo jak (w domyśle mutacja, szczegóły nie zostają jednak w książce nigdy wyjaśnione). Białko jedno konkretne bardziej skomplikowane od całej komórkowej maszynerii replikacyjno-transkrypcyjno-translacyjnej. Białko, działające jak nieprawdopodobnie sprawny komputer kwantowy. Białko, które operuje w multiversum, w mgnieniu oka sprawdzając, wybierając i realizując jeden z nieskończonej liczby mutacyjnych wariantów, dzięki czemu organizm pod jego kontrolą nie tylko natychmiast i perfekcyjnie adaptuje się do środowiska tu i teraz”, ale i do wszystkiego, co w jakikolwiek sposób mogłoby mu zagrozić w przyszłości. Białko, zdolne do hiperinteligentnego, bezbłędnego i prekognitywnego sterowania ewolucją w skali już nie pojedynczych gatunków, lecz całych ekosystemów, i nie milionów czy tysięcy, ale zaledwie dziesiątek lat!

Uff, taki ten obrazek problematyczny i zagmatwany, że nie wiadomo, od czego zacząć. Po pierwsze, Everettowska interpretacja mechaniki kwantowej (tj. hipoteza wielu światów), którą Egan (za McFaddenem) przyjął za jeden z fundamentów swojej teorii” jest wśród fizyków, delikatnie ujmując, kontrowersyjna. Po drugie, białko jako komputer kwantowy? Nie jest to teoretycznie niemożliwe (i bez wątpienia zjawiska kwantowe wyższego rzędu w pewnych układach biologicznych, np. w chloroplastach, zachodzą), ale mało prawdopodobne. Wnętrze komórki jest środowiskiem chaotycznym, potwornie zatłoczonym, ciepłym i mokrym, zaś czas procesów biochemicznych, takich jak transkrypcja czy translacja, jest mierzony w skali od sekund do dziesiątków sekund. W takich okolicznościach, zdaniem specjalistów, utrzymanie koherencji kwantowej i splątania qbitów dostatecznie długo, by mogły dokonać jakichkolwiek obliczeń, jest raczej czymś nierealnym.

Wracając do samej biologii, geny nie grają solo, lecz zawsze w orkiestrze, i nie są aż tak samolubne, by jeden z nich mógł sobie ot tak przejąć całą władzę nad światem. Trudne jest również do wyobrażenia, naprawdę trudne, jak w jednym białku mogłoby się pomieścić tyle różnych funkcji, tyle rozmaitych centrów aktywnych endonukleaza, gyraza, helikaza, metylaza… no wszystko, po prostu wszystko! Jak? Egan, za McFaddenem, coś tu znów mętnie nawija o wszechświatach równoległych, lecz o ile prawa termodynamiki nie przestały nagle obowiązywać, to nie widzę możliwości istnienia złożonej molekuły, która dosłownie w mgnieniu oka potrafi kompletnie zmienić swoją czwartorzędową konformację. Ani takiej, która z wydajnością przemysłowej rozdrabniarki szatkuje w drobny mak DNA jakiegokolwiek organizmu bez natychmiastowych skutków śmiertelnych dla tego ostatniego. Nie rozumiem, jak w tak krótkim czasie, jaki jest podany w Teranezji (kilka lat) mogłoby owo białko pokonać wszelkie międzygatunkowe bariery i precyzyjnie zsynchronizować cykle życiowe organizmów tak od siebie różnych, jak motyle, orchidee, mrówki, namorzyny, pytony, papugi i ludzie? Nie rozumiem, w jaki sposób udałoby się takiemu białku obejść i odsunąć na bok całą pozostałą maszynerię komórkową. Nie rozumiem, jakim cudownym sposobem można, w ciągu paru dni, zamienić dorosłego człowieka w owadzią poczwarkę.

Ale to tylko ja nie rozumiem, bo Egan z McFaddenem mają na to wszystko prostą odpowiedź: mechanika kwantowa. Dekoherencja. Nieograniczony potencjał komputacyjny. I voila, z kapelusza wyciągamy… zwitek aminokwasów, który jest wszechwiedzący, wszechmocny i niepokonany, zdolny do transformowania (by nie powiedzieć, zombifikowania) z iście Bożym rozmachem, całych biosfer! Jak również do kreowania materii ożywionej z martwej. McFadden w takiej bowiem, zbudowanej z peptydów kwantowej maszynie obliczeniowej upatruje rozwiązania zagadki powstania życia na Ziemi. Prawdopodobieństwo, że skomplikowane makromolekuły, układy makromolekuł i w końcu żywe komórki mogłyby zaistnieć w wyniku losowo zachodzących reakcji chemicznych ocenia jako absurdalnie małe (popełniając przy tym błąd logiczno-statystyczny typowy dla kreacjonistów, tzw. błąd loterii). Ergo, twierdzi McFadden, komputer kwantowy, tylko komputer kwantowy, żadną inną drogą nie dałoby się wprawić tej karuzeli w ruch!

Och, tak? Dlaczego zatem stworzenie form bardziej skomplikowanych od prokariontów zabrało miliardy lat, zamiast dziesięciu czy dwudziestu? Dlaczego organizmy wielokomórkowe w ogóle powstały, skoro bakterie wydają się być najdoskonalszymi z istot żywych? Dlaczego, dysponując nieomal boską mocą, zdolnością inteligentnego planowania i wybierania w czasie rzeczywistym tego optymalnego spomiędzy nieskończoności alternatywnych scenariuszy, ewolucja nie zapobiegła żadnemu z wymierań, żadnemu z wąskich gardeł, żadnej z katastrof a było parę takich, które prawie zmiotły życie z powierzchni Ziemi. Dlaczego te same wzorce konstrukcyjne, wcale nie najlepsze z możliwych, powtarzają się w różnych taksonach jak deja vu? Dlaczego ryby nie wyszły na ląd od razu i w pełni przystosowane do egzystencji na nim? Co się stało z tym cudownym kwantowym komputerem? Czemu dał tylko jeden pokaz, cztery miliardy lat temu, i znikł?

Najbardziej jednak zastanawia mnie, dlaczego McFadden zapomniał o brzytwie Ockhama? Całe to zamieszanie z ewolucją kwantową zaczęło się od wyników eksperymentu, który w 1988 przeprowadził John Cairns[1],[2],[3]. Wyników na pierwszy rzut oka wstrząsających podstawami neo-darwinizmu, bo wskazywały na celowość i kierunkowość zmian mutacyjnych, przynajmniej u niektórych bakterii i w niektórych wyjątkowych sytuacjach. W toku kolejnych doświadczeń wyszło jednak, że to tylko pozór, obserwacyjny artefakt (aczkolwiek pewnych nowych rzeczy też się przy okazji dowiedzieliśmy, np. o tzw. mutatorach) i nie ma potrzeby obalać dotychczasowych paradygmatów. Nie ma również najmniejszej potrzeby wyjaśniać mutacji adaptywnych” (o ile takie w ogóle się zdarzają, w co większość biologów zdecydowanie wątpi) odwołując się do fizyki kwantowej czy innych alternatywnych mechanizmów ewolucyjnych. Stare, sprawdzone są wciąż dostateczne i wystarczające. Brzytwa Ockhama.

Wracając do zadanego na początku pytania w którym momencie autor przechodzi do świata fantazji?”, z przykrością stwierdzam, że na samym początku (tej części z mięskiem” oczywiście). Cały pomysł Teranezji oparty jest na obserwacjach z jednego źle zaprojektowanego i/lub błędnie zinterpretowanego eksperymentu. Ale od wydania tej powieści minęło czternaście lat. Kto wie, czy obydwaj autorzy nie zdążyli już zmienić, pod wpływem nowych dowodów, swych zapatrywań. Jeśli tak, to moja krytyka pod ich adresem jest również przedawniona. A jeśli nadal przy nich trwają, no cóż… ostatnie słowo nie do nich, ani nie do mnie należy, lecz do nauki.