Веревка вокруг Земли и другие сюрпризы науки - Карл Саббаг

Вся наука основывается на убеждении, что объяснения, которые мы ищем — откуда взялась Вселенная, как функционируют механизмы наследственности, какова природа гравитации или структура молекул белка, — доступны для понимания и могут быть обработаны человеческим мозгом. Но что, если это не так?

Мы все время от времени сталкиваемся с вещами, которых не понимаем, сколько бы ни пытались разобраться. Иногда это информация из мира науки, как, например, практически любое описание теории струн (физика); иногда это литературные пассажи — скажем, поэзия Уоллеса Стивенса[49], а иногда рассуждения на темы экономики — допустим, теории Давида Рикардо. Но мы обычно списываем свое непонимание на счет неразвитости собственного интеллектуального аппарата или отсутствия интереса. Но что, если никакой человеческий мозг не в состоянии разобраться в устройстве Вселенной и мы лишь обманываем себя, рассчитывая, что если человечество объединит усилия и как следует подумает, то все поймет?

Хотя человеческий мозг сложно устроен и в нем заложена масса удивительных способностей, его сложность еще не подразумевает, что он непременно способен постичь сложное устройство Вселенной. Равно как мозг собаки не обязан во всех тонкостях понимать мир кошек и костей, а также динамику и траекторию полета брошенной палки. Собаки как-то обходятся без этого. И мы тоже. Но можем ли мы рассчитывать, что чем сильнее мы ломаем голову над подобными вопросами, тем ближе подходим к разгадке?

Недавно, стоя перед трехметровой птолемеевской моделью Вселенной в Музее истории науки во Флоренции, я подумал: как же здорово эта штука отображала движение планет, пока не явились Коперник и Кеплер. Этот механизм представляет собой набор соединенных друг с другом гигантских зубчатых колес и демонстрирует движение планет, исходя из их перемещения по ночному небу. Модель отражает идею древнегреческого астронома Клавдия Птолемея, жившего во II веке нашей эры. Птолемей пытался согласовать представление о том, что небесные тела движутся по кругу, с фактическими наблюдениями за перемещением планет по небу.

В наши дни теория о гигантских соединенных шестеренках отправлена на свалку истории — она не приближает нас к пониманию законов перемещения звезд и планет. Вместо нее мы используем простую и элегантную теорию, где фигурируют не круги, а эллипсы, подтвержденную ньютоновскими теориями движения небесных тел и тяготения, которые объясняют, почему небесные тела перемещаются так, а не иначе.

История науки изобилует прорывами двух типов. Иногда мы обладаем неполным знанием, которое «вроде как» что-то объясняет, а потом дополняем его или заменяем новой теорией, которая работает лучше, не отменяя при этом ценности прошлой теории. Так ньютоновская теория тяготения сменилась теорией Эйнштейна. А иногда неполное знание сменяется совершенно новой идеей, никак не связанной с предыдущими. Например, когда-то считалось, что горение вызывается особой мифической субстанцией — флогистоном, а чтобы объяснить, как световые волны перемещаются в вакууме, придумали идею всепроникающей среды — эфира. Позже они сменились идеями, которые объясняли все те же явления, но при этом не возникало сомнений, что они ближе к истине. К какому из этих типов ближе нынешнее состояние науки? Может быть, мы обманываем себя, носясь с современным подобием флогистона? Может, теория струн — современный эквивалент птолемеевской Вселенной, движущейся как часовой механизм?

И даже если в определенных областях науки мы на верном пути, то какую часть из того, что нам следует знать об устройстве Вселенной, мы уже знаем? Пятьдесят процентов? А может, пять? А вдруг мы знаем всего полпроцента и все мозговые ресурсы, которые мы можем привлечь за все время существования человеческой расы, способны постичь лишь один или два процента?

Конечно, кто-то из ученых может спросить: а зачем вообще брать в расчет вместительность человеческого мозга, если у нас есть компьютеры? В 2008 году компьютер под названием «Марафонец» (Roadrunner), разработанный американским Министерством обороны, был назван самым быстрым компьютером в мире с производительностью, превышающей один петафлопс[50]. Один британский ученый-компьютерщик подсчитал, что «Марафонец», возможно, всего в пять или в пятьдесят раз проигрывает в мощности человеческому мозгу. «Подождите еще три — пять лет, и они сравняются», — сказал он. А у компьютеров будущего, которые станут нам подспорьем в развитии науки, скорость и объем памяти будут практически безграничны. Но каким образом компьютеры помогут нам понять устройство Вселенной? В конце концов, компьютер как был, так и остается только инструментом. Насколько нам известно, единственный объект во Вселенной, обладающий способностью понимать, — это разумное существо, а единственные разумные существа, максимально развившие эту способность, — это, видимо, мы с вами.

Итак, возвращаемся к мысли, что наши попытки научно объяснить устройство Вселенной могут оказаться бесплодными. Наверняка известно лишь одно — в ходе этих попыток нас ждет неисчислимое количество сюрпризов, многие из которых — как это всегда бывало — приведут к новым открытиям и полезным изобретениям.

Многие из нас помнят картинку из школьного курса анатомии, изображающую человеческий язык в виде фрагмента карты, разделенной на четыре зоны, которые отвечают за разные вкусовые ощущения: сладкое, кислое, горькое и соленое. Горькое — в задней части языка, сладкое — в передней, а кислое и соленое — по бокам. Как выясняется, это не совсем правда. Рецепторы, отвечающие за те или иные вкусовые ощущения, действительно могут концентрироваться на определенных участках языка, но эти участки сильно различаются от человека к человеку, да и разницу между восприятием разных участков уловить не так легко. Это один из тех научных «фактов», которые за последнюю сотню лет были опровергнуты людьми на собственном опыте.

Однако ложная вкусовая карта языка — еще не самое удивительное. Куда интереснее, что вплоть до самого конца XX века люди были убеждены, будто способны различить всего четыре вкуса. Никто — кроме, может быть, японцев — не знал, что наши вкусовые сосочки могут чувствовать еще и пятый вкус, столь же простой, как сладкое или соленое, но никогда не воспринимаемый отдельно от четырех других. Это как если бы в спектре был еще один дополнительный цвет, скажем, между зеленым и голубым, который никто раньше не замечал.

Что самое странное, этот вкус оставался для людей настолько незаметным, что в большинстве языков для него не нашлось наименования. Пришлось назвать его японским словом «юмами». Самое близкое к нему по значению слово — это «вкусность», правда, такая характеристика не похожа на чувство, поддающееся измерению. Это все равно как если бы у нас в сетчатке обнаружился зрительный рецептор, оценивающий «симпатичность». Однако на деле целый ряд продуктов, которые можно охарактеризовать, как очень вкусные, например картофельные чипсы, содержит в своем составе химическое вещество под названием «глутамат натрия» — основной источник ощущения юмами. Многие легкие закуски содержат ингредиент «вкусности» — гидролизованный белок, который, как мы теперь знаем, стимулирует юмами-рецепторы.

Как же такие рецепторы смогли возникнуть, не войдя при этом в словарик ежедневно упоминаемых ощущений? Одна из теорий гласит, что вкус юмами указывает на высокое содержание в пище белка, необходимого для выживания. Так что, хоть мы и не анализируем свои ощущения от еды как-нибудь вроде: «Ага, тут много белка», тем не менее мы инстинктивно стремимся съесть этого блюда побольше, а значит, цель эволюции достигнута.

Прекрасные образцы наскальной живописи, найденные в течение XX столетия на территории Франции, похоже, выставляют первобытную цивилизацию Европы в новом свете. Сначала были обнаружены рисунки в пещере Ласко, (департамент Дордонь), а потом в пещере Шове (департамент Ардеш). Живые, яркие, выразительные изображения животных на каменных стенах заставили археологов и историков культуры внести поправки в культурный портрет так называемого «примитивного» человека.

«Каждое из этих нарисованных животных, — пишет один ученый, — являет собой олицетворение и сущность данного биологического вида. Например, бизон — это духовный символ; он в некотором смысле “отец бизонов”, идея бизона в чистом виде, бизон как он есть».

А вот что пишет другой эксперт: «Первые наскальные рисунки — неопровержимое свидетельство символического процесса, обеспечивавшего передачу богатого культурного наследия в виде изображений, а возможно, и устных рассказов от поколения к поколению».