Текст книги "Путеводитель зоолога по Галактике. Что земные животные могут рассказать об инопланетянах – и о нас самих"

Звук: модальность нашей речи

Звук – это способ нашего с вами общения. Да, написанные мною слова задействуют зрительную модальность, но письменность появилась лишь через сотни тысяч лет после возникновения самого языка. Наш опыт говорит нам, что животные общаются друг с другом главным образом с помощью звуков, и это может повлиять на наши предположения о том, что должна представлять собой коммуникация животных (и инопланетян). Конечно, отчасти представления о животных как о существах, общающихся в основном с помощью звуков, обусловлены тем, что нередко мы самих животных не видим. Даже если вы слышите, как воркует голубь или стрекочет сверчок, вы, скорее всего, не увидите их, если не подойдете достаточно близко. Это не случайность. У звука есть одно важное свойство, которое (на нашей планете), несомненно, сделало его главным способом коммуникации. Звук способен огибать предметы. Неважно, что голубь скрывается в листве, а сверчок в траве, – звук до нас все равно доходит. Свет, как правило, твердые предметы заслоняют, звук же их огибает. Физические принципы, объясняющие это явление, довольно сложны, не вдаваясь в подробности, отметим, что все дело в длине волны сигнала: длина звуковых волн измеряется в метрах и сантиметрах, а световых – в сотнях нанометров (то есть они примерно в 10 млн раз меньше). Как следствие, звуковые волны «не замечают» мелких препятствий, огибая листья, траву и деревья, примерно так же, как мы сами обходим препятствия в лесу. Но свет в своем микромире сталкивается с гигантскими препятствиями, где каждая молекула кажется размером с гору, через которую нужно перебраться.

Очевидно, что эти образные описания окажутся совершенно другими для планеты, где масштабы резко отличаются от земных. Можно предположить, что в гипотетическом мире, гладком, как шарикоподшипник, где обитают сложные организмы микроскопических размеров, относительное преимущество акустической коммуникации было бы меньше. Но для большинства экосистем, которые мы можем себе представить, свет, безусловно, набирает меньше очков, чем звук. У звука, однако, есть один очень важный недостаток: он может передаваться только через физическую среду наподобие воздуха, воды или почвы. Свет, напротив, может проходить через космический вакуум; он есть на Луне, где царит полная тишина. Аналогичным образом на планете с очень разреженной атмосферой – вроде Марса – звук практически не распространяется. И, хотя когда-то атмосфера Марса была плотнее, в наши дни ни одно существо на этой планете не сможет успешно общаться с помощью звука: вашего крика там никто не услышит.

Второе преимущество звука – скорость распространения. Пусть ей несоизмеримо далеко до скорости света, однако в масштабах земных организмов эта разница невелика. При скорости около 340 м/с акустический сигнал от одного животного к другому доходит практически мгновенно. Мало кто из животных общается друг с другом на расстояниях свыше пары километров (в таком случае задержка составляет несколько секунд), а те, которые это делают, не ждут немедленного ответа – их «собеседник» находится слишком далеко, чтобы сразу же отреагировать, ведь даже самые быстрые животные все равно передвигаются гораздо медленнее, чем издаваемые ими звуки. Иногда задержка во времени оказывается больше, как в случае с песнями китов, которые могут разноситься на сотни километров под водой, но и тогда, поскольку скорость звука в воде намного выше, чем в воздухе, задержка измеряется всего лишь минутами.

Какой бы ни была среда, скорость сигналов играет ключевую роль в эволюции сложного общения у высокоразвитых социальных животных. Ведь условия могут меняться очень быстро: олень резко сворачивает налево, и волкам нужно сообщить членам своей стаи, куда дальше бежать; на вашего сородича вот-вот набросится леопард, и вам нужно его срочно предупредить. Развитая коммуникация помогает решать сложные проблемы, и это решение обычно зависит от времени. Конечно, можно придумать миры, где скорость звука необычайно низкая, и от него нет проку, или настолько высокая, что звук становится ненужным, так как несопоставим с темпом жизни. Представьте себе экосистему, существующую в густой, как кисель, вязкой жидкости, где хищники подползают к вам медленнее улиток, а звук мчится так быстро, что использовать его там, где успешно сработал бы и более медленный сигнал, – пустая трата энергии. Конечно, мы должны отдавать себе отчет в своих стереотипах и рассматривать также и экстремальные варианты, однако стоит все же учитывать и то, что во многих инопланетных средах звук все-таки может оказаться крайне полезным способом общения.

Другое существенное преимущество звука состоит в том, что он способен очень эффективно и компактно передавать большой объем информации – у него, так сказать, больше ширина полосы, чем, например, у нашего гипотетического класса учеников, которые в ответ на вопрос могут только поднимать руку, отвечая «да» или «нет». Звук особенно подходит для этого, так как в масштабах нашей планеты, учитывая размеры обитающих на ней животных, достаточно легко различать множество разнообразных частот, даже когда они смешаны в едином акустическом сигнале. Вспомните, например, что мы можем различить речь одного человека в комнате, полной людей, где каждый занят собственным разговором.

Вот простой, но показательный эксперимент, который вы можете проделать самостоятельно. Пойдите прогуляться на рассвете в весенний лес, когда птицы начинают петь свои утренние песни, и в течение минуты записывайте на телефон звучание их многоголосого хора. Затем загрузите звуковой файл на один из множества сайтов, генерирующих визуальную репрезентацию звука – сонограмму[59]59
  Просто поищите в интернете ‘online spectrogram’ или скачайте бесплатную программу, например Raven Lite, предоставленную Корнеллским университетом.


[Закрыть]. Вы получите картинку, вроде той, что представлена ниже, где слева направо отложено время, а снизу вверх частота (высота тона): низкие частоты внизу, высокие вверху. Более темные области показывают места, где эта частота используется активнее, – это можно сравнить с нотными записями. На данной записи утреннего птичьего пения, сделанной в Англии, присутствуют звуки как минимум четырех различных видов птиц. Песня каждого из видов отчетливо различима в виде отдельной фигуры на сонограмме, показывающей тонкие различия в способах изменения акустических частот, с помощью которых птицы и создают свои характерные песни. Все они перекрываются, и все же их можно различить – вот что мы подразумеваем под «шириной полосы» звукового канала.

Поэтому на Земле звук представляется отличным способом быстро передавать большие объемы информации на большой территории. И все же, поскольку у животных нет настоящего языка, невозможно не задаться вопросом, действительно ли животные используют весь этот информационный потенциал. Есть ли в восприятии звука человеком нечто особенное, такое, чем не обладают животные? Есть ли у человека физические отличия, позволяющие нам овладеть всеми возможностями акустической модальности и использовать ее для речи, тогда как птицы, летучие мыши и дельфины далеко не так продвинулись в этом отношении? Более подробно мы обсудим этот вопрос в разделе 9, но, что любопытно, ответ, скорее всего, будет отрицательный. Факторов, влияющих на то, возникнет ли язык у данного вида в данной экологической нише, очень много, но фундаментальные физические механизмы образования и, что особенно важно, восприятия звука, по-видимому, одинаковы у самых разных животных. Известно, что у большинства позвоночных, в особенности птиц и млекопитающих, ухо обладает изощренным механизмом – «анализатором частот», который называется улиткой, – способным разделять различные частоты в пределах акустического сигнала так, как наглядно показано на сонограмме.

Люди не уникальны в своем умении улавливать и различать сложные вариации звука, и, хотя наши способности довольно впечатляющи – вы можете, например, узнать голоса своих детей или друзей в шумной компании с другого конца комнаты, – они не исключительны в животном царстве. Королевские пингвины могут узнавать голос своего птенца в колонии из десятков тысяч особей! Наша способность различать звуки различной высоты особенно впечатляет, если вспомнить о том, что любой человек сумеет расположить ноты гаммы по возрастанию частоты, но никто не может интуитивно расположить по возрастанию частоты цвета спектра[60]60
  Это отметил знаменитый биолог Дж. Б. С. Холдейн в своей статье 1927 г. «Возможные миры» (Possible Worlds by J. B. S. Haldane).


[Закрыть]. Это снова результат универсальных ограничений, накладываемых законами физики. Звуковые волны способны вызывать колебания крошечных волосков кортиевого органа во внутреннем ухе (в улитке), причем звуки разной частоты колеблют разные волоски, что дает нам восприятие разной высоты тона. Но подобно тому, как длины световой волны не хватает, чтобы обогнуть кусты, ее обычно не хватает и на то, чтобы заставить волоски – да и вообще что-либо крупнее отдельного атома – колебаться. Поэтому, если только сигналам не нужно проходить сквозь вакуум, – а звук этого не умеет – акустическая модальность представляется весьма многообещающим каналом для любого типа коммуникации, независимо от специфики эволюционной истории планеты. Когда мы, наконец, обнаружим инопланетян, то не удивимся, если окажется, что они «говорят» звуками, даже если все остальное в них откровенно чужое.

И здесь мы сталкиваемся с необычной дилеммой. Мы убедились в явных преимуществах акустического способа общения. Дельфины, отличающиеся высоким интеллектом, общаются звуками. Волки с их способностью к сотрудничеству общаются звуками. Певчие птицы – настоящие виртуозы вокала. Но по сравнению с этими животными наши ближайшие родственники, крупные человекообразные обезьяны, – просто «чайники» с точки зрения голосового общения. Каким образом мы умудрились стать такими говорливыми, если гориллы, например, фактически немые? Ученые пытались обучить шимпанзе и бонобо выговаривать звуки человеческой речи, но это, похоже, за пределами их голосовых возможностей. Могли ли наши общие с человекообразными обезьянами предки использовать какие-то примитивные акустические сигналы, которые у нас развились в речь, но исчезли затем в других эволюционных линиях наших сородичей-приматов? Наш общий с современными шимпанзе предок жил сравнительно недавно, около 6 млн лет назад. Общий предок человека, шимпанзе и горилл жил почти 10 млн лет назад. Однако наш общий предок с волками и дельфинами жил значительно раньше, по-видимому, 95 млн лет назад – безусловно, еще при динозаврах, – а с птицами наша эволюционная история разошлась 320 млн лет назад, вскоре после того, как наши предки выползли из моря на сушу. Так что вряд ли можно утверждать, будто звуковая основа нашего речевого искусства имеет то же происхождение, что и голосовые способности волков и дельфинов, не говоря уже о птицах. Скорее всего, голосовая коммуникация быстро эволюционировала у наших шимпанзеподобных предков, отделившихся от ветви немых древесных сородичей, и в результате конвергенции они приобрели те известные голосовые способности, которые мы наблюдаем у других, менее родственных нам животных. Конвергенция голосовых способностей широко распространена на Земле, а это значит, что и на других планетах должны встречаться сходные эволюционные траектории.

Свет: зрительная коммуникация

Гораздо более вероятно, что наши предки 6 млн лет назад общались преимущественно с помощью визуальных знаков и сигналов[61]61
  Фитч У. Эволюция языка. – М.: Издательский дом «ЯСК», 2013.


[Закрыть]. Изучение живущих в неволе крупных человекообразных обезьян продемонстрировало их особую склонность к освоению тех или иных форм языка жестов, и, хотя существуют значительные разногласия по поводу того, можно ли назвать это настоящим языком, нет никаких сомнений, что у наших ближайших родственников преобладает именно визуальное общение. Шимпанзе можно обучить довольно сложным последовательностям жестов, обозначающих широкий спектр понятий, и эта способность, по-видимому, более осмысленна, чем навыки, приобретаемые с помощью простой дрессировки. У шимпанзе даже развивается необычная привычка разговаривать с самим собой на языке жестов, если рядом нет других особей. Так почему же в природе не наблюдается ни одного полноценного визуального языка (не считая тех, что недавно изобретены нашим уникальным видом)? Почему наши предки, по-видимому, отказались от языка визуального общения в пользу акустических средств?

Зрительные сигналы чрезвычайно распространены в животном мире: самцы птиц демонстрируют ярко окрашенное оперение потенциальным партнершам; большие «глаза» на крыльях бабочек отпугивают хищников; лица у самцов мандрилов причудливо окрашены в красно-синие цвета; множество животных, таких как скунсы и божьи коровки, используют яркие узоры как предупреждение врага, что с ними лучше не связываться. Еще сложнее танец пчел, с помощью которого они информируют подруг по улью, где можно найти пищу. Распространенность зрительных сигналов, вероятно, обусловлена тем, что сама способность видеть оказалась чрезвычайно полезной с эволюционной точки зрения. Светочувствительные бактерии чрезвычайно широко распространены, и они невероятно древние – слишком древние, чтобы точно определить время появления способности воспринимать свет. Но в результате исследования белков, с помощью которых глаза современных животных воспринимают свет, мы знаем, что зрение животных ненамного моложе самого животного царства – оно появилось около 700 млн лет назад. Даже наш общий предок с медузой, вероятно, был зрячим. Поэтому у зрения хватило времени, чтобы приспособиться к целому набору стратегий передачи сигнала.

Как способ передачи информации свет обладает многими преимуществами. У него высокая скорость, как и у звука (конечно, даже выше, но трудно назвать условия, в которых эта разница может иметь значение, даже на других планетах). Глаза возникли в ходе эволюции ради решения нескольких задач, основные из которых – найти еду и самому не стать чьей-то едой, поэтому механизм улавливания света был уже основательно сформирован к тому времени, когда появилась возможность передачи и обработки зрительных сигналов. Световые волны также имеют разную частоту (цвета), что позволяет вносить в зрительный сигнал дополнительную информацию, по аналогии с комбинациями частот при использовании акустического канала коммуникации. Наконец, свет движется строго по прямой. Из этого следует, что светочувствительная система (в нашем случае – глаза) способна различать источники света, находящиеся совсем близко друг от друга в пространстве, скажем, кончик и основание вашего пальца. Это обеспечивает зрительному сигналу дополнительный уровень информации: вы можете различить жесты «большой палец вверх» и «большой палец вниз». Звук, напротив, распространяется, как круги на воде, во всех направлениях, и составить пространственную карту источников звука чрезвычайно трудно. Даже животные, способные определить источник звука с высокой точностью, как, например, совы, охотящиеся в лесном сумраке на добычу, или песцы, ныряющие в сугробы за грызунами, располагают лишь зачаточной способностью различать источники сигнала в сравнении с вашим умением воспринимать тонкое различие между буквами «е» и «с» на этой странице.

Но на этом преимущества зрительной коммуникации по большому счету заканчиваются, и начинаются недостатки. Свет мчится по прямой, потому что длина его волны намного короче, чем у звука, но, как мы убедились, по этой же причине чуть ли не любые препятствия служат ему помехой. Мы не можем видеть сквозь стены, деревья, почву или тучи, и животные тоже этого не умеют, на какой бы планете они ни жили. Свет хорош, когда вы находитесь рядом с тем, с кем непосредственно общаетесь, но при увеличении расстояния повышается вероятность, что между вами окажется препятствие, а тогда зрительная коммуникация станет невозможной. Кроме того, свет сильно рассеивается даже в такой прозрачной среде, как воздух, а особенно в воде. Даже в самых незагрязненных, кристально чистых морях перепады солености, подводные течения и даже планктон, плавающий в толще воды, ограничивают видимость. Обычно на расстоянии свыше нескольких метров уже ничего не различить. Хотя на нашей планете атмосфера достаточно прозрачная, другим планетам повезло гораздо меньше; на Юпитере и Сатурне низкие температуры, а значит, большинство слоев атмосферы там, скорее всего, непрозрачно из-за облаков кристаллического аммиака и других химических соединений. Мы недостаточно представляем себе атмосферы планет в других звездных системах, но у нас нет оснований предполагать, что они окажутся столь же изумительно прозрачными, как наша.

Даже если вам повезло жить в идеально прозрачной атмосфере без деревьев и прочих препятствий, у световой коммуникации есть еще одно неудобство. Информационно значимое различие между кончиком и основанием пальца становится все труднее и труднее для восприятия по мере увеличения расстояния – не только потому, что свет рассеивается, но и в силу законов геометрии. Вы не сможете прочитать строки этой книги с расстояния более чем пара метров; шрифт слишком мелкий для разрешающей способности вашей зрительной системы. Даже если вы различаете свет, информацию из него извлечь трудно, и это ограничение, по-видимому, работает как в нашем мире, так и в любой инопланетной среде.

Какие обходные пути могли бы использовать инопланетные (или земные) животные, чтобы компенсировать недостатки зрительной коммуникации? Конечно, зрительное общение может ограничиваться ситуациями, когда животные находятся близко друг к другу, препятствий нет и возможно четкое пространственное различение сигналов. Именно так и происходит у большинства земных видов, общающихся преимущественно с помощью зрительных коммуникаций, в том числе и у наших ближайших родственников. Некоторые животные, например светлячки, испускают собственный свет, притом очень интенсивный. Такой яркий сигнал виден издалека и успешно выполняет свою функцию: привлечение брачных партнеров.

Но таким способом можно передавать лишь простейшие сигналы. Используя определенную последовательность вспышек света, можно закодировать в сигнале некоторое количество дополнительной информации, как, например, при использовании азбуки Морзе или подобно тому, как пауки-волки или кенгуровые прыгуны барабанят по земле, используя различные комбинации ударов по типу двоичного кода, чтобы обозначить свою видовую принадлежность, а порой даже свою «личность». Но сложность информации, которую животное может закодировать в подобном сигнале, ограниченна. Если из сигнала, построенного по типу морзянки, пропадет один бит – точка или тире, то сообщение будет искажено. Поэтому те, кто используют пульсирующий сигнал, упрощают задачу, например, скорость световых вспышек используется для демонстрации привлекательности самца, который их посылает. Световые сигналы для сложной коммуникации, по-видимому, не очень подходят.

Впрочем, одна группа животных в связи с этим заслуживает особого упоминания – это головоногие моллюски: осьминоги, кальмары и каракатицы. У многих из них есть специализированные клетки кожи – хроматофоры, которые способны активно менять цвет под управлением высокоразвитой нервной системы животного. Что любопытно, управляет этими процессами не всегда головной мозг, хотя головоногие обладают самым сложным мозгом среди всех беспозвоночных. Некоторые из реакций смены окраски в ответ на раздражители, по-видимому, представляют собой аналог того, что принято называть рефлексами. Так или иначе, умопомрачительная пестрота узоров, в особенности у каракатиц, отличается такой сложностью и такой переменчивой динамикой, что трудно отделаться от мысли, будто эти краски служат основой высокоразвитого языка. На самом деле у нас достаточно данных, подтверждающих, что эти психоделические представления со сменой цветов – не язык как таковой, а способ демонстрировать элементарные эмоциональные состояния другим каракатицам, а также, как ни странно, – сбивать с толку и, по сути, гипнотизировать добычу, прежде чем наброситься на нее.

Конечно, дело не в том, есть ли у каракатиц цветовой язык или нет. Сложность визуальных сигналов, порождаемых вихрем пульсирующих красочных узоров, возникающих на коже каракатицы, словно на полотне художника, отчетливо иллюстрирует, как много информации может передаваться при таком способе общения. Если на какой-то экзопланете прочие недостатки зрительной коммуникации можно обойти (например, там нет деревьев и других препятствий, заслоняющих визуальные сигналы), то, несомненно, возможность возникновения визуального языка, основанного на чередовании сложных цветных узоров, вполне допустима с точки зрения эволюции.

Однако все эти рассуждения о сложных зрительных сигналах и завораживающей смене окраски у каракатиц не затрагивают одну из более распространенных, но менее осознанных форм визуального общения, которую условно называют «языком тела». Язык тела мы используем ежедневно в общении с другими людьми, практически не осознавая этого. Многочисленные книги по самосовершенствованию рассказывают, как управлять языком тела, чтобы создавать впечатление уверенности, доминирования или привлекательности, так что в какой-то степени осознанное управление сигналами, которые мы посылаем другим, по-видимому, все же существует.

Можно оценить значение этих неуловимых визуальных подсказок, задумавшись о нашем общении с домашними животными. Особенно с собаками, которые десятки тысяч лет эволюционировали совместно с людьми, и оба вида приобрели особую восприимчивость к молчаливым посланиям друг друга. Если у вас есть собака, вы непременно догадываетесь о ее чувствах: радости, грусти, возбуждении, голоде, раздражении. Помимо определенных элементов голосового общения, все это передается языком тела: позой, движениями хвоста, положением ушей и тем особым трогательно-печальным выражением глаз, когда они что-то выпрашивают.

Но обратите внимание, что этот невероятно эффективный и довольно сложный коммуникативный канал ломается, как только вы встречаетесь с незнакомой собакой, особенно если у вас нет никакого опыта общения с собаками. И если только вы не увлекаетесь наблюдениями за поведением собак, то при встрече с незнакомым животным на улице вы вряд ли догадаетесь, что оно о вас думает, да и само животное не сможет понять ваши намерения на его счет. Наши отношения с четвероногим другом действительно сугубо личные. Язык тела можно обобщать лишь до известного предела, за которым индивидуальные особенности и предпочтения размывают значение, присущее сигналу. Не существует общепринятого словаря зрительных сигналов – они могут содержать слишком много информации, к тому же сообщения с одинаковым смыслом иногда слишком сильно различаются. Хотя визуальная модальность по своей природе вполне может послужить основой настоящего языка, возможно, в условиях нашей планеты, для тех животных, которые возникли на ней в ходе эволюции, этот способ коммуникации оказался слишком нестабильным и уязвимым, чтобы получить дальнейшее развитие. На других планетах отсутствие растительного покрова в сочетании с разреженной атмосферой (как на Марсе), где вследствие местных причин звук распространяется хуже, а небо – кристально чистое, условия могут оказаться более благоприятными для появления животных с развитым визуальным языком.