Текст книги "Теории всего на свете"

Как птицы собираются в стаю

Джон Ноутон

Журналист, вице-президент кембриджского Вольфсонколледжа; автор книги From Gutenberg to Zuckerberg: What You Really Need to Know About Internet («От Гутенберга к Цукербергу: что вам на самом деле нужно знать об Интернете»)

Мое любимое объяснение – это идея Крейга Рейнольдса (опубликованная еще в 1987 году) о том, что стайное поведение птиц можно объяснить, предположив, что каждая птица следует в групповом полете трем простым правилам: отдельности (не тесни соседей), однонаправленности (лети туда же, куда твои соседи: речь идет об усредненном общем направлении) и согласованности (располагайся так же, как и твои соседи: речь идет об усредненном положении)[51]51
  C. W. Reynolds, «Flocks, Herds, and Schools: A Distributed Behavioral Model», Computer Graphics 21:4 (SIGGRAPH’87 Conference Proceedings), 25–34 (1987).


[Закрыть]. Прекрасно, когда столь сложное поведение можно описать столь захватывающе простым способом.

Лимоны – штука быстрая

Барри Смит

Профессор, директор Института философии Школы передовых исследований Лондонского университета; автор книги Questions of Taste: The Philosophy of Wine («Вопросы вкуса. Философия вина»)

Если попросить человека расположить лимон на шкале между «быстрым» и «медленным», почти всякий скажет «быстрый», хоть мы и понятия не имеем почему. Возможно, человеческий мозг просто устроен таким образом, что склонен выдавать подобный ответ. Это какое-никакое объяснение, но оно представляется тупиком, если мы хотим узнать больше. И тут мы приходим к вопросу о том, чего мы, собственно, вообще ждем от объяснения: чтобы оно было верным или чтобы нас устраивало? Многие утвер ждения некогда представлялись самоочевидными, а теперь выясняется, что они ложны. Прямая линия явно служит кратчайшим расстоянием между двумя точками, но не в искривленном пространстве. То, что удовлетворяет наше мышление, еще не обязательно отражает реальность. С чего бы нам ожидать простой теории для сложно устроенного мира?

Витгенштейн высказывал любопытные суждения насчет того, чего мы хотим от объяснений, и знал, что нам могут пригодиться различные их типы. Иногда нам просто требуется больше информации, иногда нужно изучить механизм (скажем, крана или шкива), чтобы понять, как эта штука работает; а иногда потребен способ увидеть нечто знакомое в новом свете, чтобы постичь, что же это такое на самом деле. Витгенштейн знал и то, что бывают случаи, когда никакие объяснения не работают: «Погруженному в любовные переживания не очень-то поможет какая-нибудь объясняющая гипотеза»[52]52
  Remarks on Frazer’s Golden Bough, trans. Rush Rhees (Oxford, UK: Blackwell 1967).


[Закрыть]. Как же насчет почти повсеместно одинакового ответа на, казалось бы, бессмысленный вопрос о быстроте и медленности лимонов? Когда нам просто говорят, что наш мозг устроен таким образом, чтобы так отвечать, нас эта версия не удовлетворяет. Но именно такие неполные объяснения подталкивают к дальнейшим умственным усилиям: это начало истории, а не конец. Напрашивается следующая фраза: почему же человеческие мозги так устроены? Какой цели служит такое их устройство? А дальше феномен свободных («автоматических») ассоциаций даст нам немаловажные указания на то, как работает сознание, позволяя выявлять так называемые кроссмодальные соотношения – неслучайные связи между разноплановыми свойствами, между различными органами чувств. (Модальность здесь – та или иная воспринимающая функция организма.)

Существуют кроссмодальные соотношения между вкусом и формой, звуком и зрением, слухом и запахом. Психолог-экспериментатор Чарлз Спенс и философ Офелия Дерой исследуют многие из них. Эти неожиданные связи вполне надежны, воспроизводимы и являются общими для большинства людей, в отличие, скажем, от синестезии, свойственной лишь немногим, хотя и обладающей одним и тем же характером на протяжении всей жизни отдельного человека (если уж он наделен этой редкой способностью). Такие связи возникают у нас в мозгу, чтобы позволить нам осуществлять множественную фиксацию на объектах нашего окружения, которые мы можем одновременно и слышать, и видеть. Они также позволяют нам передавать другим собственные трудноуловимые переживания.

Мы часто утверждаем, что вкус описать трудно, однако нам откроются новые возможности, едва мы поймем, что можно расширить словарь и говорить о вкусе как о чем-то круглом или колючем. Музыкальные ноты бывают высокими или низкими; точно так же кислые оттенки вкуса – «высокие», а горькие – «низкие». У запахов тоже бывают низкие и высокие ноты. Ваше настроение порой падает или поднимается, становясь «ниже» или «выше». Подобное переключение словарей дает возможность использовать хорошо известные модальности (т. е. воспринимающие функции организма) для того, чтобы представлять всевозможные грани чувственного опыта.

Рекламщики понимают это на интуитивном уровне, вовсю эксплуатируя кроссмодальные соотношения между абстрактными формами и определенными товарами или же между звуковыми и зрительными образами. Угловатые предметы ассоциируются у нас с газированными напитками, а не с напитками без газа. Отметьте также, как много названий преуспевающих компаний начинается со звука К и как мало – со звука С. Эти и другие подобные ассоциации порождают в нашем мозгу ожидания, которые не только помогают нам воспринимать, но и могут сами формировать наше восприятие, наш опыт.

И речь не только о мысленных словарях, которыми мы пользуемся. Еще в XIX веке Генрих Вёльфлин в своем трактате о психологии архитектуры отмечал: именно благодаря тому, что у нас есть тело и мы подвержены воздействию гравитации, умеем наклоняться и сгибаться, а также поддерживать равновесие, мы в состоянии оценивать форму зданий или отдельных колонн, как бы сочувствуя их тяжести и напряжению. Физические формы обладают для нас своим характером лишь потому, что мы сами обладаем телом.

Эта идея недавно привела к открытиям в области эстетического восприятия, представленным в работе Криса Макмануса из Лондонского университетского колледжа. Как и всякое хорошее объяснение, оно порождает новые объяснения и дальнейшие открытия. Вот еще один пример того, как мы используем взаимодействие между различными типами сенсорной информации для понимания окружающего мира и отклика на его проявления. И тот факт, что все мы считаем лимоны чем-то быстрым, может служить одной из многочисленных причин того, что мы так невероятно умны.

Падение в нужное место: энтропия и отчаянная изобретательность жизни

Джон Туби

Отец эволюционной психологии, содиректор Центра эволюционной психологии Калифорнийского университета в Санта-Барбаре

В раннюю пору моей научной жизни мне пришлось принять решение, отказываться ли от роскошных загадок квантовой механики и космологии ради столь же захватывающих вещей – поразительной инженерии кода, встроенного благодаря естественному отбору в программы жизни организмов. В 1970 году активизация ряда социально-культурных и геополитических процессов в мире показала, что необходимо как можно скорее прийти к математизированному и неидеологизированному пониманию того, что такое «человеческая природа» с точки зрения эволюции. Бурное развитие компьютерных наук и кибернетики позволило предположить, что такое понимание возможно. Стало ясно, что ученые, занимающиеся гуманитарными науками, в интересах прогресса своих дисциплин должны перестать испытывать враждебность к эволюционной биологии.

Окончательно перетянула меня в другую сферу теория о том, что естественный отбор сам по себе является необыкновенно прекрасным и изящным механизмом для вмешательства в развитие природы. Надев эти теоретические очки, я сумел значительно улучшить свое научное зрение, населить ум цепочками дедуктивных рассуждений, которые выстраивались, словно кристаллическая решетка в пересыщенном растворе. Более того, эта теория вырастает из неких основополагающих принципов (заложенных, в частности, физикой и теорией множеств), так что значительная ее часть весьма жестка и не предполагает особой свободы выбора.

Однако с точки зрения физики в естественном отборе кроется глубинная проблема, требующая объяснения. Мир, открываемый нам физикой, безотрадно мрачен. Он способен обжечь, не горя, или незаметно и постепенно истереть наши клетки и макромолекулы, пока мы не умрем. Он обращает в прах целые планеты, миры, тех, кого мы любим, нас самих. Всплески гамма-излучения уничтожают огромные галактические области, а взрывы сверхновых, удары астероидов, извержения гигантских вулканов, ледниковые периоды стирают с лица Земли экосистемы и кладут конец видам. Эпидемии, инсульты, физические травмы, повреждения из‑за избытка окислителя, белковые сшивки, сборка ДНК под действием тепловых шумов, – все эти случайные процессы уводят нас от ограниченного и строго организованного набора состояний, который мы так ценим, в сторону усиливающегося хаоса. Второе начало термодинамики признает, что физические системы склонны стремиться к более вероятным состояниям, словно бы неуправляемо летя с горы на санках, стремительно скатываясь от состояний менее вероятных (а значит, от упорядоченных) к максимальной неупорядоченности.

Таким образом, энтропия – неупорядоченность – ставит перед нами проблему: как же живые существа вообще оказываются совместимыми с физическим миром, где правит энтропия? И как в условиях постоянного стремления к энтропии естественный отбор может, в долгосрочной перспективе, приводить к постоянному увеличению уровня функциональной организации живого? Живые существа выделяются как необычное отклонение от физической нормы (которая представлена, скажем, металлическим ядром Земли, лунными кратерами или солнечным ветром). Все организмы, от терновника до ольхи, от цапли до выдры, отличаются от всего прочего во Вселенной тем, что в их «конструкцию» вплетены практически невероятные системы тонко настроенных взаимоотношений – высокоорганизованных и весьма эффективных. Но, как всякая высокоорганизованная физическая система, живые организмы имеют тенденцию быстро скатываться в состояние максимальной неупорядоченности (максимальной вероятности). Как выразился физик Эрвин Шрёдингер, «живые организмы кажутся такими загадочными, поскольку им удается избегать быстрого сползания в инертное состояние “равновесия”»[53]53
  What is Life? Введение. 1944.


[Закрыть].

Поспешный ответ, который обычно норовят подсунуть креационистам, относительно правилен, но неполон: Земля не является закрытой системой; живые организмы также не являются закрытыми системами, так что энтропия все-таки возрастает в масштабах Вселенной (что вполне согласуется со вторым началом термодинамики), однако уменьшается на локальном уровне – в живых существах. Но это еще не объясняет высокоорганизованность живого (хотя и допускает ее). Для такого объяснения можно привлечь идею естественного отбора, в том числе и адаптационные процессы, задерживающие рост энтропии, что позволяет нам сравнительно долгое время избегать мгновенного окисления в горстку праха.

Естественный отбор – единственный известный нам противовес тенденции физических систем к снижению (а не к росту) уровня функциональной организации: это единственный из природных физических процессов, который (иногда) подталкивает биологические популяции «вверх», к более высоким степеням функциональной упорядоченности. Как же это работает?

Именно на данном этапе рассуждений можно, наряду с энтропией и естественным отбором, привлечь и третью идею из великого трио изящных научных концепций. Это блистательная идея Галилея касательно систем отсчета: с ее помощью он вносил ясность в физику движения.

Понятие энтропии изначально разрабатывали, изучая теплоту и энергию, но если бы единственным видом реальной энтропии была термодинамическая энтропия рассеяния энергии, мы с вами (и сама жизнь) попросту не могли бы существовать. Однако благодаря научному вкладу Галилея можно рассмотреть множественные уровни упорядоченности (структуры, невероятные с точки зрения строгой физики), определив каждый из них относительно какой-то определенной системы отсчета.

Может существовать множество разновидностей энтропии – столько же, сколько и корректных систем отсчета.

Организм по определению является самовоспроизводящейся физической системой. Это создает систему отсчета, упорядоченность в которой определяется в понятиях случайных взаимосвязей, способствующих воспроизводству системы (репродуктивный, а не термодинамический порядок). И в самом деле, организмы должны быть физически «сконструированы» так, чтобы улавливать нерассеянную энергию. Подобно плотинам ГЭС, где водопады используются для вращения турбин, живые организмы используют термодинамический энтропийный поток, питая с его помощью процессы собственного воспроизводства. Так они распространяют множество своих копий по окружающему их миру.

Порой из‑за энтропии в процесс подобного копирования вкрадываются ошибки, но такой «наведенный» беспорядок в системах, способных к воспроизводству, подвержен автокоррекции. Ведь «хуже» организованные системы по определению менее эффективны в самовоспроизводстве, а потому вымываются из популяции. Однако ошибки копирования, увеличивающие функциональную упорядоченность (а значит, и репродуктивную способность), становятся все более распространенными. Так и работает маховик неизбежного естественного отбора при воспроизводстве живых организмов.

Живые организмы применяют фокус с использованием различных энтропийных систем отсчета самыми многообразными путями, иной раз весьма хитроумными. Однако главное здесь – то, что факторы, естественным образом увеличивающие неупорядоченность (а значит, смещающие систему в сторону максимально вероятных состояний) для одной системы отсчета в рамках одной физической области, могут быть использованы для уменьшения неупорядоченности в другой системе отсчета. Естественный отбор выбирает и связывает между собой различные группы объектов, управляемых энтропией (скажем, клетки, органы, мембраны), причем каждой из этих групп свойственна определенная энтропийная система отсчета. Когда связываются между собой подходящие группы объектов, они проделывают работу по воспроизводству, задействуя процессы возрастания энтропии одних разновидностей для того, чтобы снижать энтропию других разновидностей, да так, чтобы это приносило пользу данному организму. К примеру, диффузия кислорода из легких в кровоток и далее в клетки происходит благодаря энтропии химического смешивания: идет сдвиг в сторону более вероятных, высокоэнтропийных состояний, однако при этом повышается упорядоченность с точки зрения способствования воспроизводству.

Энтропия вынуждает предметы падать, но жизнь изобретательна и частенько заставляет падающие предметы опускаться строго на нужное место.

Почему всё происходит

Питер Аткинс

Почетный профессор химии Оксфордского университета; автор книги Reactions: The Private Life of Atoms («Реакции: личная жизнь атомов»)

Существует чудесное по своей простоте мнение: события происходят, потому что ситуация ухудшается. Здесь есть прямая связь со вторым началом термодинамики и тем фактом, что все естественные изменения сопровождаются возрастанием энтропии. При этом я понимаю эти слова так: материя и энергия имеют тенденцию беспорядочно рассеиваться. Молекулы газа находятся в неустанном движении (которое можно с большой степенью точности назвать случайным) и стремятся занять весь предоставленный им объем. Хаотическое тепловое движение атомов в бруске раскаленного металла приводит в движение их соседей, и энергия распространяется все дальше, так что брусок постепенно остывает. Все естественные изменения, по сути, представляют собой проявление этого несложного процесса – беспорядочного рассеяния.

Однако такое восприятие естественных изменений приводит нас к потрясающему выводу: рассеяние может и создавать порядок, рождать некую структуру. Требуется лишь устройство, которое встроится в процесс рассеяния, подобно тому как ревущую струю воды используют в созидательных целях. Точно так же можно использовать и дисперсионный поток. Говоря в целом, по мере развития мира в нем растет неупорядоченность, однако на локальном уровне многие структуры (соборы, мозг, динозавры, собаки, благочестивые и греховные деяния, стихи, проповеди) способны побороть хаос, пускай на время и в ограниченном пространстве.

Возьмем, к примеру, двигатель внутреннего сгорания. Искра воспламеняет углеводородное топливо, в результате чего возникают более мелкие молекулы – воды и углекислого газа, – склонные к рассеянию. В процессе такого рассеяния они дают толчок поршню. Одновременно энергия, высвобождаемая при сгорании топлива, распространяется в окружающем пространстве. Конструкция двигателя использует силу этого рассеяния, и благодаря целому ряду механизмов-посредников подобную энергию можно использовать для того, чтобы построить из кирпичей собор. Таким образом, рассеяние энергии привело к созданию некой локальной структуры, хотя в целом мир при этом чуть больше погрузился в неупорядоченность.

Наш обед – тоже своего рода топливо. В процессе его метаболической переработки высвобождаются молекулы и энергия, которая затем распространяется. Аналог осей, валов и шестерен автомобиля – целая сеть биохимических реакций у нас внутри, а вместо кирпичей, из которых строится собор, у нас аминокислоты, которые соединяются вместе, образуя затейливую структуру белка. Еда позволяет нам расти. Мы тоже представляем собой пример локального противостояния хаосу, но лишь благодаря тому, что в других-то местах неупорядоченность при этом возрастает.

Сходным образом можно представить себе творческий процесс или просто какую-нибудь безответственную мечту, это не будет большой натяжкой, верно? Даже в состоянии относительного покоя мозг являет собой настоящий улей, где кипит физико-химическая деятельность. Метаболические процессы, запускаемые в ходе переваривания пищи, могут приводить к росту упорядоченности. Это уже не стройка собора из кирпичей или белка из аминокислот, а превращение электрических токов в гипотезы, произведения искусства, бескомпромиссные решения, научные открытия.

Естественный отбор, еще один великий принцип, тоже можно рассматривать как невероятно сложный, филигранный процесс, когда изменения, происходящие в биосфере, и ее эволюция управляются, в конечном счете, процессом нарастания неупорядоченности. Неудивительно, что второе начало термодинамики кажется мне грандиозным открытием. Из столь простого принципа проистекают колоссальные последствия, а это – критерий величия научной идеи. «Ситуация постоянно ухудшается»: что может быть проще такого принципа? А ведь он применим ко всей Вселенной: что может быть грандиозней? А значит, это величайший из всех научных принципов.

Почему мы опасаемся, что нам не хватит времени

Элизабет Данн

Социальный психолог (Университет Британской Колумбии)

Как-то раз, совсем недавно, я оказалась на обочине дороги, выковыривая мелкие камешки из ранки на ушибленной коленке и недоумевая, что меня сюда занесло. Я ехала на велосипеде с работы и собиралась встретиться с подругой в тренажерном зале – и вот яростно крутила педали, чтобы возместить несколько минут задержки. Я знала, что чересчур разогналась, поэтому во время одного из поворотов мой двухколесный друг слишком накренился, задел участок, засыпанный гравием, и выскользнул из-под меня. Как я загнала себя в такое положение? Почему я так спешила?

Мне показалось, что я знаю ответ. Темп нашей жизни постоянно возрастает, люди больше работают и меньше отдыхают по сравнению с временами полувековой давности. По крайней мере, такое впечатление складывается из СМИ. Но я социальный психолог, и мне захотелось увидеть реальные данные. Как выяснилось, вообще-то существует очень мало доказательств того, что сегодня человек больше работает и меньше отдыхает по сравнению с представителями предыдущих поколений. Собственно, ряд наиболее тщательных исследований предполагает прямо противоположное. Почему же наши современники так часто ощущают цейтнот?

Очень красивое объяснение этого загадочного явления предложили недавно Сэнфорд Дево из Университета Торонто и Джеффри Пфеффер из Стэнфорда. Они утверждают, что по мере того, как время дорожает, оно воспринимается как все более и более редкий товар. Редкость и цена для нас сегодня – своего рода сиамские близнецы: когда какой-то ресурс (от алмазов до питьевой воды) встречается редко, он становится более ценным, и наоборот. Так что когда наше время растет в цене, нам кажется, что у нас его меньше.

Социологические опросы, проводящиеся по всему миру, показывают, что люди с более высоким уровнем дохода ощущают более острую нехватку времени, хотя для этого могут существовать и другие правдоподобные причины, в том числе и тот факт, что обеспеченный человек зачастую работает больше часов в сутки по сравнению с человеком победнее, так что свободного времени у него остается меньше.

Однако, по предположению Дево и Пфеффера, иной раз достаточно лишь воспринимать себя как человека богатого, чтобы почувствовать, будто времени вам остро не хватает. Корреляционного анализа им показалось мало, и ученые пошли дальше: они прибегли к особого рода контролируемым экспериментам, чтобы по-настоящему проверить это «бытовое» объяснение[54]54
  S. E. DeVoe & J. Pfeffer, «Time is Tight: How Higher Economic Value of Time Increases Feelings of Time Pressure», Jour. Appl. Psychol. 96, 665–676 (2011).


[Закрыть]. В ходе одного из таких опытов Дево и Пфеффер попросили 128 студентов-старшекурсников сообщить, какова общая сумма, которая хранится у них в банке. Все студенты отвечали на вопрос, используя 11‑балльную шкалу, но половине из них вручили шкалу, которая делилась на 50-долларовые отрезки (от «0–50 долларов» до «500 и выше»), тогда как другим дали шкалу со значительно более крупной ценой деления: от «0–500 долларов» до «400 тысяч долларов и выше». Большинство студентов, использовавших шкалу с 50-долларовыми отрезками, обвели кружком пункт ближе к верхней планке, создающий у них впечатление, что они принадлежат к людям сравнительно обеспеченным. Эта, казалось бы, банальная процедура заставила их почувствовать, что времени им решительно не хватает. Лишь ощущение себя богатыми вызвало у студентов чувство дефицита времени, о котором сообщают лица по-настоящему богатые. При помощи других методов исследователи подтвердили, что увеличение субъективной экономической ценности времени увеличивает и его субъективную «редкость» как ресурса.

Если чувство редкости времени частично коренится в ощущении, что время – ресурс весьма дорогостоящий, то, возможно, среди лучших способов снизить уровень такого рода опасений – попытка начать намеренно тратить время не на себя. И в самом деле, новые исследования как будто показывают, что такая трата времени на помощь другим действительно уменьшает уровень стресса, связанного с ощущением нехватки времени. Home Depot и другие подобные компании предоставляют своим сотрудникам возможности волонтерской деятельности, в ходе которой они тратят время на благо других, что служит профилактикой развития стресса, связанного с нехваткой времени, и последующего истощения сил. Google поощряет персонал тратить около 20 % своего времени на личные проекты-хобби, и неважно, приносят ли эти проекты реальную отдачу. Хотя некоторые из них действительно привели к созданию экономически выгодных продуктов (таких, как Gmail), основная ценность этой программы, вероятно, как раз в том, что она снижает у сотрудников остроту ощущения, будто времени у них мало.

Работа Дево и Пфеффера, возможно, позволит лучше оценить некоторые важные культурно-цивилизационные тенденции. За последние 50 лет чувство нехватки времени резко усилилось в Северной Америке, несмотря на тот факт, что продолжительность рабочей недели в среднем не изменилась, а количество еженедельных часов досуга даже возросло. Этот кажущийся парадокс можно в немалой степени объяснить тем, что за тот же период существенно выросли доходы населения. Тот же эффект отчасти поможет объяснить, почему в богатых городах вроде Токио или Торонто люди ходят быстрее, чем в таких городах, как Найроби или Джакарта. На индивидуальном уровне из этого объяснения следует, что по мере роста доходов на протяжении жизни отдельного человека этому человеку представляется, что времени у него все меньше. Так что по мере дальнейшего развития моей карьеры мне, возможно, имеет смысл попытаться заставить себя ездить помедленнее. Легче на поворотах!