Текст книги "Теории всего на свете"

Личностные различия: важность фактора случайности

Сэмюэл Барондес

Профессор нейробиологии и психиатрии Калифорнийского университета в Сан-Франциско; автор книги Making Sence of People («Как разобраться в людях»)

В золотой век древнегреческой философии Теофраст, последователь и преемник Аристотеля, поставил вопрос, благодаря которому его помнят до сих пор: «Как случилось, что, хотя вся Греция лежит в одном и том же климате и все греки получают схожее воспитание, мы все такие разные?» Вопрос особенно примечателен, поскольку затрагивает наше ощущения себя (того, кто мы такие). Теперь-то мы знаем достаточно, чтобы ответить: личность каждого из нас является отражением деятельности мозговых цепочек, которые постепенно формируются под одновременным руководством уникального набора генов, а также наших опыта и впечатлений. Из этого ответа можно сделать далеко идущие выводы: в конечном счете они приводят к умозаключению, что на личностные различия оказывают огромное влияние случайные события.

Генетические факторы, влияющие на формирование личности, находятся под воздействием двух типов случайности. Первый (и наиболее очевидный) – события, которые свели вместе будущих родителей данного человека. При этом у каждого из них имеется свой определенный набор генетических вариаций. Второе случайное событие – слияние конкретной яйцеклетки и конкретного сперматозоида, которое, собственно говоря, и порождает потомство и которое либо произойдет, либо нет. Каждому из детей достается по половине генетических вариаций каждого из родителей (и сперматозоид, и яйцеклетка содержит по половине случайно выбранных вариаций). Именно взаимодействия в получающейся смеси материнских и отцовских генетических вариаций играют важнейшую роль в 25-летнем процессе развития, в ходе которого и формируются человеческий мозг и личность. Так что две случайности нашего рождения (родители, которые нас зачинают, и комбинации яйцеклетка – сперматозоид, которые нас «делают») оказывают решающее воздействие на то, какими мы станем.

Однако на это влияют не только гены. В нашем организме существуют врожденные программы экспрессии генов, продолжающие активизироваться на протяжении раннего периода зрелости, дабы направлять создание грубых черновиков мозговых цепочек, и эти программы специально устроены так, чтобы впитывать информацию о физическом и социальном мире данного человека. Некоторая часть таких процессов адаптации к нашим личным обстоятельствам непременно должна происходить в определенные периоды развития, называемые критическими. Например, мозговые цепочки, отвечающие за характерные интонации человека при разговоре на родном языке, открыты для воздействия окружения лишь в течение ограниченного во времени «окна развития».

Случайность влияет и на то, с каким набором генов мы появляемся на свет, и на среду, где мы рождаемся. Наши гены подталкивают нас к тому, чтобы мы вели себя более (или менее) дружелюбно, были более (или менее) надежны или уверены в себе, но точно так же и тот конкретный мир, где мы растем, склоняет нас к тому, чтобы стремиться к определенным целям, хвататься за определенные возможности, принимать определенные правила поведения. Самые очевидные аспекты этого мира – культурные, религиозные, социальные и экономические. Их доносят до нас родители, братья-сестры, учителя, сверстники. И специфические особенности этих воздействий (время, место, культура и т. п., в которых нас угораздило родиться) являются результатом действия случайностей в той же степени, что и содержимое яйцеклетки и сперматозоида, которые дали нам начало.

Конечно, случайность – это не какая-то там неумолимая судьба. Признавать, что случайные события вносят вклад в индивидуальные личностные различия, не означает верить в то, что жизнь человека заранее предопределена и свободы воли не существует. Черты личности, возникшие благодаря биологическим и социокультурным случайностям, можно сознательно модифицировать самыми разными способами – даже в зрелом возрасте. Однако случайные события, направляющие развитие мозга в первые два-три десятилетия нашей жизни, оставляют в нас долгий след.

Размышляя о характере и чертах личности какого-нибудь человека, полезно помнить, сколь огромную роль сыграла в их формировании случайность. Признание важности роли случая в наших индивидуальных различиях не только (пусть лишь отчасти) лишает их загадочности, но имеет и моральные последствия: мы начинаем лучше понимать самых разных людей, с которыми нас сводит судьба, и больше сочувствовать им.

Метаболический синдром: клеточная энергетика адаптируется к жизни в токсичном мире?

Беатрис Голомб

Профессор медицины Калифорнийского университета в Сан-Диего

Метаболический синдром (МС) называют эпидемией XXI века. Это целая совокупность симптомов, в числе которых высокий индекс массы тела, высокое содержание сахара в крови, высокое кровяное давление, высокое содержание триглицеридов в крови, большой объем талии и/или сниженный уровень холестерина с липопротеинами высокой плотности (так называемого «хорошего холестерина»). Эпидемии ожирения и диабета тесно связаны с резким ростом МС.

Согласно преобладающей сейчас точке зрения, МС возникает из‑за избытка потребляемых с пищей калорий («энергии») при недостаточном количестве энергии, затрачиваемой на физическую активность. Этим «избытком энергии» подхлестывается ненужный рост веса, что приводит к ряду других последствий. В конце концов, по сравнению с людьми былых времен мы больше едим и гораздо меньше двигаемся. Факторы, сопутствующие МС, повышают смертность даже среди молодежи.

Однако такой подход оставляет без ответа многие вопросы. Почему элементы МС коррелируют между собой? Почему в наши дни люди с лишним весом более склонны к диабету, чем толстяки прошлого? Почему элементы МС теперь стали проявляться в младенческом возрасте? Почему МС возникает в странах третьего мира, в бедных государствах?

Кроме того, общепринятое объяснение плодит парадоксы. Если причина МС в избытке энергии, тогда почему этому синдрому способствуют факторы, которые мы сейчас перечислим? Ведь они снижают приток энергии или увеличивают потребность в ней, а значит, должны бы защищать людей от МС. Вот эти факторы:

• сонная одышка (более опасный фактор риска развития МС, чем лишний вес; кроме того, лечение сонной одышки позитивно сказывается на всех элементах МС);

• супернизкокалорийные или супернизкожировые диеты;

• пост, пропуск трапез;

• диеты, способствующие гипогликемии (высокоуглеводные/низкожировые/низкобелковые диеты, приводящие к нескомпенсированному всплеску уровня инсулина в организме);

• недосыпание (возрастает доля времени бодрствования, а на бодрствование затрачивается больше энергии);

• болезни/травмы/хирургические операции (повышение энергетических потребностей организма);

• холодная погода (необходимы дополнительные затраты энергии на выработку тепла);

• нехватка питательных веществ и антиоксидантов (для нормальной выработки энергии требуется определенное их количество);

• воздействие окислительных стрессоров (ухудшает функционирование митохондрий – энергопроизводящих компонентов клеток);

• митохондриальные патологии.

Почему факторы, защищающие нас от нехватки энергии (скажем, потребление таких антиоксидантов, как кокосы или корица, введение кофермента Q10, поддерживающего функционирование митохондрий), ослабляют действие факторов, способствующих МС?

Почему ослабляют действие МС-факторов физические упражнения, занятие энергозатратное, однако приводящее к резкому росту производства энергии благодаря антиоксидантным эффектам, митохондриальному биогенезу, усилению кровообращения и активизации сердечно-легочной деятельности (увеличивая потребление кислорода, активизируя процессы доставки и трансформации энергии)?

Почему МС перестает увеличивать смертность (и даже иногда резко увеличивает выживаемость), когда обследуемая группа состоит из пожилых людей или из тех, кто страдает от сердечных или острых почечных заболеваний, ведь все это условия, которые негативно влияют на клеточную энергетику?

Предположим, что правильное объяснение – полная противоположность общепринятому. Может быть, признаки МС – адаптивный ответ организма на неадекватный энергетический баланс? В конце концов, отложения жира, глюкоза, триглицериды – лишь дополнительные источники энергии (главный ее источник – кислород); для того, чтобы доставлять их в ткани, требуется кровяное давление, особенно когда кровоснабжение этих тканей недостаточно интенсивно. Клеточная энергия, необходимая для выживания клеток и организма в целом, требуется постоянно; мы проживем без кислорода лишь несколько минут. Натяжка, на которую мы пошли в нашем допущении, не так уж велика: популяции, где предшествующие поколения испытывали энергетическое голодание, теперь демонстрируют рост проявлений ожирения/МС, а низкий приток энергии в эмбриональный период развития, судя по всему, способствует появлению МС во взрослые годы.

В отличие от концепции энергетического избытка такой подход объясняет, почему МС вообще существует; почему статистически согласуются повышенное содержание глюкозы и триглицеридов, повышенное кровяное давление (а ведь кровь – переносчик кислорода, глюкозы, питательных веществ), жировые отложения в области живота. Эта гипотеза объясняет, почему другие адаптационные процессы, направленные на увеличение запасов энергии (скажем, подразумевающие наличие свободных жирных кислот и метаболически активных «смещенных» жировых прослоек в печени, поджелудочной железе, почках, даже в кровеносных сосудах), сопутствуют названным факторам МС; почему МС связан с ростом утомляемости и продолжительности сна (который сохраняет энергию). И в самом деле, увеличение потребления калорий и снижение физической активности (традиционное объяснение МС) тоже возникают как сопутствующие друг другу энергетические адаптационные процессы. Следовательно, такая гипотеза, вероятно, не является противоположностью канонической, а в каком-то смысле включает ее в себя. В отличие от концепции энергетического избытка эта гипотеза объясняет, почему риску МС подвержены пожилые люди (уровень функционирования митохондрий экспоненциально падает с возрастом) и страдающие сонной одышкой или находящиеся под действием других факторов, регулярно затрудняющих выработку энергии. Кроме того, гипотеза объясняет, почему при обследовании пациентов с заболеваниями, угнетающими процессы выработки энергии, пациенты с симптомами МС парадоксальным образом демонстрируют, что чувствуют себя не хуже остальных, а иной раз даже и лучше.

Почему же тогда МС – эпидемия? Вспомним характерные для нынешнего времени многочисленные изменения образа жизни, неблаготворные для энергетического баланса организма. В их числе – рост потребления доступной псевдопищи с низким содержанием полезных питательных веществ и антиоксидантов, но с высоким содержанием ускорителей окисления (имеются в виду питательные вещества, необходимые для работы биологических механизмов выработки энергии; антиоксиданты защищают организм от окислительного удара, чьей главной мишенью становятся митохондрии – клеточные электростанции), снижение доли регулярных сбалансированных трапез, а также питание, способствующее развитию гипогликемии (простые углеводы без жиров или белков вызывают нескомпенсированные инсулиновые всплески и падение уровня глюкозы). Однако основной фактор здесь – резкий рост присутствия в нашей окружающей среде окислительных стрессоров, которые нарушают функционирование митохондрий и их ДНК. Среди таких стрессоров:

• металлы, в том числе тяжелые (ртуть в рыбе, в обогащенном фруктозой кукурузном сиропе, в разбитых лампочках; мышьяк, применяемый как стимулятор роста кур; алюминий в добавках ко все шире распространяющимся детским вакцинам);

• пластмассы с бисфенолом А;

• продукты личной гигиены и т. п. (опасные вещества в кремах от загара, лосьонах, краске для волос, косметике, стиральных порошках, умягчителях ткани, салфетках с антистатиком);

• чистящие средства;

• мебель и одежда с формальдегидом (фанера, немнущаяся хлопчатобумажная ткань);

• нефтепродукты и другое горючее;

• электромагнитные поля (бытовая электроника, мобильные телефоны, счетчики электроэнергии);

• товары из огнестойкой ткани (пижамы, постельное белье);

• средства для химической чистки;

• «освежители» воздуха;

• пестициды, гербициды (мощные окислительные стрессоры, в наши дни вовсю применяемые в жилых домах, офисах и местах отдыха);

• уничтожение насекомых в закрытых помещениях путем фумигации;

• лекарства, отпускаемые по рецепту и без рецепта, а том числе антибиотики (как непосредственный прием, так и косвенный – с пищей);

• антибактериальное мыло с активными компонентами, значительную часть которых невозможно удалить из систем водоснабжения путем фильтрации;

• промышленные выбросы, загрязняющие воздух и воду;

• искусственные компоненты пищевых продуктов – транс-жиры, искусственные подсластители, красители, консерванты.

Гипотеза дефицита энергии («голодающей клетки») объясняет массу разнообразных фактов, перед которыми становится в тупик современная наука. Наблюдения, в рамках традиционного подхода кажущиеся парадоксальными, легко вписываются в эту гипотезу. Она позволяет делать проверяемые предсказания – например, что многие другие пока не изученные варианты воздействия окислительных стрессоров и процессов, нарушающих функционирование митохондрий, будут способствовать развитию как минимум одного элемента МС. Если есть два фактора, которые в обоих своих крайних проявлениях связаны с МС (скажем, слишком малая и слишком большая продолжительность сна), тот вариант, который нарушает приток энергии, окажется приводящим к МС, а тот, что увеличивает его, будет служить сопутствующим адаптивным следствием процесса.

Некоторые ученые полагают, что МС обречен лишить нас всего, чего мы достигли в области долголетия. Этот вывод должен побудить нас не только переосмыслить причины МС, но и найти новые способы борьбы с этим синдромом.

Счетные бесконечные множества и состояния сознания

Дэвид Гелернтер

Специалист по информатике (Йельский университет), ведущий научный сотрудник Mirror Worlds Technologies; автор книги America-Lite: How Imperial Academia Dismantled Our Culture (and Ushered In the Obamacrats) («Америка-лайт: как авторитарная наука погубила нашу культуру (и дала ход обамакратам)»)

Мои любимые объяснения:

1. Математик XIX века Георг Кантор объясняет, почему все счетные бесконечные множества имеют один и тот же размер: почему, скажем, множество всех целых чисел – того же размера, что и множество всех положительных целых чисел или всех четных чисел, и почему некоторые бесконечные множества больше других. (Множество всех рациональных чисел – того же размера, что и множество всех целых чисел, однако множество всех действительных чисел – непериодических и периодических десятичных дробей – больше.) Множество всех положительных целых чисел имеет тот же размер, что и множество всех четных положительных целых чисел. Чтобы убедиться в этом, просто выстроим их в два ряда. Тогда 1 образует пару с 2 (первым четным положительным целым числом), 2 образует пару с 4, 3 – с 6, 4 – с 8 и т. д. Вам может показаться, что положительных целых чисел больше, чем четных положительных целых чисел, но такое объединение чисел в пары показывает, что никакое положительное целое число никогда не останется без партнера. (Так что они все радостно танцуют и никто не сидит у стенки.) Другие аналогичные доказательства столь же ошеломляюще просты, но их куда легче продемонстрировать на доске с помощью формул, чем описать словами.

2. (Не менее любимое.) Философ Джон Сёрль доказывает, что никакой цифровой компьютер не может обладать состояниями сознания (если понимать под состоянием сознания, к примеру, то, что происходит у вас в голове, когда я говорю: «Представьте себе красную розу» – и вы ее себе представляете): сознание нельзя построить из софта. Цифровой компьютер способен лишь выполнять тривиальные арифметические и логические операции. Вы тоже это можете: собственно, вы в состоянии выполнить любую операцию, какую может выполнить компьютер. Вы также можете представить себе, как вы проделываете великое множество тривиальных операций. Теперь задайте себе вопрос: «Могу ли я себе представить, как новое сознание появляется на основе выполнения мною множества тривиальных операций?» Ответ – нет. Или представьте, как вы сортируете по старшинству и по мастям колоду карт: сортировка – как раз такая штука, которую частенько проделывают цифровые вычислительные устройства. Представьте, что вы сортируете все более и более толстую колоду. Можете себе представить, что в какой-то момент, когда стопка станет достаточно толстой, появится некое новое сознание? Да ни за что!

Сразу же следует неизбежное возражение: но ведь наши нейроны осуществляют лишь простейшую передачу сигнала – можно ли представить себе, как из этого возникает сознание? Неизбежный ответ: вопрос некорректен. Тот факт, что из множества нейронов складывается сознание, никак не влияет на вопрос о том, сложится ли сознание из множества чего-то другого. Я не могу вообразить себя нейроном, но я в состоянии представить, как выполняю машинные операции. Никакое сознание в результате такого выполнения не появляется, и неважно, сколько таких операций я могу выполнить.

Обратные степенные законы

Руди Рюкер

Математик, специалист по информатике, пионер киберпанка; автор научно-фантастических романов и сборника эссе Surfing the Gnarl («Серфинг на крутой волне»)

Меня весьма интригует тот факт, что большинство аспектов нашего мира и нашего общества дают математическое распределение, которое соответствует так называемым обратным степенным законам. Иными словами, многие графики распределения имеют форму колокола, причем его нижние линии асимптотически прижимаются к горизонтальной оси.

Обратные степенные законы изящно-просты и глубоко таинственны, но скорее раздражают, чем вызывают восхищение своей красотой. Эти законы самоорганизуются и сами себя поддерживают. По не вполне понятным причинам они спонтанно возникают в широком спектре «параллельных вычислений» – касающихся как социальных, так и природных процессов.

Одним из первых гуманитариев, обративших внимание на обратный степенной закон, стал филолог Джордж Кингсли Ципф, сформулировавший наблюдение, известное ныне как закон Ципфа. Это статистический факт: в большинстве текстов частотность любого слова примерно пропорциональна обратной величине позиции слова в общем рейтинге частотности («рейтинге популярности»). Таким образом, второе по популярности слово будет использоваться вдвое реже первого по популярности, десятое – в десять раз реже популярнейшего слова и т. п.

В обществе сходные разновидности обратных степенных законов управляют вознаграждением, которое общество выделяет. Как писатель я подметил, к примеру, что у сотого по популярности автора продается в сто раз меньше книг, чем у автора, занимающего вершину рейтинга. Если автор с первого места распродаст миллион экземпляров, то у автора вроде меня купят около десяти тысяч.

Обозленные писаки иной раз воображают себе утопический рынок, где естественно возникающее распределение, подчиняющееся обратным степенным законам, принудительно заменяют распределением линейным – т. е. вышеописанные продажи лежат на слегка наклонной прямой, а не на колоколообразной кривой с ее бесстыдно высоким пиком и нижними частями, бесславно прозябающими близ горизонтальной оси.

Однако очевидного способа, каким можно было бы изменить кривую продаж книг, не существует. И само собой, незачем надеяться на попытки какой-нибудь правящей группировки силой ввести иное распределение. В конце концов, люди сами выбирают, какие книги им читать.

Разумеется, многих особенно тревожит проявление обратных степенных законов в распределении доходов. Получается, второй богач в том или ином обществе должен иметь вдвое меньше, чем богатейший человек в этом социуме; занимающий десятую строчку рейтинга обеспеченности – вдесятеро меньше главного богача, а занимающий тысячную строчку (и влачащий жалкое существование где-нибудь в пригородных трущобах) – лишь одну тысячную того, что имеет главный толстосум.

Вот наглядный пример. Допустим, генеральный директор компании зарабатывает 100 миллионов долларов в год, программист той же компании – 100 тысяч в год, а рабочий на одном из заокеанских сборочных предприятий компании – всего-навсего 10 тысяч долларов в год, т. е. в 10 тысяч раз меньше, чем гендиректор фирмы.

Распределение согласно обратным степенным законам можно увидеть и при анализе сборов нового фильма в первые выходные проката, и в количестве заходов на интернет-страницы, и в количестве зрителей телевизионных шоу. Есть ли какая-то причина, по которой верхние строчки рейтинга так бессовестно процветают, а нижние так несправедливо наказываются? Короткий ответ – нет, особой причины тут не существует. Чтобы распределять награды столь несправедливо, никакой заговор не нужен. Пусть это и кажется демонстративной наглостью, но распределения, подчиняющиеся обратным степенным законам, ведут себя в соответствии с фундаментальным законом, определяющим поведение самых разных систем.

Обратные степенные законы проявляют себя не только в обществе: они доминируют и в статистике мира природы. Десятое по размеру озеро, скорее всего, будет примерно в 10 раз меньше самого крупного, сотое по высоте дерево в лесу – в 100 раз ниже самого большого, а тысячный по величине камень на берегу моря окажется в 1000 раз меньше самого крупного.

Нравятся они нам или нет, обратные степенные законы неизбежны, как турбулентность, энтропия или закон всемирного тяготения. При всем при том мы можем несколько сглаживать их проявления в социальном контексте: все-таки не стоит с безнадежным видом утверждать, что мы совсем не в состоянии контролировать имущественное неравенство между нашими богатыми и нашими бедными. Но общие очертания графиков для обратных степенных законов никуда не денутся. Можно сколько угодно негодовать на обратный степенной закон, а можно принять его, надеясь когда-нибудь сгладить безжалостную кривую, чтобы она не вздымалась вверх так круто.