Естественнонаучная картина мира. Часть 1. Естествознание – комплекс наук о природе
Шрифт:
В течение 50 лет он наблюдал, подробно зарисовывал и описывал результаты своих наблюдений за самыми разными объектами: кусочек мяса, капля дождевой воды, хвостик головастика, глаз мухи, собственная сперма, налет со своих зубов и многое-многое другое. Одно из самых важных его открытий – микроорганизмы. В 1673 году Левенгук первым из людей увидел микробов. Вот как он писал о наблюдении в микроскоп за зубным налетом: «С величайшим удивлением я увидел под микроскопом невероятное количество мелких животных и притом в таком крошечном кусочке вышеуказанного вещества, что этому почти невозможно было поверить, если не убедиться собственными глазами».
Рис. 1.16.
Сегодня, через сотни лет, мы знаем, что «мелкие животные», которых наблюдал Левенгук, – это одноклеточные безъядерные организмы. Их называют бактериями . В настоящее время установлено, что организм человека населяют сотни триллионов бактерий. Их суммарный вес составляет около 2-х килограмм, а по численности они превосходят число собственных клеток человека. В совокупности с другими микроорганизмами (вирусами, археями, грибами) это целый мир, который биологи называют микробиом (рис. 1.17).
Микробы населяют человека подобно тому, как мы населяем планету Земля. Однако, в отличие от нас, микроорганизмы заботятся о своей «планете», образуя с ней единую экосистему. В этой экосистеме существует симбиоз (от греческого «symbiosis» – совместная жизнь) микробиома с человеком. Микробиом каждого человека уникален. Микроорганизмы помогают нам переваривать пищу, усваивать лекарства, обогревают нас, влияют на нашу гормональную и иммунную систему, на деятельность мозга, они могут как способствовать нашей жизнедеятельности, так и вызывать различные заболевания.
Не случайно журнал «Science» включил открытие микробиома в список научных прорывов XXI века. Его исследованию посвящен крупный современный международный проект «Микро-биом человека» (Human Microbiom Project). В рамках этого проекта, в частности установлено, что микробы вносят больше генов, ответственных за выживание человека, чем собственные гены людей (бактериальных генов примерно в 360 раз больше). А ведь все начиналось с простых наблюдений Левенгука при помощи увеличительного стёклышка размером с горошину.
Эксперимент – эмпирический метод, в ходе применения которого явления и объекты исследуются в специально созданных, контролируемых и управляемых условиях.
Рис. 1.17. Бактерии, населяющие кишечник человека
Эксперимент – важнейший метод естествознания, без которого невозможно развитие ни одной его области. Перефразируя В. Маяковского, можно утверждать: Говорим «Естествознание» – подразумеваем «Эксперимент», говорим «Эксперимент» – подразумеваем «Естествознание».
На современном этапе и многие гуманитарные науки (педагогика, психология, социология и др.) активно используют эксперимент для проведения исследований. При этом за образец берется методология естественнонаучного эксперимента. Это закономерный процесс развития и взаимопроникновения наук. Еще в Средние века Леонардо да Винчи писал, что «науки, которые не родились из эксперимента, бесполезны и полны заблуждений».
Научные
Проиллюстрируем это положение на примере одного из экспериментов «на стыке» естественных и гуманитарных наук. Он был проведен в 2008—2010 г. врачом и ученым-исследователем Чарльзом Лимбом (США).
Цель эксперимента состояла в том, чтобы выяснить, какие участки мозга активизируются в момент творческой деятельности.
При разработке идеи эксперимента Ч. Лимб исходил из того, что для регистрации активности мозга можно использовать современное медицинское оборудование – магнитно-резонансный томограф (МРТ). Творчество может выражаться в разных формах (написание рассказа, научная работа и др.). Однако они продолжительны во времени и затруднительны внутри трубы томографа. В связи с этим идея состояла в том, чтобы исследовать мозг во время музыкальной импровизации. Импровизация, с одной стороны, спонтанна, то есть представляет творчество в чистом виде, с другой - ее можно ограничить приемлемыми временными рамками.
В ходе конструирования экспериментальной установки потребовалось разработать клавиатуру, на которой можно было бы играть, лежа на спине в узкой трубе. Наиболее удачным оказалось размещение, при котором клавиатура лежит на коленях (рис. 1.18). Но в этом случае испытуемые ее не видят, поэтому потребовалось разработать систему зеркал, которая показывала клавиатуру. Синтезатор для музыкантов изготавливался специально: необходимо было учесть габариты томографа и влияние магнитного поля, избежать шумов и связать клавиатуру с компьютером (это заняло около двух лет).
Рис. 1.18. Экспериментальная установка в опытах по исследова нию мозга в процессе творческой деятельности. Фотография с сайта jazzpeople.ru
План эксперимента состоял в том, что музыканта - добровольца помещали в томограф и подключали аппаратуру. Далее испытуемый должен был играть сначала выученное произведение, а затем импровизацию. В это время экспериментатор делал МРТ-снимки головного мозга.
В ходе эксперимента условия были непривычными для музыкантов, но смущение длилось одну-две минуты, а затем им становилось удивительно комфортно.
Обработка результатов эксперимента состояла в сравнении томограмм, соответствующих воспроизведению и импровизации. Сравнение показало, что в процессе импровизации в отличие от воспроизведения задействованы все участки мозга. Были обнаружены две особенности. Первая: латеральные префронтальные зоны, которые участвуют в осознанном самоконтроле, практически отключались. Вторая: медиальные префронтальные зоны, которые участвуют в самовыражении и автобиографических рассказах, включались в активную работу.