Революция в зрении. Что, как и почему мы видим на самом деле

Чангизи Марк

В нынешней среде обитания мы проигрываем тем животным, чьи глаза расположены по бокам головы. И это чудовищно унизительно: инопланетяне, наблюдающие за нами из своих укрытий в Неваде, наверняка поражаются, как это мы умудрились более семисот лет назад изобрести очки, чтобы лучше видеть перед собой, более четырехсот лет назад построить телескоп, чтобы видеть дальше, однако не проявляем ни малейшей заинтересованности в том, чтобы исправить самый серьезный недостаток своего зрения полнейшую неспособность видеть сзади. Возможно, именно потому, что этого мы не умеем, нам не видится здесь проблемы. В отличие от потребности в очках, которую мы прекрасно осознаем, наша задняя слепота не воспринимается как нечто, нуждающееся в исправлении. Мы не видим позади себя, вот нам и не приходит в голову заняться усовершенствованием того, чего нет. Единственное исключение — автомобильные зеркала заднего вида, но понять, что задний обзор может быть полезен и в тех случаях, когда мы сидим или ходим, нам по какой-то причине не удалось.

Можно ли как-нибудь исхитриться и подкорректировать свое зрение? Самым естественным биологическим

решением было бы последовать примеру большинства животных, обитающих в беспреградной среде, и разместить глаза по бокам, как на рис. 21^a. (Глаза посмеивающихся над нами высокомерных инопланетян, скорее всего, так и расположены, если только их мир, по случайному совпадению, не представляет собой такого же месива из листьев.) Возможно, в очень далекой перспективе — спустя десятки миллионов лет городской жизни — эволюция приведет нас к тому, что и наши глаза будут направлены в разные стороны (а уровень ДТП и разбойных нападений сзади резко упадет). Но можно ли уже сегодня сделать что-либо, чтобы наши направленные вперед глаза смотрели в разные стороны? По-видимому, нет. Даже если бы вы носили по бокам головы две камеры и каждая передавала бы изображение одному из ваших глаз, головной мозг не знал бы, что ему делать с этой информацией. Мозг может выстраивать целостное изображение только на основании данных, получаемых от двух глаз, глядящих в одном направлении. А когда мозг не может выстроить целостное изображение, он сдается и, как мы уже обсуждали выше, выдает восприятию бинокулярную конкуренцию. В качестве альтернативного решения можно было бы разместить по бокам головы два зеркала заднего вида. К ним вы смогли бы привыкнуть, однако и это не тот тип входного сигнала, какой наш мозг приспособлен получать. Данный подход можно было бы усовершенствовать, разместив по бокам головы две камеры заднего вида, которые передавали бы сигнал на миниатюрные компьютерные дисплеи, установленные на носу, так что информация от левой камеры транслировалась бы на экран на левой стороне носа, а информация от правой камеры — на экран на правой стороне носа. Так было бы найдено удачное применение тому, что нос в любом случае загораживает часть обзора: вы видели бы все, что находится позади, не упуская при этом из виду ничего перед собой.

Научиться видеть позади себя - задача, достойная усилий, и в рамках предложенных мною направлений возможен некоторый технологический прогресс, но мы должны отдавать себе отчет в том, что наши мозги вряд ли воспримут это с восторгом. Зато они охотно готовы к улучшению переднего обзора, так что стратегия усовершенствования нашего зрения может быть и иной: дайте мозгу то, что он хочет, и наслаждайтесь магией “рентгеновского” зрения.

Например, на увеличение “листьев” современного окружающего нас мира можно ответить увеличением самих себя — в первую очередь, расстояния между своими глазами. Представьте себе развитие у нас длинных глазных стебельков вроде изображенных на рис. 21^б. И тут, в отличие от способности видеть сзади, техника вполне может помочь нам. Надо лишь установить две направленные вперед камеры по обе стороны головы и передавать изображение глазам через бинокулярные очки. Это похоже на обсуждавшиеся м данной главе глазные стебельки с рис. 8 и 9, но теперь они нужны не затем, чтобы смотреть сквозь выступающие части собственного тела, а для эффективного использования “рентгеновских" способностей в современном мире. Как я уже объяснял, обрабатывать подобные входящие сигналы — обычное дело для нашего мозга, потому что с его точки зрения эго будут нормальные сигналы, поступающие от нормальных глаз. Правда, сначала мир будет казаться мозгу меньше, чем он есть на самом деле — скажем, по неопытности вы можете принять автомобиль за игрушечную машинку (то есть решить, что это игрушечная машинка просвистела в нескольких сантиметрах перед вашим лицом, а не настоящий автомобиль проехал в нескольких метрах от вас). Но к этому вы быстро привыкли бы. На рис. 22 приведен простой пример: при помощи глаз, разнесенных на ширину обычного городского здания, мы могли бы видеть насквозь такой крупный предмет, как парусная яхта.

Представьте себе, например, полицейского на Таймс-сквер в канун Нового года. Что, если бы у него на голове был шлем, оснащенный двумя камерами, отстоящими друг от друга на ширину человеческого тела? В таком случае другие люди играли бы роль листьев в лесу, а наш полицейский оказался бы именно в такой блокирующей окружающей среде, для которой его зрительная система была отлажена. В толпе, изобилующей помехами для зрения, он видел бы гораздо лучше, чем полицейский, глаза которого расположены по бокам головы. Заметьте, полицейский с глазами, расположенными по бокам головы, если бы он там был, видел бы вдвое больше обычного полицейского с обычной посадкой глаз. Это означает, что полицейский с широко расставленными глазами получает по сравнению с обычным полицейским даже большее преимущество, чем то, какое получает животное с направленными вперед глазами по сравнению с животным, глаза которого по бокам головы. Иными словами, полицейский, чьи глаза разнесены шире обычного, совершает качественный скачок в зрении, эквивалентный превращению циклопа в существо с парой направленных вперед глаз в блокирующей среде. Зрение такого полицейского будет по сравнению со зрением окружающих его прохожих удвоенным, сверхрентгеновским, позволяющим видеть сквозь толпу.

Или давайте нарисуем в воображении новый способ смотреть на мир из-за руля автомобиля. Вместо того чтобы держать глаза внутри машины (тем самым, как я писал, уподобляясь животному с глазами во рту), мы можем установить по бокам кузова две направленные вперед камеры, пересылающие изображение глазам водителя, как у экскаватора на рис. 8. Наши мозги без труда обработают эту информацию и выдадут единую картину.

Благодаря такому приспособлению мы не только сможем лучше видеть переднюю часть своего автомобиля (а также видеть сквозь нее, как если бы она была прозрачной), но и окажемся способны проникать взглядом сквозь другие автомобили и прочие предметы, близкие им по размеру. Нам больше не придется выворачивать себе шею, пытаясь разглядеть, что там впереди, за тем внедорожником: мы с легкостью просветим его своим глазным "рентгеном”, и дорога будет перед нами, как на ладони.

Ну и, наконец, представьте себе начальника охраны, высматривающего опасность. Тут две направленные вперед камеры можно разнести на всю ширину здания (или даже еще дальше друг от друга): это позволит нашему блюстителю порядка видеть единую картину того, что находится перед вверенным ему объектом. Такое межглазное расстояние даст ему возможность смотреть сквозь любой предмет размером с дом (а также с автомобиль, с человека), какой только окажется в поле зрения камер. Вместо того чтобы одновременно следить за показаниями сразу нескольких камер наблюдении (крайне противоестественное занятие), начальник охраны мог бы смотреть на свой участок так же, как если бы это был лес, и котором шла эволюция его глаз.

Итак, один из способов решения зрительной дилеммы — искусственное увеличение расстояния между глазами. Имеет смысл поинтересоваться, не пыталась ли и эволюция сделать что-либо подобное. Представьте, что вы мелкое животное: незначительно мельче, чем нужно, чтобы ваша узкая бинокулярная область могла приносить пользу наделять вас способностью к “рентгеновскому” зрению. Там, где вы живете, вас окружают листья, и ваши глаза направлены в стороны. Если бы входе эволюции вам удалось обзавестись чуть-чуть шире расставленными глазами, этого хватило бы уже для того, чтобы начать видеть сквозь предметы, которые попадают в пределы вашей бинокулярной области, и лучше ориентироваться в окружающем мире. То, на какое именно расстояние вам следует развести глаза, будет зависеть от распределения размеров листьев, характерного для вашего местообитания. Но в целом можно ожидать, что у мелких животных, обитающих среди листьев, расстояние между глазами будет больше, чем у животных одного с ними размера, но населяющих безлиственную среду. На рис. 23 показана зависимость межглазного расстояния от размера тела у “лиственных” и “безлиственных” животных. Заметно, что экстраполирующая прямая, показывающая расстояние между глазами у мелких животных из лиственных местообитаний, находится на графике выше аналогичной прямой для самых мелких представителей “безлиственной” группы. Кроме того, на рис. 23 можно увидеть вариабельность данного признака для обеих групп, и у “лиственных” животных разброс оказывается выше. Это связано с тем, что у “безлиственных” животных (как правило, имеющих глаза, направленные в стороны) межглазное расстояние жестко “привязано” к размеру головы, в то время как у “лиственных” видов (чаще имеющих направленные вперед глаза) этот параметр может быть отлажен более тонко в зависимости от диапазона, в котором варьирует размер листьев, свойственных местообитанию животного. Следовательно, эти данные намекают на то, что ради “рентгеновского” зрения эволюция могла манипулировать не только направлением глаз, но и расстоянием между ними.

Рис. 21.

Нынешняя прямая посадка наших глаз в сочетании с имеющимся расстоянием между ними не слишком хорошо справляется с помехами, которые создает для зрения современный мир. Здесь показаны три возможных решения проблемы. а) В ходе эволюции мы приобретем глаза по бокам головы. б) Эволюция приведет к увеличению расстояния между глазами (возможно, за счет появления глазных стебельков). в) Ну и, наконец, направленные вперед глаза снова станут нам полезны, если мы сменим местообитание на другое, богатое листвой, где размер помех будет меньше, чем расстояние между нашими глазами.

Рис. 22.

а) Пейзаж с яхтой на переднем плане, как бы его видели левый и правый глаз, если бы расстояние между ними было значительно больше нормального. б) Имея такое большое межглазное расстояние, можно видеть сквозь предметы намного большего размера, чем обычно. В данном случае мы видим насквозь целый парусник. Идея здесь в том, что, искусственно увеличив расстояние между глазами, мы усилили бы мощность своего "рентгеновского” зрения, что позволило бы ему функционировать даже в современной окружающей среде, где нам загораживают вид не листья, а люди, автомобили, самолеты, лодки и здания.

Обратите внимание и вот на что: лишь у немногих “лиственных” животных расстояние между глазами превышает ширину обычного листа (иными словами, в этой группе очень мало точек лежит выше пунктирной линии, отображающей средний размер листа), поскольку дальнейшее увеличение этого расстояния никоим образом не усилило бы “рентгеновские” способности. В конце концов, и нашему полицейскому с Таймс-сквер достаточно будет расставить глаза на ширину, немногим превышающую ширину человеческого тела. Разнеси он их дальше, это ничего не добавит к его способности видеть сквозь толпу, зато существенно затруднит (если не сказать больше) его способность продвигаться сквозь нее (“Эй, ты наступил на мой зрительный нерв”). На рис. 23 можно видеть, что у “лиственных” животных межглазное расстояние обычно остается в пределах размеров листьев, которые встречаются в лесах. При этом у “безлиственных” животных расстояние между глазами не показывает никакой зависимости от “листового режима” (то есть от размеров листьев, свойственных большинству местообитаний).