Слепой часовщик
Шрифт:
Если отражающий эхо объект будет не статичным деревом, а двигающимся насекомым, допплер-эффект будет сложнее, но тем не менее — летучая мышь сможет вычислить скорость своего перемещения относительного цели — очевидно, такого рода информация нужна такой сложной «управляемой ракете», как охотящаяся летучая мышь. Некоторые летучие мыши проделывают более интересный трюк, чем просто испускание крика постоянного тона с последующим измерением тона вернувшегося. Они так подстраивают тон исходящих криков, чтобы принимаемый тон был постоянен после его допплеровского сдвига. Так как, бросившись к двигающемуся насекомому, они ускоряются, то тон их криков всё время непрерывно меняется, чтобы эхо возвращалось некоего фиксированного тона. Эта изобретательная хитрость поддерживает эхо такого тона, к которому их уши максимально чувствительны, что важно, так как эхо слабое. При этом они точно так же получают информацию о скорости цели, сравнивая излученный и принятый тон. И хотя в данном случае сдвигается излученный, а не принятый тон, но разность их будет той же самой. Я не знаю, используют ли эту хитрость рукотворные устройства, будь то сонары или радары. В принципе, я бы рискнул держать пари, что наиболее умные идеи в этой сфере первыми изобрели летучие мыши.
Логично предположить, что эти два весьма различных метода — техника допплеровского сдвига и техника «чирикающего радара» — полезны для различных конкретных применений. Одни группы
Возможно, наиболее трудная проблема из тех, с которыми сталкиваются все летучие мыши — это опасность непредумышленных взаимных помех от криков других летучих мышей. Люди-экспериментаторы обнаружили, что помешать летучим мышам делать их великие успехи, облучая их громким искусственным ультразвуком, до удивления сложно. Впрочем, это легко было предсказать. Летучие мыши, должно быть уже давно справились с проблемой помех. Многие виды летучих мышей ночуют в пещерах огромными скоплениями и могли бы оглохнуть от вавилонского столпотворения криков и эхо, но, тем не менее, они быстро летают в полной темноте пещер, избегая стен и друг друга. Как удаётся летучей мыши идти по следу своего эхо и не впадать в заблуждение от эхо других? Первое решение, которое могло бы придти в голову инженеру — применить какую-то разновидность разнесения частот: каждая летучая мышь могла «работать» на своей собственной личной частоте, точно так же, как это делают наши радиостанции. В какой-то степени это может иметь место, но это ни в коем случае не может быть исчерпывающим решением проблемы.
Как летучие мыши избегают помех от других летучих мышей, пока не очень ясно, но интересный ключ к решению дают эксперименты по попыткам сбить с толку летучих мышей. Они показывают, что можно активно обманывать каких-нибудь летучих мышей, проигрывая им их собственные крики в искусственной задержкой. Другими словами, подсовывать им ложное эхо из их собственного крика. Удаётся даже, тонко управляя электронным аппаратом задержки ложного эха, вынудить летучих мышей к попытке приземлиться на фантомном выступе скалы. Я предполагаю, что у летучих мышей имеет место некий эквивалент нашего взгляда на мир через хрусталик глаза. Похоже, что летучие мыши могут использовать нечто такое, что мы могли назвать «фильтром чужака». Каждое следующее эхо собственного крика летучей мыши порождает картину мира, которая имеет смысл лишь в сопоставлении с предыдущей картиной этого мира от более ранней локации. Если мозг летучей мыши воспринимает эхо крика другой летучей мыши, то попытки включить её в текущую картину мира, будут бессмысленны. Это будет выглядеть так, словно все предметы в мире внезапно подскочили в разнообразных случайных направлениях. Объекты в реальном мир не ведут себя таким сумасшедшим образом, так что мозг может их без опаски отфильтровывать, как явное фоновое эхо. Когда человек-экспериментатор предлагает летучей мыши искусственно задержанное или ускоренное «эхо» её собственных криков, то ложное эхо будет иметь смысл в образе картины мира, которую летучая мышь построила до этого. Ложное эхо пропущено фильтром чужака, потому что оно вполне вероятно в контексте предыдущего эхо. Оно принуждает объекты выглядеть лишь слегка измененившимися, что есть именно то поведение, какое можно правдоподобно ожидать от объектов в реальном мире. Мозг летучей мыши полагается на предположение о том, что мир, порождаемый неким ипульсом эха, будет примерно тем же самый, что и мир, порождённый предыдущими, или лишь слегка отличным: например, отслеживаемое насекомое возможно, немного передвинулось.
У философа Томаса Нейджела есть известная статья под названием «Каково быть летучей мышью?». Статья эта не столько про летучих мышей, сколько о философской проблеме вживления в образ того или чего, чем мы не являемся. Философ выбрал летучую мышь в качестве особенно красноречивого примера потому, что восприятие мира эхолокацией было сочтено особенно чуждым нам и отличным от нашего собственного. Если вы хотите разделить с летучей мышью её жизненный опыт, то зайдите в пещеру, крикните или стукните ложку об ложку, засеките время задержки до прихода эхо и вычислите, насколько далеко должна быть стена. Впрочем, это будет весьма обманчивое сходство — не сходнее попытки понять хорошую картину, используя только и возможный для летучей мыши метод восприятия цвета — с помощью прибора для измерения длины волны входящего в глаз света: если волна длинная, то вы видите красный, если короткая — то фиолетовый или синий. Так получилось, что свет, который мы называем красным, имеет большую длину волны, а свет, который мы называем синим — меньшую. Свет с различными длинами волн воздействует на различные виды фоторецепторов в сетчатке — красно-, зелёно- и сине-чувствительне. Но в нашем субъективном восприятии цвета нет и следа физической концепции длины волны. Ничто не подсказывает нам, что красный цвет имеет более длинную волну, чем синий. Если это вдруг имеет значение (обычно нет), то мы просто вспоминаем этот физический факт или (как всегда делаю я) смотрим это в книге. Точно так же летучая мышь чувствует расположение насекомого, используя то, что мы называем эхо. Но, конечно же, летучая мышь чувствуя насекомое, думает о задержках эхо не больше, чем мы думаем о длинах волн, когда ощущаем синий или красный цвет.
Вообще-то, если бы мне пришлось постараться сделать невозможное и представить себе каково быть летучей мышью, я бы предположил, что эхолокация для них могла быть довольно близким подобием того, что есть зрение для нас. Мы столь неотъемлемо визуальные животные, что вряд ли понимаем, насколько это сложное дело — видение. Объекты — «вон там», и мы полагаем, что мы «видим» их там. Но я полагаю, что в действительности наше восприятие — это компьтерная модель в мозгу, тщательно построенная на основе информации, поступающей оттуда, однако преобразованная в голове в удобную для использования форму. Различия длин волн наружного света будут закодированы как «цветовые» различия в компьютерной модели у нас в голове. Очертание и другие атрибуты объекта кодируются сходным образом в форму, удобную для дальнейшей работы с ними. Восприятие видения очень отлично для нас от восприятия слышания, но не потому, что свет и звук очень физически отличаются. И свет, и звук — в конце концов, транслируются соответствующими органами чувств в те же самые нервные импульсы. Исходя из физических параметров нервных импульсов, невозможно определить, идёт ли по этому нерву передача информации о свете, звуке или запахе. Причина, по которой зрительное ощущение настолько отлично от слухового и обонятельного в том, что мозг полагает удобным использовать различные модели для внутреннего визуального мира, внутреннего мира звука и мира запаха. Из-за того, что мы внутри себя используем визуальную и слуховую информацию различным образом и для различных целей, наши визуальные и слуховые ощущения настолько различны. Но не из-за непосредственного физического различия между светом и звуком. Но летучая мышь использует свою звуковую информацию для почти тех же самых целей, для которых мы используем визуальную. Она использует звук для восприятия и непрерывного уточнения положения объектов в трёхмерном пространстве — точно так же, как мы используем свет. Следовательно, потребный тип внутренней компьютерной модели должен отвечать задаче внутреннего представления меняющегося положения объектов в трёхмерном пространстве. Моё мнение таково, что форма этого субъективного представления мира животным будет определяться свойствами внутренней компьютерной модели. Какая именно модель будет разработана эволюцией для её удобного и продуктивного внутреннего представления, не будет зависеть от физических характеристик стимулов, воспринимаемых ею извне. И мы, и летучие мыши, нуждаемся в однотипной внутренней модели для представления расположения объектов в трёхмерном пространстве. Тот факт, что летучие мыши строят свою внутреннюю модель на основании сигналов эхо, а мы строим нашу на основании световых сигналов, не имеет значения. Эта внешняя информация в любом случае транслируется те же самые нервные импульсы, гуляющие в мозге. Поэтому я предполагаю, что летучие мыши «видят» почти так же, как и мы, хотя физическая среда, посредством которой мир «вон там» транслируется в нервные импульсы очень различна — в одном случае — ультразвук, в другом — свет. Летучие мыши могут в принципе даже испытывать ощущения — типа нашего цвета — для восприятия каких-то различий в «наружном» мире, которые не имеют никакого отношения к физике и длине волны, но которые играют для них ту же функциональную роль, что цвета играют для нас. Возможно, что у самцов летучих мышей поверхность тела тонко текстурирована таким образом, что отражающееся от неё эхо будет воспринято самками великолепно раскрашенным, эдакий звуковой эквивалент свадебного оперения райской птицы. И это не отвлечённая метафора. Возможно, что самка летучей мыши и в самом деле субъективно ощущает цвет самца, как, скажем, ярко красный — такой же, какой я ощущаю, гляда на фламинго. Ну по крайней мере, восприятие летучей мышью своего партнёра может не более отличаться от моего визуального ощущения фламинго, чем моё визуальное ощущение фламинго отличается от визуального ощущения одним фламинго другого.
Дональд Гриффин рассказал о своём (в соавторстве с Робертом Галамбосом) первом сообщении на конференции зоологов в 1940-м году об их тогда новом открытии — эхолокации у летучих мышей. Участники были изумлены! Один выдающийся ученый настолько негодовал в своём недоверии, что…
…схватил Галамбоса за плечи и тряс его, выражая недовольство тем, что мы, возможно, не имели в виду столь скандальные намёки. Радар и сонар в то время были одними из высших достижений военной технологии, и указание на то, что летучие мыши могли бы проделывать что-нибудь даже отдалённо похожее на наипоследнийший триумф радиотехнической мысли, шокировала бы большинство людей не только как нечто неправдоподобное, но и эмоционально отталкивающее.
Выдающегося скептика легко понять. Имеется нечто очень человеческое в его нежелании верить в это. И это нечто говорит: человек — это точно то, что он есть. Точно — потому, что человечьи органы чувств не способны к тому, к чему способны летучие мыши — во что так трудно поверить. Трудно, поскольку мы можем воспринять это лишь нашей аппаратурой и после математических вычислений на бумаге, и трудно представить, что это небольшое животное проделывает это в своей маленькой головке. Однако математические вычисления, потребные для объяснений принципов зрения, столь же сложны и трудны, но ни для кого не составляет труда поверить, что маленькое животное может видеть. Причина такого нашего пристрастного скептицизма весьма проста — мы сами можем видеть, но не можем эхолоцировать.
Можно представить себе некий другой мир, в котором совершенно слепые, летуче-мышеподобные учёные участники конференции изумлялись бы, если б им рассказывали о животных, называемых людьми, способных использовать недавно обнаруженные неслышимые лучи, называемые «свет» (кстати, объект сверхсекретной военной разработки), для ориентации в пространстве. Эти, во всех остальных отношениях невзрачные «люди» — почти совсем глухие (ну ладно, они могут неважнецки слышать, и даже издавать редкое, тяжко медленное, глубоко тягучее рычание, но они используют эти звуки лишь для элементарных целей, таких как коммуникация друг с другом; они не выглядят способными использовать эти способности для обнаружения даже самых крупных объектов). Вместо этого, у них есть высокоспециализированый орган, называемый «глазами» для эксплуатации световых лучей. Солнце — главный источник этих лучей, и «люди» умеют замечательно эксплуатировать сложное световое эхо, которое отражается от объектов, когда световые лучи от солнца попадают на них. У них есть хитроумное устройство под названием «хрусталик» форма которого представляется математически рассчитаной так, чтобы эти неслышимые лучи преломлялись таким образом, что на поверхности из клеток, называемой «сетчаткой» получается точное, один-к-одному соответствие между объектами в мире и их образами на «изображении». Эти клетки сетчатки способны каким-то таинственным образом переводить свет в, так сказать, «слышимую» форму и ретранслировать эту информацию в мозг. Наши математики показали, что теоретически возможно, производя крайне высокосложные вычисления, использовать эти световые лучи для безопасной навигации в мире — столь же эффективно, как мы обычно делаем, используя ультразвук — в некоторых отношениях даже более эффективно! Но кто мог бы вообразить, что эти невзрачные «люди» в состоянии проделывать такие вычисления?
Эхолокация летучих мышей — это только один из тысяч примеров, которые я мог бы выбрать в качестве примера хорошего проекта. Животные создают у нас впечатление, что они были разработанны теоретически подкованным и практически изобретательным физиком или инженером, но не может быть и речи о том, чтобы сами летучие мыши знали или понимали эту теорию в том же смысле, в каком её понимает физик. Летучую мышь следует понимать как некий аналог полицейского радарного скоростемера, но не аналог человека, разработавшего этот прибор. Проектировщик полицейского радарного скоростеметра понимал теорию эффекта Допплера и выразил это понимание в математических уравнениях, записанных на бумаге. Знания проектировщика воплощены в разработанном приборе, но сам прибор не понимает, как он работает. Прибор содержит в себе радиодетали, соединённые между собой так, что они автоматически сравнивают две радарные частоты и преобразуют результат сравнения в удобные единицы — мили или километры в час. Производимые при этом вычисления сложны, но сложность эта лежит в пределах возможностей маленьких кубиков современных электронных схем, должным образом соединённых между собой. Конечно, эти соединения производил искушённый сознательный мозг (или по крайней мере — он разработал диаграмму межсоединений), но никакой сознательный мозг не вовлекается в работу прибора в момент его использования.