33 вопроса. Продолжение

Откуда берутся геи?
Древние греки думали, что гомосексуализм поднимает воинский дух; христианство причисляет его к грехам; Фрейд утверждал, что причина в переживаниях детства. Почти до самого конца XX века гомосексуализм почти повсеместно считался болезнью — в Америке его с большим скандалом исключили из этого разряда в середине 70-х, у нас он перестал считаться психиатрическим диагнозом в 1999 году. Сейчас все идет к тому, что сексуальная ориентация — вещь во многом врожденная. Во-первых, обнаружены связанные с гомосексуальностью генетические маркеры (хотя достоверные результаты пока получены только на мухах — мухи-геи не обращают внимания на самок, если только их не изолировать в женском обществе). Во-вторых, Саймон ЛеВей нашел различия в структуре гомо- и гетеросексуального мозга, которые, судя по всему, связаны с гормональным фоном до рождения. Существует множество исследований относительно различий между гомо- и гетеросексуалами: вроде бы у геев меньше размером один из нервных центров в гипоталамусе, вроде бы пенисы у них длиннее и тоньше, вроде бы чем больше у человека старших братьев, тем больше вероятность оказаться геем — ну и так далее.

Можно ли стать невидимым?
Год назад Джон Пендри, Дэвид Шуриг и Дэвид Смит создали первый плащ-невидимку. Пока что он укрывает от микроволнового излучения медный цилиндр. Но где микроволновое излучение — там и обычный свет. Натыкаясь на предмет, луч света частично проходит сквозь него, но некоторые фотоны отражаются или поглощаются — за счет этого мы его и видим. Если все частицы каким-то образом пролетят мимо предмета и проследуют дальше, чтобы отразиться от чего-нибудь еще, предмет будет для нас совершенно прозрачным. Плащ-невидимка достигает подобного эффекта, обводя потоки микроволнового излучения вокруг предмета. Первый экземпляр не вполне совершенен: хотя сквозь него все видно, часть света все же отражается, и цилиндр отбрасывает небольшую тень. Но устранение этих недостатков — теперь лишь дело времени.
Группа Криса Филлипса сделала другое открытие, позволяющее видеть сквозь предметы. Только цель у этих ученых противоположная — не скрыть предмет, а сделать его абсолютно прозрачным. Первые успешные опыты были проведены с кристаллами, сделанными из искусственных атомов — наноструктур с особыми свойствами. Обычно они непрозрачны, но если посветить на них двумя специальными лазерами, свет перестает поглощаться и проходит сквозь них. Поняв на этой модели, как можно контролировать поглощение света, Филлипс с коллегами собирается в будущем перейти к обычным материалам.

Почему время движется только вперед?
Говорить о том, что время куда-то движется, не вполне правильно. В ньютоновской Вселенной время было абсолютным, единым для всех. Эйнштейн показал, что для разных наблюдателей время идет по-разному, им кажутся одновременными разные события. Получается, что скорее уж мы с разной скоростью движемся сквозь толщу времени. Так почему мы всегда идем в одном направлении, причем в худшем: например, вазы бьются, но не срастаются обратно из осколков, люди умирают, но не воскресают? Это связано со вторым законом термодинамики: во Вселенной постоянно растет энтропия, или хаос. Хаос просто намного вероятнее порядка: у вазы существует множество способов быть разбитой — треснуть тут или там, разлететься пополам или вдребезги — и всего один способ быть целой. Теоретически разбитая ваза может срастись обратно, но вероятность этого чудовищно мала.
Появление на свет новых людей и ваз также сопровождается суммарным повышением энтропии — например, за счет того, что их создатели поедают растения и животных, а возвращают миру неупорядоченную тепловую энергию и прочую дрянь. То же можно сказать о растениях, которые существуют за счет упорядоченной энергии солнца… Получается, что чем дальше мы углубляемся в прошлое, тем меньше становится энтропия — это объяснила инфляционная космология. Энтропии есть куда увеличиваться, за счет чего мы и живем. И умираем.

Можно ли создать искусственного человека?
Судя по всему, человек может создать искусственный интеллект, но не искусственное сознание. Самый оптимистический взгляд на природу сознания (согласно которому мы хоть что-то в нем понимаем) представляет его побочным продуктом обработки информации, протекающей в мозгу. В этом случае, как ни парадоксально, душа оказывается намного более зависимой от тела, чем разум: в отличие от него она привязана к конкретному носителю — к живой материи. Мы можем скопировать те или иные мыслительные алгоритмы в силиконе и металле, вероятно, даже улучшить их — например, за счет большего объема памяти, но сознания при этом не возникнет. Впрочем, на душе и разуме трудности с созданием искусственных людей не заканчиваются. Искусственные ноги не хотят ходить по неровной местности — только в 2002 году японцы создали робота, который может подниматься по лестнице. Искусственные глаза могут видеть рентгеновские и инфракрасные лучи, но системы, распознающие увиденное, пока совершенно несравнимы с человеческим зрением. Уже появились искусственные руки, сопоставимые с человеческими по подвижности, но о том, чтобы, например, различать предметы на ощупь — по форме, плотности, весу, типу поверхности, — речи пока не идет.

Может ли физика объяснить все?
Большинство ученых считают, что физика объяснит устройство мироздания, когда будет создана теория всего. Она должна объединить два крупнейших открытия XX века — отвечающую за гравитацию теорию относительности и квантовую механику. Может быть, такой теорией станет теория струн. Однако даже если это произойдет, в мире всегда останется место для случайностей, которые невозможно предсказать. Классическая физика считала, что, если мы будем знать об окружающем мире все — вплоть до места и скорости каждой частицы, — мы сможем точно определить его будущее и прошлое. Квантовая же физика показала, что мы в принципе не можем знать все не только о целой Вселенной, но даже об одной частице. Вернер Гейзенберг сформулировал принцип неопределенности: чем точнее мы знаем одно свойство частицы, скажем, местоположение, тем менее точно — другое, например, скорость. Но самое удивительное открытие заключается в том, что точные характеристики электрона не только неизвестны нам — их в принципе не существует. У электрона нет определенного места или скорости, он как будто находится одновременно в нескольких местах и «выбирает» одно из них только тогда, когда мы пытаемся его обнаружить. Вероятность найти его тут или там мы можем вычислить с поразительной точностью, а окончательное место — никогда.
Представьте себе преграду с двумя прорезями. Наткнувшийся на нее поток воды пройдет через обе дырки. Выходящие из каждой прорези волны, смешиваясь, сложатся в интерференционный узор. Если мы будем кидать в эту преграду мячики, каждый будет попадать либо в стену, либо в одну из двух дырок, и никакой интерференции на выходе не будет. Электрон ведет себя, как волна: он как будто проходит через обе прорези одновременно. Но как только мы попытаемся установить, через какую именно прорезь он проходит — например, придавая всем электронам, проходящим через левую, определенный спин, — волновые свойства исчезнут, электрон будет вести себя, как теннисный мячик. Если мы сперва пометим электрон, а потом сотрем эту информацию, волновые свойства появятся снова. Как будто электрон сперва выбрал одну из прорезей, потому что мы следили за ним, а потом, когда мы отказались от своих наблюдений, вернулся в прошлое и все-таки прошел через обе. Чтобы объяснить это, приходится допустить существование множественных миров и альтернативных историй — но пока никому толком не понятно, как это происходит и что все это значит.

Где мой мобильный?
Человеческий мозг способен запомнить от 5 до 9 событий, произошедших с его хозяином за последние полчаса. Это так называемая оперативная память. Стоит коллеге по работе предложить вам пообедать — одно из предыдущих событий тут же исчезнет из оперативной памяти и, скорее всего, так и не переместится в память основную. Майкл Соломон, автор книги «Как найти потерянные вещи», уверяет, что в случае с мобильным или ключами надо четко следовать алгоритму: сначала смотрите в кармане, потом на столе, потом в машине, потом на стуле или диване, на котором вы сидели. С 95-процентной вероятностью после этого мобильный будет снова у вас.

Можно ли путешествовать во времени?
При больших ускорениях время течет медленнее, так что путешествия в будущее возможны наверняка. Например, можно на час отправиться в космос, разогнавшись до 99,9999999996% скорости света, и вернуться на Землю через тысячу лет (проблема только в том, чтобы создать такие ракеты — ну и еще в том, что человек в любом случае не выдержит такого ускорения). Время течет медленнее даже для пассажиров реактивного самолета, но разница настолько незначительна, что ее удалось измерить только при помощи атомных часов. Пока нам удается отправить в будущее только элементарные частицы — например, разгоняя мюоны, которые обычно распадаются через две миллионных секунды, мы заметно удлиняем им жизнь (с точки зрения мюона до распада проходят все те же доли секунды).
Большая часть ученых считает, что путешествия в прошлое либо принципиально невозможны, либо практически неосуществимы. Однако Кип Торн описал машину времени, сделанную из кротовой норы в пространстве. Чтобы представить такую нору, возьмем лист бумаги, согнем его и соединим две точки пластилином. По пластилину можно попасть из точки в точку намного быстрее, чем по поверхности бумаги. Теперь задача заключается в том, чтобы погрузить один конец кротовой норы в ракету и отвезти в будущее. Тогда через нее можно будет ходить из будущего в прошлое и обратно. Правда, даже с такой машиной исследовать время, прошедшее до ее создания, не удастся. Плюс к тому скептики считают, что даже если кротовые норы существуют, они не могут быть достаточно велики или быстро развалятся. Время покажет.
В одном согласны все: к известным парадоксам, когда герой отправляется в прошлое и, скажем, не дает себе самому появиться на свет, машины времени не приведут. Пространство-время, описанное Эйнштейном и его учителем Минковским, похоже на гигантский четырехмерный батон. Определенному месту в определенный момент времени соответствует определенный кусочек. Так же, как два предмета не могут одновременно занимать одно и то же место, два события не могут совпадать во времени и пространстве. Это не значит, что киборги не могут посылать в прошлое терминаторов, чтобы уничтожить семейство Коннор. Просто если известно, что Конноры выжили, эта затея заведомо обречена на провал. Ситуация несколько усложнится, если допустить существование альтернативных миров и возможность путешествовать между ними, но историю того мира, где мы находимся сейчас, изменить невозможно.

Почему собаки не любят кошек?
И собаки и кошки — хищники. И те и другие инстинктивно пытаются поймать все, что движется. Просто собаки размером больше, поэтому чаще оказываются в роли преследователей. А пойманного кота хочется как-то потрепать, пожевать… Других фундаментальных причин для неприязни у них нет.

Почему в ресторанах так громко играет музыка?
На этот вопрос существует несколько ответов, но все они сводятся к одному — для того, чтобы выкачать из нас как можно больше денег. Так, вроде бы маркетологи выяснили, что человек, лишенный определенных «аудиовизуальных ориентиров», стремится как можно больше всего купить и съесть. Кроме того, считается, что если вы оказываетесь в ресторане один, то без музыкального сопровождения вы будете чувствовать себя некомфортно (хотя на самом деле гораздо чаще чувствуешь себя некомфортно именно благодаря музыкальному сопровождению).

Почему волосы на разных частях тела растут с разной скоростью?
Волосы бывают разные. Лануго — первичный волосяной покров — почти целиком покрывает человеческий плод и выпадает еще до рождения. Потом из тех же волосяных фолликул вырастают тонкие бесцветные волоски — веллус. Они целиком покрывают тело человека (за исключением губ, ступней и ладоней). В период полового созревания под влиянием мужских гормонов веллус превращается в терминальные волосы: они длиннее, толще, темнее (собственно, именно они покрывают голову). Скорость роста волос на голове довольно стабильна — 15 мм в месяц. Жизнь волос в других местах разбита на циклы: периоды роста (3–6 месяцев) перемежаются периодами отдыха. Когда же наступает очередной период роста, новый волосок буквально выталкивает старый из фолликула — именно поэтому волосы на теле достаточно коротки.

Сколько измерений во Вселенной?
Казалось бы, ответ очевиден: три пространственных и одно временное, их уравнял в правах еще Альберт Эйнштейн. Однако уже в 1919 году Теодор Калуца написал Эйнштейну письмо, где предлагал ввести новые измерения — с их помощью можно было объединить общую теорию относительности с электромагнитной теорией Максвелла. Идеи Калуцы возродились в современной теории струн, которая использует дополнительные измерения для великого объединения всех фундаментальных взаимодействий. Три из них (сильное, слабое и электромагнитное) уже объединены в квантовой физике, но она оказалась принципиально несовместима с общей теорией относительности, которая описывает четвертое — гравитационное. Объединить все четыре, не множа измерения, не удается. Сперва было предложено остановиться на девяти пространственных измерениях, затем Эдуард Уиттен добавил к ним еще одно. Итого во Вселенной одиннадцать измерений, включая временное. Где же они? Мы не видим их, потому что они скручены. Представьте себе тонкую нитку. Ее поверхность двумерна — одно измерение вытянуто в длину, другое «обернуто» вокруг нитки. Существа, живущие в этом двумерном мире, не заметят второго измерения, если они слишком велики и могут передвигаться только по длине нитки. Невидимые нам шесть или семь измерений скручены настолько, что в них могут передвигаться только струны, которые меньше планковской длины — 1,6x10^-35 см. Если вибрация струн в этих дополнительных измерениях действительно позволит объединить четыре фундаментальных взаимодействия и объяснить хаотические свойства элементарных частиц, теория струн станет Теорией всего — окончательным объяснением мироустройства.

Бывают ли у кур близнецы?
Каждому доводилось хоть раз в жизни натыкаться на яйцо с двумя желтками — но мало кто знает, как сложилась бы судьба будущих цыплят, если б яйцо не разбили в омлет. Оказывается, невылупившиеся близнецы непременно задушат друг дружку — если заранее не расколоть яйцо и не выхаживать цыплят по отдельности, на что не у каждого птицевода хватает терпения.

Почему мы умираем?
Наиболее общий ответ дает инфляционная космология. Где-то 14 миллиардов лет назад Вселенная пережила колоссальное расширение, сопровождавшееся лишь небольшим увеличением энтропии. Все мы до сих пор тратим созданную тогда высокоупорядоченную энергию и постепенно разрушаемся под действием неуклонно наступающего хаоса. Биология, в свою очередь, объясняет, как именно мы разрушаемся. Чем больше животное, тем медленнее его метаболические процессы и, следовательно, тем дольше оно живет. На мышь и на слона приходится примерно равное количество ударов сердца — чуть больше 100 миллионов, но мышь расходует их за два, максимум за три года, а слон — за 70. Тут есть свои тонкости: птицы умирают от старости в 5–10 раз позже, чем звери того же размера. Хищникам сложнее их поймать, и, раз они остаются в живых так долго, естественный отбор обеспечил их дееспособность в этом возрасте. Медленнее старятся обезьяны и люди, которые научились избегать опасностей благодаря взаимопомощи и умственным способностям. Современный человек бьет рекорды долгожительства, особенно в своей весовой категории. Но так как большую часть своей истории он едва доживал до 35 лет, эволюция не обезопасила его от многих старческих болезней.
На самом элементарном уровне все происходит из-за старения клеток: у человека они не могут делиться больше 50 раз. Одноклеточные организмы, размножающиеся делением, а также многие более сложные существа — губки, кораллы, раки и омары — этим не ограничены. У человека же каждый раз, когда клетка делится, сокращаются концевые участки хромосом — теломеры. Когда теломеры достигают определенной длины, деление прекращается. Сейчас ученые пытаются выяснить, может ли удлинение теломеров отодвинуть старость. В любом случае мы все равно не сможем жить вечно: к смерти приведет накопление в организме мутаций, в том числе раковых. Старение, видимо, вообще развилось в процессе эволюции как способ борьбы с раком.

Есть ли Бог?
7 аргументов за и против

1. Упорядоченность Вселенной
Об этом писал еще Платон: мир слишком сложен и упорядочен, чтобы появиться случайно, его сверхсложное и сверхэффективное устройство наводит на мысль, что он был кем-то придуман. По выражению Уильяма Пейли, если ты находишь в чистом поле часы — логично предположить, что их сделал часовщик. Недавно появились новые подробности: в книге «Антропный космологический принцип» (1988) американские физики Джон Бэрроу и Фрэнк Типлер утверждают, что основные физические константы Вселенной специально подогнаны таким образом, чтобы сделать возможным существование человека. Однако для таких значений констант постепенно находятся естественные объяснения. Кроме того, как пишет в книге «Математическая безграмотность и ее последствия» (1989) Джон Аллен Полос, вероятность получить тринадцать определенных карт в бридже ничтожно мала (примерно один на 600 миллиардов), но было бы абсурдно доказывать партнерам по игре, что раздача была неслучайной. Некоторые физики и вовсе считают, что наряду с нашей существует огромное множество различных вселенных и их физические параметры могут сколь угодно отличаться от наших. Астрофизик Карл Саган назвал рассуждения сторонников антропного принципа углеродным шовинизмом: почему мы решили, что наша форма жизни — единственно возможная и в иных условиях не могла бы появиться другая? В свою очередь, биолог Стивен Джей Гулд собрал свидетельства того, как наша форма жизни приспособилась к физическим характеристикам нашего мира, и объявил, что сторонники антропного принципа путают причину со следствием.

2. Происхождение человека и животных
По словам биолога Ричарда Докинса, «такие вещи, как крыло, нога или глаз, несут в себе неимоверно мощную иллюзию цели»; если часовой механизм Вселенной намекает на существование часовых дел мастера, что говорить о восходящей лестнице живых существ — невозможно поверить, что все они появились случайно. Но, продолжая цитату Докинса, «со времен Дарвина мы понимаем, откуда эта иллюзия берется». Дарвиновская теория вскрыла универсальный механизм эволюции: на протяжении миллиардов лет из всех случайных изменений сохраняются только полезные; как писал все тот же Докинс, природа — это «слепой часовщик». Все попытки доказать обратное пока заканчиваются провалом. Не успел лидер сторонников «разумного творения» Майкл Бехе написать книгу «Черный ящик Дарвина» (1996), где выдвинул понятие «неупрощаемой сложности» — слишком сложных биологических систем, которые не могли развиться эволюционно из более простых, — как тут же в жгутиках бактерий, ставших символом «неупрощаемой сложности», были обнаружены составные компоненты, а иммунная система человека, на которую ссылался Бехе, нашла объяснение с эволюционной точки зрения.

3. Идея Бога
Онтологический аргумент, сформулированный Ансельмом Кентерберийским: если мы можем помыслить о Боге, значит, он существует. И правда, если Бога нет, почему у всех народов и племен есть о нем какие-то представления? На этот вопрос отвечает эволюционная теория религии. В своей последней книге «Разрушая чары: Религия как естественный феномен» (2006) Дэниел Деннетт выводит религии из народных верований, а их — из фундаментальных особенностей человеческой психики. Как человеку могла прийти в голову мысль о жизни после смерти? Очень просто: почти каждый сталкивался с ожившими мертвецами — мы видим их во сне. Другая основа религии — наша склонность к антропоморфизации: мы приписываем человеческие чувства и мотивы не только зверям, но и неживой природе; кажется, что она проявляет к нам то гнев, то милость и общается с нами при помощи таинственных знаков. Кстати, Ричард Докинс считает естественной не идею Бога, а, напротив, атеизм: мы все не верим в подавляющее большинство богов, когда-либо почитавшихся человечеством, некоторые просто отрицают на одного бога больше.

4. Добро и зло
Законы природы могут диктовать, какие поступки являются выгодными, а какие нет, но представления о хорошем и плохом из них невыводимы. Откуда, если не от Бога, пришло это разделение? Что, если не Бог, толкает человека на невыгодный ему альтруизм? «Нравственный закон внутри нас» служил доказательством бытия Божия для Иммануила Канта, Клайва Стейплза Льюиса и многих других. Научное объяснение альтруизма появилось лишь недавно — из теории игр. Согласно классической «дилемме заключенных», игрокам выгоднее сотрудничать, чем обманывать друг друга, особенно если они встретятся снова. Опираясь на эту математическую базу, Роберт Трайверс описал механизмы взаимопомощи у людей и животных. Никакой принципиальной разницы между ними не обнаружилось: люди изобретательней в сотрудничестве и хитрей в обмане, но в целом ведут себя точно так же, как летучие мыши вампиры, которые делятся друг с другом добытой кровью. Ричард Докинс и его коллеги тем временем показали, что в результате естественного отбора на генном уровне закрепляются типы поведения, выгодные не отдельному организму, а группе в целом (то есть ведут к максимальному распространению ДНК за счет процветания детей и родственников). Итак, понятно, откуда взялось добро и зло, — но как сформировались человеческие представления о них? На этот вопрос отвечает книга гарвардского профессора Марка Хаузера «Моральное сознание: Как природа создала универсальные представления о добре и зле» (2006). Чтобы познать добро и зло, необходимо, например, различать живые существа и неживые предметы. Это умеют многие звери. Нужно видеть разницу между тем, что сделано случайно, и тем, что нарочно, — на это способны лишь некоторые животные, например, обезьяны. И наконец, нужно понимать, что другие — точно такие же существа, как ты сам; это представление, вместе с «нравственным законом внутри», возникает только у человека — вполне естественным образом.

5. Душа и разум
Существование нематериальной души и разума — а также их связь с телом — испокон веков объяснялось божественным вмешательством. Декарт утверждал, что разум может существовать отдельно от тела, а потому состоит из иной — мыслительной — субстанции и взаимодействует с телом через шишковидную железу в мозге. Душа в теле воспринималась как водитель в машине: она направляет его, пользуясь показаниями его приборов, и отлетает после его гибели, но в остальном совершенно от него независима. Теперь большинство ученых не сомневаются, что способность человека рассуждать, оценивать, планировать — результат происходящих в мозгу электрических и химических процессов, сложившихся в ходе эволюции. При этом никто не спорит, что это совершенно уникальное явление: например, глаза независимо появились в процессе эволюции у сорока групп животных, а интеллект — всего у одной (свод открытий в этой области, своих и чужих, составил Стивен Пинкер в книге «Как работает разум» (1997).

6. Зарождение жизни
До середины XIX века большинство людей не видели в спонтанном возникновении жизни ничего удивительного: Аристотель вообще считал, что мыши самозарождаются в соломе, а тот факт, что бактерии не появляются сами собой в питательной среде, окончательно доказал только Луи Пастер. Для религиозных биологов таинственный момент появления первой ДНК — молекулы, запрограммированной на распространение собственных копий, — один из главных аргументов в пользу существования Бога: об этом пишет даже Фрэнсис Коллинз, руководитель проекта по расшифровке генома человека. Достоверного научного объяснения, как жизнь могла зародиться из неорганических компонентов, пока не существует. Процесс принято делить на три этапа: появление органических мономеров, затем полимерных молекул и, наконец, их развитие в клетки. Для каждого существует несколько гипотез и экспериментальные данные. Еще в 1953 году Стэнли Миллер и Гарольд Юри продемонстрировали, что аминокислоты — «кирпичики» для построения белков — могут синтезироваться сами собой из водяного пара и газов. Но единой картины пока не сложилось, и эксперимент по созданию первой клетки, как надеются ученые, еще в будущем.

7. Возникновение Вселенной
Это доказательство сформулировал еще Аристотель: у каждого события есть причина, и если Вселенная начала существовать — для этого тоже должна быть причина, перводвигатель, иначе говоря — Бог. Когда в 1981 году папа Иоанн Павел II рассказал собравшимся в Ватикане физикам, что одобряет их работы по истории Вселенной, единственным исключением оказался Большой взрыв — начальное событие, момент Творения. «Я был рад, что папа не знает тему моего доклада», — вспоминает в книге «Краткая история времени» (1988) физик Стивен Хокинг. По мысли Хокинга, время и пространство замкнуты и не имеют краев и границ, начала и конца. Чтобы представить себе, что это значит, вообразите шар. Вселенная начинается в точке на макушке такого шара. Но спрашивать, что было до этого, так же бессмысленно, как интересоваться, что находится к северу от Северного полюса. Ничего не находится — это самая северная точка, но никакого обрыва в неизвестность за ней не происходит. Завершая замысловатое объяснение этой теории, Хокинг не может удержаться: «И где же здесь место для Творца?» С другой стороны на аргумент о первопричине и перводвигателе наступает квантовая физика, доказавшая существование движения без причины. Один из основателей теории струн Митио Каку подробно пишет об этом в книге «Гиперпространство: Научная одиссея сквозь параллельные вселенные, временные искривления и десятое измерение» (1994). Например, благодаря принципу квантовой неопределенности становится возможным квантовое дрожание — изменения состояния частицы, которые случаются сами собой и неизбежны даже при нулевой температуре, когда согласно классической механике никакого движения быть не может.