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

Эта аналогия хороша тем, что никто на самом деле не думает, будто внешний вид “рабочего стола” хоть в какой-нибудь мере отражает истинные свойства компьютера. Мы все понимаем, что местоположение иконки на экране, ее цвет, размер, а также способы обращения с ней “иллюзорны” в том смысле, что они существуют только затем, чтобы помочь нам взаимодействовать с компьютером и управлять им. Это удобная фикция. Но раз инженеры, чтобы упростить взаимодействие человека с компьютером, воспользовались удобными выдумками типа иконок “рабочего стола", то не могла ли эволюция использовать такие же полезные фикции, чтобы упростить взаимодействие человека с реальностью? В этом суть метафоры Хоффмана. Эволюции все равно, насколько правдиво зрительная система отражает реальный мир, пока визуальные ощущения животного помогают ему выживать и распространять свои гены эффективнее, чем это делают конкуренты. Эволюция поддерживает только такие зрительные системы, которые размножаются, а их точность — дело десятое. Исходя из этих соображений, доктор Хоффман полагает, что мы не можем быть уверены ни в чем из того, что нам известно о внешнем мире. На мой взгляд, профессор перегибает палку, принимая скептические аргументы такого рода слишком близко к сердцу (по правде говоря, я даже волновался, что, не будучи уверен в моем существовании, он перестанет оплачивать мои обеды), однако само это сравнение видимого мира с “рабочим столом” компьютера невероятно удачно и поучительно, и мы еще вернемся к нему в последующих главах.

Как сказано выше, цветовое зрение животного всегда будет эволюционировать так, чтобы лучше всего видеть то, что важнее всего (пресловутое Л). Но ведь в мире, помимо X, существует много чего еще. Как быть со всем этим? Если говорить о нас, людях, как быть с объектами, не являющимися человеческой кожей? Едва эволюция создала палитру красок для X, как этими же красками тотчас оказался расцвечен весь мир. Наш красный цвет, предназначенный для обогащенной кислородом кожи, невольно дарит свой отблеск закатам, рубинам и божьим коровкам. Все эти примеры — не более чем причудливые совпадения: естественного отбора, ориентированного на то, чтобы воспринимать спектры закатов, рубинов и божьих коровок как один и тот же цвет, не было. На самом деле их спектры различаются довольно сильно — но не до такой степени, чтобы наши колбочки могли это уловить. Мы, как и другие животные с цветовым зрением, смотрим на мир через очки цвета X. Нам кажется, будто в природе повсюду красные и зеленые оттенки, по большей части ничего не означающие. Эти воспринимаемые нами цвета красно-зеленой гаммы — не просто иллюзии, но и, вероятнее всего, бесполезные иллюзии: когда мы видим их на коже, они полезны, но в том, чтобы видеть цветы красными, а листья — зелеными, нет никакой выгоды. К нашим глазам пришиты очки цвета X, которые, хотя и помогают нам заглядывать во внутренний мир других людей, могут сбивать нас с толку во всем, что не связано с социумом (например, внушать ошибочную мысль, будто между закатами, рубинами и божьими коровками существует некое объективное сходство). Это мощное напоминание о том, что зрение, которым мы пользуемся, возникло, чтобы помочь нам размножаться, независимо от того, воспринимаем мы окружающий мир объективнее или нет. (Восприятие синего и желтого должно приносить еще какую-то пользу, поскольку оно свойственно и тем млекопитающим, чья кожа не имеет безволосых участков. Правда, в чем именно заключается эта польза, пока остается неясным.)

Итак, наша цветовая картина мира довольно странна. Для животных с другим количеством типов колбочек мир раскрашен в другие цвета. Оттенки, воспринимаемые нами, разбросаны там и сям (за исключением кожи) без какого-либо смысла и порядка, и наша картина мира гораздо менее объективна, чем кажется. В сущности, животные, обделенные цветовым зрением, смотрят на мир объективнее нас. В их случае цвета не отбрасываются на предметы, окраска которых не имеет практического значения, но... платой за эту объективность оказывается отсутствие какой бы то ни было информации о длине световых волн. Животные, не обладающие цветовым зрением, способны оценить только то, сколько вообще света попадает в глаз. Рассуждая таким образом, я вновь проникся уважением к черно-белой фотографии. Прежде она казалась мне чем-то несовершенным, и я не мог понять, почему некоторые так ею увлечены. Теперь я думаю, что черно-белые снимки лучше передают то, как предметы выглядят на самом деле. Черно-белая фотография более или менее устроит и пчелу, и птицу, и человека: все они увидят на ней примерно одно и то же. Но на цветном фото они увидят разные цвета. Если бы вам пришлось отправлять в космос фотографию, чтобы однажды ее обнаружили инопланетяне, то лучше выбрать черно-белую: им будет гораздо проще разобраться. Даже если у инопланетян есть цветовое зрение, оно вряд ли построено на основе нашего гемоглобина. И цветную фотографию инопланетяне могут увидеть совершенно иной.

Живой цвет

Знание того, что назначение цветового зрения — отмечать значительные и незначительные изменения окраски нашей кожи, возможно, не увеличит продажи обоев “телесного” цвета. Но, надеюсь, теперь вы поняли, что кожа, цвет которой кажется неопределенным, на самом деле удивительно красочная, поскольку эволюция наших глаз превратила ее в цветной экран, на котором можно смотреть волнующие драмы, полные секса и насилия. Животным, не имеющим цветового зрения или, по крайней мере, не имеющим такого же цветового зрения, как у нас, эти шоу недоступны. Им наша способность улавливать такую глубоко личную информацию могла бы даже показаться своего рода волшебством. Но мы не волшебники, а просто телепаты. Настоящие, живые телепаты.

ГЛАВА 2. Рентгеновское зрение

— Теперь смотрите, одновременно крикнули зебра и жираф. — Вы хотите знать, как это бывает? Раз-два-три! Где же ваш завтрак? Леопард смотрел, и эфиоп смотрел, но они видели только полосатые и пятнистые тени в лесу, но никаких признаков зебры или жирафа. Те успели убежать и скрыться в тенистом лесу.

Редьярд Киплинг “Как леопард получил свои пятна"[5]
Загадочный шимпанзе

Представьте, что вы превратились в белку. Покрывшись мехом, обретя гибкое тельце весом около двух фунтов и испытав шок от осознания того, что волшебная палочка вашего приятеля оказалась действительно волшебной, вы обнаруживаете, что поблизости нет ни вашего телевизора, ни дивана. Теперь вы находитесь на дереве в тропическом лесу Уганды. И не одни, а в компании своих (новых) сородичей, которые явно чем-то обеспокоены и потому не расположены приветствовать вас. Они с ужасом таращатся куда-то вниз, и, хотя вы ничего не видите, у вас появляется дурное предчувствие. Определенно, сегодня неудачный день для превращения в грызунов. Наконец вы слышите: отовсюду снизу доносятся уханье и визг. Шимпанзе!

А ведь вы даже успели испугаться. Но тут ни змеи, ни пальмовой куницы, ни леопарда. Одни только миляги-шимпанзе: они так забавны в рекламных роликах, когда на них костюм с галстуком! Так, ну а теперь надо каким-то образом добраться до посольства и объяснить, почему у вас нет с собой паспорта.

Спускаясь с дерева и дивясь своим новым когтям, вы задумываетесь о том, куда исчезли все остальные белки. Чего они испугались? И тут ваше лицо становится мертвенно-бледным (точнее, стало бы, если бы вы все еще были человеком): вы припоминаете, как видели что-то такое по телевизору. Шимпанзе иногда охотятся на млекопитающих вроде мелких обезьян и... белок! Все, что вы видели в телепередаче братьев Кратт, стремительно всплывает в памяти: Крис и Мартин сопровождали шимпанзе во время охоты и снимали на камеру, как те ловят маленьких пушистиков, разгрызают им головы и отрывают конечности. “Я — маленький пушистик!” — вопите вы, но с новым голосовым аппаратом у вас выходит только что-то вроде: “Квурп, квурп, квурп”. И, судя по стремительно приближающимся крикам шимпанзе, те восприняли это как призыв: “Свежая бельчатина! Приготовлено с кровью!” (рис. 1).

Вы мчитесь сквозь лесной полог, ловко перепрыгивая с ветки на ветку и с дерева на дерево, стараясь удалиться от звуков погони. Про себя вы отмечаете, как хорошо иметь тонкий слух, потому что увидеть кого-либо из следующих за вами по пятам шимпанзе вам пока не удалось. По правде говоря, вы вообще мало что видите. Листья, листья, листья... Они крупнее вашей крохотной головы, которую так просто откусить, и загораживают вам обзор. Даже если бы вам было известно, где вы были вначале, теперь вы точно заблудились. К счастью, вы быстрее и проворнее шимпанзе, и это помогает противостоять тому факту, что их масса примерно в пятьдесят раз больше вашей. Кроме того, вы способны двигаться бесшумно, особенно по сравнению с грохотом, который производят ваши преследователи. Но если они вас не слышат, почему же тогда преследуют так неотступно? Как будто бы шимпанзе способны видеть вас, хотя вы их и не видите. Может быть, у них есть секретные шимпанзячьи рентгеновские очки, позволяющие смотреть сквозь кажущуюся непроницаемой листву? Не успеваете вы подбодрить себя тем, что подобная нелепость невозможна, как вас хватают и навсегда лишают возможности додумать эту мысль до конца.

Настоящая глава будет посвящена загадочным способностям шимпанзе — их разновидности “рентгеновского зрения”.

Рис. 1.

а) Это вы — после того как приятель-волшебник превратил вас в белку, б) Шимпанзе интересуется, есть ли вы в меню.

Мы с вами тоже обладаем такими способностями, и они делают нас грозой лесов. Рассказ об этом сверхъестественном качестве я начну с циклопов и с того, почему они так редки.

Где циклопы?

В природе циклопы встречаются нечасто, а те, которые есть, не оправдывают ожиданий: подпоить этих животных и вонзить острый кол в их единственный глаз было бы куда менее впечатляюще по сравнению с подвигом Одиссея. Настоящие “циклопы" — чаще всего мелкие ракообразные наподобие дафний (рис. 2) или беспозвоночные вроде ланцетников — наших далеких рыбоподобных предков. Среди позвоночных циклопы не встречаются. У некоторых рыб, лягушек, ящериц и их дальних родственников имеется третий (так называемый теменной) глаз на макушке, который напоминает циклопический в том смысле, что не имеет пары (рис. 2аб). Однако, хотя этот глаз и является светочувствительным, он, строго говоря, и не глаз вовсе, поскольку не способен формировать картину внешнего мира. Его функция, по-видимому, связана с регуляцией температуры тела. Среди высших позвоночных ближе всего к циклопам детеныши-анэнцефалы, но они являются на свет вследствие ошибки природы.

Одна из причин редкости циклопов — они не видят того, что у них сзади. Большинство зрячих животных с нашей планеты, напротив, может видеть происходящее за спиной — и имеет смысл предположить, что это зачем-то нужно. Получается это у них оттого, что глаза смотрят в противоположных направлениях. Именно так обстоит дело у кальмаров, насекомых, рыб, рептилий, динозавров, птиц и многих млекопитающих — скажем, у лошадей или кроликов (рис. 3). К этим животным нельзя незаметно подкрасться со спины. Но раз панорамное зрение (способность видеть и спереди, и сзади) объясняет столь малое количество циклопов, что в таком случае можно сказать о нас с вами? У нас два глаза, и оба они глядят в одном направлении. От этого должна быть какая-то выгода - достаточно значительная, чтобы перевесить неудобство от полной слепоты по отношению к тому, что находится позади. Ниже я разъясню это затруднение, ведь основная тема данной главы — почему наши глаза направлены вперед.

Рис. 2.

Циклопы: а) единственный глаз дафнии; б) теменной глаз ящерицы; в) циклопы-млекопигающие вроде этого древнеримского божества встречаются только в легендах.

Рис. 3.

У большинства животных глаза смотрят в разные стороны, что делает возможным панорамное зрение.

Но вначале давайте обратим внимание на одну особенность изображенных на рис. 3 животных: столь очевидную, что проглядеть ее легче легкого. Как я уже говорил, их глаза смотрят в противоположных направлениях. Если точнее, по бокамголовы (рис. 4а). Однако это не единственный возможный способ обзавестись панорамным зрением. Альтернативный вариант — разместить один глаз прямо на лбу, а другой прямо на затылке (рис. 4б). Но вы не встретите ничего подобного в природе (и, насколько мне известно, в фантастике тоже). Почему же?

Рис. 4.

а) У многих животных, как и у этого вымышленного существа, глаза направлены в стороны. 6) Животных, один глаз которых смотрел бы вперед, а другой — назад, не бывает. Почему?

Причина связана с тем, что смотрящие в противоположные стороны глаза животных с рис. 3 видят не только противоположные половинки общей картины. Их зрительные поля частично перекрываются, то есть оба глаза видят некоторые части окружающего мира одновременно. Эти участки называются бинокулярной областью. В том, чтобы видеть какую-то часть мира обоими глазами, есть определенные преимущества, и они по большей части прямо перед вами. Бинокулярная область тех животных, чьи глаза расположены с двух сторон, находится спереди (рис. 5а), сверху и сзади (рис. 5б). Так, вы находитесь в бинокулярной области животного с рис. 4а, потому что каждый его глаз вас видит. Но у животного, один глаз которого смотрит вперед, а другой назад, все перекрывающиеся участки поля зрения будут расположены по сторонам, а не спереди. В том же, чтобы самым мощным зрением было боковое, выгод не так уж много. (Наше зрение — частный случай расположения глаз по бокам, в том смысле что наши глаза находятся слева и справа от плоскости симметрии, и поэтому бинокулярная область формируется спереди.)

Рис. 5.

а) Поля зрения каждого глаза животного (в данном случае птицы), чьи глаза расположены по бокам. Впереди имеется бинокулярная область — участок, который видят оба глаза. Кроме того, каждый глаз видит клюв, частично загораживающий передний обзор, но другой глаз компенсирует недостающее, и в итоге животное видит все. Иными словами, оно способно одновременно видеть и свой клюв, и все, что находится за ним. (Обратите внимание на то, что в непосредственной близости от животного, прямо перед бинокулярной областью, находится участок, не попадающий в поле зрения ни одного из глаз — слепая зона. Никакой зрительной информации отсюда не получишь, но зато это подходящее место, чтобы разместить выступающий участок тела, — здесь он не будет ничего загораживать.)

б) Если на первом изображении птица смотрела вперед, то теперь ее взор устремлен назад: зрительные поля обоих глаз сдвигаются, и новая бинокулярная область образуется прямо позади животного. Некоторые, хотя и не все животные с глазами, направленными в противоположные стороны, обладают такой способностью (например, кролики).

Каковы преимущества бинокулярного зрения? Знающий человек ответит: это стереоскопия, то есть способность видеть глубину и объем. Изучение бинокулярности исторически так тесно переплетено со стереоскопией, что и лекции, и книги по данному вопросу посвящены в первую очередь проблеме восприятия объема. Однако я в своих исследованиях пришел к необходимости обратить внимание на другое преимущество бинокулярного зрения, прежде никем не замечавшееся, — на способность видеть сквозь предметы. Без понимания свойств этого нашего “рентгена” невозможно понять и то, почему глаза у нас направлены вперед.

Но прежде чем обсуждать наше “рентгеновское” зрение как таковое, мне хотелось бы поговорить об одной специфической и основополагающей его разновидности, вытекающей из наличия у нас двух глаз одновременно и дающей новые аргументы в пользу того, что панорамное зрение выгоднее формировать при помощи глаз, расположенных по бокам, а не спереди или сзади. Я имею в виду способность видеть сквозь собственное тело.

Я вижу себя насквозь

Прежде чем озаботиться тем, чтобы видеть внешний мир как можно лучше, животному следует убедиться в том, что оно вообще его видит. Если расположить глазное яблоко во рту, на нёбе, толку будет немного. Ну а где следовало бы разместить глаза? Почти любое место подойдет лучше, чем нёбо, но нельзя забывать и о том, что у тела есть неуклюжие выросты, которые могут загораживать обзор. И, на самом деле, бывает даже нужно, чтобы эти части тела находились перед глазами: пасть, рыло, нос, вибриссы и передние лапы специально предназначены для взаимодействия с объектами, находящимися прямо по курсу. Иметь эти придатки перед глазами выгодно не только потому, что, в отличие от глаз, они приспособлены соприкасаться с внешним миром, но и потому, что, видя эти приспособления, ими проще управлять. Возникает головоломка, которую животные, обладающие зрением, должны решить: как разместить выступающие части тела перед глазами и при этом видеть мир?

Ту же задачу пришлось решать разработчикам видеоигр. Как дать игроку возможность видеть своего персонажа, чтобы тот не заслонял игровое пространство? Если вы играете в режиме “от первого лица”, оружие вашего персонажа перекрывает значительную часть экрана (например, рис. 6а). Если же играть в режиме “от третьего лица”, когда весь персонаж виден вам со спины, значительная часть обзора тоже будет потеряна, так как персонаж перекроет ее своим телом (например, рис. 6б). Поэтому во многих играх игрок может менять угол зрения относительно персонажа. Вот вам, пожалуйста, возможное решение задачи: чтобы иметь возможность заглядывать за выросты собственного тела, позвольте глазам “бродить” вокруг и передавать информацию в мозг.

Природа, однако, нашла другое решение, в чем вы можете убедиться сами, посмотрев на собственный нос. Зажмурьте один глаз и слегка наморщите нос, и вы увидите, что он расположен в нижнем углу поля зрения и загораживает вашему открытому глазу обзор, как это показано на рис. 7а и 7б. Но стоит лишь открыть другой глаз, и с его помощью вы видите все, что скрывалось за носом (рис. 7в). Нос при этом никуда не девается, но теперь он имеет вид прозрачной фигуры. Каждому из глаз виден нос, который загораживает часть обзора. Но участки, закрываемые им, для каждого глаза свои, и потому пара глаз видит полную картину, в том числе нос. А вот если бы один ваш глаз был расположен спереди, а другой сзади, как на рис. 4б, любая выступающая часть тела, находящаяся спереди от вашего переднего глаза, мешала бы ему видеть.

Итак, размещать глаза по бокам головы (или по разные стороны плоскости симметрии, как у нас) выгодно не только потому, что дающая наиболее качественное зрение бинокулярная область в этом случае располагается спереди, позволяя нам лучше всего видеть то, на что мы смотрим. Это положение глаз необходимо нам, чтобы заглядывать за выступающие части собственного тела. Причем мало видеть сквозь них — одновременно надо видеть и их сами: не пренебрегать же преимуществами, которые дает такая зрительная обратная связь. Вероятно, в этом и заключается одна из наиболее существенных причин, почему глаза у животных по бокам головы. Бинокулярность обеспечивает нам самую простую разновидность “рентгеновского” зрения. Пока мы говорили только о способности “просвечивать” собственное тело, а не предметы окружающего мира. К окружающему миру мы перейдем чуть позже.

Быть здесь, но видеть оттуда

Итак, мы убедились, что иметь глаза по бокам головы лучше, чем когда один из них направлен вперед, а другой назад, и несоизмеримо лучше, чем когда они расположены в полости рта. Однако иногда мы, беспомощные смертные, все же размещаем глаза внутри тела. Например, когда вы управляете автомобилем, он становится продолжением вашего организма, а это значит, что теперь ваши глаза находятся внутри этого нового “тела”. И если “нос" машины, то есть капот и двигатель, сделан не из стекла, он перегородит часть переднего обзора — отсюда столько царапин у вас на бампере.

Рис. 6.

Изображения, имитирующие скриншоты компьютерных видеоигр двух типов: а) игра “от первого лица”, руки и оружие персонажа загораживают часть картины, б) игра “от третьего лица” (обзор частично перекрыт телом персонажа).

Передние части автомобилей не предназначены для “взаимодействия” с внешним миром, и потому обычно нам не обязательно смотреть ни на нос своей машины, ни сквозь него. Но такая способность видеть передние “придатки” и заглядывать за них может оказаться очень нужна водителю трактора или экскаватора: ведь речь идет об управлении снегоотвалом или ковшом. У некоторых моделей тракторов эта проблема частично решается: оператор (то есть глаза) помещается сбоку от рукоятки ковша. Так он хотя бы с одной стороны видит и ковш, и то, что находится непосредственно перед этим “выростом”. Биологическое решение данной проблемы, однако, иное (рис. 8): глаза оператора находятся на длинных стебельках по бокам машины. Но в связи с тем, что гигантские люди- улитки не торопятся наниматься в строительные рабочие, проще было бы снабдить оператора специальными очками, получающими сигнал от видеокамер, установленных с обеих сторон трактора. Насколько мне известно, ничем таким экскаваторщики не пользуются, однако вариант воплощения этой идеи можно видеть в том, как расположены боковые зеркала автомобилей. Из самого их названия следует, что зеркала эти находятся по бокам корпуса, и размещены они таким образом, что, во-первых, в каждое из них видна сама машина и часть обзора за ней (причем сзади), во-вторых, часть картины видна в оба зеркала (“бинокулярная область” позади машины). То есть расположение боковых зеркал на автомобиле напоминает расположение глаз на теле животного.

Однако остается принципиальное отличие. Сидя за рулем и пользуясь “боковыми глазами”, вы имеете дело с двумя отдельными изображениями. На самом деле вам даже приходится вертеть головой, чтобы их увидеть. Но, шутки ради, давайте представим, что вы видите их одновременно и рядом — например, на экране бортового компьютера. Видеть таким образом окружающий мир похоже на то, как если бы мы видели рядом пару фотографий (рис. 7а и 7б): мозг следил бы за обоими изображениями подобно работнику службы безопасности, следящему за показаниями сразу двух камер наблюдения. Но мы не видим мир так, мы видим его как на рис. 7в: все сразу, одной картинкой. Наверное, в этом есть выгода: может быть, так мы сводим к минимуму или количество нервной ткани, которое задействовано в формировании изображения, или время, которое необходимо мозгу для обработки зрительной информации.

Выгодно это или нет, не знаю. В любом случае это странно. У нас два глаза, две картины мира, две точки обзора. Так почему результирующее изображение воспринимается нами так, будто оно создается одним глазом, видящим только одну картину из единственной точки обзора? И где конкретно находится эта точка, если не в одной из двух настоящих точек обзора? Ну, последнее выяснить несложно. Надо просто открыть глаза и спросить себя: откуда, по нашим ощущениям, мы смотрим? Правильный ответ: из точки, которая находится посередине между глаз, чуть позади верхней части носа.

Итак, мы обозреваем мир из точки в центре лба, где глаза на самом деле нет. И это еще не все. Из этой точки вы должны были бы смотреть на свой нос сверху вниз, однако ваша обобщенная картина мира содержит целых два изображения носа: его правую сторону мы видим слева, а левую справа (рис. 7в). И окончательно сбивает с толку то, что оба этих “носа” прозрачны!

Как же вышло, что наше восприятие делает такие ошибки? И как мы справляемся с этим? К счастью, немногие из людей задаются вопросами о том, чем они смотрят, сколько у них носов, где те расположены и прозрачны ли они. Это возвращает нас к сравнению зрительного восприятия с “рабочим столом” компьютера (глава 1). Как мы помним, “рабочий стол” выглядит именно так, а не иначе, потому что это удобно, а не потому, что его внешний вид в точности отражает содержимое компьютера. Точно так и наше зрительное восприятие сформировалось в процессе эволюции, поскольку приносило пользу, а не воспроизводило мир перед глазами со всей аккуратностью. (Или лучше сказать так: когда оно все-таки дотошно воспроизводит реальность, это происходит из-за того, что такое воспроизведение приносит пользу.) Если бы головной мозг мог довольствоваться двумя отдельными изображениями, никаких иллюзий не требовалось бы. Но поскольку он предпочел видеть обобщенную картинку там, где ее, по сути, нет, ему пришлось “пойти по виртуальной дорожке”. Ведь если взять два правдивых изображения и “впечатать” одно в другое, получившаяся мазня вряд ли окажется реалистичной. Следовательно, наше восприятие является в некотором роде иллюзией. Иллюзией, которую мы прекрасно умеем истолковывать. И эта иллюзия полезна, поскольку благодаря ей животное видит и выступающие части своего тела, и то, что находится за ними.

Рис. 7.

а) Ваш нос загораживает от левого глаза правую часть зрительного поля, б) При этом от вашего правого глаза он загораживает левую часть зрительного поля, в) Обратите внимание, что на первых двух фотографиях участки, не видимые одному глазу, доступны второму. Открыв оба глаза, мы видим все. в том числе нос. изображения которого теперь расположены по бокам поля зрения. Причем мы видим сквозь свои носы, как если бы те были прозрачными. Участок в центре — там, где нос не может перекрывать обзор, виден обоим глазам, то есть представляет собой бинокулярную область.

Рис 8.

Следить за ковшом из кабины экскаватора — все равно что смотреть на мир одним глазом, расположенным во рту. Для согласованной работы оператору следовало бы иметь глаза на длинных стебельках и наблюдать за ковшом с двух сторон кабины.

Вернемся к водителю экскаватора в специальных очках, которые передают ему видео с камер, установленных по обе стороны кабины. Водитель не будет видеть две отдельные картинки. Вместо этого на сцену неожиданно выйдет способность его зрительной системы создавать полезные иллюзии с использованием сигналов от различных входов, и наш экскаваторщик будет воспринимать единое обобщенное изображение ковша и того, что находится за ковшом. Более того, поскольку синхронная обработка двух изображений — именно то, к чему наша зрительная система очень хорошо приспособлена, водитель свыкнется с такими очками довольно быстро, после недолгой тренировки или даже без нее. Разумеется, ему будут видеться сразу две рукоятки ковша, но это как раз та разновидность иллюзий, которую наш мозг умеет интерпретировать как надо.

А теперь давайте мысленно проведем этот эксперимент над собой. Представьте, что сзади парят две камеры (одна по левую сторону, вторая по правую) и передают два изображения в надетые вами стереоочки (рис. 9). Что вы увидите? Вы увидите самих себя сзади, как если бы ваше тело было персонажем, за которого вы играете в компьютерной видеоигре "от третьего лица”! С точки зрения ваших глаз вы сами будете пусть и автономным, но все-таки “придатком”, чем-то вроде носа. Спустя некоторое время вы снова начнете сознавать, что видимый вами человек — это и есть вы, просто теперь вы смотрите на мир из новой виртуальной точки обзора (еще более виртуальной, чем прежняя, между глаз), находящейся позади вашего тела. То, что вы воспринимаете постороннее тело как себя и не имеете точек обзора непосредственно на этом вашем теле, может поначалу казаться странным, но то же самое происходит с нами, когда мы играем в видеоигры с интерфейсом “от третьего лица”.

В том, чтобы иметь позади себя пару камер, есть кое-какие преимущества, которые нельзя заметить, играя в видеоигры. Во-первых, вы будете видеть не только себя, но и сквозь себя. Когда мы играем в видеоигры, ничего подобного не происходит. Во-вторых, вы будете видеть свое тело прозрачным и сразу в двух ракурсах (слева и справа), и это обеспечит вам более полную зрительную информацию о взаимодействии с окружающим миром. В-третьих, в большинстве компьютерных игр “от третьего лица” вы видите своего персонажа будто бы через камеру, установленную на штативе и устойчивую к броскам и прыжкам, то и дело совершаемым вашим героем. Кому-то это может показаться преимуществом, но я придерживаюсь иного мнения. Наша реальная зрительная система способна интерпретировать изменения потока зрительной информации, происходящие во время подобных движений. Вы знаете, что двигаетесь, не потому что вы видите, как двигается ваше тело, а потому что картина видимого вами мира смещается. И, как мы узнаем в следующей главе, если эти изменения ведут себя так, как положено, зрительная система умеет правильно воспринимать то, что происходит в настоящий момент.

Может, нам лучше было бы смотреть на мир из-за собственной спины, а не так, как мы на самом деле его видим? Ну, даже если это было бы действительно лучше, есть немало веских причин, по которым глаза, порхающие сзади, причиняли бы серьезное неудобство. И пусть нам даже удалось бы приобрести такой взгляд на мир, не прибегая к помощи длинных глазных стебельков, — думаю, это значило бы поменять шило на мыло: что-то мы смогли бы делать лучше, а в чем-то проиграли бы. С такой зрительной системой “от третьего лица” мы не видели бы свои руки, нос и рот так же хорошо, как прежде, и не могли бы столь же четко координировать их взаимодействие с окружающим миром. Зато мы видели бы то, что обычно видеть не способны — себя целиком, — и, вероятно, успешнее управляли бы теми движениями, в которых участвует все тело. (Может быть, вам наконец бы удалось сделать это проклятое “колесо”, которое никак не получалось в детстве.) Это было бы особенно полезно для тех людей, чья координация движений нарушена вследствие травмы или болезни: подобно тому, как визуомоторная информация, получаемая от рук, способствует восстановлению их движений после травмы, так и наблюдение со стороны за собственным телом могло бы помочь восстановить общую координацию.

Рис. 9.

Представьте, что у вас есть глазные стебельки, которые позволяют подвесить глаза с двух сторон позади вас. Или лучше вообразите, что у вас со спины установлены две камеры, которые передают зрительную информацию через специальные очки, а) и б) Вот что видят ваши глаза: левый глаз видит ваше тело с правой стороны своего поля зрения, а правый глаз, наоборот, с левой стороны, в) А вот как выглядит единое, обобщенное восприятие. Вы видите два собственных изображения, каждое из которых прозрачно. Точка, из которой вы смотрите, кажется вам расположенной сзади от вас.

Хотите вы или не хотите покупать за 1999 долларов 95 центов мой прибор самонаблюдения “от третьего лица”, главная мысль здесь такова: необходимость видеть одновременно и выступающие части своего тела, и то, что скрывается за ними, могла быть главной причиной расположения наших глаз по бокам головы и, как следствие, наличия бинокулярной области. Все это, однако, не отвечает на другой вопрос: почему, хотя почти у всех животных глаза находятся по бокам от плоскости симметрии, у одних они смотрят в разные стороны (обеспечивая панорамное зрение), а у других (вроде нас с вами) направлены вперед, позволяя видеть только то, что прямо по курсу, зато создавая обширную бинокулярную область? В надежде найти ответ нам придется разобраться с тем, что еще примечательного есть в бинокулярной области, благодаря которой мы можем смотреть сквозь себя (для этого достаточно, чтобы в нее помещались выступающие части нашего тела). В этом смысле интересующий нас вопрос можно сформулировать так: почему наша бинокулярная область шире нашего носа? Или так: чем бинокулярная область полезна при разглядывании окружающего мира? Мы уже обсуждали “рентгеновские” способности, которые позволяют нам смотреть сквозь себя, и кто знает, не распространяются ли они дальше нашего тела? Можем ли мы пронизывать взглядом не только свои носы, но и другие предметы? И если да, то не здесь ли таится ключ к пониманию того, почему наши глаза направлены вперед?

Видеоигры для циклопов

Мало кто из нас хорошо представляет, что это такое — быть циклопом. Вы можете, когда вам угодно, закрыть один глаз, но обычно этого не делаете, и уж конечно вы не станете делать это надолго — сложным акробатическим упражнениям люди посвящают куда больше времени. Но если вам приходилось играть в видеоигры с интерфейсом “от первого лица”, у вас определенно имеется значительный циклопический опыт: независимо от того, сколько у вас глаз, в такие игры вы играете по-циклопьему (рис. 10). Это связано с тем, что в видеоиграх нам приходится иметь дело с одним-единственным изображением — как если бы мы смотрели на мир всего одним глазом. Следовательно, можно предположить, что в подобных играх циклопы имели бы преимущество — ведь они привыкли быть циклопами и, значит, им не пришлось бы приспосабливаться!

В свете циклопической природы этих видеоигр имеет смысл поиграть: вдруг нам удастся отыскать, подсказки насчет того, чем бинокулярное зрение так полезно для нас (не считая способности смотреть сквозь себя)? Играя в видеоигры, мы могли бы задаться вопросом: “Чего нам не хватает?" и таким образом определить плюсы бинокулярного фения.

Поскольку обычно люди считают, что наличие двух глаз связано с восприятием объема и глубины (явление, называемое стереопсисом), имеет смысл поинтересоваться, а так ли трудно оценивать расстояния между предметами в одноглазом мире видеоигр. Ответом на этот вопрос будет “нет”. Степень реалистичности изображения настолько высока, что дает массу способов определить расстояние между различными участками арены действия. И это касается даже отдельных скриншотов. Когда же вы действительно играете в игру, перемещая своего персонажа, расстояния определить и того проще благодаря еще одному заметному свойству объемных картин, называемому параллаксом движения: предметы в вашем поле зрения, которые находятся ближе к вам, двигаются быстрее тех, что расположены дальше.

Наша способность искусно маневрировать в хорошо прорисованном виртуальном мире наводит на мысль, что стереопсис не так важен, как зачастую думают. И в самом деле, его значение для реальной жизни оказалось на удивление трудно выяснить. Потеряв один глаз, люди лишаются не только бинокулярности, но и существенной части своего поля зрения вообще, однако даже они сами не чувствуют себя зрительно неполноценными. Известны одноглазые летчики, гонщики, хирурги и пираты. Ученые не смогли найти достоверных доказательств даже тому, что с такими людьми чаще случаются дорожно- транспортные происшествия.

Итак, те, у кого нет бинокулярного зрения, не слишком страдают от нехватки ощущения глубины и объема. А что мы действительно теряем при утрате бинокулярности? Способность смотреть сквозь себя. А еще? Утрачиваем ли мы другие свои способности?

Полагаю, что да. Как-то раз, играя в “Зов долга — 2”, я решил не носиться как угорелый, стреляя во всех подряд и не заботясь о себе, а постараться в течение 25-минутного тура не погибнуть ни разу, ну или хотя бы погибать как можно реже. В качестве оружия я выбрал, как обычно, снайперскую винтовку. Оставалось найти безопасное место, залечь и терпеливо ждать, когда вдали появятся мишени. Наиболее удобным местом, где мог бы залечь снайпер, оказались кусты и прочая густая растительность.

Вот тут-то нашему циклопу пришлось столкнуться с трудностями. Как выяснилось, рассмотреть что-либо сквозь кустарник практически невозможно. Я мог видеть мишени только через просветы в листве, и поэтому, чтобы увидеть больше, то и дело ерзал, а это выдавало мою позицию. Если вы хотите увидеть качественную разницу между прячущимся в кустах циклопом и человеком с двумя глазами, взгляните на траву, изображенную на рис. 11. Вот что увидит залегший в густой граве циклоп: не слишком много. А ведь люди смотрят на мир на циклопий манер, не только играя в компьютерные игры. Настоящие снайперы, оснащенные двумя направленными вперед глазами, тоже превращаются в циклопов, когда прицеливаются, и сталкиваются с теми же проблемами, что и я во время игры в “Зов долга — 2” (только в их случае последствия могут оказаться куда серьезнее).

Рис. 10.

Циклопы играют в видеоигры не хуже, а то и лучше нас.

Вы, вероятно, не найдете здесь ничего удивительного. Разумеется, сидя в кустах, мы видим исключительно через просветы между листьями. Так чем же реальность в этом смысле лучше игры? И все же наличие двух глаз, смотрящих в одном направлении, решительно меняет положение дел — при условии, что расстояние между глазами превышает размер листьев. Теперь ваше преимущество состоит в том, что вы смотрите на то, что за кустами, не из одной точки, а из двух, и в некоторых случаях это может соответствовать разнице между тем, чтобы видеть картину полностью, и ее половиной (причем с такими лакунами, что невозможно ничего разобрать).

Чтобы лучше понять мою мысль, возьмите авторучку, поднимите вертикально перед собой и посмотрите на что-нибудь вдалеке за ней. Если вы закроете один глаз, а после другой, то увидите: в обоих этих случаях ручка — точно так, как до этого ваш нос — перегораживает часть поля вашего зрения. Но открыв оба глаза, вы будете видеть все, что за ручкой (и ее саму тоже). Почти все мы в детстве замечали эту странность. А теперь растопырьте пальцы обеих рук и поднимите перед собой. Обратите внимание, сколько всего вы видите, когда смотрите обоими глазами, а не одним. Один глаз упускает из виду очень многое, а глядя в оба, вы видите практически все.

На рис. 12 показаны два взгляда сквозь ту же самую травяную поросль, что и на рис. и. Ни одна из этих картинок сама по себе не позволяет увидеть, что находится за травой, но если бинокулярно слить их воедино, обзор намного улучшается. Для этого следует сначала пристально посмотреть на оба изображения, а затем направить взгляд сквозь них (то есть как бы сфокусировать его на чем-то, что находится по другую сторону страницы, пусть даже в действительности вы, конечно же, не можете видеть сквозь нее). Проделав это, вы увидите две копии каждой из представленных на рис. 12 картинок — всего четыре изображения. Ваша цель — сделать так, чтобы две центральные картинки из этой четверки наложились в вашем восприятии друг на друга и изображений осталось три. Добиться этого можно, постепенно меняя фокусировку: если глаза сфокусированы слишком далеко по ту сторону страницы — картинок четыpe, слишком близко — всего две. Где-то между этими крайностями вы увидите три изображения, причем то, что посередине, будет представлять собой слияние левой и правой картинок. Пейзаж будет казаться объемнее. Помимо этого, трава окажется как бы “просвеченной”, и это позволит вам составить гораздо более определенное представление о том, что за ней.

Рис. 13а демонстрирует, как левый и правый глаз видят по отдельности другую картину — на этот раз лицо, закрытое листвой. А на рис. 13б и 13в видно, как вы воспринимаете эти изображения на самом деле — в зависимости от того, на что именно смотрите. Сфокусировавшись на лице, вы видите его целиком, а также два прозрачных изображения листвы. Сфокусировав же взгляд на листьях, вы увидите как саму листву, так и два прозрачных, частично перекрывающихся лица за ней.

Итак, как мы и предполагали, у нас действительно есть что-то вроде рентгеновского зрения, позволяющего видеть сквозь окружающие предметы. И, со всем уважением к Супермену, эта наша способность в чем-то превосходит его. Во-первых, никому в точности не известен принцип работы “рентгеновского” зрения Супермена. Возможно, тут не обошлось без какого-нибудь опасного излучения — вроде, скажем, действительно рентгеновского. А раз так, большинство окружающих вряд ли придет в восторг, если вы будете использовать эту свою сверхспособность слишком часто, — то есть кайф уже будет не тот. Во-вторых, даже если вам плевать на окружающих, себе вы точно вредить не захотите, а значит, не станете просвечивать “рентгеном” выступающие части собственного тела. В-третьих, сверхспособности Супермена не позволяют ему видеть сквозь свинец, а наши работают независимо от противостоящего нам материала. Покуда габариты объекта не превышают расстояние между нашими глазами (как у авторучки и листьев большинства деревьев), мы способны видеть его насквозь (условия, необходимые, чтобы наше “рентгеновское" зрение могло функционировать, мы подробнее рассмотрим ниже). В-четвертых, мы способны видеть не только сквозь хаос окружающих нас предметов, но и сами эти предметы, а Супермен со своим зрением — если только оно аналогично рентгену, используемому в медицине, — теряет из виду многое из того, на что смотрит.

Рис. 11.

Если бы за такой травой лежали мы со своими двумя глазами, мы довольно сносно видели бы сквозь нее. Однако, играя в компьютерную игру, мы фактически превращаемся в циклопов и лишаемся способности видеть вещи насквозь.

Учитывая все, что было здесь сказано о нашей способности смотреть сквозь себя, вывод, что мы можем видеть сквозь другие предметы, вряд ли покажется удивительным. Для наших глаз предметы есть предметы, будь то наши конечности, или то, что мы ими держим, или то, что находится за ними. Является ли эта способность видеть вещи насквозь случайным и несущественным побочным эффектом имеющегося у нас благодаря бинокулярному зрению восприятия объема и глубины? Или, может быть, затруднения, с которыми я столкнулся в видеоигре при попытке разглядеть что-либо сквозь густую листву, и легкость, с которой в той же игре я мог оценивать глубину и объем, намекают на то, что истинное назначение бинокулярности иное? Может быть, Леопарду и Эфиопу из сказки Киплинга бинокулярное зрение и направленные вперед глаза были нужны, чтобы лучше видеть Зебру и Жирафа в лесной чаще? Может быть, те, кто на протяжении всей истории изучения бинокулярности придавал такое большое значение восприятию объема, за деревьями не видели леса?

Рис. 12.

Вот что видят левый и правый глаз сквозь траву (рис . 11). На обеих картинках мало что можно разглядеть, но если бы вам допелось тут залечь, то вы бы видели неплохо благодаря своей способности "сплавлять" воедино картинки. Можете сымитировать это восприятие, пристально вглядываясь сквозь страницу до тех пор, пока левая и правая картинки не совпадут одна с другой. Когда это произойдет, вы получите объединенное бинокулярное изображение и сможете видеть сквозь заросли.

Мир, расколотый пополам

Когда я был маленьким, мне нередко приходилось сидеть, уставившись в оклеенную обоями в цветочек стену нашей ванной, и я позволял взгляду направляться куда-то вдаль за нее. В такие моменты мне казалось, что твердая стена давала посередине вертикальную трещину и раскалывалась надвое. Когда я наклонял голову, две эти половины будто бы расходились, и одна придвигалась ко мне. Я не был склонен к фантазиям, а до появления фильмов вроде “Матрицы” тогда оставалось лет двадцать, но однажды мне вздумалось проверить, смогу ли я пролезть в узкую щель между двумя разделившимися стенами. Понятия не имею, куда я рассчитывал таким образом попасть, но прохода, разумеется, не было. И я, имея в запасе немало времени, просто начал задумываться о полезных “обманках”, которые готовит нам мозг.

Можете попробовать сами. Сложите ладони чашей, поднесите их довольно близко к лицу (или найдите подходящие обои для ванной) и сфокусируйте взгляд так, чтобы глаза смотрели как бы сквозь руки. Как и в опыте с авторучкой, вы увидите два изображения ладоней. Однако изображения авторучки не перекрывались, так что каждое из них было прозрачным и нисколько не препятствовало обзору. Но два изображения сложенных рук частично наползают друг на друга в вашем восприятии, и видеть сквозь свои ладони вы не можете — да и как иначе, ведь они мешают смотреть обоим глазам одновременно! Однако каждое из двух этих изображений само по себе прозрачно, что на первый взгляд странно: если так, почему вы не видите сквозь них? В действительности их прозрачность позволяет вам видеть картину, воспринимаемую каждым глазом, несмотря на то, что она частично перекрывается картиной, воспринимаемой вторым глазом. То есть в данном случае прозрачность служит не затем, чтобы видеть мир, находящийся по другую сторону ваших ладоней, а чтобы видеть изображение самих ладоней, получаемое первым глазом, сквозь их изображение, получаемое вторым глазом.

Таким образом, разошедшаяся стена, сквозь которую я собирался шагнуть в параллельный мир, была попросту еще одним примером того, как, вглядываясь сквозь близлежащий объект, мы видим его в двух экземплярах. Однако обычно мы не смотрим сквозь крупные непрозрачные предметы — разве что когда скучаем в оклеенной обоями ванной родительского дома. Это не то, что нам приходится делать часто, и уж точно не то, из чего можно было бы извлечь выгоду. Тем не менее встречаются житейские ситуации, когда раскалывать мир надвое может быть действительно полезно. Ну ка поднимите палец, только в этот раз сфокусируйте взгляд на нем, а не на том, что находится за ним. Теперь вы видите всего одно изображение пальца, и оно непрозрачно. Но в вашем восприятии изменилось не только это. Вместо двух изображений пальца осталось одно, но зато вы видите целых две картины находящегося за ним мира: левым и правым глазами. Вы по-прежнему ничего не упускаете из виду, но уже не потому, что ваш палец кажется прозрачным, а потому, что мир позади пальца раздвоился (рис. 13в). Как нам удается видеть на своем внутреннем экране сразу две картины, если на нем помещается только одна? Наш мозг справляется с данным затруднением, позволяя двум картинам частично перекрываться и делая каждую прозрачной, так что ни одна из них не загораживает другую. То есть мозг снова прибегает к прозрачности как к полезной иллюзии, но теперь она нужна нам не для того, чтобы увидеть нечто, расположенное позади, а чтобы видеть сразу два изображения одного и того же. Ровно то же самое мой мозг проделывал и тогда, когда я таращился на обои, с той лишь разницей, что теперь мы сфокусировали взгляд на чем-то по эту сторону стены (например, на пальце).

Рис. 13.

а) Что видят левый и правый глаз, когда смотрят на лицо за веткой дерева. б) Что увидите вы, если сфокусируете взгляд на лице: два прозрачных изображения ветви и непрозрачное лицо позади них. в) А вот что вы увидите, если сфокусируетесь на ветви: непрозрачная ветвь и два прозрачных частично перекрывающихся лица за ней. На чем бы мы ни фокусировали взгляд, в обоих случаях, (б) и (в), лицо и ветвь с листьями видны целиком.

Прозрачность — удобная штука, позволяющая нам не только видеть действительно прозрачные предметы, но и создавать полезные иллюзорные отображения: 1) выступающих частей нашего тела, 2) предметов, перегораживающих нам обзор и 3) даже окружающего мира (если сфокусировать взгляд на близлежащем объекте). И обратите внимание, что, в отличие от зрительного восприятия подлинной прозрачности, у вас есть выбор: можно направить взгляд на предмет — скажем, на авторучку, — и сделать его непрозрачным, чтобы четче рассмотреть. Однако прозрачность не была бы полезным приспособлением в вашем внутреннем “наборе для рисования”, если оба глаза видели бы одно и то же. Но поскольку каждый глаз видит нечто такое, чего не видит другой, нашему мозгу приходится как-то выкручиваться, чтобы угодить обоим, и прозрачность — та уловка, к которой он прибегает для решения этой дилеммы. Так мы плавно переходим к следующей теме: восприятию изображений, лишенных подобия.

Бесподобное зрение

Не то чтобы я гордился своим умением подглядывать из-за угла, но в этом деле я мастер. И вы в нем тоже хороши. Кто-то, наверное, скажет, что подглядывание это не то дело, в котором можно быть хорошим или плохим. То есть, конечно, вы вольны его использовать во благо или во зло, но в самой способности к подглядыванию нет ничего примечательного. Любопытная Варвара, возможно, малосимпатична, но уж суперзлодейкой-то ее вряд ли назовешь! Тем не менее способность к подглядыванию требует от мозга специальных механизмов — таких, которые должны были закрепляться естественным отбором в ходе эволюции. Без них вы не умели бы подсматривать — или делали бы это не так хорошо. Чтобы понять, почему, поднимите перед собой кружку или книгу и выгляните из-за нее украдкой, одним глазком. При этом важно оставить свой неподглядывающий глаз открытым — даже если кроме кружки ему не видно ничего. На что следует обратить внимание? Вам видна вся обстановка. Но при этом вы видите и кружку — вам кажется, что она прозрачна и что вы глядите сквозь нее.

Казалось бы, ну и что с того — особенно если вспомнить, как много мы рассуждали о способности смотреть сквозь предметы. Однако заметьте: теперь изображения, получаемые каждым из ваших глаз, совершенно различны, и все же мозг по-прежнему в состоянии “сплавить” эти не похожие друг на друга картинки в единое целое. Изучение бинокулярного зрения на протяжении почти всей своей истории ограничивалось ситуациями, когда мозгу приходится иметь дело с парой изображений, отличающихся только углом зрения (благодаря чему становится возможным стереоскопическое, трехмерное восприятие). Ну а насколько мы способны благополучно воспринимать мир в случаях, когда никакие части этих картинок не имеют взаимного соответствия? Если показывать нам два абсолютно разных изображения, мозг обычно не воспринимает их как целое. Например, если одному глазу предъявить шахматный узор, а второму — узор в форме спирали, мозгу не удастся объединить их в связную картину по причине отсутствия таковой. Вместо этого он попытается угнаться сразу за двумя зайцами, воссоздавая целостное изображение шахматного рисунка, потом спирали, снова шахматного рисунка, и так далее. Это явление носит название бинокулярной конкуренции и производит впечатление вполне приемлемого выхода из затруднительной ситуации.

Так почему же бинокулярная конкуренция не возникает при подглядывании? Ваш головной мозг откуда-то знает, что данное сочетание двух абсолютно не похожих друг на друга изображений — окружающей обстановки, которую видит один глаз, и кружки, которую видит другой, не бессмысленно, и умеет создать подходящую для восприятия реальности полезную иллюзию. То есть мозг разбирается в том, как подглядывать и как вообще выпутываться из неразберихи, когда перед одним глазом есть какая-то помеха — например, лист дерева, — а перед другим ее нет. Отсутствие бинокулярной конкуренции в случаях с подглядыванием и ее наличие в опыте с шахматным и спиральным узорами говорят о том, что наш мозг — великий мастер выстраивать зрительную картину, несмотря на разнообразные помехи, и это не просто автоматическая, неизменная реакция на ситуации, когда входные сигналы от правого и левого глаз не имеют между собой ничего общего.

Но справляться с проблемой бинокулярной конкуренции при подглядывании — это не все, на что способен мозг. Он знает, что кружку следует видеть находящейся вблизи и прозрачной, а прочую обстановку — удаленной и непрозрачной. Почему он решает, что надо делать так, а не, наоборот, показывать нам непрозрачную кружку сквозь прозрачную картину всего остального? Дело в том, что между двумя этими изображениями имеется принципиальное различие, облегчающее ему задачу: вы смотрите на предметы, расположенные гораздо дальше кружки, кружка оказывается не в фокусе и в связи с этим выглядит расплывчато, а окружающая обстановка расплывчатой не является. Таким-то образом мозг и определяет, что смотреть нужно сквозь кружку на окружающий мир, а не наоборот. Дерек Арнолд, Филип Гроув и Томас Уоллис показали в 2007 году, что в этом мозг очень силен. Ученые обратили внимание на то, что когда вы всматриваетесь в предмет сквозь лесную листву, то при вашем движении (или при дуновении колышущего листья ветра) тот глаз, который видит объект, и тот, которому мешает смотреть лист, непрерывно меняются ролями. Но при этом вы все время видите интересующий вас предмет, а листья, загораживающие обзор, все время кажутся прозрачными. То есть решение, какой объект сделать прозрачным, принимается на ходу: пускай листья попеременно закрывают то один, то другой глаз, — мозг твердо знает, что именно нечеткие изображения нужно видеть насквозь. Эволюция такой способности вряд ли была бы возможна у существа, не жившего в среде с многочисленными помехами зрению. Напрашивается вывод: мы сконструированы в расчете на помехи, сквозь которые нам придется смотреть.

Первые намеки на то, насколько хорошо наши глаза умеют выстраивать единое, целостное изображение в ситуациях, когда картинки, видимые левым и правым глазом, не совпадают, обнаружились в конце 8о-х годов в ходе кропотливого исследования Синсукэ Симодзе и Кена Накаямы. Они изучили, как головной мозг оценивает объемность предметов, которые видны лишь одному глазу. Благодаря их работе, а также множеству последовавших за ней, мы понимаем, что мозг обладает просто невероятным пониманием закономерностей того, как одни предметы загораживают другие, и пользуется этим для построения единого изображения, несмотря на несовпадение получаемых им зрительных сигналов. Например, если левый глаз видит слева от кружки шарик, а правый шарика не видит, то мозг из этого заключает, что шарик находится сзади и слева от кружки, и показывает нам соответствующую картинку.

Несмотря на то, что работа Синсукэ Симодзе и Кена Накаямы послужила толчком к тщательному изучению способностей головного мозга управляться с изображениями, не подобными друг другу, нам понадобилось некоторое время, чтобы в полной мере оценить свою способность видеть сквозь помехи. Одним из этапов этого осознания стало упоминавшееся исследование Арнолда и его коллег: оно показало, сколь ловко мы выпутываемся из ситуаций, когда помехи возникают на пути то одного, то другого глаза. Джейсон Форт, Джонатан У. Пирс и Питер Ленни из Нью-Йоркского университета в статье 2002 года убедительно продемонстрировали нашу способность справляться с испытаниями сложнее подглядывания. Ученые рассмотрели случаи, когда оба глаза видят одни и те же помехи, но разные изображения за ними. Испытуемые смотрели сквозь изгородь на объекты, расположенные так, чтобы сигналы, получаемые левым и правым глазом, были вроде тех, что мы видим на рис. 14а: левый глаз видит только несколько вертикальных полос от общей картины (в данном случае это человеческое лицо), а те ее части, которые соответствуют пробелам, видит правый глаз. Для того чтобы было понятнее, какая именно часть картины доступна каждому глазу, на рис. 14б показаны только видимые вертикальные полосы, без изгороди. Два глаза получают абсолютно различную информацию о лице, на которое смотрят, и мозг должен разобраться, как склеить эти разрозненные картинки в связное изображение. Так вот, оказалось, что он прекрасно владеет этим искусством. Если вам удастся слить воедино две картинки на рис. 14а, глядя “сквозь” страницу, вы получите примерно то же, что изображено на рис. 14".

Предвижу возражение, что, дескать, опыт на рис. 14 не слишком показателен, поскольку изгороди - изобретение сравнительно недавнее. И вообще, так ли часто в действительности нам приходится видеть за какой-либо преградой настолько разные картинки? На рис. 15 показан обзор для каждого глаза, вглядывающегося сквозь просветы в заграждении, и видно, что левому и правому глазу действительно доступны разные участки общей картины. Несовпадающие изображения вроде тех, что представлены на рис. 13а и 14a, — обыденность для лиственного леса, и это было затруднение, которое головному мозгу следовало преодолеть. Но вместе с тем это была удача: как только мозг обзавелся механизмами, позволявшими получать целостные бинокулярные изображения вопреки помехам, он сразу же приобрел более определенный взгляд на (отгороженный помехами) мир. А это, в свою очередь, запустило эволюцию такого признака, как направленные вперед глаза, дававшего возможность расширить границы этого усовершенствованного взгляда. Данную тему мы подробнее обсудим в следующем разделе.

Рис. 14.

а) Что видят ваши глаза, когда вы смотрите на чье-либо лицо сквозь изгородь. В данном случае все было подогнано так, чтобы левый и правый глаз видели абсолютно разные участки лица, но при этом ни один из участков не был полностью скрыт, б) Изображения лица, получаемые каждым из двух глаз, помещены одно над другим, чтобы лучше показать “пазл”, который мозгу предстоит собрать, в) Картина, воспринимаемая вами, когда вы фокусируете взгляд на лице. Вам видны два прозрачных изображения забора, сквозь которые вы видите лицо целиком. Это разновидность той ситуации, когда левый и правый глаз видят совершенно разные картины, но вместе не упускают из виду ничего. Джейсон Форт, Джонатан У. Пирс и Питер Ленни досконально изучили то, как мы воспринимаем “бинокулярные пазлы", и опубликовали результаты своих исследований в 2002 году.

Рис. 15.

Каждому глазу обычно видится за помехами что-то свое.

Но прежде чем продолжать, давайте предвосхитим дальнейшее развитие нашего разговора, еще раз внимательно посмотрев на рис. 14в. Мало того, что наш головной мозг видит целиком лицо за забором, он видит при этом и сам забор, используя ту же уловку “скопируй мир на ‘прозрачку’ в двух экземплярах”, которую мы ранее рассматривали. Любопытно, однако, что в данном случае обе прозрачные копии полностью покрывают поле зрения, не оставляя пробелов. С подобным мы тоже уже сталкивались — когда выглядывали из-за кружки, — но особенностью рис. 14в является то, что здесь каждую из двух “прозрачек” формируют сигналы, получаемые от обоих глаз, а не только от одного из них. Оба эти примера с “прозрачками” говорят о том, что наше зрение не ограничивается тем, чтобы видеть в заданном направлении только один (непрозрачный) предмет. В отличие от животных, чьи глаза направлены в разные стороны, мы, благодаря бинокулярной области, способны видеть одновременно до двух непрозрачных предметов в любом заданном направлении! Животные с глазами, направленными вперед, не теряют способности видеть что-либо, а, напротив, приобретают способность видеть в хаосе окружающих предметов сразу два слоя. Как будто панорамное зрение животных с глазами по бокам головы сложили вдвое и дали возможность видеть оба слоя сразу. То есть получилось объединенное восприятие, которое охватывает только одну полусферу зрительного поля (переднюю), но на самом деле “оглядывает” вдвое больше вследствие способности видеть два слоя одновременно. Именно благодаря этой способности два глаза, глядящие в одном направлении, легко “просвечивают” препятствия. Иными словами, наше умение оперировать изображениями, не имеющими подобия, позволяет нам бесподобно видеть сквозь помехи.

Глаз-булыжник

Чтобы разбить окно моей гостиной, достаточно одного булыжника — если, конечно, у вас хватит наглости подойти к дому вплотную. Присутствие у вас второго камня свидетельствовало бы, наверное, о вашем профессионализме, но, скорее всего, он не понадобился бы: вероятность успеха и при единственном броске практически стопроцентная. Ну а что если я оставлю перед домом собаку и вам придется бросать камень с другой стороны улицы? В этом случае второй камень пришелся бы очень кстати и примерно удвоил бы ваши шансы расколотить мое окно.

Если только... Если только вы, вместо того чтобы по-дикарски швырять камни, не прихватите с собой высокоточный камнемет, способный попасть в одну и ту же точку два раза подряд. Притаившись за скульптурой фламинго в саду соседей через дорогу, вы наводите орудие и стреляете. Из укрытия невозможно разобрать, разбито ли стекло и нужен ли еще один выстрел. Может, он и не нужен, но пособие по камнеметанию советует быть упорным, и вы запускаете второй булыжник. И как же второй бросок повлияет на ваши шансы разбить окно? Если после первого выстрела вы не прицеливались заново, то второй их не повысит. Либо вы сразу разбили стекло и второй выстрел не нужен, либо в первый раз вы промазали и непременно промажете снова. Следовательно, дважды стрелять таким манером из высокоточного орудия ничуть не лучше, чем выстрелить однократно. Фактически, хотя вы и бросили два булыжника, в каком-то смысле произошло всего одно событие. При этом потраченное время и лишний шум могут способствовать тому, что мои соседи заметят подозрительного типа, прячущегося за их фламинго, и позвонят в полицию.

Даже если у вас нет информации о результате первого выстрела и, следовательно, подсказок насчет того, куда целиться, то даже от случайного перенаведения орудия будет больше проку, чем от повторного выстрела в прежнюю точку. Случайное перенаведение будет означать, что два ваших выстрела независимы: успех первого никак не повлияет на успех второго. Перенаведение примерно вдвое повышает вероятность того, что хотя бы один камень разобьет окно. Конечно, было бы еще лучше, если бы перед вторым прицеливанием вы смогли оценить точность первого, но здесь важно, что сама вероятность работает на вас.

Итак, когда лучше идти на дело, вооружившись всего одним булыжником? Когда в окно легко попасть; когда броски не являются независимыми событиями; при наличии обоих условий. А два камня предпочтительнее брать в тех случаях, когда в стекло попасть непросто и когда второй бросок является совершенно новой попыткой его разбить.

Животные, изучающие мир, напоминают хулиганов, бьющих стекла. Правда, вместо того чтобы разбивать окна, они занимаются тем, что стараются хорошо изучить обстановку. Окно разбито, если в него попал хотя бы один камень. Так и любую точку пространства можно считать успешно проинспектированной, если она находится в поле зрения хотя бы одного глаза. Трудность попадания в окно при конкретном броске аналогична трудности попадания точки в поле зрения конкретного глаза. А инспектировать точки или участки окружающего мира бывает непросто в связи с тем, что большинство предметов непрозрачны и некоторые точки могут скрываться за ними. (Я говорю “инспектировать”, а не “видеть”, потому что когда вы смотрите в пустоту — скажем, в некоторую точку пространства в трех метрах от вас и в метре от пола, — вы на самом деле не видите эту точку, но контролируете ее в том смысле, что смогли бы увидеть любой предмет, окажись он в этой точке.)

Из близкого сходства этих двух занятий — наблюдения и бросания камней — следует, что один глаз столь же хорош для визуального наблюдения за какой-либо точкой, как и два, в следующих случаях: данная точка легко доступна для наблюдения; нет принципиальной разницы в том, как ее видят оба глаза; первое и второе условие сразу. Остановимся на первом: когда животному действительно легко инспектировать те или иные точки окружающего пространства? Когда обзор ему ничто не загораживает. С точки зрения эволюции это обычно означает отсутствие листьев и прочих помех растительного происхождения. Для краткости я буду называть такой тип местообитания “безлиственным”. То есть если там, где обитает животное, нет листьев, то нет и заметного преимущества в том, чтобы наблюдать за одной и той же точкой не одним глазом, а двумя. Теперь перейдем ко второму “либо”: когда второй глаз действительно не дает существенно нового взгляда на точку? Ответ: когда расстояние между глазами животного меньше, чем размер листа или какой то другой растительной помехи, обычной для местообитания данного животного. Как обстоит дело, если вы пытаетесь заглянуть за предмет, габариты которого значительно превышают расстояние между вашими глазами? Вообразите, что вы созерцаете обычный городской пейзаж, где все — люди, мусорные баки, автомобили, здания — гораздо больше расстояния от левого вашего глаза до правого. Или представьте, каково быть мышью в лесу, где листья не меньше, а то и значительно больше среднестатистической мыши? В таких обстоятельствах что видит один глаз, то обычно видит и другой. Следовательно, если в лиственном местообитании расстояние между глазами животного мало по сравнению с размером листьев, то наблюдать за какой-либо точкой окружающего мира двумя глазами немногим лучше, чем одним.

Итак, один глаз по эффективности инспектирования окрестностей будет примерно равен двум в случаях, когда местообитание животного безлиственно и /или когда невелико расстояние между глазами животного в сравнении с обычными для его окружения листьями. При соблюдении одного из этих условий или их обоих я называю окружающую среду животного “беспреградной” — см. верхний ряд и левый столбец рис. 16 (три квадрата из четырех, за исключением нижнего правого). В беспреградной среде бинокулярное зрение — то есть такое зрительное восприятие, которое возникает, когда оба глаза смотрят в одном и том же направлении, — не дает особых преимуществ, и поэтому на любую конкретную точку окружающего мира животному достаточно смотреть одним глазом. А значит, если среда животного лишена листьев и /или животное мелкое, то можно ожидать, что оно будет отличаться маленькой бинокулярной областью (глаза расставлены сильнее) и, следовательно, панорамным зрением.

Дело принимает интересный оборот, когда в паре условий не соблюдается ни “и”, ни “или”: то есть когда вокруг полно листьев, а расстояние между глазами животного превышает ширину листа. Такую комбинацию факторов я называю блокирующей средой (см. нижний правый квадрат на рис. 16). В блокирующей среде второй глаз может значительно, даже вдвое, повысить шансы успешно проинспектировать ту или иную точку окружающего мира, и именно в этих условиях бинокулярное зрение приобретает рентгеновские свойства, которые дают возможность смотреть сквозь помехи и видеть за деревьями лес. Иными словами, бинокулярное зрение превращается в рентген, позволяющий животному видеть сквозь хаос окружающего мира, только в том случае если мир этот покрыт листвой, а само животное — крупное.

Если вам нужно приглядывать за некоей точкой окружающего пространства, то теперь мы знаем, в каких случаях на нее стоит смотреть в оба, а когда хватит и одного глаза. То есть теперь нам известны условия, при которых два глаза, глядящие в одном направлении, работают как рентген. Но мы все еще не можем объяснить, в чем состоит преимущество того, чтобы глаза были направлены вперед, а не в стороны, потому что нам пока не известны соотношения выгод и издержек для каждого варианта.

Рис. 16.

Комплект из двух глаз приобретает рентгеновские способности, только если местообитание животного богато листвой (которая мешает видеть предметы), а само животное имеет крупные габариты (чтобы расстояние между глазами превышало размеры обычного для данной местности листа). Если, как я предполагаю, “рентгеновское” зрение действительно движет эволюцию направленных вперед глаз, то глаза должны быть направлены вперед только у животных, которые соответствуют нижнему правому квадрату данной таблицы. Это предсказание мы проверим позже, в разделе “Большие листолюбцы".

Цена задней слепоты

В повседневной жизни мы внимательно следим за расходами. Конечно, я мог бы раскошелиться и купить нужный мне удлинительный шнур прямо сейчас, но, взглянув на цену, решаю подождать и подарить его жене на Рождество, убив таким образом сразу двух зайцев. Мы, ученые, смотрим на цены ничуть не меньше других, однако когда дело доходит до теорий, объясняющих, почему в ходе эволюции у животного выработался тот или иной признак, мы можем так быть увлечены своей блестящей догадкой насчет его функции, что забываем учесть расходы. В конце концов, нашего кошелька эти расходы не касаются, а потому не привлекают к себе особого внимания.

Особенно это справедливо для такого признака, как глаза, направленные вперед. Гипотезы, объясняющие, для чего нам нужна подобная посадка глаз, зачастую упускают из виду то, чем мы жертвуем ради нее: способностью видеть позади себя. Например, если, как считается, естественный отбор благоприятствовал глазам, направленным вперед, из-за обеспечиваемой ими широкой области стереоскопического зрения, то следует задуматься, чем это преимущество настолько ценно, что ради него стоило пожертвовать прекрасным задним обзором. Однако сопоставить достоинства стереоскопического восприятия того, что спереди, и способности видеть то, что сзади, — теоретическая задача не из легких: слишком уж о разных вещах речь. И все же любой ученый, взявшийся объяснять преимущества того, чтобы смотреть обоими глазами прямо перед собой, должен придумать подходящий способ сравнения. А это, увы, непросто: вполне можно понять, почему предыдущие попытки потерпели неудачу. Из этих неудач, тем не менее, следует, что прежние объяснения того, зачем в ходе эволюции наши глаза переместились вперед, вполне могут быть неудовлетворительными (и, я думаю, являются таковыми).

Однако если предположить, что функция направленных вперед глаз — смотреть сквозь гущу зарослей, — будет проще уяснить, почему ради этого стоило лишиться заднего обзора. В густых зарослях животное, глаза которого направлены вперед, может инспектировать перед собой вдвое большее пространство, чем животное с глазами, глядящими в стороны. Но зато животное с направленными в стороны глазами может одинаково успешно инспектировать то, что находится перед ним, и то, что сзади. То есть глаза, глядящие вперед, и глаза, направленные в стороны, обеспечивают зрительный контроль примерно одного и того же объема пространства. Однако есть и отличие. Как правило, при распознавании объектов имеет место пороговый эффект: видя некоторую небольшую часть предмета, вы еще не можете его узнать, но, увидев хотя бы чуть-чуть больше, уже можете. Во многих ситуациях, возникающих в блокирующей среде, животное с глазами, направленными вперед, будет способно инспектировать практически все, что есть за зарослями, в то время как животное с глазами, посаженными по бокам, только половину. Животное, чьи глаза смотрят вперед, будет без труда распознавать предметы сквозь помехи, а у животного с глазами, направленными в стороны, возникнут с этим проблемы. Во многих случаях, благодаря способности животного с фронтальной посадкой глаз видеть перед собой вдвое больше, размер видимой ему части объекта будет выше порогового значения, тогда как у животного с боковой посадкой глаз он будет ниже порогового значения, и объект не будет распознан вообще. А информативные зрительные данные о том, что находится только прямо перед тобой, лучше, чем неинформативные обо всем вокруг. Впрочем, последняя антитеза реализуется не всегда: порой заросли могут быть настолько густы, что никакому животному ничего сквозь них не разглядеть. Но и в этом случае от глаз, направленных в стороны, будет лишь немногим больше толку, чем от глаз, направленных вперед.

Еще один способ сравнить преимущества двух этих типов посадки глаз: сопоставить тот объем окружающего пространства, в пределах которого животное способно распознавать объекты. Представим, что перед нами два слоя помех. Напоминаю, что если два глаза позволяют хорошо видеть сквозь один загораживающий слой, то все, что мы видим за этим слоем, мы обычно видим только одним глазом (рис. 15). Следовательно, сквозь второй слой помех два глаза видят примерно так же, как единственный глаз видел бы сквозь один слой. И если мы будем исходить из предположения, будто помехи значительны (например, заросли густы) до такой степени, что одним глазом мало что можно увидеть, то проникнуть за пределы второго слоя бинокулярное зрение будет фактически неспособно. И если второй слой расположен в непосредственной близости от первого, то глаза, направленные вперед, принесут своему обладателю незначительное преимущество, поскольку обеспечиваемая ими способность видеть сквозь слой помех будет ограничиваться узкой областью между первым и вторым слоями. Когда же, напротив, второй слой отсутствует или расположен достаточно далеко, глаза, направленные вперед, приносят животному практически неисчислимый выигрыш, позволяя распознавать предметы повсюду вплоть до горизонта или до второго, дальнего, слоя помех, в то время как зрение животного с глазами, глядящими в стороны, будет воспринимать лишь предметы, находящиеся по соседству — в пределах первого слоя.

На рис. 17 изображен промежуточный вариант среды: лес с крайне упорядоченной организацией листьев. Спору нет, этот “лес" не похож на настоящий, но тем не менее он поможет мне продемонстрировать очевидное преимущество, которое направленные вперед глаза обыкновенно приносят в блокирующей среде обитания. Серым цветом выделена область зрительного распознавания — те участки, где животное будет способно заметить объект, если таковой там вдруг появится. Животному с рис. 17а, чьи глаза направлены почти в разные стороны, видеть сквозь листву позволяет узкая бинокулярная область спереди, которая сквозь заросли как бы “высвечивает” предметы. Если глаза животного смотрели бы в абсолютно противоположных направлениях — то есть если бы бинокулярная область полностью отсутствовала, — то вся серая краска осталась бы внутри первого шестиугольника того, в котором находится животное. А глаза животного на рис. 17б направлены вперед, и поэтому оно обладает широкой бинокулярной областью. Это позволяет ему распознавать предметы, попадающие в любую точку не только передней половины шестиугольника, в котором оно находится, но и трех впереди лежащих шестиугольников. В сумме оно способно контролировать взглядом 3,5 шестиугольника, а животное с боковым расположением глаз — всего один.

Однако на самом деле эти расчеты даже недооценивают все преимущества, которые дают животным глаза, направленные вперед. Дело в том, что шестиугольный мирок рис. 17 плоский, а реальность трехмерна, и это особенно важно учитывать в лесу, где многие достойные внимания объекты могут появляться как сверху, так и снизу. В таком случае правильнее будет представлять наш лес не в виде аккуратных шестиугольных плиток, а как нагромождение шаров, причем поверхность каждого шара состоит из преграждающих зрение листьев. А поскольку вокруг одного шара можно уместить двенадцать других, в данной модели те животные, глаза которых направлены вперед, смогут зрительно контролировать пространство в пределах находящихся перед ними шести шаров, а также переднюю половину своего собственного шара, в то время как животные с боковым расположением глаз будут способны распознавать объекты внутри только одного шара — того, в котором они сами находятся. Таким образом, зрительно распознаваемый мир животных, обладающих направленными вперед глазами, окажется в шесть с половиной раз больше.

Рис. 17.

а) Слева изображен череп животного, глаза которого смотрят практически в противоположных направлениях. Два перекрывающихся полукруга показывают поле зрения каждого глаза и узкую бинокулярную область спереди. Справа обозначен участок, на котором данное животное способно распознать объекты, появись они там. Здесь я исхожу из допущения, что густота листвы позволяет бинокулярной области проникать сквозь один ее слой, но одному глазу видно слишком мало для того, чтобы распознавать предметы. Бинокулярная область этого животного служит своего рода просвечивающим заросли “прожектором”, б) Слева изображен череп животного, чьи глаза направлены почти прямо вперед. Перекрывающимися полукружиями показано зрительное поле каждого глаза. Справа обозначена область, где животное способно распознать объекты. Поскольку бинокулярная область велика, общий размер участка, который животное может контролировать взглядом, намного больше, чем у животного с боковым расположением глаз. Иначе говоря, на этом рисунке площадь, закрашенная серым, гораздо больше, и это наглядно демонстрирует, что в среде обитания с большим количеством помех “рентгеновское” зрение дает нам больше преимуществ, чем давала бы способность видеть позади себя.

Пользу от двух глаз, направленных вперед, можно уяснить себе, представив разжигание огня при помощи увеличительного стекла в облачный день. После того, как вы нашли хороший материал для растопки, у вас есть выбор. Можно взять два увеличительных стекла и навести их на разные участки сухого сена, но, скорее всего, единственным результатом окажутся две едва нагретые травинки. Это именно то, что дадут в зарослях глаза, посаженные по бокам головы: поверхностный взгляд на мир. Или же вы можете нацелить обе линзы и одну точку, чтобы поднять температуру до порогового уровня, после которого начинается горение. Смотреть в зарослях направленными вперед глазами — это как сфокусировать два увеличительных стекла в одной точке: вы можете сконцентрировать энергию своего зрения и “прожечь” обзор сквозь помехи.

Большие “листолюбцы”

Листья, помехи, “рентгеновское” зрение, увеличительные стекла... Неплохо, скажете вы, но к чему все это, если всем известно, что направленные вперед глаза свойственны хищникам: так они получают улучшенную стереоскопическую картину того, что находится впереди, чтобы им проще было вас съесть — разве нет? Если кто-то не в курсе, что это “всем известно”, пусть посмотрит в “Википедии” статью “Бинокулярное зрение”, утверждающую (в настоящий момент), что "у других животных, обычно хищных, глаза располагаются спереди, тем самым уменьшая поле зрения в пользу стереопсиса”.

Мысль о том, что глаза, направленные вперед, возникли как приспособление для хищников, имеет давние истоки (она, однако, не старше 1942 года, когда ее выдвинул профессор Гордон Линн Уоллс), а в массовый обиход она вошла в 70-х годах с легкой руки антрополога Мэтта Картмилла, ныне профессора Университета им. Дюка. У авторов, пытающихся объяснить разнообразие зрительных систем млекопитающих при помощи этой теории, встречается по меньшей мере две вариации на данную тему. И та, и другая проистекают из гипотезы, что направленные вперед глаза нужнее всего ночным охотникам. В первом варианте теории утверждается, что расположенные спереди глаза нужны не для стереоскопического зрения как такового, а главным образом для того, чтобы различать в темноте камуфлирующую окраску — примерно так же, как когда вы вглядываетесь в картинку из серии “Волшебный глаз” и оттуда вдруг выскакивает невидимый до тех пор объект. Во втором варианте (впервые сформулированном, по всей видимости, в конце 70-х годов Джоном Д. Петтигрю из Квиндслендского университета и Джоном Олменом из Калифорнийского технологического института) предполагается, что направленность глаз вперед позволяет уменьшить размытость изображения, возникающую при прохождении встречного света через хрусталик, и сделать ночное зрение острее.

Самую большую трудность “хищнической” теории мы уже обсуждали: пускай это честная гипотеза и выдвигать ее вполне законно, но она не объясняет, почему глаза, направленные вперед, оказались свойством более ценным, нежели способность видеть позади себя. Есть и другие сложности, на которые профессор Роберт У. Сассман, антрополог из Университета им. Вашингтона в Сент-Луисе, обратил внимание в начале 90-х годов XX века. Во-первых, существует немало хищных животных, глаза которых довольно сильно разведены в стороны: многие мелкие млекопитающие, например мангусты или тупайи, не говоря уже о змеях, птицах и практически всех рыбах. Во-вторых, существует немало растительноядных видов с глазами, направленными, однако же, вперед. Например, обычно приматы промышляют хищничеством от случая к случаю, а многие из них не хищничают вообще, тем не менее глаза у них находятся спереди, а не по бокам. Крыланов неспроста называют по-английски фруктовыми летучими мышами, ибо питаются они фруктами, но и у них глаза сильно смещены вперед. Сторонникам "хищнической” гипотезы пришлось латать эти дыры (например, выдвинуть предположение, что направленные вперед глаза достались приматам от хищного предка), но даже с этими “заплатами" их теория не вполне соответствует фактам. В конце данного раздела мы рассмотрим еще одно затруднение, с которым ей приходится сталкиваться: она не объясняет, почему в некоторых систематических группах глаза, направленные вперед, чаще встречаются у крупных, но не мелких видов животных, независимо от того, хищные они или нет. Чтобы преодолеть эту трудность, сторонникам “хищнической” гипотезы пришлось изобрести другие гипотезы (нередко ссылающиеся на некие ограничения, якобы накладываемые ростом черепа на расположение глаз), что сделало их теорию еще менее экономной. Профессор Сассман полагает, что (по крайней мере в случае приматов и крыланов) эволюция направленных вперед глаз шла рука об руку с эволюцией цветковых растений. Это не противоречит моей идее глазного “рентгена”.

А есть ли у этой идеи еще какие-либо подтверждения? И вообще, что именно моя "рентгеновская" теория предсказывает? Если вкратце, то она предсказывает, что глаза, направленные вперед, должны встречаться у крупных и “листолюбивых” животных. Почему? Именно эти животные способны получать от “рентгеновского” зрения реальную пользу, в чем мы могли убедиться из рис. 16 (нижнее правое изображение). А еще потому, что, как я объяснил в конце предыдущего раздела, если у животного хорошо функционирует глазной “рентген”, значит, оно готово использовать его вопреки всему — даже вопреки потере способности видеть позади себя, — а это означает, что он должен помогать животному распознавать объекты (взгляните, например, еще раз на рис. 17). Верно ли это предсказание?

Ну, кто-то, вероятно, сразу отметит, что мы — животные крупные и, с эволюционной точки зрения, “листолюбивые” (в том смысле, что нас, приматов, естественный отбор готовил по большей части к жизни в лесу). При этом наши глаза направлены вперед, что соответствует предсказанию. Пока все сходится. Но все ли животные руководствуются теми же принципами? Иначе говоря, являются ли животные, чьи глаза направлены вперед, как правило, крупными и “листолюбивыми”?

До сих пор я излагал все так, будто глаза у животных могут быть направлены непременно либо в стороны, либо вперед. На самом же деле в природе можно найти любой промежуточный вариант. Для описания того, насколько сильно глаза животного смещены вперед, ученые используют термин конвергенция. Если угол конвергенции равен 0°, это означает, что глаза направлены абсолютно в разные стороны, а если 90°, оба глаза направлены точно вперед. На рис. 18, сделанном по материалам диссертационной работы доктора Кристофера Хизи — антрополога, ныне сотрудника кафедры анатомии в Университете Среднего Запада, — приведены данные о зависимости конвергенции от размеров тела для выборки из 319 видов млекопитающих. Рисунок хорош тем, что наглядно показывает, насколько широк разброс встречающихся в животном мире значений конвергенции: от 0° до 90° — от глаз, глядящих в противоположных направлениях, до таких, которые посажены абсолютно прямо. Вот это нам и нужно объяснить. Найти ключ к пониманию того, почему некоторые животные расположились на самом верху диаграммы, некоторые внизу... а некоторые — посередине. Поможет ли моя теория “рентгеновского” зрения как-нибудь разобраться с этим?

Давайте разделим всех животных на две группы: “листолюбивых” и “нелистолюбивых”. Глаза “нелистолюбивых” животных, независимо от размера последних, должны иметь ярко выраженное боковое расположение. Мы это уже знаем из рис. 16 (верхний ряд). Однако посадка глаз “листолюбивых” животных будет зависеть от размера тела (рис. 16, нижний ряд). У мелких “листолюбивых” животных глаза будут направлены в разные стороны, поскольку окружающие листья слишком крупны для того, чтобы эти животные могли “просвечивать” их своим глазным “рентгеном”. Но чем “листолюбивые" животные крупнее, тем заметнее их глаза должны быть выдвинуты вперед. Таковы основные предсказания, вытекающие из моей “рентгеновской” теории, которые подытожены на рис. 19а.

Чтобы выяснить, подтверждают ли животные с рис. 18 эти прогнозы, я взял данные по всем 319 видам и, руководствуясь “Энциклопедией животного мира” Бернхарда Гржимека, а также сетевым ресурсом Animal Diversity Web, распределил все отряды млекопитающих (то есть приматов, хищников и так далее) по категориям в зависимости от их образа жизни (“лиственный”, “полулиственный” и “безлиственный”). Все виды отряда считались “лиственными”, если наиболее типичные его представители населяли местообитания, богатые листвой, — скажем, леса. Все виды отряда относились к “безлиственным”, если наиболее типичные его представители предпочитали открытые пространства — например, равнины, саванны. Некоторые отряды занимали промежуточное положение, и отнести их целиком к одной из двух категорий было затруднительно. Такие отряды я поместил в категорию “полулиственные”.

На рис. 19б показано распределение данных по трем этим группам, и сходство с предсказанием, отображенным на рис. 19а, мгновенно бросается в глаза. В “лиственных” отрядах значения конвергенции для разных видов увеличиваются пропорционально массе тела, а у видов, относящихся к “безлиственным” отрядам, конвергенция остается на постоянном и низком уровне. Данные по видам из “полулиственных” отрядов находятся посередине. На рис. 20а, 20б и 20в приведены более подробные данные для заинтересовавшихся читателей. В данном случае каждая точка на графике представляет не вид, а семейство, в то время как специальные знаки обозначают отряды, к которым то или иное семейство относится. Набранные мелким шрифтом цифры, которые следуют за названием отряда, указывают среднюю "лиственность” его представителей, причем каждый вид оценивается по следующей шкале: если предпочитает безлиственные территории — о баллов, если предпочитает леса — 2 балла, если в его описании упоминаются оба типа местообитаний — 1 балл.

Итак, судя по всему, назначение направленных вперед глаз — “рентгеновское” зрение! Во всех случаях, когда это выгодно, глаза животного оказываются скошенными вперед. А когда “рентгеновское” зрение бесполезно, глаза расходятся по бокам головы. Это и есть наилучшее доказательство того, что нашими собственными глазами, направленными прямо вперед, мы обязаны в первую очередь той могучей способности смотреть сквозь предметы, которой они нас наделяют. Вот почему люди, потерявшие один глаз, прекрасно обходятся без него в нашем лишенном зрительных помех мире. Вот почему мы не испытываем затруднений, играя в видеоигры с интерфейсом “от первого лица”, пока не забредем в виртуальные заросли. Просто не нанимайте циклопа в качестве проводника по джунглям, и все будет хорошо. Вот там-то одноглазые существа (а также существа с глазами, направленными в разные стороны) начинают испытывать трудности.

Так существует ли взаимосвязь между расположением глаз и хищным образом жизни? Хотя глаза оказываются направлены вперед вследствие зрительных помех, а не хищничества, некоторые хищники могут предпочитать лиственные местообитания. Поэтому возможно, что хищники с направленными вперед глазами встречаются не потому, что трехмерное стереоскопическое зрение им нужно для ловли добычи, а в силу их привязанности к густым зарослям.

Какое же место отводится трехмерной, стереоскопической картине мира, возникающей в пределах нашей бинокулярной области? Утверждаю ли я. что оно бесполезно? Конечно же нет. Вопрос не в том, полезно ли создаваемое бинокулярной областью стереоскопическое изображение. Даже у животных с глазами, направленными в стороны, имеется узкая бинокулярная область, позволяющая видеть мир в стерео-3D. Вопрос в другом: является ли 3D- зрение ключом к пониманию эволюции направленных вперед глаз? По-видимому, не является. Собственно говоря, если бы назначением такой посадки глаз было увеличить размер участка поля нашего зрения, который отведен под 3D-стерео, нам следовало бы ожидать результатов, противоположных тем, что представлены на рис. 19 и 20. В блокирующей среде каждый глаз воспринимает свою, особую картину мира не похожую на то, что видит другой глаз, а для точного стереоскопического зрительного восприятия нужно, чтобы оба глаза мидели практически одно и то же (под разным углом). Тем не менее два направленных вперед глаза могут воспринимать мир cтepeocкопически в беспреградной среде — то есть именно там, где "рентгеновское” зрение бессильно.

“Рентгеновское” зрение и стереоскопическое зрение — вещи взаимоисключающие. А из того, что глаза, направленные вперед, встречаются у животных, являющихся крупными “листолюбцами” (то есть живущих в среде, изобилующей помехами, где трехмерное восприятие затруднено, а для “рентгеновского” зрения, напротив, есть все условия), следует, что именно благодаря “рентгеновскому” зрению, а вовсе не стереоскопии, мы смотрим на мир прямо.

Рис. 18.

Данные по конвергенции относительно массы тела для 319 видов млекопитающих, взятые из диссертации д-ра Кристофера Хизи. Точки разбросаны по всей координатной плоскости, и это наглядно демонстрирует сложность задачи, стоящей перед тем, кто пытается объяснить, почему у одних животных глаза направлены вперед, а у других — в стороны. Единственная зацепка — отсутствие точек в верхнем левом углу диаграммы, то есть отсутствие очень маленьких животных с направленными вперед глазами. Этого следует ожидать в том случае, если перемещение глаз вперед эволюционно направлялось “рентгеновским" зрением, поскольку если вы очень малы, вам ничего не удастся обойти своим взглядом, и поэтому даже глаза, направленные вперед, не помогут вам видеть сквозь предметы. Не считая этого пробела, все прочие данные производят впечатление ужасающей неразберихи. Минута терпения, и мы увидим, как красиво они лягут, как только мы разделим животных на тех, кто предпочитает лиственные местообитания, и тех, кто живет на открытом пространстве.

Рис. 19.

а) Предсказания, вытекающие из моей "рентгеновской” гипотезы. Если эволюцией направленных впередглаз действительно двигала потребность в “рентгеновском” зрении, следует ожидать, что у мелких “лиственных" животных глаза будут направлены в стороны, а у более крупных “листпенных" — вперед. У “безлиственных" же животных глаза должны быть всегда направлены в стороны, независимо от массы тела. б) Те же данные, что и на рис. 18, но теперь отдельно для “лиственных”, “полулиственных” и “безлиственных" животных. Разделение животных на эти категории производили исходя из типичного местообитания представителей всего отряда. Например, все виды приматов были отнесены к "лиственным", потому что в целом приматы — лесные обитатели. Можно видеть, что прогноз подтверждается. Те же тенденции обнаруживаются и в случае, если распределять животных по категориям на основании местообитаний, свойственных непосредственно видам.

Рис. 20.

Те же данные, что и на рис. 19, но теперь точками отмечены не виды, а семейства (группы близкородственных видов), и разнесены они по трем графикам: а) “лиственные", б) “полулиственные”, в) “безлиственные" семейства. На каждом графике форма точек обозначает отряд, к которому принадлежит то или иное семейство.

Заглядывая прямо в будущее

Эта глава начиналась с того, что вы превратились в белку, маленькую и перепуганную, и сильно пожалели о том, что подначивали своего друга воспользоваться “дурацкой игрушечной палочкой”. Удирая во весь дух от шимпанзе, вы заметили, что зрение у них как будто бы намного лучше вашего: вы не видели ни одного из преследователей, а они вас определенно видели, раз дышали вам в затылок на протяжении полумили. Ваше новое зрение оказалось неполноценным: вы готовы биться об заклад, что видели бы все совершенно иначе, если бы карабкались по кронам в человеческом обличье. Что же изменилось? Изменились помехи, точнее, ваш размер относительно размера листьев. Будь вы собой прежним, ваше “рентгеновское” зрение позволяло бы видеть сквозь листву. Но теперь вы белка, и ваше тело вместе с головой уменьшились. Следовательно, уменьшилось и расстояние между глазами, а значит, глазной “рентген” стал существенно менее эффективным. Вас теперь не только можно съесть в один присест. Вы в значительной мере ослепли, и ваша бинокулярная область сильно сузилась. Хорошо, что это был всего лишь кошмар, а в реальности у вас нет друзей, которые чуть что машут волшебной палочкой, когда их “берут на слабо”. Так что угроза внезапно уменьшиться в размерах исчезающе мала.

Однако существует другая, более реальная опасность, которая угрожает сверхспособностям, и это касается нас всех. Вы сами вряд ли сможете вдруг стать миниатюрными, но что если листья увеличатся? На первый взгляд, такая постановка вопроса может показаться параноидальной, однако именно это случится, если вы переселитесь из одного леса в другой, а у деревьев там листья гораздо шире. То же самое произойдет, если из леса вы переселитесь в любое местообитание современного человека, где на смену листьям пришли сплошные и непрозрачные стены, здания, диваны, автомобили. Несмотря на то, что большинство нас, горожан, никогда не жило в лесах, именно такой эволюционный “переезд" совершили наши предки. Вместо того чтобы уменьшаться самим, подобно Алисе в Стране чудес, мы увеличили помехи, загораживающие нам обзор. Наша (и Алисы) окружающая среда переместилась (рис. 16) из нижнего правого квадрата в нижний левый и из “блокирующей” стала “беспреградной” (оставшись при этом “лиственной”). И теперь мы с вами фактически циклопы: оба наших глаза показывают примерно одну и ту же картину, позволяя видеть лишь половину того, что мы могли бы видеть вокруг. А к своему глазному рентгену мы прибегаем в тех редких случаях, когда бродим по густому лесу или следим из кустов за соседями.

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. 21a. (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. 21б. 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).

До сих пор мы обсуждали всего два пути дальнейшей эволюции, которые позволили бы нашему зрению лучше справиться с тем, что мы больше не живем в зарослях: обзавестись парой рыбьих глаз (то есть направленных в разные стороны) либо глазными стебельками. Минимум одно из этих преобразований — стебельки — мы могли бы технически сымитировать.

А вот в случае с рыбьими глазами технологии вряд ли придут нам на помощь, так как наш мозг не приспособлен воспринимать панорамные зрительные сигналы. Однако есть и третий способ получать больше информации о мире посредством глаз. Для этого требуется лишь изменить мир... добавив помехи. При нынешнем положении дел дальнейшее заполнение окружающего мира новыми преградами ухудшило бы наши зрительные способности. Даже если бы эти помехи были организованы так, чтобы вы всегда могли видеть сквозь них, вы видели бы только сквозь один загораживающий слой и, кроме того, не смогли бы видеть находящееся за ним в формате стерео-3В и уж совсем мало видели бы и того, что находится позади второго слоя помех (почти все, что видно сквозь первый слой, вы видели бы только одним глазом и потому были бы лишены бинокулярного взгляда на второй слой). Спору нет, это дало бы нам большое преимущество перед чужаками, глаза которых направлены в стороны, но стоит ли усложнять себе жизнь только затем, чтобы какой-нибудь заскочившей к нам в гости рыбе было еще хуже, чем нам? А можно ли добавить зрительные помехи в наш мир каким-то таким образом, чтобы это действительно позволило нам видеть лучше (в данном случае это означает “больше”), чем теперь (рис. 21в)? Существует ли способ так изменить среду своего обитания, чтобы извлечь из способности видеть сразу два слоя в любом заданном направлении максимальную выгоду? Загвоздка в том, чтобы научиться создавать информативные помехи, причем только там, где они ничего от нас не закрывают. Для загораживания помехами должны хорошо подойти плоские и непрозрачные предметы: фотография, доска объявлений, компьютерный или телевизионный экран... Если вы разместите информативные помехи перед такими предметами, эти помехи ничего от вас не скроют — пусть они лишат вас возможности видеть объемно, но ведь плоские объекты не являются объемными по определению. Вам не надо видеть плоские предметы в формате стерео-30 — это не даст вам о них дополнительной информации. И хотя, в принципе, лишний хлам снижает вашу способность видеть сквозь другие предметы, плоские экраны вроде дисплея компьютера не имеют прорех, так что за ними вы в любом случае не могли бы ничего увидеть. Найдя способ разместить информативные помехи перед листом бумаги или плоским экраном, вы смогли бы окупить свое “рентгеновское” зрение, превратившееся в бесполезный рудимент.

Рис. 23.

Животным из лиственных местообитаний полезнее широко расставленные глаза: они нужны им для более эффективного использования своих “рентгеновских” способностей. Однако нет никакой необходимости в том, чтобы межглазное расстояние превышало ширину самых крупных листьев. Вот почему мы исходим из предположения, что у мелких “лиственных” животных глаза расставлены шире, чем у их “безлиственных” собратьев сходного размера. Также можно ожидать, что глаза крупных “лиственных" животных посажены ближе, чем глаза крупных “безлиственных" животных, — в первом случае расстояние между глазами не будет существенно превышать размер самых крупных из свойственных данному местообитанию листьев. Пунктирной линией обозначено значение среднего размера листа листопадного дерева, взятое из “Иллюстрированной энциклопедии деревьев” Джона Уайта и Дэвида Мора. Серым выделена область, соответствующая размерам листьев, которые встречаются в природе. Серая область над пунктирной линией поднимается на рисунке до величины среднеквадратичного отклонения, показывая, в каких пределах варьируют размеры листьев крупнее средних. Вся область ниже пунктирной линии закрашена серым, поскольку в лесах встречаются, помимо крупных листьев, растительные объекты меньшего размера (молодые листья, тонкие ветви и так далее). Обратите внимание на то, что у “лиственных" животных, в отличие от “безлиственных”, данные по межглазному расстоянию сгруппированы в пределах размеров листьев, встречающихся в лесах. Это показатели, свойственные тем же 319 видам, взятым из диссертации Хизи, за исключением данных по “полулиственным” животным (на рисунке не представлены, показывают промежуточные результаты).

Начнем с доски объявлений. Она представляет собой не что иное, как большое количество информации, организованной на плоской поверхности. Нет смысла видеть эту информацию в 3D и при этом не иметь возможности видеть сквозь нее. Здесь достаточно и одного глаза: второй работает вхолостую. Ну что, дадим и ему какое-нибудь полезное дело? Попробуйте принести на работу куст и переколоть или переклеить весь материал с доски объявлений на его листья. Убедитесь в том, что листья вашего куста расположены в несколько слоев и прикрепляйте самоклеющиеся цветные бумажки как к внешним, так и к внутренним листьям. Если вы располагаете садовой лопаткой и работаете в изобилующем растительностью технопарке, то, экспериментируя с различными кустами, рано или поздно вы найдете именно такой, какой вам нужен: с листьями, размер которых соответствует формату липкой бумаги для заметок, и при этом не слишком густой, не слишком редкий и не слишком колючий. Вы можете развернуть все объявления в одном направлении или же расположить их так, чтобы увидеть все можно было, только обойдя вокруг растения. В обоих случаях одного взгляда на этот "куст объявлений” будет достаточно для считывания сразу нескольких слоев информации, что поможет вашему “рентгеновскому" зрению проявить себя достойным образом (а также даст прекрасную тему для разговоров).

А вот другая идея: разработать узкий и длинный вертикальный компьютерный экран и поместить его перед обычным монитором вашего компьютера, чтобы вы могли смотреть сквозь него, аналогично тому, как смотрите сквозь поднятую авторучку. Отличие узкого экрана от авторучки, однако, в том, что на него можно передавать дополнительную информацию, не закрывая при этом информацию на обычном компьютерном дисплее. Это может быть очень важно для представителей таких профессий, как биржевые брокеры или пилоты воздушных лайнеров, то есть тех, кому бывает трудно уместить всю необходимую информацию в рамки своего поля зрения. Узкий вертикальный экран едва ли позволит вам задействовать все возможности глазного “рентгена”, но может оказаться ценным дополнением. Представьте себе бегущие по экрану биржевые котировки и цветовые сигналы, привлекающие ваше внимание и подсказывающие, когда следует сфокусировать взгляд на этом экране, а когда на том, который сзади. В качестве альтернативного подхода можно было бы воспользоваться парой плоских мониторов, приставленных друг к другу в форме клина таким образом, чтобы правому глазу был виден только экран справа, а левому — только слева. Для наглядности можно нарисовать восьмерку, а после — знак “меньше”:

8 <

Две петли восьмерки обозначают ваши глаза, а знак символизирует два экрана, состыкованные в точке неподалеку от вашего носа. Эта методика извлекает пользу из того факта, что, глядя сквозь какой-либо предмет, мы видим не две копии этого предмета, а два его вида из разных точек. Клин, составленный из двух дисплеев, удвоил бы доступную глазам информацию по сравнению с единственным, развернутым прямо к вам, экраном, хотя при этом вы не могли бы сфокусировать глаза на одном из мониторов, чтобы он перестал быть “прозрачным”. (Кроме того, у мониторов может быть различная глубина, в связи с чем проблематично сделать так, чтобы они оба были в фокусе.) С чего бы вы ни начали, с “узкой полоски” или с “клина”, — если это работает, зачем останавливаться на достигнутом? Можно добавить еще несколько мониторов, расположив их наподобие частокола с рис. 15, и эксплуатировать свое “рентгеновское” зрение полностью.

Возможно, в один прекрасный день мы сможем по дороге на работу смотреть сквозь едущий перед нами транспорт. Затем, выйдя из машины, надевать глазные стебельки, похожие на улиточьи, чтобы видеть сквозь людей, шагая по улице к офису. Оставив пальто и стебельки на вешалке у входа, мы направимся к кусту объявлений, чтобы освежить в памяти программу на сегодня, после чего усядемся перед компьютером со множеством перекрывающихся экранов. Поживем — увидим. Надеюсь только, что мы придумаем еще множество способов оживить свои утраченные “рентгеновские” способности и пользоваться ими.

Зри глубже

Если бы глаза стоили дешево, мы могли бы иметь одну пару, направленную вперед, другую — направленную назад, и, гулять так гулять, еще по глазу по бокам головы. В таком случае мы обладали бы не только панорамным обзором, но и “рентгеновскими” способностями на всех участках поля зрения. Некоторые членистоногие сумели разжиться чем-то в таком духе: у многих пауков имеется четыре пары глаз, каждая из которых смотрит либо вперед, либо в сторону. А у мечехвостов десять глаз: спереди, сзади и вдоль хвоста, причем некоторые из них парные, а некоторые одиночные, на циклопий манер.

Однако наши глаза — в частности, обеспечивающая их работу нервная ткань — недешевы. Во всяком случае, эволюции, судя по всему, еще ни разу не удавалось создать таких млекопитающих, которые имели бы более двух глаз. Следовательно, мы обречены вечно вести игру с нулевой суммой, когда животное, желающее, чтобы оба его глаза смотрели в одном направлении, должно смириться с полной потерей зрения в другом направлении. Какие же преимущества дает такая однонаправленность глаз, что она перевешивает неудобства от полной слепоты со всех остальных сторон? На первый взгляд, никаких: любое количественное улучшение переднего обзора наверняка не будет стоить качественной утраты заднего. И вот тут нам на выручку приходит “рентгеновское” зрение, которое способно объяснить, почему оба наших глаза направлены вперед. В этой главе мы увидели, что рентгеновское зрение позволяет распознать больше объектов окружающего мира по сравнению с панорамным зрением, но только при условии, что мы живем в зарослях, где листья меньше, чем расстояние между нашими глазами (то есть если мы крупные и “листолюбивые”). Глазной “рентген” с лихвой компенсирует недостатки слепоты сзади, потому что он открывает перед нами новый зрительный слой. А воспринимать сразу два слоя в одном направлении — это все равно что иметь два лазера, которые вместе могут просвечивать окружающие предметы, а по отдельности на это не способны.

ГЛАВА 3. Ясновидение

Динго, желтый пес Динго, вечно голодный, скрипя зубами, побежал за кенгуру, который улепетывал от него во всю прыть.

Здесь, милые мои, кончается первая часть сказки!

Кенгуру бежал через пустыню, бежал по горам и долам, по полям и лесам, по колючкам и кочкам, бежал, пока у него не заболели передние ноги. Что поделать!

За ним бежал Динго, желтый пес Динго, вечно голодный, скрежетавший зубами. Он не догонял кенгуру и не отставал от него, а все бежал и бежал.

Что поделать!

Редьярд Киплинг “Приключения старого кенгуру"[6]

Наш глаз — это магический кристалл

Издавна считается, будто шары из стекла обладают волшебными свойствами — в частности, могут наделять человека способностью видеть будущее. По старинке мы все еще называем их “магическими кристаллами". Такой типичный кристалл изображен на рис. 1 на фоне множества экранов. Как видно на этом рисунке, шар искажает картину за ним. Понятия не имею, отчего их считали волшебными: они, конечно, симпатичные, а те из них, которые размером с бейсбольный мяч, можно зашвырнуть гораздо дальше, чем кажется на первый взгляд. Подозреваю, что если бы в Европе хрустальные шары росли на деревьях или были рассыпаны вдоль побережий, древние друиды избрали бы что-нибудь другое в качестве инструмента ворожбы. Но в те времена добиться абсолютной прозрачности и идеальной сферической формы было непросто, так что дефицит магических кристаллов способствовал колдовскому имиджу. Сейчас шары идут в интернете по 24,99 доллара штука и ажиотажа не вызывают. Так, на сайте Amazon.com мне не удалось найти ни одного покупательского отзыва о товарах этой категории, в то время как на первую попавшуюся зубную щетку отзывов оказалось целых два (один был озаглавлен “Обалденные щетки”, а второй “Пользуюсь только ими!”).

Но хотя хрустальные шары и не такие обалденные, как некогда казалось людям, последние исследования говорят о том, что существуют настоящие магические кристаллы внутри наших собственных глаз. В ходе эволюции глаз и зрительной системы мы выработали у себя способность буквально видеть будущее. И это не исключительный дар, который проявляется только от случая к случаю. Отнюдь нет. Эта провидческая способность затрагивает практически любую нашу деятельность. И не только нашу, но и наших предков-приматов, и, вероятно, большинства позвоночных.

Может показаться, что с “предвидением” я загнул, но давайте задумаемся о предмысливании будущего. Вы думаете о будущем постоянно. Некоторые догадки не подтверждаются, но многие оказываются верными. Прямо сейчас я думаю, что мой крошка-сын проснется завтра в семь часов утра, и это предсказание с высокой вероятностью сбудется. Итак, шарлатанства в предмысливании будущего нет. А зрительное восприятие — всего лишь особая разновидность мыслительного процесса, когда в нашей голове проносятся не слова, а образы. Так что идея насчет предвидения выглядит не такой уж безумной, если под предвидением мы имеем в виду создаваемые зрительной системой картинки, показывающие, как мир будет выглядеть в будущем, — ну и, разумеется, если мы отдаем себе отчет в том, что эти картинки могут оказаться ошибочными.

Однако “не такая уж безумная” не значит “убедительная”, и уж тем более “истинная”. Где же они, эти якобы магические кристаллы, наделяющие нас даром видеть будущее? В наших глазах и головном мозге, где же еще! Но только всматриваться в них бесполезно. Магическим кристаллом своей зрительной системы каждый может пользоваться только самолично и только когда смотрит на подходящее для этого изображение. Например, глядя на рис. 1aб, вы можете любоваться плодами своих провидческих способностей. То, что вы видите, отличается от того, что там есть на самом деле. Говоря конкретнее, вы видите, что две вертикальные линии выгибаются в стороны от центра, в то время как в действительности они параллельны. Видимая вами картина — предчувствие. Некоторые читатели, наверное, задаются вопросом: “Так это ваше предвидение будущего?” А что вы ожидали увидеть? Инопланетные корабли, обстреливающие Парк-авеню? Покуда мы не способны предсказывать будущее в том смысле, что понятия не имеем, насколько далеко нам придется завтра парковаться, картинки наподобие рис. 1б действительно могут вызвать восприятие будущего.

Рис. 1.

а) Бесполезно вглядываться в хрустальный шар. чтобы увидеть будущее: это не даст ничего, кроме непрекращающогося головокружения и искореженного изображения настоящего, б) Зато вы можете увидеть будущее на рисунках вроде этого, называемого иллюзией Геринга. Эволюция позаботилась о том, чтобы подобные изображения вызывали предчувствие ближайшего будущего.

В этой главе пойдет речь о том, что история наших провидческих способностей тесно переплетена с загадкой зрительных иллюзий. Вопреки распространенному взгляду на природу зрительных иллюзий (он основывается на предположении, будто они возникают оттого, что головной мозг пытается видеть мир в трех измерениях и натыкается на ошибку, поскольку зрительные стимулы являются плоскими картинками на бумаге), я утверждаю, что иллюзии возникают по той причине, что мозг пытается видеть будущее и создавать образы, согласующиеся с настоящим. Он полагает, что изображенные на рисунках с иллюзиями стимулы являются динамическими, и преподносит их нам соответственно. Ошибка же возникает потому, что в действительности эти стимулы — картинки на бумаге. К концу главы мы увидим, что моя гипотеза о предвидении будущего позволяет построить “теорию великого объединения” зрительных иллюзий (которую я подробно изложил в своих публикациях в журналах “Персепшен” и “Когнитив сайенс”).

Прошу прощения за свою эволюцию

Глаза появились более полумиллиарда лет назад. Если бы вам представилась возможность поболтать со своими далекими предками, то, улучив паузу в их нескончаемом нытье по поводу того, как нелегко приходилось им в те времена, вы могли бы проговориться, что люди подвержены неверному восприятию некоторых вещей (например, рис. 1б или еще более впечатляющих иллюзий на рис. 2). Эти изображения просты, проще некуда — они состоят из небольшого числа прямых линий, — но мы по-прежнему не в состоянии верно воспринимать их, несмотря на миллионы лет эволюции. Воображаю разочарование ваших предков!

Возможно, вы попытались бы загладить вину отговорками, что иллюзии — всего лишь дурацкие картинки, а вы созданы для существования в трехмерном пространстве и в реальности таких просчетов не допускаете. Однако и в трехмерных моделях иллюзии остаются иллюзиями. Например, иллюзия с рис. 1б имела бы место и в том случае, если бы две вертикальные линии были шестами, установленными на фоне разрисованного коридора: ведь ваша зрительная система всегда исходит из допущения, что рисунки изображают трехмерные картины (в конце концов, именно ради восприятия трехмерных картин она и возникла). Рис. 2б еще сильнее напоминает участок коридора. Если бы вы очутились перед такой картиной и реальности, вам все равно бы казалось, что правая серая линия идет вверх и вниз по полю зрения дальше, чем левая. В раздражении на самого себя за “глюки” вы бормочете что-то про важную встречу и поспешно откланиваетесь, едва успевая услышать вдогонку, как ваш предок просит снова разбудить его еще через полмиллиарда лет.

Страницы: «« 1234 »»

Читать бесплатно другие книги:

История
История
Геродот
...
Рассказы просто так (сборник)
Рассказы просто так (сборник)
Киплинг Редьярд
Несколько лет тому назад случилось так, что я оказался в компании вполне взрослых людей и с их мален...
Любовь со вкусом вишни
Любовь со вкусом вишни
Алюшина Татьяна
Вероника не похожа ни на одну из женщин, которых приходилось встречать Сергею. Она не умеет кокетнич...
Дуэль Лермонтова и Мартынова
Дуэль Лермонтова и Мартынова
Сборник
После убийства на дуэли великого русского поэта А.С. Пушкина его преемником стал М.Ю. Лермонтов. Сме...
Девятый легион
Девятый легион
Северов Виктор
Обыкновенный российский город Владимирск подвергся неожиданному нападению из… параллельной Вселенной...
Между Азией и Европой. История Российского государства. От Ивана III до Бориса Годунова (адаптирована под iPad)
Между Азией и Европой. История Российского государства. От Ивана III до Бориса Годунова (адаптирована под iPad)
Акунин Борис
В этой книге оживают страницы отечественной истории XV–XVI веков – как драматичные, ключевые события...