Простые вопросы. Книга, похожая на энциклопедию Антонец Владимир

Предисловие

Когда росли мои дети — Неля, Катя и Петя (а это было почти тридцать лет назад), мне приходилось отвечать на их вопросы, а иногда и провоцировать их любопытство. Я старался, чтобы они либо получали ответ, либо убеждались, что он неизвестен. Похоже, дети верили. Меня это очень вдохновляло. Я был совершенно откровенен с ними и никогда не боялся признаться, если чего-то не знал. Случалось, у них возникали споры с воспитателями в детском саду или с учителями в школе, отказывавшимися принимать мою версию ответа. Приятно, что дети всегда оставались на моей стороне, как и моя жена, тележурналист Нина Зверева. По крайней мере, она так говорила.

Лет десять назад она предложила мне отвечать на подобные простые детские вопросы в ее программе «Умное утро» на нижегородском телевидении. За камерой стоял Михаил Сладков, монтировал передачу Владимир Егорушин. За полтора года в эфир вышло около ста сюжетов. Часть из них даже купили другие каналы и показывали по всей России. Я тщательно готовился к передачам, но текстов никаких не писал и при записи все равно говорил свободно, как привык на лекциях, за что постоянно получал упреки от жены.

В 2007 году она предложила программу «Простые вопросы» Пятому федеральному каналу в Санкт-Петербурге. Показанные материалы им понравились, но нужно было все переснять в их студии, в формате общения с ведущими ежедневной утренней программы. Пришлось писать тексты. Эту работу мы делали вместе с нижегородским редактором Ниной Барановой, а потом сдавали материал редактору Пятого канала Валерии Охинченко и шеф-редактору Ларисе Гавриленко. Иногда сюжеты согласовывались и выше. Случалось, что главный продюсер развлекательного вещания, бывшая учительница физики, отклоняла именно сюжеты о физике, поэтому некоторые тексты не попали в эту книгу, но кое-что я все же оставил.

В 2008 году в типографии Института прикладной физики РАН, где я работаю, я напечатал 200 экземпляров рукописи и раздал их друзьям и знакомым. Некоторые экземпляры попали в различные издательства. Дважды находились желающие выпустить книгу, но оба раза этому помешал кризис. Надеюсь, третья попытка будет счастливой. Я заново перечитал материал, перепроверил, убрал явные анахронизмы, — к счастью, их оказалось немного. Пожалуй, теперь можно считать, что книга, похожая на энциклопедию, готова к встрече с читателем.

Я очень благодарен всем, кого упомянул в предисловии и без чьего влияния эта книга не могла бы появиться. Но больше всего я благодарен своей жене.

Владимир Антонец

В чем причины эпидемий?

Пугающее каждого из нас слово «эпидемия» переводится с греческого как «всенародная», то есть «повальная» болезнь. Первое исторически достоверное описание относится к эпидемии чумы, охватившей во времена правления византийского императора Юстиниана территории от Египта до стран Европы. Пик юстиниановой чумы, от которой погиб и сам император, пришелся на 540–544 годы. Тогда умерло около 100 млн человек.

Есть недоказанные, но вполне обоснованные предположения, что эпидемия была вызвана резким повышением активности бактерий чумной палочки, спровоцированным резким похолоданием в северном полушарии в 535–536 годах н. э. Оно случилось из-за серии гигантских извержений вулканов Кракатау (Малайский архипелаг), Тавурвур (Папуа — Новая Гвинея) и, вероятно, усугубилось извержением Илопанго (Центральная Америка).

В середине XIV века чума охватила всю Европу, достигнув Гренландии и погубив, по разным оценкам, от 15 до 40 млн человек. В Пскове и Новгороде умерли  жителей, в Смоленске осталось в живых всего пять человек, а в Глухове и Белозерске не выжил никто.

Эпидемии легко распространялись из-за нищеты и высокой плотности населения, не знавшего элементарных правил гигиены.

Современной науке известно, что эпидемии возникают при стечении трех обстоятельств: наличия возбудителя болезни, путей его передачи окружающим и отсутствия сопротивляемости заболеванию. Сопротивляемость может быть низкой из-за плохих условий жизни или же от того, что не выработан иммунитет, например, по причине новизны возбудителя болезни или отсутствия вакцины.

Благодаря пониманию причин возникновения и путей распространения, а также профилактическим мерам в наши дни эпидемии таких страшных заболеваний, как чума, оспа, холера, тиф и другие, не становятся глобальными, хотя их вспышки в различных регионах наблюдаются до сих пор. Так, по данным Всемирной организации здравоохранения, в последней четверти прошлого века в 25 странах Азии, Африки и Америки было зарегистрировано около 40 000 случаев заболевания чумой.

Время постоянно рождает новые болезни и создает условия для их эпидемического распространения. От гриппа «испанка», который, как предполагают, был вызван неизвестным до этого вирусом, в 1918–1919 годах погибли более 20 млн человек.

Американские ученые изучили 335 новых болезней. Выяснилось, что за последние 50 лет частота их возникновения увеличилась в четыре раза. При этом почти 60 % возбудителей неизвестных заболеваний, против которых у человека нет иммунитета, по большей части были переданы ему дикими животными. Например, СПИДом человека заразили шимпанзе.

Эпидемии новых болезней могут возникать и из-за мутаций привычных болезнетворных и даже неболезнетворных микробов под действием изменяемой человеком окружающей среды.

На распространение эпидемий также влияют люди, которые в наши дни быстро и массово перемещаются из страны в страну, с континента на континент. В связи с этим миграционным службам вместе с медиками приходится вырабатывать правила эпидемиологически безопасных перемещений и контактов.

Эпидемии всегда доставляют тяжелые физические и нравственные страдания людям, и мы должны быть благодарны тем, кто изучает эти проблемы и борется с ними.

Велика ли Вселенная?

Всякий, кто хоть что-то знает о Вселенной, ответит не задумываясь: «Ужасно велика!» А вот ученые так быстро и определенно ответить не берутся.

Мы привыкли к тому, что у любого объекта есть размер. Иногда его не так легко определить, но он есть. Есть размер у атома, живой клетки, человека, Земли, любой планеты, Солнечной системы. Мы можем заглянуть в справочники и найти все эти цифры. Но, открывая справочник на слове «Вселенная», видим, к удивлению, что ее размер не указан. Это потому, что Вселенная — объект, который не укладывается в обычные житейские представления. Но люди об этом обычно не задумываются. Чаще под влиянием фантастов и околонаучных энтузиастов интереснее поразмышлять об иных мирах и пришельцах из них. А между тем в последние десятилетия ученые наблюдают настоящую революцию в понимании устройства Вселенной. Это гораздо более крупное изменение представлений о строении окружающего нас мира, чем осознание человечеством того, что Земля — это шар.

Еще несколько десятков лет назад Вселенную считали бесконечной. Так думали потому, что нигде не заметно никаких признаков ее границ. Например, в наши дни через телескопы можно рассмотреть объекты, находящиеся на расстоянии 28 млрд световых лет, но границ так и не видно.

Однако эти взгляды пришлось изменить, когда в 1929 году 40-летний американский астроном Эдвин Хаббл открыл, что галактики удаляются друг от друга со скоростью, пропорциональной расстоянию между ними. Из теоретических работ Альберта Эйнштейна и советского физика Александра Фридмана следовало, что Вселенная должна изменяться во времени. Таким образом, открытие Хаббла способствовало перевороту в науке: вместо вечной и неизменной мы получили расширяющуюся, эволюционирующую Вселенную, возникшую миллиарды лет назад.

Новые представления породили новые идеи и исследования. Их результаты привели к модели образования Вселенной в результате Большого взрыва, который произошел, по разным оценкам, от 13 до 17 млрд лет назад. С этого момента начало существовать и отсчитываться время. В результате взрыва образовались частицы, из них — вещество, а из него уже формировались звезды и планеты.

В ныешнем состоянии Вселенная по форме похожа на футбольный мяч, состоящий из 12 пятиугольников, плотно подогнанных друг к другу. Внутри него находятся все известные нам объекты, включая нас самих. Диаметр «мяча» составляет, по разным оценкам, от 60 до 80 млрд световых лет. (Световой год — это расстояние, которое свет проходит за год. Это примерно 10 000 млрд километров.) Считается, что «мяч» еще какое-то время будет расширяться, а потом начнется обратный процесс, так что общий цикл от начала до конца займет около 40 млрд световых лет.

Некоторые модели, с помощью которых описываются процессы возникновения и эволюции Вселенной, предполагают, что вселенные могут возникать при высокоэнергетическом взаимодействии элементарных частиц. В этих моделях макромир и микромир оказываются взаимосвязанными. Из этого следует, что вселенных может быть много.

Конечно, и из-за гигантских отрезков времени, и из-за дистанций это никак не затрагивает нашу жизнь. Но это формирует наши представления об окружающем мире. И восхищает то, что люди на уютной планете Земля за свою короткую по космическим масштабам жизнь и историю своим разумом, страстью и упорством проникают в такие удивительные тайны мироздания. Этим можно гордиться.

Велика ли память человека?

Человек, как никто другой, одарен множеством видов памяти, то есть способностей получать, хранить и использовать сведения об окружающем мире.

По типу запоминаемого память характеризуют как зрительную, слуховую, осязательную, двигательную и эмоциональную.

По продолжительности память бывает мгновенная, кратковременная, оперативная и долговременная.

Мгновенная, или иконическая, память не поддается контролю воли: она непроизвольная. На время от 0,1 до 0,5 секунды она полностью фиксирует остаточный образ объекта запоминания.

Кратковременная память несколько десятков секунд хранит наиболее существенные элементы образов 5–9 объектов. Этот факт был установлен американским психологом Джорджем Миллером в середине XX века. Из мгновенной памяти в нее поступает лишь та информация, которая осознается человеком как связанная с его сиюминутными интересами.

Оперативная память от нескольких секунд до нескольких дней хранит только информацию, важную для решения текущих задач. После этого она вытесняется из оперативной памяти.

В долговременной памяти информация хранится неограниченно долго и тем лучше, чем чаще к ней обращаются. Однако для ее воспроизведения требуются мышление и усилие воли. Иногда такая информация извлекается под гипнозом или вследствие стресса, когда перед глазами проносится вся жизнь.

Важнейшее преимущество человека в том, что он своей волей может контролировать, что и как запоминать. Для этого он использует логику и разнообразные средства — предметы материальной и духовной культуры: вещи, произведения искусства, книги.

Например, чтобы из кратковременной памяти информация попала в долговременную, необходимо просто сосредоточить на ней свое внимание. Скажем, при знакомстве полезно сконцентрироваться на имени собеседника, иначе вы рискуете, что оно будет вытеснено из кратковременной памяти новой поступающей информацией и не сможет попасть в долговременную память.

В долговременной памяти лучше всего откладывается материал, с которым связана интересная и сложная умственная работа. Поэтому бессмысленное запоминание дается не каждому.

Для запоминания полезна сортировка информации по принципу «важно — неважно».

Бывает так, что оперативная память, зависящая от мотивации, работает хуже долговременной, и человек в деталях помнит свое детство, но забывает, что было вчера или даже только что.

На том основании, что в мозгу информация, как и в компьютере, хранится и обрабатывается в форме электрических сигналов, великий математик XX века Джон фон Нейман сделал формальную оценку объема человеческой памяти. Это 1020 бит, то есть приблизительно как у 100 млн средних компьютеров.

Нам есть чем гордиться.

Возможно ли бессмертие?

Вопрос о смерти с давних пор волновал человечество. Люди всегда хотели жить если не вечно, то долго. И множество на этом наживалось: чего только не предлагали шарлатаны и на что только не были готовы пойти желающие. Например, Иосиф Сталин очень доверял академику Александру Богомольцу, который консультировал его по долгожительству и обещал 150 лет плодотворной активной жизни. Академик неожиданно умер в возрасте около 50 лет. «Надул, подлец», — сказал вождь всех народов.

Когда мы задаем вопрос о том, возможно ли бессмертие, непроизвольно думаем о своей смерти. Неужели люди не могут жить вечно? Пока наука говорит, что не могут. Но тем не менее бессмертие рядом с нами. Потому что есть существа на Земле, которые живут вечно, если их не уничтожать специально! Прежде всего, это одноклеточные, например амебы. Они размножаются делением, и человеческое понятие смерти к ним просто неприменимо. Уничтожить их можно — засушить, сжечь. Но существуют и многоклеточные, которые живут долго, например гидры. Это животное открыл Антони ван Левенгук с помощью своего микроскопа. Исследования показывают, что гидра имеет уникальную способность восстанавливаться. Новый экземпляр может регенерироваться из 1/200 части существа! Итак, есть животные, которые сами не умирают.

Что касается человека, он не может жить вечно. Вопрос о том, почему дело обстоит именно так, волнует всех. Этим занимаются очень многие исследователи. В частности, крупный ученый Леонард Хейфлик обнаружил, что каждая клетка в человеке или животном способна к конечному числу делений. Многократно проведенные эксперименты и наблюдения показали, что клетки, взятые из нормальных тканей человека, способны к 50–80 циклам деления. Дальнейшее деление невозможно. Раковые же клетки не имеют таких ограничений и могут существовать практически вечно.

Одну из причин, почему бесконечное деление нормальных клеток невозможно, более тридцати лет назад объяснил российский ученый Алексей Оловников, тогда еще не достигший тридцатилетия. Оказалось, что всякий раз при делении клетки происходит укорочение ее ДНК. За много циклов повреждение ДНК становится таким большим, что приводит к остановке дальнейшего деления. Оловников даже вывел формулу для расчета числа возможных делений. Он же предположил, что если процесс деления изменить так, чтобы компенсировать укорочение ДНК, то способность клетки к делению будет сохраняться. Совсем недавно это предположение подтвердилось.

Большинство ученых сходится на том, что именно повреждения клетки становятся ограничителем продолжительности жизни. Однако они видят и множество иных причин и механизмов, кроме «лимита Хейфлика». Некоторые связывают повреждение с иммунологическими механизмами, некоторые — с диетой, некоторые — с калорийностью пищи. Существуют теории повреждающего воздействия так называемых свободных радикалов, которые образуются, например, при радиационном поражении. Правда, эти радикалы образуются и в нормальных условиях при дыхании. Есть теория, объясняющая повреждения клетки нарушением работы гипоталамуса — одного из важных отделов мозга, регулирующего основные жизненные показатели, называемые гомеостатическими. Наконец, существует объяснение, связанное с тем, что нарушение функций другого важного участка мозга — эпифиза — изменяет генерацию некоторых гормонов и нашу приспособляемость к смене дня и ночи.

Многие ученые рассматривают смерть как запрограммированный процесс. Однако есть теории, считающие смерть организмов закономерным явлением в силу того, что она побочная часть процесса, обеспечивающего необходимую для приспособления к окружающей среде смену генов, для размещения которых нужны новые организмы.

Все эти теории опираются на солидную базу экспериментальных фактов. Однако полной картины пока создать не удалось.

Вреден ли сахар?

Пожалуй, к сахару в полной мере можно применить формулу основоположника современной фармакологии Парацельса: «Все есть яд, и ничто не лишено ядовитости; одна лишь доза делает яд незаметным».

Большинство людей называет сахаром столовый сахар — сахарозу. В действительности же есть и другие виды сахара — фруктоза, глюкоза, мальтоза, лактоза и проч.

Сахар впервые научились вырабатывать в Индии несколько тысяч лет назад. Первое из известных описаний сахара датируется 510 годом до н. э. В России сахар стал известен в XVII веке и вошел в состав нашего рациона одновременно с кофе и чаем.

Любой вид съедобного сахара принято классифицировать как внутренний или как внешний. Внутренним считается сахар, содержащийся в клетках растений. Эти виды сахара присутствуют во фруктах и овощах, например моркови и свекле, и поэтому попадают в организм одновременно с витаминами, минеральными веществами и клетчаткой.

Внешний сахар — результат переработки, мы едим его как столовый сахар, мед и т. д. В полости рта бактерии превращают внешний сахар в кислоту, вредящую зубной эмали. Вот почему врачи не рекомендуют злоупотреблять сладостями и сладкими напитками.

В организме любой вид сахара перерабатывается в глюкозу, которая усваивается непосредственно клетками и служит источником энергии. Так что без сахара человек обходиться не может, но и одного сахара для жизни недостаточно. Организм нуждается не только в энергии, но и в белках и жирах, необходимых для обеспечения так называемых пластических функций, связанных с непрерывным восстановлением различных клеточных структур взамен отработавших.

Организм весьма точно регулирует содержание сахара в крови с помощью инсулина и глюкагона. При диабете этот баланс нарушается, и приходится вводить довольно строгую сахарную диету. Вместе с тем научные исследования не подтверждают прямого влияния потребления сахара здоровым человеком на повышение риска развития диабета. Нет достоверных доказательств и влияния излишнего сахара на развитие ожирения и заболеваний сердца и почек. Более того, известно, что худощавые люди имеют в рационе больше сахара, чем полные.

Для переработки сахара в необходимую организму глюкозу нужен витамин В1 — тиамин. Его, в свою очередь, можно получить из других продуктов — гороха, фасоли, шпината, сои, пшеничного хлеба из муки грубого помола, а также печени, почек, мозгов, говядины и свинины. Диетологи рекомендуют потреблять сахар в объеме, обеспечивающем примерно 10 % получаемых за день калорий.

Таким образом, снова приходится согласиться с Парацельсом, что все — яд и все — лекарство; то и другое определяет доза.

Правда ли, что материки движутся?

Как только в XVII веке были созданы относительно точные карты Северной и Южной Америки, многие сразу обратили внимание на сходство береговых линий Нового и Старого Света. Невольно закрадывалась мысль: а не были ли когда-то эти материки единым целым? Но лишь в середине XIX века ученые начали поиск доказательств этого, изучая следы доисторической жизни.

В начале XX века немецкий метеоролог, геолог и астроном Альфред Вегенер, изучавший изменения глобального климата, пытался найти логику в том, что в покрытой льдами Гренландии обнаружены ископаемые остатки тропических растений, а геологические образцы однозначно подтверждают, что в древности африканская Сахара и Южная Америка были покрыты мощным слоем льда.

В 1915 году Вегенер издал книгу, в которой утверждал, что, когда в Гренландии росли тропические растения, она располагалась вблизи экватора, а когда Африка и Южная Америка были покрыты льдами, их место было возле Южного полюса Земли. Таким образом, Вегенер делал вывод, что материки медленно дрейфуют, но не смог объяснить почему.

Научному сообществу потребовалось примерно 40 лет, чтобы признать эту теорию. К 60-м годам XX века весьма подробно исследовали дно океана. Оказалось, что переходная мелководная зона между сушей и глубоким океаном — береговой шельф — резко обрывается идущей вниз практически вертикальной стеной, и в глубину эта стена достигает нескольких километров. Если проводить границу материков именно по линии обрыва шельфа, то Америка и Африка стыкуются практически идеально. Но самое главное, были обнаружены срединно-океанские подводные хребты высотой 1,5–2 км, которые образуются в результате подпора океанского дна восходящими потоками мантии Земли — горячей жидкой субстанции, занимающей слой от 30 до 2800 км под поверхностью. Конвекционное движение мантии, подобное конвекционному движению воды в кипящей кастрюле, и становится тем двигателем, который перемещает огромные тектонические плиты с расположенными на них материками. Так родилась новая наука о строении земной коры — тектоника, обосновывающая перемещение континентов со скоростью 1–10 см в год. За десятки миллионов лет это и составляет тысячи километров, разделяющих некогда единые континенты.

Жизнь мантии сложна, и периодически, как это уже не раз бывало в истории Земли, материки сближаются и сталкиваются, образуя горы, например Урал, Гималаи, Альпы. Если в будущем не произойдет внезапных изменений, то в результате сближения материков через 200–300 млн лет возникнет единый материк Пангея Ультима (последняя Пангея), почти целиком расположенный в Северном полушарии. Ученые уже прогнозируют, какими тогда будут животные. Например, есть основанное на анализе смены видов на предыдущих этапах истории предположение, что через 150–200 млн лет осьминоги и кальмары выйдут на сушу и появятся летающие рыбы.

Мы живем на удивительной планете, но нельзя не поразиться и пытливости человеческого ума, который, начав с очевидного совпадения контуров берегов, сумел достичь глубокого понимания устройства всей планеты.

Есть ли жизнь на Марсе?

Многие верят, что жизнь на Марсе есть. Но они не отличают фантастику от реальных фактов. Фантасты же тысячу раз написали — есть, есть, есть. Вопрос только в том, кого мы там встретим — Аэлиту или кого-то другого. Даже сейчас, когда американские марсоходы Spirit («Дух»), Opportunity («Возможность») и Curiosity («Любознательность») более чем за десять лет с начала функционирования первого из них прислали множество изумительных снимков марсианской поверхности, находятся люди, твердящие: вот видите, тут ухо, тут глаз, тут хобот… Это, конечно, не выдерживает серьезной критики.

Жизнь на Марсе ищут особым образом — проверяют физико-

химические условия на предмет их пригодности для жизни, а также ищут бактерии и следы их жизнедеятельности.

Высокая степень разрушения старых кратеров наводит на мысль, что раньше у Марса была плотная атмосфера. Результаты, полученные советским спутником Марс-5 (1973 г.), спутником Европейского космического агентства Mars Express (2003 г.) и американским спутником MAVEN (2015 г.), позволяют сделать вывод, что вместе с содержащейся в ней водой атмосфера была унесена солнечным ветром.

Почему ищут именно бактерии? Потому что это самая первая и наиболее мощная и устойчивая форма жизни. Животный и растительный мир только надстройка. В основном на Земле живут и действуют бактерии. Они составляют основную часть биомассы. Именно бактерии обеспечивают биогеохимическое взаимодействие, превращают безжизненные грунты в почву, на которой произрастает вся жизнь, сначала растительная, а потом и животная.

Хотя приспособляемость бактерий поразительно велика, она тоже имеет пределы, поэтому в первую очередь исследуются прежние и нынешние физические условия на Марсе: температура на поверхности и под ней, освещенность, радиоактивный фон, магнитное поле, атмосферное давление, наличие воды и т. д. Изучается и химический состав планеты и ее атмосферы. Исследования дают все больше фактов, подтверждающих, что условия на Марсе вполне приемлемы для существования бактерий. Однако это еще не означает, что они там есть.

Как выявляются бактерии на Земле? Пробу помещают в питательную среду и наблюдают за химическими изменениями, считающимися следствием обмена веществ у бактерий. Первая попытка поставить такой опыт была сделана в 1976 году на американском посадочном модуле «Викинг». Однако однозначной интерпретации результаты не получили. Вторая попытка осуществляется запущенным в ноябре 2011 года и приступившим к работе в августе 2012 года марсоходом Curiosity. На нем установлено специальное оборудование, предназначенное для обнаружения следов ее протекания на Марсе в настоящем или прошлом по элементам, составляющим основу жизни на Земле. Следы этих элементов — углерода, водорода, азота, кислорода, фосфора и серы — были обнаружены при бурении марсианской почвы в 2013 году. Можно было бы доставить марсианские пробы на Землю, но это большой риск. Если там есть бактерии, то в случае утечки их поведение и размножение в мягких земных условиях трудно предсказать. Кстати, есть и проблема заражения Марса земными бактериями, поэтому запускаемые в космос объекты тщательно обрабатываются.

Наиболее серьезные подтверждения того, что жизнь на Марсе была, как ни странно, получены на Земле. В Антарктиде найдено несколько десятков метеоритов марсианского происхождения, выбитых с поверхности Марса другими крупными метеоритами. В одном из таких «пришельцев», найденном в 1984 году, были обнаружены кристаллы магнетита, которые фактически образовывали слепок бактерии, чрезвычайно похожий на ископаемые слепки земных аналогов.

Таким образом, есть ли жизнь на Марсе, нет ли жизни на Марсе — науке это неизвестно. Наука пока не в курсе дела. Но она очень быстро продвигается.

Зачем были нужны дворяне?

Однажды я услышал от одного молодого и хорошо образованного преподавателя, что, мол, дворяне были жуткими бездельниками: непонятно, зачем они жили.

Действительно, а зачем были нужны дворяне? Что они делали? Попробуем разобраться.

В учебнике истории, написанном известным политологом Сергеем Кара-Мурзой, сказано, что дворянство поставляло общественную элиту, которая связывала государство и обеспечивала и военное, и экономическое, и государственное управление. При этом дворяне очень четко отделяли себя от других сословий. И дело не в том, что они сильно гордились дворянством, — просто они иначе чувствовали ответственность за страну. Безусловно, среди дворян были разные люди: и гордость нации, и прожигатели жизни, и бездельники, и мерзавцы. Но именно среди них были те, кто делал все для России. Поражает, что они относились к своему долгу с очень большой ответственностью и ощущали это смолоду.

Давайте проследим за судьбой такого известного человека, как Иван Иванович Дмитриев. Он был симбирским дворянином и к 40 годам уже отслужил в военной гвардии более двадцати лет. Уйдя в отставку, занялся государственной деятельностью: сначала трудился в Сенате, потом был назначен министром просвещения. России очень повезло, что именно он занимал этот пост. По его протекции Пушкин был принят в Царскосельский лицей. Дмитриев с Карамзиным разработали правила современного русского языка, первыми начали писать на нем, а Пушкин позже показал, как замечательно можно им пользоваться.

Дмитриев заслужил безупречную репутацию, и Александр I именно его попросил распределять государственную помощь погорельцам Москвы 1812 года. Царь был уверен, что тот никогда не спутает государственный карман со своим собственным. Таких, как Дмитриев, было много. Именно они своим талантом и трудами создавали Россию.

Вспомним эпизод из гоголевских «Мертвых душ»: Чичиков заблудился и случайно попал в поместье к Петру Петровичу Петуху. Ложась спать, через стенку услышал жаркий шепот хозяина, который заказывал повару обед на завтра и объяснял, как и что должно быть приготовлено: «Заверни-ка ты мне, голубчик, кулебяку на четыре угла…» Это к тому, что дворяне не только устанавливали правила жизни. Они задавали стандарты — в еде, одежде и т. д. Пусть не всегда свои — из Парижа, скажем, — но привносили их в наш, российский быт. Таким образом, функция дворян, в частности, заключалась в том, что они служили ориентиром правильной, или новой, жизни. Постепенно под напором перемен они перестали справляться с этой функцией и в результате революции 1917 года были изгнаны. Россия окончательно потеряла один из своих ориентиров.

Новая элита заселила Кремль, дворцы и дачи бывшего дворянства, стала пользоваться их обстановкой и даже одеждой — это исторические факты. Но справиться с задачей создания достойного стандарта эти люди не смогли.

Как утверждают социологи, граждане любой страны нуждаются в национальной идее, которая позволяет им ощущать, что они живут достойно. И эта идея не может быть просто продекларирована, ее нужно передать через высокие стандарты поведения. Вероятно, это важнейшая из наших проблем — прошлые стандарты утрачены и не действуют, а новые, может быть, и возникли, но до сих пор не проявлены.

Зачем люди носят галстук?

Известно, что галстук был придуман на основе шарфа. Но, в отличие от него, этот предмет гардероба совершенно бесполезен: и не греет, и не защищает, только «душит».

Галстук, безусловно, не совсем утилитарный, однако же прекращать носить его никто не собирается.

В обыденной жизни галстук носят не так часто, однако он обязательный атрибут официальной, парадной или форменной одежды (военных, дипломатов, представителей правоохранительных органов и т. д.). Во многих компаниях, для которых важна демонстрация респектабельности, сотрудники-мужчины должны носить достаточно строгий костюм и галстук. Послабление, обычно допускаемое по рабочим субботам, а иногда и по пятницам, позволяет не носить галстука и даже вместо костюма надеть джинсы.

Приличный галстук стоит недешево — 50–100 долларов, статусный вообще может быть на порядок дороже. Умением подобрать галстук в тон костюму, цвету рубашки, глаз и носков, а также красиво завязать его многие гордятся.

Чему же служит галстук? Вот что говорят социологи. Человек нуждается в том, чтобы отождествлять себя с какой-то группой, иначе ему трудно вести социальную жизнь. Когда вы встречаете человека и ничего о нем не знаете, вы не понимаете, как с ним себя вести, что его может интересовать, какие вопросы можно задавать, а какие не следует. Таким образом, люди носят галстук, потому что он служит символом самоидентификации человека, его принадлежности к определенной субкультуре. Например, в Великобритании существуют галстуки научных обществ, спортивных клубов, гвардейских полков. Если встретите англичанина в темно-синем галстуке в тонкую голубую полоску, по-видимому, это выпускник престижнейшей Итонской частной школы.

Таких идентификационных символов в жизни людей требуется довольно много. Символическое значение могут иметь не только одежда и ее элементы, но и специально изготовленные знаки, медали, перстни, татуировки и проч.

Особое значение такие символы имеют для молодых людей. Например, подростки носят определенные джинсы, скажем драные. Родители не понимают, зачем нужны драные джинсы, когда приличнее и удобнее целые. Но подросткам не джинсы нужны как таковые. Просто они испытывают огромный психологический дискомфорт без обязательных символов принадлежности к конкретной молодежной субкультуре.

Символическое значение может иметь и определенное поведение. Участие в праздновании определенных событий по определенному календарю и в определенных ритуальных формах служит важным доказательством устойчивой связи человека с группой, отмечающей этот праздник, показателем признания ее культурных ценностей. При этом человек рассматривает свое участие как обязанность, как долг перед группой — религиозный, патриотический, национальный, гражданский, семейный и т. п. Неучастие осуждается группой. Настоящий же, любимый праздник побуждает к творческой активности и выдумке, направленной на придание торжеству яркости и блеска. Именно по этому признаку может определяться жизнеспособность праздника и связанной с ним идеи.

Таким образом, получается, что даже обычные люди, пользующиеся какими-то предметами, совершающие какие-то поступки, участвующие в праздниках или болеющие за спортивные команды, одновременно подают сигналы окружающему миру о том, кто они такие и чего от них ждать. И галстук — один из таких очень простых атрибутов и самых распространенных сигналов.

Зачем нужен сон?

Сон всегда привлекал внимание людей как необычное и таинственное явление. Он вызывал непонимание, а иногда страх. Сон казался чем-то близким к смерти, а значит, и управлять им должно какое-то божество. Например, древнегреческий бог сна Гипнос входил в свиту Аида — владыки подземного царства смерти, брата всемогущего Зевса. Греки считали, что Гипнос неслышно носится на своих крыльях над ночной Землей с головками мака в руках, льет из рога снотворный напиток и нежно касается глаз волшебным жезлом. Никто не может устоять против Гипноса, и он погружает и богов, и смертных в сладкий сон.

Современная наука определяет сон как особое генетически предопределенное состояние организма человека и теплокровных животных (то есть млекопитающих и птиц), характеризующееся закономерной последовательной сменой определенных циклов и стадий. Получается, что необходимость спать предопределена генетически.

Наблюдать циклы и фазы сна, а также регистрировать их объективные характеристики можно только с помощью специальных приборов, в основном регистрирующих электрическую активность клеток головного мозга, различных мышц тела, среди которых особо важную информацию дает электрическая активность глазодвигательных мышц. Одновременно регистрируются и другие показатели, например: электрокардиограмма, изменения артериального давления, двигательная активность тела и конечностей, дыхательные движения грудной стенки и брюшины, характеристики тока воздуха, температура тела.

Вот что удалось выяснить с помощью этого мощного научного арсенала. По показаниям приборов, сон абсолютно четко может быть разделен на две фазы — медленную и быструю. Медленной фазу сна назвали потому, что во время нее резко замедляется электрическая активность мозга и мышц, последние расслабляются, уменьшается частота пульса и дыхания. Быстрая фаза характеризуется усилением электрической активности мозга и быстрыми движениями глаз. В свою очередь, фаза медленного сна делится на четыре стадии, в каждой из которых свои характерные особенности. Всего цикл сна занимает примерно полтора часа. Соотношение длительности фаз медленного и быстрого сна составляет 3: 1, хотя и меняется с возрастом.

Научные выводы оказались в сильном противоречии с житейскими представлениями о сне как об отдыхе. Оказалось, что сон — особая форма активной жизни человека. Основная функция медленного сна восстановительная. В это время в мозгу накапливаются энергетически богатые вещества, а также синтезируются необходимые для жизни гормоны. Фаза быстрого сна направлена на переработку информации и построение программы поведения, то есть во время сна идут интенсивные психические процессы. Собственно, сны снятся как раз в быстрой фазе. Если человека разбудить в это время, он расскажет сон во всех подробностях. Обычно же сны забываются. Наука не научилась трактовать сны так красочно и конкретно, как это делается в различных сонниках, но разработала основанные на этом методы диагностики заболеваний и состояний человека.

Разные люди в разном возрасте нуждаются в разной продолжительности сна. Известно, что многие талантливые или даже гениальные люди спали мало. Например, полководец Наполеон Бонапарт и философ, музыкант и врач Альберт Швейцер спали всего по четыре часа в сутки, а вот младенцы и пожилые люди спят много.

Сон продолжают изучать во множестве лабораторий мира. В любом случае ко сну надо относиться серьезно и бережно.

Зачем нужны деньги?

Вопрос о том, зачем нужны деньги, современному человеку кажется совершенно диким. Однако путешественники говорят: нелегко объяснить, что это такое, человеку, живущему в условиях культуры, которая не использует деньги (например, папуасу). Честно говоря, и современному человеку непросто разобраться, какие существуют деньги и как они работают. Мы в России, например, только привыкаем к кредитам/ипотекам/процентам, да еще к электронной денежной системе, в которую не сразу и вникнешь. Казалось бы, уж прагматичные американцы все про деньги знают, они довольно много сделали для развития денежной системы. Однако для рядовых американцев выпускается журнал «Деньги», а также транслируются телепередачи, в которых людям объясняют, как их зарабатывать, эффективно тратить и экономить.

Первые деньги возникли несколько тысяч лет назад и имели товарную форму: в качестве денег использовался ходовой товар, который можно было обменять на другие. В роли денег попеременно выступали скот, зерно, кожа, меха, табак, вино, сушеная рыба или бусы из ракушек. Например, японским самураям даже в довольно позднее историческое время жалованье выплачивали мешками риса.

Важно то, что ценность товара и товарных денег была одинаковой. Потом это свойство перешло на металлические деньги: стоимость золотых/серебряных слитков или монет стала реальной. А позже возникли деньги, которые были лишь знаковыми, поскольку их цена не имела никакого отношения к обозначенной на них стоимости, а носила, скорее, характер обязательства. Так, в России с подозрением отнеслись к введению медных и бумажных денег. В Китае же бумажные деньги появились еще в древности, но там уже действовал прекрасно отлаженный государственный механизм и гарантии весомости подобного способа расчета были довольно велики.

По мере развития мировой экономики нужно было все больше денег. В XX веке золотого запаса не стало хватать для обеспечения необходимого объема денежной массы. В связи с этим был налажен выпуск необеспеченных бумажных денег, что спровоцировало инфляцию. Бумажные деньги также не могли эффективно обеспечивать развитие. Тогда стали более активно использовать такие средства расчетов, как вексель, долговая расписка. Развитие информационных технологий позволило отказаться от бумажных носителей, и появились электронные деньги разных типов.

Многообразие экономических целей и операций привело к появлению новых функций денег. В нынешнее время таких функций насчитывается едва ли не дюжина, включая измерение и учет состояния экономики, что и породило многообразие видов и типов денег. Теория таких денег очень сложна.

Таким образом, мы не можем переносить свое житейское представление о бумажных деньгах, чеках или электронных деньгах как о средстве платежа за наши покупки на деньги в целом, так как экономическая жизнь целого общества гораздо сложнее.

О перспективах будущего без денег можно прочитать лишь в утопических теориях. Скорее всего, формы денег будут продолжать развиваться и видоизменяться. Поэтому важно знать, как работают деньги и как ими пользоваться. К счастью, в некоторых школах России детей начинают учить основам экономики уже в первом классе.

Как возникает смех?

Наверное, нет людей, которые не любят смеяться. Известно много, правда, не очень достоверных свидетельств о пользе смеха для здоровья. Но откуда же он берется? Наука всерьез занимается этим вопросом. Существует даже международное общество по изучению юмора, которое начиная с 1988 года проводит ежегодные научные конференции.

Научные материалы о смехе совсем не веселы, но часто бывают любопытны и удивительны. Вот что я нашел в одной обзорной статье.

Первым, кто задумался о природе смеха, был Аристотель. Он определил смешное как «некоторую ошибку и безобразие, никому не причиняющее страдания и ни для кого не пагубное». Удивительно, но именно это определение и лежит в основе современных теорий смеха, хотя выделенных его видов насчитывается довольно много. Например, известный ученый Владимир Пропп выделил шесть видов смеха, определенных в основном по психологической окраске: насмешливый, добрый, злой, жизнерадостный, обрядовый и разгульный.

Человеческие эмоции — это отклики на соответствующие им по прагматическому значению события. Неприятное вызывает огорчение и неприязнь, что-то удивительное — интерес, а страшное — испуг, ужас. Парадокс смеха в том, что он не соответствует событию (предмету), которое его вызвало. Смех, несомненно выражающий приятное, радостное чувство, при пристальном рассмотрении оказывается ответом на событие, в котором человек уловил, помимо всего прочего, нечто достойное осуждения и отрицания, но не несущее в себе опасности. Одновременное ощущение опасности или дефекта и осознание их незначимости и преодолимости порождают особую сложную эмоцию, вызывая смех.

Реакция на опасность имеет мимическое отражение, основной частью которого становится гримаса, сопровождающаяся оскалом, который обнажает зубы. Мимика улыбки и смеха, таким образом, оказывается сглаженной формой оскала недовольства. В ней «ослабленный» вариант агрессии соответствует меньшей доле увиденного зла. Сходство мимики смеха и плача было замечено еще Леонардо да Винчи: «Тот, кто смеется, не отличается от того, кто плачет, ни глазами, ни ртом, ни щеками, но только неподвижным положением бровей, которые соединяются у того, кто плачет, и поднимаются у того, кто смеется».

Эмоцией, противоположной смеху, при таком подходе оказывается стыд, который, как и смех, отличает необходимость осмысления. Но стыд обращен не к внешним объектам, а вовнутрь человека, на себя самого. И если смехом можно поделиться, то стыд пережить можно только самому.

Многие наблюдатели отмечают, что смех лучше всего раскрывает человека, так как показывает, над чем и как человек смеется и как он способен страдать или гневаться.

Известен случай с американским психологом Норманом Казинсом, который имел смертельный диагноз — коллагеноз. Казинс попросил перевести его в гостиницу и принялся один за другим смотреть комедийные фильмы. Через несколько дней почти непрерывного смеха его перестали мучить боли, а анализы улучшились. Вскоре он поправился и смог вернуться к работе. Поэтому — смейтесь на здоровье!

Как летает воздушный шар?

О воздушном шаре нет никаких древних мифов, как, например, про крылья Дедала и Икара, да и изобретен он сравнительно недавно. Чтобы придумать воздушный шар, надо было наблюдать не за птицами, а за рыбами. Воздушный шар плавает в воздухе точно так же, как предметы малой плотности в воде. Но провести такую аналогию, конечно, гораздо труднее, чем сравнение с крыльями.

Первым оказался итальянский монах Франческо Лана. В 1670 году он предложил сделать шары из тонкой меди и откачать из них воздух. Но он и сам понимал, что атмосферный воздух сомнет эти шары.

В 1709 году другой монах — Бартоломео Лоренцо Гусмао из Бразилии, бывшей тогда португальской колонией, — предложил просто наполнить шар теплым воздухом. С огромным трудом добрался он из Америки в Португалию и продемонстрировал полет. За это его обвинили в связях с нечистой силой, и монах был вынужден бежать.

Было только начало XVIII века, и наука тогда еще не приносила особых практических плодов; правда, картину мира меняла. А это не нравится многим даже в наши дни.

В 1783 году образованные братья Жозеф и Этьен Монгольфье из французского города Анноне изготовили и запустили шар, наполненный нагретым воздухом. Слухи о шаре быстро распространились, и Парижская академия наук поручила профессору Жаку Шарлю разобраться в изобретении братьев Монгольфье. Вместо этого тот сам разработал схему шара, сделанного из шелка, пропитанного каучуком и наполненного водородом, который в 1766 году открыл Кавендиш. Шар успешно взлетел, но, когда достиг разреженных слоев воздуха, раздулся и лопнул.

Братья же приехали в Париж и потрясли всех полетом своего шара, пассажирами которого были утка, петух и баран, а профессор Шарль более всего был удивлен тем, что шар братьев Монгольфье, получивший название «монгольфьер», наполнялся теплым воздухом. У монгольфьера были недостатки: воздух быстро остывал, а объем полости, хотя и был довольно велик, обеспечивал малую грузоподъемность.

А профессор Шарль сделал новый компактный и грузоподъемный шар на водороде, в котором были предусмотрены почти все современные детали: сетка, удерживающая его; гондола, регулировочные клапаны, балласт. Это стало прообразом аэростата (1783 г.).

Современные спортивные воздушные шары — монгольфьеры. С помощью современных горелок получилось наладить хорошее управление температурой воздуха, поэтому пилоту удается уверенно контролировать высоту полета. А так как направление ветров на разной высоте различное, аэронавты просто ловят попутный ветер и летят вдоль поверхности Земли в нужную им сторону, совершая даже кругосветные путешествия.

На принципе использования легкого газа построены и дирижабли, оболочка которых сделана из легкого металла. Они могут перевозить гигантские грузы, но не спеша. Из-за этого и из-за опасности возгорания в начале XX века они проиграли соревнование самолетам. Символом этого проигрыша стал фешенебельный немецкий дирижабль «Гинденбург», сгоревший в Нью-Йорке 6 мая 1937 года. Но теперь дирижабли имеют шанс вернуться, потому что появились новые материалы и можно обеспечить совсем другой уровень безопасности. Дирижабли не требуют сложной инфраструктуры и не наносят ущерба окружающей среде. К тому же люди осознали, что в перевозках регулярность порой важнее скорости, поскольку позволяет планировать свои действия.

Как летает самолет?

Всякий раз перед посадкой самолета в салоне можно услышать: «Ну как такая махина вообще взлетает?» Сам удивляюсь, хотя изучал механику сплошных сред.

Дело в том, что нас обманывает интуиция. Кажется, что самолет поднимает вверх напор встречного воздуха, а причина совсем в другом.

Загадка подъемной силы крыла самолета сначала была решена на практике. В 1876 году контр-адмиралом российского флота Александром Можайским была построена модель самолета — «летучка» — с тремя винтами, приводившимися в движение заведенной часовой пружиной. В 1903 году братья Уилбур и Орвилл Райт построили настоящий самолет с бензиновым двигателем, решив главную проблему — управление полетом, а в 1906 году русский профессор Николай Жуковский теоретически объяснил возникновение подъемной силы крыла и дал формулу ее расчета.

Подъемная сила крыла объясняется тем, что при движении самолета струи воздуха обтекают крыло и давление воздушной среды на него изменяется. На верхней стороне благодаря выпуклости крыла и наличию положительного угла атаки (наклону плоскости крыла по отношению к направлению движения самолета) воздух в струе движется с большей скоростью, чем на нижней, обычно плоской стороне. В результате давление воздуха на нижней стороне крыла оказывается больше, чем на верхней. Это и означает возникновение подъемной силы.

Если взять полоску бумаги и подуть вдоль нее сверху, то давление воздуха на верхней стороне снизится и полоска поднимется вверх. Так действует подъемная сила, такая же, как и на крыле самолета. И так же, как при обтекании крыла, вдоль верхней поверхности полоски воздух движется быстро, а под нижней практически замирает. От этого и возникает разность давлений.

При разбеге и полете самолет должен достичь определенной скорости, чтобы подъемная сила сравнялась с его весом.

Надо заметить, что разность давлений на сторонах крыла не так велика. Например, новейший аэробус А-380 при полной загрузке и заправке имеет вес не более 560 тонн, а площадь его крыльев чуть меньше 1700 м2. Поделив одно на другое, получаем, что для подъема этого гиганта средняя разность давлений на крыло должна быть всего 0,033 атмосферы, то есть 33 г/см2. Приблизительно такую же величину составляет нормальное давление в легких человека.

Самый маленький самолет в мире BD-5T имеет длину менее 4,5 м. Он стоит около 45 000 долларов, и его можно собрать из поставляемых деталей. Взлетный вес BD-5 равен 413 кг, а площадь крыльев составляет приблизительно 8 м2. Получается, что для его взлета достаточно перепада давлений между нижней и верхней поверхностью крыла всего 0,005 атмосферы. Это в семь раз меньше, чем для аэробуса, но ведь тот и весит в 1500 раз больше. Пожалуйста, сами решите, чему удивляться.

Изучая принципы полета, я наткнулся на самоучитель для вертолетчиков и прочел такую фразу: «В то же самое время вы должны использовать вашу другую руку на рычаге контроля, который находится прямо перед вами, чтобы переместить вертолет вперед, назад или в любую другую сторону, как будто вы управляете обычным самолетом».

Как мы видим?

Еще со школы мы все хорошо знаем: человек видит благодаря тому, что у него в глазу имеется сетчатка, состоящая из светочувствительных клеток — колбочек и палочек. Меняющий свою форму хрусталик проецирует отражаемый окружающими предметами свет на сетчатку и создает на ней изображение этих предметов. Весьма похоже на цифровой фотоаппарат с трансфокатором и светочувствительной полупроводниковой матрицей вместо сетчатки. Палочки и колбочки преобразуют свет в электрические сигналы, которые и передаются в мозг, запуская сложнейший процесс видения. Для этого мозг использует не только информацию, поступающую к нему в данный момент, но и накопленный ранее опыт. Собственно, то, что мы видим, — это основанная на предыдущем опыте интерпретация поступающих сигналов. В частности, этот опыт используется для управления движением глаз при рассматривании.

Известно, например, что лягушка видит только движущиеся объекты. Почему же человек умеет видеть неподвижные предметы? Оказывается, что и он через 1–2 секунды перестает воспринимать неподвижные изображения, если освещенность каждой из колбочек и палочек не меняется. Однако в нормальных условиях глаз человека постоянно совершает скачкообразные микроскопические движения, и информация о наблюдаемом объекте все время возобновляется, благодаря этому он остается видимым.

При рассматривании изображения глаз также совершает постоянные движения, сосредоточивая внимание и многократно возвращаясь к наиболее важным и информативным деталям, которые формируют запоминающийся образ объекта. Например, если речь идет о лице, то щеки разглядываются редко, а вот глаза, нос, губы — чаще. Вероятно, поэтому нам удается рассматривать абстрактные картины Пикассо, выполненные в технике кубизма. На них могут быть изображены одновременно такие важные фрагменты, которые не видны все сразу при рассматривании прототипа.

Удивительно и то, что человек может рассматривать движущиеся объекты. Во-первых, ему удается следить за ними взглядом (опять-таки благодаря движению глаз, но не скачкообразному, а плавному). Во-вторых, мозг умеет сливать набор дискретных кадров, получаемых на сетчатке вследствие скачкообразных микродвижений, в плавную непрерывную картину. Получается, что, рассматривая движущиеся объекты, мы все время смотрим кино. Справедливо и обратное: если мы будем рассматривать ряд статических кадров, фиксирующих последовательные положения наблюдаемого объекта, то при достаточно высокой частоте смены кадров увидим непрерывное движение. Именно так и устроен кинематограф.

Конечно, это далеко не все даже из открытых секретов видения. Свойства глаза человека и особенности его психики обязательно учитываются при проектировании современных видеосистем — камер, телевизоров и компьютерных дисплеев. Как мы видим, они становятся все лучше и лучше.

Как мы слышим?

Известно, что человек обладает пятью органами чувств. Считается, что более 80 % информации поступает через зрение. Наверное, это правда. Каждый пользующийся компьютером знает, что картинки информационно очень емкие. Но информация, которую человек лучше анализирует, скорее всего, поступает к нему через слух. Он нужен человеку не только для того, чтобы слышать природные или техногенные звуки, но и для того, чтобы воспринимать речь. А обладание речью — это уникальное преимущество человека. Есть гипотеза, по которой неандертальцы проиграли Homo sapiens из-за того, что не сумели овладеть членораздельной речью и поэтому не смогли научиться передавать опыт поколений.

Об устройстве уха нам рассказывают еще в школе. Человек слышит благодаря тому, что в воздухе распространяются звуковые волны. Проникая через наружное ухо, они достигают барабанной перепонки, которая начинает вибрировать под действием переменного давления. Барабанная перепонка отделяет наружное ухо от так называемого среднего, в котором имеется специальный тонко устроенный механизм — слуховые косточки: молоточек, наковаленка и стремечко. Через них колебания барабанной перепонки, соединенной с молоточком, передаются на мембрану уникального устройства во внутреннем ухе, которое называется улиткой. Это устройство предназначено для первичного анализа частоты звука. Но на этом дело не заканчивается. Колебания мембраны улитки передаются контактирующим с ней волосковым клеткам, которые преобразуют механические колебания в электрический сигнал, поступающий по слуховому нерву в мозг.

При серьезных заболеваниях среднего или внутреннего уха сейчас используют электронные протезы, в которых звук преобразуется в электрический сигнал и поступает непосредственно к слуховому нерву.

Итак, сигнал поступил в мозг, и дальше идет его обработка. И тут оказывается, что слухов-то у нас несколько. Один тип обработки сигналов позволяет определять направление источника звука. Это называется пространственным слухом. Другой тип обработки позволяет определять высоту звука. Это называется тональным слухом. Совершенно иначе анализируются нетональные звуки — щелчки, удары и т. д. В зависимости от того, какая задача решается, мозг использует разный анализ и, следовательно, разный слух. Поэтому мы даже не можем говорить о наличии единого механизма слуха.

Наш слух имеет очень широкий диапазон. Звук падающей листвы — минимальный по мощности звук, который мы можем услышать. А рев реактивного самолета — максимальный, который слышен без боли. Разница по энергии между тем и другим — 10 млн раз. Чтобы ухо могло приспособиться к такой огромной разнице, специальные мышцы управляют натяжением барабанной перепонки и взаиморасположением слуховых косточек в среднем ухе — молоточка, наковаленки и стремечка. Экспериментаторы, которым приходится работать в заглушенных камерах, рассказывают, что в полной тишине они испытывают напряжение, а иногда головную боль. Это связано с тем, что предельно напрягаются мышцы, управляющие барабанной перепонкой и слуховыми косточками, в попытке обеспечить уху регистрацию слабого звука.

Между прочим, звук падающей листвы имеет всего в три раза большую энергию, чем звук, вызываемый хаотичным стуком молекул воздуха в барабанную перепонку. Природа и тут все «продумала». Она сберегла нас от того, чтобы слышать этот назойливый случайный шум.

По качеству слуха — чувствительности и диапазону частот воспринимаемых звуков — человек уступает многим живым существам. Но по умению извлекать информацию, заключенную в звуках, превзошел всех.

Как мы узнаём друг друга?

То, что люди могут узнавать друг друга, очень значимо для их существования. Без этого невозможны никакие формы общественной жизни, а человек — существо общественное. Да и для животного мира это не менее важно.

Процесс узнавания на самом деле очень сложен. И конечно, поражает, как много объектов, которые человек может узнать, вмещается в его памяти.

Как же это получается? Оказывается, что человек, наблюдая, например, изображение, не укладывает его полностью в долговременную память. Сначала ведется довольно подробный анализ. Начинается он с того, как человек осматривает какой-то объект, например лицо другого человека. Выполнено немало работ, зафиксировавших, как сложно при этом движется глаз, в каких местах сосредоточивается и т. д. Это происходит не просто так. Подобное движение управляется мозгом, раскладывающим увиденное на целый набор упрощенных изображений. Такое упрощение называется фильтрацией, или выделением характерных признаков. Например, оказывается, что у каждого изображения есть скелет и карта точек пересечения линий. Движение глаза управляется так, чтобы собранные признаки характеризовали изображение наиболее полно и достоверно. Выяснилось, что упаковать в памяти эти признаки гораздо легче, расходуется меньше ресурсов.

А дальше получается следующее. Всякий раз, когда человек сталкивается с каким-то новым объектом, он пытается сопоставить его с тем, что заложено в памяти предыдущим опытом. После того как через волокна зрительного нерва сигналы рецепторов глазной сетчатки — колбочек и палочек — поступают в мозг, они подвергаются очень сложной обработке, в которой участвует довольно много его структур. В частности, при этой обработке происходит выделение большого числа элементарных признаков изображения, по которым оно и сравнивается с тем, что есть в памяти. И если находится много совпадений, то мозг принимает решение, тот это объект или нет. Разглядывать, узнавать и запоминать объекты совсем нового, не встречавшегося ранее класса человеку не так легко. Например, известно, что без привычки трудно распознавать лица людей, принадлежащих к другим расам.

Иногда бывают ситуации, что человек не успевает как следует разглядеть новый объект, а «машина» узнавания уже запущена, и черты объекта достраиваются мозгом, восстанавливая целостный образ. Например, известен случай в наполеоновской армии, когда один солдат протянул другому рыбу, а тот клялся, что он замахнулся на него ножом. Просто не произошло такого опознавания.

У опознаваемого человека может быть много признаков: он как-то характерно стоит или движется, как-то выглядит, у него может быть характерный голос, даже характерное построение речи. И поэтому иногда человека можно узнать, даже если изменились какие-то признаки, по другим, которые подверглись меньшим изменениям.

Это второе удивительное свойство, что человека можно опознать даже по части его признаков, восстановив в памяти все остальные. (Когда мы с братом встречали мать на автобусной остановке, мне всегда было интересно, одинаковой ли мы ее видим.)

Изучение механизмов распознавания — колоссальная работа, которая выполнялась в основном в течение XX века. Трудно выделить кого-то одного, сделавшего в этом прорыв. Но поражает, как много изучено. И то, что эти представления о работе мозга достаточно справедливы, подтверждается тем, что многие из способов анализа, скажем, изображений и звуков могут быть воспроизведены с помощью компьютеров. Например, буквально несколько месяцев назад компания Google продемонстрировала многопроцессорную систему, отчасти воспроизводящую структуру мозга, которая распознает изображения быстрее и надежнее человека. Сейчас вы можете купить робота (скажем, в Японии), который умеет узнавать хозяина, предметы, обстановку и выполнять довольно сложные целесообразные действия.

Таким образом, нам удается узнавать друг друга, потому что в мозгу очень экономно хранятся признаки предметов, достаточные для того, чтобы восстановить представления о предмете в целом. Это самый главный механизм, по которому мы узнаем друг друга.

И это позволяет сказать близкому другу, которого мы не видели двадцать лет: «Слушай! Где тут у тебя соль?»

Как образуется эхо?

Эхо описано еще в древнейших мифах. А в мифах остается только самое-самое значимое, что поражает людей.

Происхождение эха первым объяснил Аристотель в IV веке до н. э. Он догадался, что звук — это распространяющаяся волна попеременного сжатия и разрежения воздуха, которая может отражаться от препятствий и таким образом возвращаться к нам звуком. С тех пор, однако, трудами многочисленных ученых созданы весьма точные теории, которые позволяют рассчитывать распространение и отражение волн в самых разных средах и условиях.

Кроме того, было обнаружено, что звуковые волны могут распространяться и в жидкостях, и в твердых телах, а еще существуют волны совсем другой физической природы, например электромагнитные.

Электромагнитные волны также могут отражаться от препятствий. Значит, и для них существует феномен эха. На нем построена работа радаров. Измерение промежутка времени между посланным электромагнитным импульсом и пришедшим на приемник отраженным сигналом позволяет определить расстояние до объекта, отразившего волну.

Заметим, что, хотя радар и человеческое изобретение, природа использовала этот принцип гораздо раньше. Похожим образом ориентируются в пространстве летучие мыши, дельфины и некоторые виды тюленей, посылающие ультразвуковые сигналы.

Теория волн показывает, что многообразие способов приема и обработки волновых сигналов гораздо более велико, чем используется человеческим слухом. Так, например, посылая внутрь человеческого тела ультразвуковые волны вдоль разных направлений, мы можем составить карту всех органов. Существуют и методы измерения скорости движения и вибрации внутренних объектов.

Еще 50 лет назад это было чудом, а сейчас стало распространенным методом диагностического обследования, называемым УЗИ. Меня, например, поразило, что посредством ультразвука можно увидеть лицо еще не родившегося младенца. Так было обнаружено, что младенец, оказывается, гримасничает, сердится, улыбается.

Интересно, что с физической точки зрения обнаружение эха, создаваемого отражением импульса, отличается от обнаружения эха непрерывного шумового сигнала только способом обработки информации. На этом принципе, кстати, россиянам в 90-х годах прошлого века удалось построить оптический прибор для исследования тонких слоев биологических тканей и других материалов. Он словно бы регистрирует эхо светового импульса длиной всего одну миллионную часть от одной миллиардной доли секунды. Сейчас подобные приборы — оптические томографы — достаточно широко распространены в мире.

Утверждают, что эхо есть и во Вселенной. Дело в том, что, хотя вещество в ней чрезвычайно разрежено и о непосредственном упругом взаимодействии, необходимом для образования волн, не приходится говорить, благодаря гравитационным силам волны все-таки образуются.

Вопрос о том, как возникает эхо, с научной точки зрения очень прост: это волны отражаются от препятствий. Но как подумаешь, какое разнообразие волн в природе и какое существует огромный выбор возможностей обработки этих сигналов, понимаешь, что это простое явление можно с пользой применить в жизни.

Как строили египетские пирамиды?

Наиболее распространено предположение, что египтяне строили пирамиды, чтобы сохранять в них мумии фараонов — земных воплощений бога. По тогдашним верованиям, до сих пор сохраняющимся у их потомков — коптов, душа не могла существовать без тела. Есть предположения, что одновременно могли преследоваться и другие цели — сакральные, идеологические и экономические.

Размеры и точность пропорций и ориентации пирамид по сторонам света на протяжении столетий поражают воображение. Как же строителям удавалось с такой точностью изготавливать и подгонять друг к другу каменные блоки? Как у них получалось передвигать такие тяжести? Как люди могли так точно соблюдать размеры пирамид и их ориентацию по сторонам света?

По археологическим данным, первая египетская пирамида была построена более 4500 лет назад при фараоне Джосере. До этого для погребения фараона строили более простое сооружение в форме усеченной пирамиды с прямоугольным основанием — мастаб, что по-арабски означает «скамья». Пирамида Джосера, отлично сохранившаяся до сих пор, представляет собой шесть поставленных друг на друга мастаб уменьшающегося размера, то есть имеет ступенчатую форму. Размеры основания — 125 115 м, высота 62 м. Она сложена из каменных блоков, средний вес которых составляет 2 т, хотя есть блоки и большего размера. Блоки подогнаны друг к другу очень точно и не скреплены никаким раствором.

Более поздние сооружения имеют строго пирамидальную форму за счет того, что ступенчатое основание покрывали специальной облицовкой, двигаясь сверху вниз. Согласно современным археологическим данным, пирамиды возводились наемными строителями, разделенными на несколько соревнующихся бригад. К работам в свободное время привлекались и крестьяне.

Блоки для строительства изготавливались из известняка. В его массиве проделывались отверстия — шурфы, в которые загоняли сухие деревянные клинья, которые затем поливали водой. Клинья разбухали, и глыба отламывалась. По одной версии, далее глыбы обтесывались и пришлифовывались. По другой — известняк размалывался и на его основе готовилась бетонная смесь. При этом предыдущие, уже уложенные в тело пирамиды блоки использовались как часть опалубки. Такая технология гораздо более экономична и легко объясняет высокую точность подгонки блоков. Важно, чтобы они не были скреплены друг с другом, иначе тело ирамиды лопнет от внутренних напряжений.

«Бетонная» версия подтверждается анализом состава облицовочных плит. Французский химик Иосиф (Джозеф) Давидович обнаружил в нем 13 компонентов, отсутствующих в окружающих каменных карьерах, то есть внесенных добавок.

Другой ученый, археолог-любитель Рональд Уайетт, смог разобраться, как с помощью простых деревянных рычажных машин, похожих на качели, можно с легкостью перемещать тяжелые блоки. Любопытно, что методом знаменитого лингвиста Жана-Франсуа Шампольона расшифрованы описания этих устройств и рецепт бетона.

В размерах, пропорциях и ориентации пирамид зашифрованы знания по астрономии и математике, удивляющие современных специалистов. Стены пирамид поднимаются под углом от 51 (пирамида Менкаура) до 53 (пирамида Хефрена) градусов к горизонту. Возможно, этот угол воплощает в пирамиде значение числа «пи» (при угле в 51–53 градуса отношение полупериметра основания пирамиды к ее высоте с точностью до 4 % равно отношению длины окружности к ее диаметру).

Самая большая из всех известных — пирамида Хеопса, имеющая размеры 230 230 147 м, — сориентирована на север с точностью в три угловые минуты. Многие специалисты считают такую точность невероятной, за пределами человеческих возможностей. Между тем, чтобы попасть в сантиметровое яблочко мишени с расстояния 50 м, мастеру по стрельбе нужно навести винтовку с не меньшей точностью. По всему получается, что строительство поражающих наше воображение сооружений было вполне доступно человеческому гению еще в древности.

Как пчелы находят медоносы?

Я понятия не имел, как же пчелы это делают, пока меня не спросили. Пришлось искать информацию. Удивительно, как много людей любит разводить пчел. Настоящий пчеловод очень много знает про своих питомцев, охотно делится секретами, и это производит впечатление. По тщательности отношения пчеловодов к делу их, пожалуй, можно отнести к научному сословию.

Существует два основных механизма, с помощью которых пчелы находят медоносы. Для этого, грубо говоря, их надо унюхать. Обонятельные органы пчел удивительно чувствительны. Они могут уловить присутствие буквально нескольких молекул вещества. Запах, так же как и вкус, определяется молекулярным составом. Но важно не только уловить его, но и проанализировать, как он усиливается, потому что без этого невозможно определить направление. Так вот, их чувствительность велика не только к абсолютной концентрации пахучих веществ, но и к малым ее изменениям. Направляя полет в сторону усиления запаха, то есть повышения концентрации, пчелы умеют прилететь, куда надо.

Но все-таки уловить эти молекулы — дело довольно трудное, это отчасти и вопрос везения. И уж если пчела уловила нужный запах, она должна рассказать другим пчелам, где же находится медонос. Это второй способ найти нужное место — по «донесению» разведчика. Для этого разведчик сам должен его запомнить. В этом деле пчелы ориентируются на солнце. В пасмурную погоду, кстати, справляются с этим плохо. И кроме того, они используют такую особенность света, которая называется поляризацией.

Мы глазами не ощущаем поляризацию света, но с помощью приборов (поляриметров) можем ее измерить. Такие поляриметры есть в глазах у пчел. В отличие от людей они умеют определять поляризацию световой волны. Предполагается, что эти свойства могут быть использованы пчелами для ориентации.

Итак, как получается, что эти насекомые находят медоносные поля? Разведчик унюхал, по нарастанию запаха попал на это поле, сориентировался по солнцу и поляризации и прилетел обратно в рой. Теперь надо передать информацию другим пчелам, а для этого есть специальный язык танцев. Это целая наука. Пчелы совершают определенные движения, в основном шевелят брюшком. В танце имеет значение, какие это движения — круговые, колебательные или восьмерочные. Я этого языка не знаю, но уверен, что он есть. Пчелам удается так точно это сделать, что компаньоны по улью прекрасно понимают, куда лететь.

Так что, как говаривал Винни Пух, это «ж-ж-ж» — неспроста.

Как работает детектор лжи?

Вопрос о том, лжет человек или нет, волнует людей столько времени, сколько они существуют. Люди с развитой интуицией умеют распознавать, правду им говорят или обманывают. Иногда они могут даже научить других определять ложь. А можно ли это сделать с помощью прибора?

К концу XVIII века, когда развилась физиология, было установлено, что у человека в зависимости от состояния проявляются разные физиологические реакции: меняются частота пульса, давление, темп и характер дыхания, ладони потеют и т. д. Таким образом, были созданы научные предпосылки для создания инструментария по определению лжи.

Первый инструмент для диагностики лжи в 1875 году создал итальянский физиолог Моссе. Он продемонстрировал, что такие физиологические показатели, как давление крови и частота пульса, изменяются при эмоциональном напряжении, а эмоции в том случае, когда человек должен скрыть ложь, обязательно проявляются. С этого момента направление начало довольно быстро развиваться. И уже в 30-х годах XX века проверка на детекторе лжи стала вполне официальной процедурой, когда надо было определить, «виновен» или «не виновен», «достоин доверия» или «не достоин». В наши дни применение этой процедуры расширяется, а детекторы лжи совершенствуются. Самым важным оказывается подбор физиологических параметров, которые нужно измерить, чтобы установить, что человек лжет. Сейчас такие приборы принято называть полиграфами. Один из лучших полиграфов был разработан в России в 70-х годах прошлого века. Его изобрел физиолог Валерий Варламов. Кстати, я был с ним знаком. Когда он подбирал удобные для измерения параметры, интересовался у меня, можно ли измерить сердцебиение человека, разместив датчики в стуле, на котором этот человек сидит. Это смешной вопрос, потому что если даже поместить человека в грузовик, то по колебаниям грузовика можно обнаружить, как бьется сердце.

Словом, такой полиграф был им создан. Измерения важно проводить в уверенности, что изменение физиологических параметров происходит именно вследствие эмоций, вызванных попыткой скрыть ложь, а не какими-то иными причинами, например волнением от самой процедуры проверки. Это специалисты также научились довольно хорошо делать.

Но оказывается, когда человек лжет, это проявляется и в других вещах. Советский психолог Александр Лурия ставил такие опыты. Он задавал вопросы и предлагал несколько вариантов ответов. Желаемый ответ испытуемый выбирал нажатием соответствующей кнопки. Выяснилось, что на подбор ложного ответа требуется на 25 % больше времени, чем в случае, когда лгать нет нужды.