Загадки мироздания. Известные и неизвестные факты

Айзек Азимов

Загадки мироздания. Известные и неизвестные факты

Серия «Научно-популярная библиотека»

ISAAC ASIMOV

IS ANYONE THERE?

This translation is published by arrangement with Doubleday, an imprint of the Knopf Doubleday Publishing Group, a division of Random House, Inc.

Copyright © 1967 by Isaac Asimov

© Перевод и издание на русском языке, ЗАО «Центрполиграф»

© Художественное оформление, ЗАО «Центрполиграф»

Введение

Меня знают как писателя-фантаста. Еще меня знают как преподавателя в медицинской школе Бостонского университета. Естественно, меня часто спрашивают, как относятся мои коллеги к тому, что я пишу научную фантастику.

Те, кто задает подобные вопросы, скорее всего, ожидают услышать, что я встречаю, как правило, неодобрительное отношение, что путь мой усеян терниями, по которым мне приходится идти босиком, что в профессиональной деятельности я постоянно подвергаюсь насмешкам.

К собственному огорчению, мне приходится разрушать столь красочный образ. Моя профессиональная жизнь ничем подобным не отягощена. Некоторые из моих коллег вообще не знают, что я пишу фантастику, да и знали бы – никак бы не отреагировали; другие – знают, но считают это ученым чудачеством; третьи – даже любят фантастику и часто читают мои книжки, надеюсь, с удовольствием. А есть среди них и такие, кто – о боже! – и сами пописывают фантастику.

Не могу сказать, чтобы я сам никогда не сомневался в том, что академическая карьера вполне совместима с репутацией дерзкого писателя-фантаста.

Особенно опасным казалось мне подобное совмещение в июне 1949 года, когда произошло два события. Во-первых, я собрался вступать в ряды преподавателей медицинской школы, а во-вторых, только что продал издательству Doubleday & Со свой первый фантастический роман и у меня должна была выйти первая «настоящая книжка».

К тому времени я уже одиннадцать лет продавал научно-фантастическим журналам свои рассказы, но это всегда было не особенно афишируемой деятельностью, известной только мне самому да горстке поклонников. Книга же – совсем другое дело; таиться дальше было невозможно.

К счастью, все эти проблемы так и остались надуманными. Я с детства знал, что мне суждено быть писателем и что, если придется выбирать между писательством и чем угодно другим, выбор будет сделан в пользу писательства. Знать заранее, что ты собираешься делать, всегда крайне полезно; именно на счет этой уверенности я отношу тот факт, что за всю свою жизнь, состоящую сплошь из дедлайнов, я так и не заработал язвы желудка.

Так что колебаться я не собирался. Раз выбирать все равно придется – лучше уж сделать это прямо сейчас. И я договорился о встрече с деканом.

Я вежливо, но твердо сказал ему:

– Как вы знаете, сэр, я новый преподаватель биохимии. Однако я считаю своим долгом сообщить вам, что через несколько месяцев отдельной книгой должен выйти первый фантастический роман моего авторства, и понятно, что нашу медицинскую школу будут ассоциировать с этой книгой.

– Книга-то хорошая? – только и спросил декан.

– Ну, в Doubleday & Со, по крайней мере, так считают, – осторожно ответил я.

– Тогда я буду только рад, если нас будут с ней ассоциировать, – подвел черту мой собеседник.

Так оно и вышло. За все годы, что прошли с тех пор, никто из моих коллег ни разу не выразил неудовольствия моей фантастикой ни в лицо, ни за глаза (по крайней мере, насколько я об этом знаю).

Следующий кризис назрел, когда я стал писать книги нехудожественного характера. В 1952 году я впервые выступил в качестве соавтора учебника по биохимии для студентов-медиков, а с тех пор написал множество нехудожественных книг в самых различных областях.

Сначала я колебался, не лучше ли будет подписывать эти книги псевдонимом. Мне так и казалось, что какой-то «внутренний редактор» нашептывает мне в уши: «Соглашайся, Азимов! Ты же понимаешь, что мы не можем рисковать коммерческим успехом книги, вдруг потенциальные ее покупатели начнут говорить, что ничего хорошего в ней быть не может, раз ее написал какой-то фантаст».

Я приготовился к эпической битве, поскольку был решительно настроен все подписывать собственным именем. (Во-первых, оно мне нравится, во-вторых, я эгоцентричен, а в-третьих, я горжусь как научной фантастикой, так и своим местом в ней и не готов им поступиться.)

Однако этой эпической битвы не состоялось. Ни один редактор ни разу не выдвинул возражений против того научно-фантастического ореола, который безустанно осеняет мою и без того светлую личность. Я даже стал замечать, что часто в краткую биографическую справку об авторе, помещаемую на последнюю страницу обложки моих самых серьезных научных книг, стали включать пункт о моих фантастических рассказах, как свидетельство того, что я умею хорошо писать.

Так я добрался до последнего бастиона, который мог бы оказаться для меня стеной непризнания, – до средств массовой информации. В конце концов, хорошая научная фантастика всегда адресована меньшинству, и от этого никуда не деться. А те ее искры, которые приходится адресовывать широкой и разнообразной аудитории, наверняка могут сослужить ей не лучшую службу.

Однако этот тщательно обдуманный вывод разлетелся вдребезги, когда в 1957 году началась космическая эра. Самые массовые и рассчитанные на самого что ни на есть обывателя газеты и журналы вдруг резко заинтересовались весьма странными вещами. Они неожиданно запестрели статьями, посвященными известиям с передовых краев науки, и даже стали проявлять интерес к научной фантастике. (В прошлом году Saturday Evening Post опубликовала мой фантастический роман – я о таком раньше и мечтать не смел.)

И я опять с удивлением обнаружил, что мои занятия фантастикой совершенно не являются помехой, а совсем даже наоборот, помогают. Мне стали заказывать статьи, о чем еще несколько лет назад я и помышлять не смел. Делая вид, что так и должно быть, я принялся писать эти статьи и вскоре понял, что на преподавательскую работу времени у меня уже больше нет (хотя должность на кафедре пока остается за мной). Я превратился в профессионального писателя.

Как не похоже мое теперешнее положение на то, в каком я находился в 1949 году! Тогда я был убежден, что работаю в полном одиночестве и что если бы я бросил в окружающее пространство вопрос «Есть здесь кто-нибудь?», то в ответ услышал бы лишь раскаты эха: «Никого, Азимов! Разве что мы – фанатики научной фантастики».

Но теперь, оглядывая достаточно большой набор различных печатных трудов, принадлежащих моему перу (а ведь в основе всех их лежит моя репутация как писателя-фантаста), я понимаю, что, если задам этот же вопрос сейчас, ответ будет шумным и многоголосным.

И вот, завершая круг, я снова в Doubleday & Со, где когда-то был опубликован мой первый роман. Присутствующие здесь джентльмены горят желанием опубликовать собрание моих статей из различных журналов, исправленных и дополненных там, где это необходимо. Одни из этих статей – научные, другие – «размышления на тему», третьи – научно-фантастические; таковы три кита, на которых покоится мой мир.

Часть первая

О более или менее известном

Раздел I

О живом

Глава 1

Природа мышления

С самой древности мы имеем свидетельства того, что человек всегда был убежден в превосходстве мысли над материей, в том, что законы, ограничивающие мир материальный, над идеями и представлениями не властны.

Сейчас уже общеизвестен тот факт, что физически живые организмы состоят из атомов и молекул, которыми правят те же законы, что и камнями под ногами или звездами над головой. Это верно как для венца творения – человека, так и для последнего червя. Но что мы можем сказать о человеческом мышлении? Можно ли подвергнуть анализу творческий гений, приводящий к рождению шедевра? Можно ли взвесить, сосчитать или иным способом измерить эмоции и воображение, любовь и ненависть, страсть, мысли и представления о добре и зле?

Всегда очень хочется поставить мысль превыше материи и считать, что на первую распространяются иные законы, более тонкие, чем на вторую. Тогда естественно сделать вывод, что никакой доктор не сможет прописать такое лекарство, которое могло бы повлиять на сознание. Шекспир вкладывает в уста Макбета циничный вопрос к доктору, который пытается лечить его жену от ночных кошмаров:

Ты можешь исцелить болящий разум,Из памяти с корнями вырвать скорбь,Стереть в мозгу начертанную смутуИ сладостным каким-нибудь дурманомОчистить грудь от пагубного груза,Давящего на сердце?

Врач не находится что ответить на это, кроме как

Здесь больнойЛишь сам себе находит врачеванье[1].

Три века спустя после Шекспира врачи все же взялись за «исцеление болящего разума» без каких-либо зелий, патентованных средств или материальных устройств. Законы материального мира были сочтены недействительными в деле управления мышлением – было решено, что инструментом может служить лишь сам мозг. Врачи принялись разговаривать с больными и, что еще важнее, слушать, что говорит сам больной. На смену стетоскопу терапевта и лабораторной пробирке биохимика пришла кушетка психоаналитика.

Сложилось общее мнение о том, что ученым, занимающимся физическими науками, совершенно нечего делать рядом с лежащим на психоаналитической кушетке душевно расстроенным человеком. Для того чтобы подвергнуть сложнейшее явление человеческого мышления изучению с помощью холодных, материальных инструментов науки, требовался особый героизм. Казалось, что любой Георгий Победоносец, который с линейкой и микроскопом в руках отважится бросить вызов огнедышащему змею биохимии мозга, заранее обречен на поражение.

Тем не менее мозг, как и весь прочий организм, тоже состоит из атомов и молекул. Молекулы, содержащиеся в клетках организма, а особенно – мозга, столь разнообразны и изменчивы, что уловить все тонкости их крайне быстрого взаимодействия между собой мы пока не в состоянии. Однако сам факт наличия этой сложной мешанины обнадеживает, – по крайней мере, биохимия мозга кажется достаточно сложной, чтобы действительно управлять всем практически бесконечным разнообразием того, что мы называем мыслью.

Сейчас человек приступил к решению этой сложной задачи с помощью новых технологий, и каждый день приносит нам сногсшибательные новости в области биохимии и физиологии мозга. Данные излучаемых мозгом волн анализируются с помощью компьютеров с невиданной доселе полнотой. Более глубокое понимание природы нуклеиновых кислот в свете рассмотрения механизмов наследственности позволило обрести потрясающие знания о работе памяти (подробнее я еще вернусь к этому моменту в главе 2).

Эти новые знания позволяют разрабатывать и выпускать новые химические препараты, оказывающие подчас огромное влияние на работу мозга, что, в свою очередь, еще больше помогает прояснить механизмы этой работы. Последняя из подобных химических технологий вызвала огромный резонанс – ведь с ее помощью была получена, в частности, ЛСД, совершенно новый вид наркотика.

Все эти достижения, позволяющие влиять на тонкие и сложные функции мозга – память, восприятие, рассудок, – появились не на пустом месте. Им предшествовала работа на протяжении почти что целого века над менее сложными аспектами мозговой деятельности. Нервная система, конечно, представляет собой крайне сложное единое целое практически на всех уровнях, но все же в некоторых отношениях удается вычленить некое постепенное возрастание сложности снизу вверх. И именно это ее свойство помогало ученым постепенно продвигаться в своем познании, пока наконец-то сейчас они не оказались в состоянии работать с механизмами нервной системы, действуя на все уровни взаимосвязанным образом.

Ниже головного мозга находится спинной – это узкая масса нервной ткани примерно полметра длиной, проходящая внутри позвоночника. Именно спинной мозг является центром переключения многих наших базовых рефлексов. Дотроньтесь до горячего предмета, и обжигающее ощущение дойдет сначала до позвоночника, а затем преобразуется в нем в исходящий нервный импульс, ответственный за быстрое отдергивание пальца. Палец отдернется гораздо быстрее, чем вы успеете сообразить, что горячо.

Конечно, ни в коем случае не стоит думать, что все рефлексы работают только за счет одного лишь спинного мозга. Спинной мозг имеет множество нервных связей с самыми различными отделами головного мозга, образуя с ним единое неразрывное целое. Однако именно описанное рефлекторное действие ученые смогли осознать раньше других, и я намеренно упрощаю в данном случае картину, чтобы приблизиться ко всей ее полноте в исторической перспективе.

Верхний конец спинного мозга расширяется до medulla oblongata – продолговатого мозга, который входит в группу стволовых структур мозга, или, короче говоря, в ствол мозга. На стволе мозга сверху восседает и сам головной мозг, похожий на большой сморщенный плод. Стволовые структуры обрабатывают вещи чуть посложнее простых рефлексов. В частности, это важный центр контроля нашего равновесия в стоячем положении.

Дело в том, что когда мы стоим, то мышцы наших ног и спины активно работают, чтобы не дать нам упасть, несмотря на воздействие силы тяжести. Чтобы эта работа была не только активной, но и эффективной, требуется постоянно четко рассчитываемое взаимодействие всех мышц. Нельзя, чтобы одна группа мышц напрягалась больше другой – в таком случае группа мышц-антагонистов должна немедленно компенсировать возникший дисбаланс. Как правило, мы не осознаем всей этой работы, но если простоять достаточно долго, нарастает вполне ощутимая усталость, а если человек потеряет сознание стоя, то мышцы его расслабятся и он мгновенно рухнет на землю.

Если бы управление мышцами для поддержания тела в равновесии приходилось продумывать сознательно, то больше времени нам бы ни для чего не осталось. Однако стволовые структуры мозга выполняют всю эту работу сами, не доводя ее до нашего сознания. Человек продолжает стоять и не падает, даже будучи всецело поглощенным своими мыслями, главное – чтобы он в этот момент не спал или не находился без сознания.

Выше ствола мозга находятся два крупных тела со сморщенной поверхностью, оба разделенные примерно пополам. Большее из них называется собственно мозгом, а меньшее – мозжечком.

Мозжечок находится на ступеньку ниже мозга. Он производит более сложную работу, чем поддержание равновесия в неподвижном состоянии, – он рассчитывает взаимодействие мышц для поддержания равновесия в движении. Ведь как мы ходим? Мы поднимаем одну ногу, временно теряя равновесие, падаем вперед и тут же подставляем на место падения ногу, причем точно таким образом, чтобы она касалась земли ровно тогда, когда тело вновь обретает в таком случае равновесие. Если же мы, скажем, протянем руку, чтобы взять карандаш, то рука наша сначала будет двигаться быстро, перед самым карандашом – замедлится, а в момент касания карандаша – вообще остановится.

Работа таких сложных механизмов невозможна без обратной связи. Мы должны либо видеть, либо каким-то иным способом получать информацию о движениях той или иной части нашего тела, оценивать расстояние до цели, скорость и направление движения – и все это делать, непрерывно исходя из положения в каждый конкретный момент времени. За все это отвечает мозжечок. Он выполняет свою работу тоже автоматически, и если нам надо взять карандаш – мы просто берем его, не имея никакого представления о всей сложности только что выполненной задачи. А вот больные церебральным параличом такой обратной связи не получают, поэтому они не способны выполнить простейшее физическое задание, не промахнувшись несколько раз.

На основе получаемой от органов ощущений входящей информации в мозгу должны происходить химические изменения, которые, в свою очередь, порождают нервные импульсы, приводящие к соответствующим ответным реакциям мышц. Подробности этих химических изменений нам пока неизвестны.

Перейдя к мозгу, мы увидим, что теперь химия приобретает для нас еще большее значение. Например, в нижней части мозга находится участок, именуемый гипоталамусом, служащий, помимо прочего, термостатом организма. Постоянная температура поддерживается в организме путем постоянной легкой вибрации мышц со скоростью от семи до тринадцати раз в секунду – этот факт был открыт в 1962 году. Гипоталамус ощущает температуру проходящей сквозь него крови. Если эта температура слишком высока, то скорость вибрации снижается. Это один из способов регулирования температуры тела в условиях резких изменений температуры окружающей среды.

Кроме того, гипоталамус определяет концентрацию воды в крови и с помощью близлежащей железы, гипофиза, соответствующим образом корректирует работу почек. Если кровь слишком разжижена, из нее устраняется больше воды, если слишком густа, то процесс устранения из нее воды замедляется. Гипоталамус постоянно отслеживает содержание в крови не только воды, но и сахара. Если оно слишком сильно падает, то гипоталамус запускает ощущение голода (см. главу 3).

Здесь мы имеем дело с более четким примером прямого химического регулирования. На небольшие (и потому еще безвредные) изменения химического состава крови организм реагирует соответствующими изменениями биохимии, целью которых является предотвращение дальнейших, уже опасных изменений в этом направлении. Таким образом, биохимическое состояние организма постоянно поддерживается в четком равновесии.

Однако сам механизм этот безумно сложен. Все процессы, происходящие в организме, сложным и тонким образом взаимосвязаны, а гипоталамус способен каким-то образом приводить к желаемым изменениям в одной части системы и при этом не навредить другим ее частям. А ведь этого добиться крайне трудно – почти все лекарства, изобретенные человеком, при малейшей неосторожности в применении могут вызывать неприятные побочные эффекты. Гипоталамус же должен действовать совершенно безошибочно, поскольку побочных эффектов его деятельность не вызывает абсолютно никаких.

И вот мы добрались до верхней части головного мозга – именно она отвечает за сознательные действия и ощущения, за мысли и рассуждения, память и воображение. Да, если уж химия таких сравнительно простых механизмов, как рефлексы и поддержание баланса жидкости, ставит нас в тупик, то в таком случае в отношении биохимических механизмов памяти, к примеру, мы должны, по идее, чувствовать себя полностью беспомощными.

Это не совсем так (как мы увидим в следующей главе). В отношении постижения механизмов памяти имеется некоторый прогресс (по крайней мере, так кажется), и на горизонте в этом направлении маячат великие перспективы.

И все вышесказанное распространяется не только на здравый ум. То, что мы называем душевными расстройствами, может оказаться просто сбоем в биохимических механизмах внутримозговых процессов. Если душевные болезни – это вполне материальные расстройства, тогда именно изучение биохимии мозга позволит нам найти те средства, которые столь долго не давались в руки психиатрам.

Возьмем, к примеру, шизофрению – самое распространенное из серьезных психических заболеваний. Само слово это ввел в обиход швейцарский психиатр Пауль Эуген Блейлер, и происходит оно от греческого «расщепленное сознание», поскольку часто отмечалось, что в сознании людей, страдающих этим заболеванием, доминирует одна идея (именуемая «комплексом»), затмевая собой по важности все остальные, как будто что-то вмешалось в гармоничную работу сознания, исковеркав и расщепив его таким образом, что одна часть такого «расщепленного» сознания захватила управление всеми остальными.

Ранее шизофрению называли dementia ргаесох («раннее слабоумие», в противопоставление слабоумию старческому – результату ухудшения работы мозга в процессе старения). Шизофрения ведь проявляется довольно рано, как правило в возрасте от 18 до 28 лет.

В зависимости от доминирования того или иного комплекса, шизофрения может существовать в нескольких разновидностях. Это может быть гебефрения (от греческого «детское сознание), при которой преобладающим симптомом является детское или глупое поведение больного; это может быть кататония (от греческого слова, означающего «натянутый, напряженный»), при которой поведение больного действительно выглядит напряженным и больной стремится минимизировать свое взаимодействие с окружающим миром, становясь молчаливым и замкнутым; это может быть паранойя (греч. «безумие»), при которой человек становится чрезвычайно недружелюбным и подозрительным, все время считая, что его преследуют.

Не меньше половины всех пациентов психиатрических лечебниц являются шизофрениками, принадлежащими либо к одному из этих трех типов, либо к какому-то еще, и, по приблизительным подсчетам, шизофренией страдают около одного процента от общего числа людей на Земле. То есть получается, что сейчас в мире живет не менее 30 миллионов шизофреников – население целой страны, такой, как, например, Испания.

Так можно ли исцелить страдающих от этой самой распространенной болезни «сладостным каким-нибудь дурманом»?

Есть прецеденты, дающие основания для надежды. Некоторые психические заболевания уже научились лечить – предположение о том, что мозг в принципе подлежит лечению терапевтическими средствами (хотя бы в некоторых случаях), подтвердилось.

Например, таким образом удалось справиться с пеллагрой, заболеванием, распространенным в Средиземноморском регионе и на юге США. Главными симптомами этой болезни являются понос, дерматит и слабоумие. Как выяснилось, причиной болезни служит нехватка одного конкретного витамина – никотиновой кислоты. Стоит лишь добавить никотиновую кислоту в диету больных, и все симптомы болезни как рукой снимает – не только понос прекращается, не только красная, воспаленная и шелушащаяся кожа возвращается в нормальное состояние, но и психическое расстройство тоже сходит на нет. С помощью одного и того же химического вещества удалось исцелить и тело и разум. Материя, по крайней мере в одном конкретном случае, оказалась превыше разума.

Но причиной пеллагры служит нехватка вещества, поступающего извне. А что мы можем сказать о расстройствах, вызываемых нарушениями внутреннего функционирования самого организма? За все химические реакции в нем отвечают сложные химические вещества, именуемые ферментами – каждой реакцией управляет свой фермент. Что же происходит, если человек рождается неспособным производить какой-то определенный фермент?

Именно такая ситуация приводит, например, к развитию болезни, именуемой «фенилпировиноградная олигофрения», симптомом которой является тяжелая степень умственной отсталости. Это врожденное заболевание – по счастью, не слишком распространенное. Оно развивается у детей, чей организм с рождения оказывается неспособным производить фермент, управляющий превращением одного вещества (фенилаланина) в другой (тирозин). Не имея возможности вступать в положенные ему химические реакции, фенилаланин вступает в другие, в результате чего образуются неестественные для организма вещества. Эти неестественные вещества накапливаются в организме и начинают мешать обменным процессам внутри мозга.

Увы, в этом случае положение нельзя исправить столь же просто, как в случае с пеллагрой. Недостающий витамин организму предоставить легко, недостающий фермент – пока невозможно. Единственное, чего пока удалось добиться, – это некоторого улучшения психического состояния больных, сидящих на бедной фенилаланином диете.

Можно предположить, что шизофрения тоже является результатом нехватки некоего химического вещества, но что это за вещество, получает ли его организм извне или вырабатывает самостоятельно? Доктор А. Хоффер из больницы Саскатунского университета в Канаде уже несколько лет занимается лечением шизофрении большими дозами никотиновой кислоты и сумел добиться в этом деле значительного успеха. Очевидно, некоторые разновидности шизофрении, как и пеллагра, являются следствием витаминной недостаточности.

Для лечения шизофрении требуется больше никотиновой кислоты, чем для лечения пеллагры, и Хоффер предлагает этому факту следующее объяснение: в организме никотиновая кислота переходит в состав более сложного вещества, именуемого обычно сокращением НАД (вместо полного названия никотинамидадениндинуклеотид). Именно это вещество и участвует в дальнейшем метаболизме. Здоровый организм легко и быстро формирует НАД из никотиновой кислоты, если получает ее с пищей. Именно поэтому стоит только добавить в диету, до того бедную никотиновой кислотой, небольшое количество этого вещества – и симптомы пеллагры исчезают. Причиной шизофрении же может являться некий сбой в химических процессах внутри самого организма, следствием которого может оказаться, в частности, затрудненность формирования НАД. Соответственно, для того, чтобы поврежденный химический аппарат организма производил хоть немного необходимого НАД, следует поставлять с пищей избыточное количество никотиновой кислоты.