Текст книги "Как мы видим то, что видим"

Автор книги: Вячеслав Демидов

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 17 страниц)

А когда образы разместились, не составляло труда (понятно, лишь для одного Шерешевского) припомнить их, прогуливаясь мысленно по улице, с любого места, в любую сторону. Случались и неудачи: слово-фигура попадало в неблагоприятную позицию, скажем, в тень подворотни, и Шерешевский «не замечал» его. Он так объяснял те редчайшие случаи, когда его ловили на забывчивости: «Я поставил карандаш возле ограды – вы знаете эту ограду на улице, – и вот карандаш слился с оградой, и я прошел мимо».

Долгое время считалось, что умение мыслить существует лишь потому, что человек умеет говорить. Опросы, проведенные среди физиков и математиков, показали, что дело обстоит совсем не так просто. Альберт Эйнштейн, человек, безусловно, мыслящий, говорил: «По-видимому, слова языка в их письменной или устной форме не играют никакой роли в механизме мышления. Психические сущности, которые, вероятно, служат элементами мысли, – это определенные знаки и более или менее ясные образы, которые можно «произвольно» воспроизводить и комбинировать между собой... Обычные слова и другие знаки приходится мучительно изыскивать лишь на втором этапе, когда упомянутая игра ассоциаций достаточно установилась и может быть по желанию воспроизведена». Иными словами, речь на известном этапе мышления – это просто механизм для вывода информации из мозга и ввода ее в другой мозг, где какие-то специальные структуры занимаются ее переработкой: структуры, вполне возможно, имеющие отношение к зрению.

Конечно, «благодаря языку сознание формируется и развивается как духовный продукт жизни общества, осуществляется преемственность человеческой деятельности и общения». Бессмысленно спорить с этими словами энциклопедии. Но изобретатели, архитекторы, конструкторы могут рассказать массу случаев, когда решение сложной задачи вдруг происходило во сне, в виде картинки, и философы приходят к выводу: «Внесловесная мысль существует и составляет непременный компонент познавательных процессов».

 

Рис. 11. Строение человеческого глаза

И если это так, мы сталкиваемся с довольно хитрой проблемой: нейрофизиолог видит, что до самых высших структур коры головного мозга нет близких связей между зрительной и речевой системами. А значит, сколько бы исследователь ни спрашивал человека, почему, скажем, зрительно буква «П» отличается от буквы «Г», никакие логически безупречные ответы (вроде: «У одной есть палочка сбоку, а у другой нет») не приближают к сути дела.

Мы не в силах узнать таким методом, чем же все-таки руководствуется зрительная система, различая буквы и давая тем самым речевому аппарату возможность сообщить об этом. Различительные признаки определены не логикой, вне которой нет осмысленной речи, а чем-то иным. Чем же?

Чтобы узнать это, придется поговорить о кодах.

125 миллионов светочувствительных клеток-фоторецепторов находится в сетчатке. А в зрительном нерве – только 80 тысяч волокон.

То есть, уже на самом первом этапе идут какие-то преобразования зрительного сигнала. А дальше, ступенька за ступенькой, сигнал проходит через наружное коленчатое тело, через затылочную кору и так далее, и так далее... И на всех «промежуточных станциях» – преобразования, преобразования...

Когда-то думали, что удастся глубоко проникнуть в работу зрения и мозга психологическим методом «черного ящика». Он верой и правдой служил исследователям, пока они занимались простыми объектами. Черным ящиком экспериментаторы называют любую вещь, о которой не способны сказать, как она устроена. Внутри темно, – а снаружи простор для любых гипотез. Их выдвигают и проверяют методами вроде описанного Козьмой Прутковым: «Щелкни кобылу в нос, она махнет хвостом».

 

Рис. 12. Зрительная система млекопитающих.

На нижней схеме показано, что зрительная информация поступает как в затылочную часть коры (через наружное коленчатое тело), так и в средний – более древний – мозг

Человек «щелкает» черный ящик (как – в том и заключается умение задавать природе вопросы), а потом записывает ответную реакцию. До поры до времени исследователи удовлетворялись целостной реакцией организма. Самые храбрые пытались рисовать возможные схемы его внутреннего устройства.

Но увы, когда число связей между элементами системы превышает число атомов во Вселенной (что и характерно для мозга!), полученные методом черного ящика схемы мало чего стоят. «В этом лежит главная причина того, почему по мерке строгой науки чистая психология довольно бесплодна», – заметил, возможно, излишне задиристо, английский биофизик, лауреат Нобелевской премии Френсис Крик, знаменитый своими исследованиями по молекулярной генетике, признанными «одним из важнейших открытий века».

Надо вскрыть структуру, и именно это делают сегодня нейрофизиологи, записывая ответы уже не организма в целом и даже не всего зрительного аппарата, а отдельных нейронов, изучая, как кодируются сигналы, передаваемые нервными клетками друг другу.

Три задачи решает зрительная система. Во-первых, замечает, дает сигнал, что в поле зрения появилось нечто. Во-вторых, опознает это нечто, относит к определенному классу – неподвижное, движущееся, живое, неживое, друг, враг и прочее, так что мы даже при самом беглом взгляде отличаем кошку от автомобиля или принимаем куст за волка (что, бесспорно, полезнее, чем принять волка за куст, хотя и такое бывает). В-третьих, описывает увиденное во всех мельчайших подробностях, так что фигура человека превращается в Ивана Ивановича, нашего директора, а летящая птица – в сороку.

Любая классификация есть абстрагирование. Слово это иные считают принадлежностью философии, далекой, мол, от жизненных забот. А оказывается, зрение наше занимается такой «философией» ежеминутно, особенно на оживленной улице, где хочешь не хочешь, а надо отличать автомобиль от трамвая...

И возникает вопрос: как и когда мы овладеваем искусством зрительного абстрагирования и зрительной конкретизации? Врожденное ли это свойство или возникает оттого, что ребенок учится говорить? С настоящей философией все ясно, она требует умения как минимум читать и писать. А «философствующее» зрение?

Результаты, полученные в последние годы нейрофизиологами, дают право утверждать: зрение и речь являются продуктами одного и того же мозгового механизма, в котором «первым этажом» служит зрительная функция.

Эта мысль – итог многолетней работы Лаборатории, которой руководит Глезер, итог обобщения и своих данных, и данных, полученных в сотнях, если не тысячах, лабораторий страны и всего мира. Познакомимся же с этими результатами.

Итак, в путь? Пожалуй... Или нет: задержимся еще ненадолго, окинем взглядом прошлое. «Уважение к минувшему – вот черта, отличающая образованность от дикости», – с этими пушкинскими словами сделаем несколько шагов назад, чтобы составить представление о здании, куда хотим войти.

Глава вторая. Предвидение Галена

И тот, кто даст удовлетворительное объяснение этих явлений, должен быть поистине Изобретателем и человеком, очень сведущим в Управлении и Внутреннем Устройстве таких Анатомических Машин.

Г. Пауэр

Экспериментальная философия, 1664 г.

Почему глаз видит? Почему в памяти сохраняются, как живые, картины прошлого? Где прячется память? Эти «детские» вопросы человек стал задавать себе, должно быть, с того самого времени, как осознал себя человеком.

Невнятные рассуждения о душе, глядящей на мир через зрачки глаз, словно в открытую дверь, даже в древности успокаивали любопытство только тех, кто не желал задуматься. Критически настроенные умы требовали настоящей, материальной пищи. Тит Лукреций Кар иронизировал:

 
...Коль глаза только двери у нас заменяют.
То с устранением их, очевидно, гораздо бы лучше
Видеть способен был дух коль, самих косяков бы не стало.
 

Философский трактат, из которого взяты эти строки, был облечен в изящную форму поэмы «О природе вещей». Лукреций в I в. до н.э. как бы подводил итог достижениям науки античности. Вслед за Эмпедоклом, от которого Лукреция отделяло четыре столетия, поэт-философ считал, что

 
Есть у вещей то, что мы за призраки их почитаем;
Тонкой они подобны плеве, иль корой назовем их.
Ибо и форму, и вид хранят отражения эти
Тел, из которых они, выделяясь, блуждают повсюду.
 

Чтобы сделать свою мысль убедительнее, он обращался к аналогиям. Вы ведь видели легкий дым костра, ощущали невидимый жар огня, дивились сброшенной шкуре змеи, повторяющей до мельчайших подробностей форму ее тела? Таковы и «призраки» – легкие, невидимые и неощутимые до той поры, пока они не встретятся с глазом:

 
Ясно теперь для тебя, что с поверхности тел непрерывно
Тонкие ткани вещей и фигуры их тонкие льются.
 

«Призраки», «образы предметов» нужны были древнегреческим философам, чтобы объяснить механизм зрения. Эмпедокл учил, что в глазу образы соединяются с исходящим из зрачков «внутренним светом» (вот, оказывается, какого почтенного возраста «лучистые глаза»!). Контакт порождает ощущение – человек видит предметы. Так что душе нет надобности глядеть через зрачки: работа зрения, по Эмпедоклу, – это, как мы сказали бы сегодня, обыкновенный физический процесс.

Вполне физическими, материальными были у древних греков и «образы». Демокрит, живший примерно в 460...370 гг. до н.э., для которого в мире не существовало ничего, кроме атомов, утверждал: «призраки» – суть тончайшие атомные слои, улетевшие с поверхности тел в пространство. Они-то и проникают через зрачок в глаз. А глаз тоже состоит из атомов, и среди них непременно найдутся сродные тем, которые прилетели. Подобное соединяется с подобным, возникает «чувственный оттиск», приводящий в движение атомы души, а душа живет в мозгу. Разумная, чувствующая душа, в отличие от животной, обретающейся в сердце, и растительной, находящейся в животе...

Но вот что приводило в недоумение. Коль мозг есть «чувствующая душа», он должен ощущать. Между тем, медицина свидетельствовала, что мозг не воспринимает боли, когда его оперируют.

И величайший ученый древнего мира Аристотель, не одобрявший воззрений Демокрита, делает в конце IV в. до н.э. вывод: «Нет разумного основания считать, что ум соединён с телом». Следовательно, нет и причин делать вместилищем ума мозг. С телом, утверждал Аристотель, соединена душа. Она есть «причина и начало живого тела», и место ей в сердце (вот вам истоки «сердечных склонностей» и прочего в том же роде). Мозгу же философ отводил роль холодильника, умеряющего сердечный жар. Анатомические представления того времени особой точностью не отличались, мнение знаменитости опровергать никто не посмел. А потом... Потом авторитет Аристотеля высился незыблемо добрых полтора тысячелетия.

На протяжении этих пятнадцати веков только однажды физиологические воззрения Аристотеля были подвергнуты – и успешно – критике. Сделал это Клавдий Гален (Клавдиус Галенус, писали его имя по-латыни), второй после Гиппократа гигант древней медицины.

Грек по национальности, Гален родился в Пергаме, столичном городе римской провинции, бывшем городе царей Пергамского царства. Точная дата этого события неизвестна, его принято относить к 130 г. н.э. Отец Галена, архитектор, человек состоятельный, дал юноше великолепное образование. В Пергамской библиотеке, насчитывавшей около двухсот тысяч книг (по своему богатству она уступала только книгохранилищу Александрии), Клавдий познакомился с сочинениями Платона и Аристотеля, трудами философов-стоиков и их непримиримых противников – философов-эпикурейцев.

Гален изучал медицину у лучших врачей Пергама, потом четыре года путешествовал по городам, знаменитым своими учеными. Он побывал в Смирне, Коринфе и, конечно, в Александрии, где медики считались хранителями древнего эллинского искусства врачевания. Еще в III в. до н.э. Гарофил и Эразистрат вскрывали здесь трупы, ставили первые робкие опыты над животными...

Вернувшись из странствий, Гален получил место врача в школе гладиаторов. То, что ему предложили занять эту должность, свидетельствовало о таланте молодого медика. Бойцы стоили дорого, поставить их на ноги после жестоких ран, которые наносили им дикие звери или товарищи-противники, было в интересах хозяина, и плохому доктору путь в школу был закрыт. Впрочем, в гладиаторской школе Гален пробыл недолго. Город наместника одной из многочисленных провинций Римской империи казался убогим и скучным при одной только мысли о Риме – великолепном, пышном, средоточии людей искусства, философов, ученых...

Рим притягивал таланты, отправился в Рим и Гален. Он быстро завоевал там известность («громкую известность», подчеркивают историки) и как практикующий врач, и как теоретик медицины. На его лекции всегда сходилось множество народу. Он стал знаменитостью, и когда попытался было удалиться назад в Пергам, император Марк Аврелий вызвал его оттуда и сделал придворным медиком. Галену было тогда около 40 лет.

Император-философ (Марк Аврелий был последним крупным стоиком, его книга «Наедине с собой» оставила о нем куда более глубокую память, нежели все его войны и государственные распоряжения) по достоинству ценил талант своего врача. Никто не мешал Галену в его научных занятиях. Он стал первым в истории науки физиологом-экспериментатором: делал животным трепанации черепа, обнажал головной мозг и, удаляя его по частям или рассекая, пытался постигнуть связь отделов мозга с глазами и другими органами чувств, перерезал нервы, чтобы выяснить их назначение. Препарируя животных, Гален первым описал семь пар нервов, идущих от мозга к ушам, носу и другим частям тела, обнаружил в мозге зрительные бугры (он назвал их так, думая, что они связаны со зрением, однако много веков позже было доказано, что это верно лишь частично), а в глазу – сетчатку, от которой прямо к мозгу протянулся зрительный нерв.

Зрение, считал Гален, возникает благодаря «светлой пневме», которая находится между хрусталиком и радужной оболочкой. Она непрерывно поступает сюда из мозга через зрительный нерв. Именно она и воспринимает световые лучи. Образовавшееся от такого слияния светоощущение приходит к «центральному зрительному органу» – так называл ученый зрительные бугры...

«Чтобы создалось ощущение, – писал он, – каждое чувство должно претерпеть изменение, которое затем будет воспринято мозгом. <...> Вот почему мозг посылает частицу самого себя к хрусталиковой влаге, дабы узнавать получаемые ею впечатления. <...> В глазах <...> световые впечатления быстро достигают заключенной в глазу части мозга (курсив мой. – В.Д.) – сетчатой оболочки».

Какое замечательно прозорливое заключение! Оставим в стороне аристотелеву пневму, которую мозг якобы посылает к глазам (впрочем, по воззрениям некоторых современных нам физиологов, центральная нервная система посылает в сетчатку сигналы, управляющие чувствительностью клеток). Пренебрежем тем, что роль светочувствительного элемента отдана хрусталику, а не сетчатке (все догаленовские и многие позднейшие врачи и философы делали ту же ошибку). Не станем требовать от исследователя ответов сразу на все вопросы. Полюбуемся лучше тем, как убедительно возвращена мозгу его истинная роль, которая с тех пор уже никем не оспаривалась, кроме безнадежных схоластов. И отдадим должное смелости утверждения, что глаз – неотъемлемая часть мозга. Ибо в энциклопедиях наших дней зафиксирована чеканная фраза: «Глаз – это часть мозга, вынесенная на периферию»...

Галена отличала отвага, присущая всем истинным ученым. Он был готов защищать самые невероятные с точки зрения «здравого смысла» гипотезы, лишь бы объяснить действие живого органа без таинственных и непознаваемых сил. Такую гипотезу он, в частности, выдвинул для разрешения загадки, весьма смущавшей всех, кто только занимался зрением: как ухитряются проникать в крошечный зрачок «образы», летящие к глазу от предметов и сохраняющие их, предметов, натуральные размеры?

Когда из глаз выглядывала наружу душа, вопроса не существовало: она их видела. Но что делать с «образами» без нее?

И Гален отбрасывает «образы» вместе с душой. Мы видим в его рукописи первый в истории науки чертеж, иллюстрирующий работу глаза так, как она представлялась ученому: орган зрения – это некое подобие нынешнего радиолокатора.

Да, говорит Гален, правы были Эмпедокл и Платон: из глаз действительно исходят лучи. Но они нужны не для того, чтобы соединяться с летящими от предметов «образами». Лучи ощупывают предметы как бы тонкой невидимой спицей. Пусть башня или гора будут сколь угодно громадными – маленький зрачок сумеет своим «лучом» ощутить их формы. Вам кажутся наивными рассуждения Галена? А локатор на самолете показывает пилоту землю именно так...

Спустя немногим более четверти тысячелетия после смерти Галена пала Западная Римская империя. Античную науку забыли в Европе почти на десять веков. К счастью, в отличие от европейцев, персы и подвластные им сирийцы, а особенно завоевавшие в VII в. Персидскую империю арабы относились к знаниям греков и римлян с огромным уважением. На сирийский язык еще в V в. были переведены некоторые труды Аристотеля, затем Плиния. Появились по-сирийски и сочинения Галена.

Неторопливо текли столетия, менялись правители, расцветали и приходили в упадок города, а с ними и философские школы. В IX в. центром науки Востока стал Багдад, сказочный город халифов. Там, а затем в Каире, столице халифата династии фатимидов, жил замечательный мыслитель, физик, математик и медик Абу Али Ибн-аль-Хайсам, известный в средневековой Европе под именем Альгазена, Альгацена, Альхазана – в разных странах произносили на свой лад. Он родился в 965 г. по христианскому летосчислению в Басре. Кто был его отец – неизвестно, неясно и то, как получил он знания, сделавшие драгоценными для нас все его книги (увы, по большей части исчезнувшие). Но его «Оптика», к счастью, избежала гибели и в течение нескольких столетий была руководством для ученых средневековой Европы.

Альгазен утверждал, что никаких лучей глаз не испускает. Наоборот, это предметы посылают в глаз лучи каждой своей частицей! И каждый луч возбуждает в глазу соответствующую точку хрусталика (тут, увы, Альгазен был вполне согласен с Галеном и полагал хрусталик «чувствующим органом»).

Масса лучей – и один зрачок... Не будут ли они путаться, переплетаться? Альгазен ставит эксперимент, зажигает несколько свечей перед маленькой дырочкой, просверленной в коробке. И что же? На противоположной отверстию стенке возникают изображения каждой из свечек, – никаких искажений, никакой путаницы! Вывод: любой луч движется сквозь дырочку самостоятельно, не мешая другим, и принцип этот «необходимо принять для всех прозрачных тел, включая прозрачные вещества глаза».

Итак, Альгазен изобрел камеру-обскуру, как много веков спустя стали называть такие ящики с дырочками. Но, как часто бывает, ученый прошел мимо изобретения, не придал своему опыту того значения, которое он заслуживал с практической точки зрения: Альгазен решал теоретическую задачу. А ведь стоило направить дырочку не на свечи, а на улицу, и... Ибн-аль-Хайсам не сделал решающего шага, слава первооткрывателя модели глаза ускользнула от него.

А может быть, модель не получилась потому, что озадачило исследователя странное обстоятельство: картинка на задней стороне ящика оказалась перевернутой. Мир в глазу – «кверху ногами»? Невозможно, ведь мы видим его прямым! Альгазен был знаком с «Оптикой» Евклида, хорошо разбирался в вопросах преломления света. Может быть, «прозрачные вещества» глазного яблока изменяют путь света так, что изображение в глазу поворачивается «как надо»? Под этот заранее заданный ответ и подогнал ученый чертеж хода лучей. А подгонка под ответ, как мы хорошо знаем, не приносит успеха даже школьникам. Альгазен не поверил результату опыта и не совершил открытия. Более того, предложенные им модели глаза и хода лучей стали грузом, тянущим назад других исследователей.

Поддался авторитету Ибн-аль-Хайсама даже такой гений инженерного искусства, как Леонардо да Винчи, на столетия опередивший время своими техническими идеями. Противоречие между перевернутым изображением и «прямым» восприятием Леонардо разрешал «по-альгазеновски»: строил ход лучей в глазу так, чтобы картинка на задней стенке хрусталика была «вниз ногами»...

И здесь пропустим порядочное число лет, чтобы сразу познакомиться с Джамбатистой делла Портой, богатым итальянским аристократом, человеком незаурядным и противоречивым. (Немецкий историк физики Ф. Розенбергер дал ему такую характеристику: «полудилетант, полуневежда, а в значительной степени шарлатан», с чем, однако, другие исследователи не соглашаются и считают столь резкую оценку перегибом.)

Любознательность делла Порты была невероятной, он был неутомим в разыскании новых научных сведений и мастерски проводил различные опыты, иные из которых снискали ему притягательную и опасную славу чернокнижника.

Строил он и хорошо уже известные тогда камеры-обскуры, а во время возни с ними сделал замечательное изобретение. «Я хочу открыть тайну, о которой до сих пор имел основание умалчивать, – писал он в 1570 г. – Если вы вставите в отверстие двояковыпуклую линзу, то увидите предметы гораздо яснее, так ясно, что будете узнавать в лицо гуляющих по улице, как будто бы они находились перед вами».

Затем делла Порта сравнивал свою камеру-обскуру с глазом и совершенно правильно указывал, что хрусталик играет роль линзы в камере и проецирует изображение на заднюю стенку глазного яблока. Но тут же (увы, дилетантизм дает о себе знать!) делла Порта вопреки всякой логике утверждает, что чувствительным элементом глаза является все-таки не сетчатка, а хрусталик!..

Зато для человека, умеющего размышлять и знакомого с анатомией глаза лучше делла Порты, все становится на свои места. Через 13 лет после публикации сообщения о новой камере-обскуре (что поделать, век нетороплив) про нее узнает врач и анатом Феликс Платер, которого Иоганн Кеплер называл знаменитым. У Платера нет сомнений: камера – это великолепная, очень точная аналогия глаза. И он вновь поднимает на щит мысль Галена о том, что сетчатка есть чувствительный отросток мозга, находящийся в глазном яблоке.

Правда, Платеру не удалось нарисовать картину хода лучей через хрусталик. Математические знания его оказались для такой работы недостаточными. Последний штрих на картину наносит Кеплер (построивший, кстати, большую камеру-обскуру в Линце для наблюдения солнечного затмения 1600 г.): он подводит итог мыслям делла Порты и Платера.

Казалось бы, какое дело астроному до физиологии зрения? Но в те времена каждый серьезный ученый был философом, а значит, интересовался наукой широко, не замыкаясь в скорлупу профессиональных интересов. И спустя четыре года после постройки камеры Кеплер издает трактат «Дополнение к Вителлию», где в четвертой и пятой главах высказывает свою точку зрения на работу глаза. Геометрические построения не оставляют сомнений в том, что «правая сторона предмета изображается на сетчатке слева, левая – справа, верх – внизу, а низ – вверху».

 

Рис. 13. Так объяснял появление изображения на сетчатке великий Иоганн Кеплер в своем труде «Дополнение к Вителлию, или Оптическая часть астрономии» (1604)

В отличие от своих предшественников Кеплер не смутился полученным результатом. Для астронома мир устроен так, как он устроен, а не так, как нам желается. Кеплер не стал придумывать искусственные способы переворачивания изображения «ногами вниз» внутри глаза. К чему? Ведь картинка, полученная на задней стенке глазного яблока, «не завершает акта зрения до тех пор, пока изображение, воспринятое сетчаткой в таком виде, не будет передано мозгу».

Наука вновь обрела идеи Галена, чтобы иметь возможность двигаться вперед.

Но тогда, в начале XVII в., никто не восхитился прозорливостью великого врача. Ведь средневековые схоласты превратили труды Галена со всеми их ошибками – но можно ли обойтись без них в попытках понять столь сложную вещь, как зрение? – в непререкаемо священные книги, яростно преследовали любого, кто осмелился уточнить или исправить написанное там. Книги Галена были «тяжелой артиллерией» обскурантизма, их требовалось отвергнуть ради прогресса медицины, и их отвергали, уже не отделяя зерен от шелухи...

Только много-много лет спустя, когда обскурантизм был окончательно побежден и стал лишь печальной главой в истории средневековья, наука сумела очистить груды великого врача (всего их насчитывается до 500 по различным вопросам медицины, философии и этики) от всего наносного, что прилепили к ним схоласты. Ибо, как сказал известный английский естествоиспытатель XIX столетия Гексли, «всякий, кто читал произведения Галена, невольно удивляется как многообразию его познаний, так и ясному представлению о путях, которыми должна развиваться физиология».