Короткая, всего полторы страницы статья доктора Гордона Гэллапа-младшего «Chimpanzees: Self-Recognition» («Шимпанзе: Самопознание»), опубликованная в главном американском научном журнале Science, констатировала: помеченные красной краской обезьяны показали признаки способности распознавать свои собственные отражения в зеркале. На сегодня «зеркальный тест» Гэллапа прошли около десяти видов животных, а сам тест вдохнул новую жизнь в древнюю науку о зеркалах и породил целый букет когнитивных теорий с далеко идущими последствиями.
Фото: Reuters
Фото: Reuters
Зеркальные технологии
Зеркало столь же древний предмет обихода, как сам человеческий род на Земле. Первобытные люди видели на поверхности воды отражение бегущих по небу облаков и деревьев на берегу. Склонившись над водой, видели в ней себя. Примерно такую же картинку, давал полированный камень, она была более размытой, зато каменное зеркальце можно было носить с собой, а не бежать посмотреться к ближайшей луже. Настоящие зеркала появились только в бронзовом веке. Их делали из серебра, меди или бронзы, и тогда же стало ясно, что лучшие отражения, не искажающие цвета, дают серебристые поверхности.
Когда же научились делать стекло, производство зеркал свелось к задаче покрыть одну поверхность стеклянного листа непрозрачным серебристым слоем. Нанести его тонким и ровным слоем на плоское стекло существовавшие технологии не позволяли. Легче было выдуть большой стеклянный шар, влить внутрь него расплавленное олово или свинец, а потом катать шар, чтобы металл равномерно разлился по его внутренней поверхности и застыл. После шар аккуратно разбивали и получали куски зеркального стекла, которые в силу своей кривизны давали слегка искаженное отражение.
Таким методом в эпоху Возрождения делали знаменитые венецианские зеркала. А когда три века спустя для изготовления отражающего слоя стали применять амальгамы (жидкие сплавы ртути с другими металлами), зеркала стали плоскими. Амальгамы не были горячими, как расплавленный металл, с ними было удобнее работать. Дальше технология поменялась на свою противоположность. Теперь не расплавленный металл лили на стекло, а наоборот — расплавленное стекло на металлический лист. Сейчас массовое производство зеркал ведется методами вакуумного напыления металла (как правило, алюминия, реже серебра) на стекло или химического осаждения металла на стекле.
Главный закон зазеркалья
Столь же древним, как первые отражения, было и наблюдение о неполном соответствии реальности в мире зазеркалья, где правое менялось на левое и наоборот. Разумеется, у древних людей было тому свое научное объяснение, и вполне возможно, что оно было верное, только науки в современном ее понимании еще не было. А как только она появилась, появились и ученые, именем которых можно было называть их теории и открытия. Основоположником науки о зеркальной оптике — катоптрике — считается живший в III веке до н. э. древнегреческий математик Евклид.
По Евклиду, луч света, падающий под углом на зеркальную поверхность, отражается обратно не туда, откуда пришел, а под таким же углом в сторону, противоположную той, откуда он падает. Проще говоря, свет отскакивает от зеркала, как мячик от земли. Если мячик бросить справа, он отскочит влево, и наоборот. Для света, постулировал Евклид, как для мячика, действует один из главных законов механики: угол падения всегда равен углу отражения. Поэтому в зазеркалье правое и левое меняются местами.
В оптике зеркал все было хорошо до XVII века, когда оказалось, что некоторые оптические явления никак не желали укладываться в рамки корпускулярной теории света. Одним из таких явлений была дифракция, другим — интерференция. При дифракции свет огибал препятствия, как вода или звук. При интерференции света получалась картина концентрических светлых и темных кругов. Очень похожая картина возникает, когда капля падает на гладкую поверхность воды. Во все стороны расходятся концентрические волны.
Дифракцию и интерференцию света было легко объяснить, если представить себе луч света не потоком частиц, а непрерывной волной. Один из основоположников волновой теории света — голландский физик Христиан Гюйгенс считал, что свет — это не поток мельчайших частиц, каждая из которых не видима глазом человека, а одна из разновидностей колебания окружающего нас пространства. Частицы света сами никуда не перемещаются, а колеблются с разной частотой, испуская волны света. И поверхность зеркала испускает волны света в ответ на попадающие на него волны света извне.
Попутно стало понятно, почему отражение лучше всего получается на гладких полированных поверхностях. На шероховатых поверхностях лучи света отражаются от неровностей в разные стороны хаотично, и отражение расплывается. Также стало ясно, почему отражения в кривых зеркалах такие смешные. Более того, зная насчет равенства угла падения и угла отражения, можно заранее проектировать зеркала с заданными параметрами отражения.
Но главный закон науки о зеркалах Евклида устоял. Сам же Гюйгенс доказал, что угол падения волны света на зеркало равен углу исходящей от зеркала волны света. Проще говоря, угол падения света на зеркальную поверхность и у Гюйгенса остался равен углу его отражения. Как потом выяснилось, свет — это одновременно и частицы, и волны, то есть правы были одновременно и Евклид, и Гюйгенс. Но на науку о зеркалах это никак не повлияло. Волновая теория света Гюйгенса не нарушала главный закон зеркала: в зазеркалье правое и левое меняются местами. Волновая теория света два века существовала параллельно корпускулярной теории. Одни оптические явления было легче объяснить, если считать свет потоком частиц, другие — если считать свет волнами. Одно другому не мешало.
Античные лазеры
Более или менее поняв законы оптики зеркал, ученые вспомнили о «зеркальном оружии» древних, попытавшись понять, где здесь мифы и где реальность. Согласно известному древнегреческому мифу, Персей, сын бога Зевса, сумел убить чудовище горгону Медузу с помощью зеркала. Подойти к ней близко было невозможно, одним взглядом она превращала людей в камни. Персей отполировал свой медный щит до зеркального блеска и смотрел не на Медузу, а на ее отражение в щите. Вероятно, миф о Персее и горгоне был отголоском более древних преданий об использовании в военных целях зеркал, когда воин мог из укрытия видеть в них отражение приближающегося врага.
Долгое время легендой также считалась история о том, как Архимед с помощью системы зеркал сфокусировал солнечный свет на вражеских кораблях и сжег их. Выдающиеся ученые XVII века Иоганн Кеплер и Рене Декарт независимо друг от друга сделали расчеты, и оба пришли к выводу, что Архимед не смог бы таким способом зажечь даже дрова в печи, не говоря уже о кораблях в море. Почтение к науке было столь велико, что только век спустя нашлись люди, которые не умничали с формулами, а просто повторили то, что сделали солдаты по приказу Архимеда. С расстояния 50 м они направили на дерево полторы сотни вогнутых зеркал — дерево запылало.
Зеркала, правда, были стеклянные с амальгамой, каких во времена Архимеда не было, но в прошлом веке энтузиасты повторили опыт с такими же бронзовыми щитами, какие носили солдаты во времена Архимеда, только не выпуклых, а вогнутых. Щиты направили на фанерный макет античного корабля. Фанера загорелась. Понятно, что и в таких опытах есть натяжка, но ясно одно: даже если античных «лазеров» в реальности не было, то в теории они наверняка тогда существовали и с ними велись эксперименты, в том числе Архимедом.
Широкий горизонт
Почему зеркала заднего вида в автомобилях не плоские, а слегка выпуклые, понятно любому, кто даже напрочь забыл, чему его учили на школьных уроках физики. Выпуклое зеркало захватывает больше пространства сзади машины, чем плоское. Но за это преимущество приходится платить: в таком зеркале все предметы сзади кажутся дальше, чем они есть на самом деле. На зеркалах на всякий случай всегда есть надпись, предупреждающая об этом водителя.
На том же принципе максимального увеличения захвата неба были построены зеркальные телескопы. В XVI веке уже были достаточно мощные линзовые подзорные трубы, которые военные использовали в своих целях, а ученые-астрономы — в своих. Военным узкого сектора обзора с помощью такой трубы хватало, а астрономам хотелось видеть небо под более широким углом, и линзы в телескопе заменили зеркалами. Большое зеркало собирало лучи и направляло их на зеркало поменьше, а то через отверстие в первом зеркале перенаправляло картинку звездного неба, дважды увеличенную зеркалами, в окуляр телескопа.
Зеркальные телескопы продолжают совершенствоваться до сих пор. На будущий год в чилийских Андах должен начать работу так называемый Большой обзорный телескоп. А до конца 2020-х годов должны вступить в строй еще четыре более крупных зеркальных телескопа, которые будут иметь разрешение на порядок больше, чем у орбитального телескопа «Хаббл», тоже, кстати, зеркального.
Зеркала для лазера
Как правило, оптические явления человек сначала видел и только потом пытался их объяснить. Лазер — одно из редких исключений из этого правила. Сначала появилась теория лазера, и лишь потом сам прибор, испускающий тонкий мощный луч света. Из теории света следовало, что при определенных условиях, атом вещества способен испустить частицу света — фотон, который способен выбивать фотоны из других атомов поблизости. Выбитые фотоны, в свою очередь, будут выбивать новые фотоны. Если их до поры до времени не выпускать наружу, то внутри вещества скопится огромное количество частиц света. Вот тут и надо их всех разом выпустить наружу через маленькое отверстие. Тогда из этого отверстия наружу ударит луч света невиданной силы.
Один из первых лазеров появился в 1960 году. Это был кристалл искусственного рубина в виде круглой палки. На ее торцах были зеркала, обращенные отражающей стороной внутрь кристалла. Одно зеркало было глухое, во втором посередине была маленькая дырочка. Кристалл освещали мощными вспышками света. Образно говоря, фотоны, выбитые из кристаллической решетки рубина, метались по сторонам, но наружу через крошечную дырку вылетали только немногие. Большинство отражались зеркалами и выбивали внутри кристалла новые фотоны. Когда их скопилось внутри рубина так много, что им там стало тесно, они разом вырвались через дырку в виде тонкого и мощного луча красного света, который стремился прожечь препятствия на своем пути. Это был так называемый импульсный лазер. Для следующей вспышки, ему требовалась новая накачка. Позже появились непрерывные лазеры.
Дарвин и Дженни
В современном мире едва ли можно найти человека, который так или иначе не пользовался бы зеркалом, они используются практически везде: от пудреницы до взрывателей в термоядерной бомбе. Про физику зеркала ученым известно все или почти все, и даже удивительно, что биологи, психологи и философы впервые заглянули в зеркало всего полвека назад, когда Гордон Гэллап из Тулейнского университета в Новом Орлеане провел эксперимент с парой шимпанзе, заставив их пожить в вольере наедине с зеркалом.
Гэллап всеми способами, какие только мог придумать, провоцировал обезьян на общение с их отражением в зеркале, в том числе изменяя внешность подопытных. Так в науке этологии появился «зеркальный тест». Если животное разглядывает, например, метку с краской на своем теле, поворачиваясь то так, то эдак перед зеркалом, ощупывает ее, глядя при этом в зеркало, то это означает, что оно понимает, что видит в зеркале себя, а не кого-то другого.
Понятно, что и до Гэллапа множество неученых людей наблюдало, как животные ведут себя перед зеркалом, и приходило к тому же выводу, что они узнают себя в своем отражении. И никто при этом не претендовал на научное открытие. А вот в среде ученых на приоритет открытия «зеркального теста» претендует Чарлз Дарвин, точнее, его приоритет отстаивают историки науки. Дарвин был великим ученым, гордостью мировой науки, поэтому историки науки изучили все, что он когда-либо сказал или написал, в том числе его письма жене.
В одном из них он с юмором описывает, как в лондонском зоопарке его пустили в клетку к самке орангутанга по кличке Дженни. Как там смотритель дразнил Дженни яблоком, а та обижалась точь-в-точь, как человеческое дитя. Как она прихорашивалась и кривлялась перед зеркалом. И много других любопытных подробностей. В итоге некоторые историки науки сейчас даже пишут, что Гэллап лишь повторил наблюдения Дарвина, забывая, что если бы это было так, то Дарвин написал бы об этом не жене, а в «Философические записки Лондонского Королевского общества». Дарвин скорее отнесся к своим наблюдениям за Дженни примерно с той же научной серьезностью, с какой мы наблюдаем за котом или псом, трогающим лапой свое отражение в зеркале.
Нулевой уровень очеловечивания
«Зеркальный тест» до сих пор прошли только с десяток видов животных. Это высшие приматы, слоны, дельфины и косатки, сороки, вороны, муравьи, гигантские скаты — манты. Ну и Homo sapiens, естественно, тоже. Он справляется с тестом, но только начиная с возраста примерно полтора года.
Означает ли это, что лишь эти существа на планете наделены даром самоидентификации со всеми вытекающими отсюда последствиями, включая разум? Нет, конечно. На Земле полмиллиона видов животных. Проверяли на «зеркальный тест» только тех, кто априори имел репутацию «умных», гранта на поголовную проверку всех остальных ученым никто никогда бы не дал. Но то, что видят в зеркале именно себя представители столь разных таксономических групп, как насекомые, хрящевые рыбы, птицы и млекопитающие, точно также априори предполагает, что животных, способных идентифицировать себя в зеркале, возможно, десятки, сотни, может быть, тысячи видов. Ведь они эволюционировали в тех же условиях среды, что и человек разумный.
Между тем так уж в науке повелось считать, что монополия на разум принадлежит человеку. Раньше появление проблесков разума у человека связывали с его прямохождением (на стадии Homo erectus) и особым устройством его гортани, позволявшим членораздельно говорить (вторая сигнальная система). Сейчас это выглядит наивным, ведь пингвин или кенгуру не на четвереньках передвигаются, да и птицы в лесу тоже не в молчанку играют, используя для своих разговоров непосильное даже для оперного певца число октав. Сейчас нейробиологи ищут кардинальные отличия в строении нейронов головного мозга человека и высших приматов, но до сих пор находят лишь сходство.
Пока теории происхождения разума все без исключения умозрительные. Большинство из них связывает появление разума в эволюции с самоидентификацией животного. Довольно неуклюже с точки зрения литературного языка это формулируется так: осознание самосознания является фундаментальным свойством разумных существ, лежащим в основе мышления. Но сформулировать это коротко по-иному, пожалуй, затруднительно. Происходит, как считают ученые, в три шага: 1) узнавание себя в зеркале; 2) понятие «я» или «себя»; 3) феномен осознания самосознания.
Кто интересуется этим всерьез, может почитать на английском языке работу 2007 года профессора Университета Бен-Гуриона Эммануила Танненбаума «Speculations on the Emergence of Self-awareness in Big-brained Organisms» («Спекуляции относительно возникновения самосознания в организмах с большим мозгом»). В целом ее суть понятна даже неспециалисту, а специалистам она дала основания ввести в когнитивные науки термин «нулевой уровень разума».
«Нулевой» в данном случае означает не то, что уровень разума отсутствует напрочь, а то, что он как раз есть, точнее, появился его зачаток, а как дальше пойдет этот стартап — зависит от многих обстоятельств. Это как «нулевой пациент» в эпидемиологии, он реально существует, он реально болен и заразен и может стать родоначальником эпидемии. Впрочем, все эти теории, как уже сказано, уморительны, за пределы когнитивных наук они не выходят и неученого народа не касаются. Но кое-какие последствия уже намечаются и для него.
Нечеловеческая личность в зеркале постгуманизма
В 1970-х годах появилось понятие постгуманизма. В науку его ввел профессор Университета Висконсин-Милуоки Ихаб Хассан, который был уверен, что понятие «человек» исчерпало себя и «необходимо заново подтверждать иерархию, в которой человек стоит на самом верху, а другие живые организмы — ниже». Но это были еще цветочки, в 1990-х созрели ягодки: профессор Калифорнийского университета Донна Харауэй сочла, что в эпоху постгуманизма некорректно отделять культуру от природы, раз первая выросла из второй, и предложила пользоваться термином «природакультура».
Профессор Харауэй — известная личность, основатель киберфенизма (сетевого феминизма по современной терминологии), к ней западный истеблишмент прислушивается. И хотя пока «природакультура» не введена в обиход законодательно, а видовое название человека sapiens не запрещено, успехи в этом направлении уже имеются. Прежде всего постгуманистов не устраивает до сих пор бытующее декартовское представление о животном как о механизме, автомате.
Например, в российском законодательстве животные рассматриваются в буквальном смысле как вещи, имущество, в более продвинутом польском законе сказано, что животные — это живые чувствующие существа, они не являются вещами, но в спорных ситуациях надо ссылаться на закон об имуществе. Успешнее всего меняется юридический статус животных в англосаксонском мире, где существуют организации, которые борются за признание отдельных животных нечеловеческими личностями.
Орангутанги и шимпанзе уже признаны такими личностями, они имеют право на свободу, они не являются ничьей собственностью, их нельзя держать в неволе, экспериментировать над ними и т. д. В 2013 году в Индии такое же определение нечеловеческих личностей получили дельфины, их запрещено вылавливать, причинять боль, продавать, покупать. И это, как пишет биоэтик Магдалена Кожевникова из Института философии РАН, дает надежду, что люди постепенно придут к принятию вневидовой этики.
Произойдет это явно очень нескоро. Например, для того чтобы победил принцип «жизни протестантов тоже важны», потребовалось три века кровопролитных религиозных войн. Сейчас пытается утвердиться принцип BLM, что происходит со скрипом, но пока без расовых войн. Принцип же animals lives matter, вероятно, станет нормой жизни только в природакультурном обществе, если человек до этого когда-нибудь дозреет. Вот к чему могут привести ужимки перед зеркалом орангутанга Дженни из лондонского зоопарка и пары шимпанзе из лаборатории доктора Гэллапа в Новом Орлеане.