Ритм Вселенной

Но на сегодняшний день все это лишь несбыточные мечты, «воздушные замки». Мы все еще пребываем в ожидании грандиозного научного прорыва, но никто не знает, когда именно этот прорыв состоится. Не исключено, что мы нуждаемся в концептуальном эквиваленте исчисления математического анализа, в способе, который давал бы нам возможность видеть последствия мириадов взаимодействий, которые определяют ту или иную сложную систему. Вполне возможно, что такое ультраисчисление, если бы кто-то подарил его нам, выходило бы далеко за пределы человеческого понимания. Я, во всяком случае, затрудняюсь сказать о нем что-либо определенное

С другой стороны, я не хотел бы, чтобы у моих читателей сложилось ложное представление. Синхронизм – это лишь малая часть научной мысли в целом. Его отнюдь нельзя рассматривать как единственно правильный подход к изучению сложных систем. Химик Илья Пригожин и его коллеги считают, что ключом к разгадке тайн самоорганизации является более глубокое понимание термодинамики. Они рассматривают возникновение порядка как результат победоносного сражения против энтропии, когда сложная система подпитывается энергией, поступающей из ее окружения. Физики, изучающие вопросы образования структур, рассматривают механику жидкостей как парадигму образования структур, когда течение турбулентной жидкости время от времени рождает когерентные структуры, подобные спиралям и перьям, вместо того чтобы вырождаться в примитивный однородный поток. Физик Германн Хакен и его коллеги рассматривают мир как некое подобие лазера, в котором элементы случайности и положительной обратной связи, сговариваясь между собой, вырабатывают организованные формы, которые то тут, то там возникают вокруг нас. Исследователей из института Санта-Фе приводит в восхищение повсеместность эволюции, совершающейся посредством естественного отбора не только в биологических популяциях, но и в иммунных системах, экономических системах и на фондовых биржах. Другие ученые рассматривают Вселенную как гигантский компьютер, выполняющий некую таинственную программу, открытие которой будет знаменовать собой конец науки как таковой

Именно поэтому нелинейная динамика играет главную роль в будущем науки. Теория хаоса выявила, что даже простые нелинейные системы могут вести себя чрезвычайно сложно; она также показала нам, что уяснить механизмы таких систем с помощью картинок бывает проще, чем посредством математических уравнений. Теория сложности научила нас тому, что многие простые элементы, взаимодействующие между собой согласно простым правилам, могут создавать неожиданный порядок. Однако главный недостаток теории сложности заключался в том, что ей так и не удалось объяснить, откуда берется порядок (в глубоком математическом смысле), и не удалось убедительным образом связать теорию с реальными явлениями. Именно поэтому теория сложности оказала лишь незначительное влияние на мышление большинства математиков и ученых.

Именно в этом, как мне кажется, проявились уникальные способности синхронизма. Будучи одним из старейших и самых элементарных разделов науки о нелинейных процессах (поскольку имеет дело с чисто ритмическими элементами), синхронизм позволяет достичь глубокого понимания многих явлений, начиная с сердечной аритмии и заканчивая сверхпроводимостью, начиная с циклов сна и заканчивая устойчивостью единой энергосистемы. Синхронизм основывается на строгих математических представлениях; он прошел испытание экспериментом; он описывает и объединяет очень широкий спектр «поведения сотрудничества» в живой и неживой природе и на любой шкале расстояний, начиная с субатомных и заканчивая космическими. Даже если оставить в стороне важную роль, которую играет синхронизм, а также внутренне присущие ему привлекательность и очарование, я считаю, что он станет решающим первым шагом на пути к более глубокому изучению сложных нелинейных систем, когда на смену осцилляторам придут гены и клетки, компании и люди

Главной причиной чрезвычайной сложности всех этих нерешенных проблем является их децентрализованный и нелинейный характер: огромные количества компонентов меняют свои состояния от одного момента к другому, образуя между собой замкнутые, кольцевые структуры, причем способ формирования этих кольцевых структур таков, что не позволяет изучать составные их части по отдельности. В таких случаях целое, конечно же, не равняется сумме его составных частей. Эти явления, подобно большинству других явлений нашей Вселенной, носят фундаментально нелинейный характер

Сейчас ситуация изменилась, и в воздухе носится принципиально новая идея. Даже самые закоренелые консерваторы среди ученых, представители «мейнстрима», начинают признавать, что, опираясь на редукционизм, то есть учение о сведении явлений высшего порядка к явлениям низшего порядка, уже невозможно разрешить такие великие загадки нашего времени, как раковые заболевания, механизм сознания, происхождение жизни, устойчивость экосистемы, СПИД, глобальное потепление, функционирование клетки, взлеты и падения экономики. Знаком времени является, например, то, что при каждом крупном исследовательском университете создаются институты с такими названиями, как функциональная геномика и интегративная биология, где биологи объединяются с учеными-компьютерщиками и математиками, пытаясь разгадать тайну возникновения жизни на молекулярном уровне. Определение последовательности генома человека дало нам в руки огромный перечень частей: 30 тысяч отдельных генов и закодированных ими белков. Но нам по-прежнему остается лишь догадываться, каким образом взаимосвязанная деятельность этих генов и белков координируется в живой клетке

В одной из недавних статей, озаглавленной «Зомби внутри нас»[293], нейробиолог Кристоф Кох из Калифорнийского технологического института и его сотрудник Френсис Крик (один из ученых, открывших двойную спираль ДНК; в настоящее время занимается исследованиями мозга в Салковском институте биологических исследований [Salk Institute for Biological Studies]) утверждают, что «сознание предполагает синхронизированную активизацию нейронов на миллисекундном уровне, тогда как некоррелированная активизация может влиять на поведение, не вырабатывая этого особого “жужжания” в голове».

В самых необычных своих проявлениях это особое жужжание способно вызывать неописуемо странные ощущения. Если вы сами не испытывали подобных ощущений, эти слова могут показаться вам смешными, но если все же испытывали, то наверняка понимаете, что именно я имею в виду. Поверьте, это потрясающие ощущения! Лично со мной это случается один-два раза в году, причем случается совершенно неожиданно. Например, я могу стоять в ванной перед зеркалом, чистить зубы и, взглянув на себя, внезапно подумать: «Кого я вижу?» или «Кто это?»

Сейчас я безуспешно пытаюсь подобрать слова, которыми мог бы выразить, насколько это странно – размышлять о своем собственном сознании, о своем собственном самосознании. В эти необычные моменты перед зеркалом я чувствую, как это странно – обладать сознанием. Я вижу перед собой некое нагромождение атомов, похожее на меня, но я-то знаю, что это лишь совокупность молекул воды, белков, липидов и всего остального в этом роде, скомпонованного определенным образом; однако эта конструкция осознает себя и смотрит на меня из зеркала. Какова роль химии во всем этом, во мне и в моем ощущении себя как личности? Иными словами, какова физическая основа сознания? Никто не может ответить на эти вопросы, но было бы верхом справедливости, если бы Кох и Крик оказались правы, поскольку, если сознание представляет собою побочный продукт какой-то разновидности нейронного синхронизма, то сами по себе размышления о синхронизме – чем я, собственно говоря, занимаюсь уже на протяжении трехсот с лишним страниц этой книги, – колоссальный по своей значимости акт синхронизма как такового

Эти исследования рисуют картину человеческого существования, способную привести нас в замешательство. Когда мы занимаемся своими повседневными делами, чувствуя себя ответственными за свою жизнь, мы ведем себя подобно роботам даже в большей степени, чем могло бы показаться на первый взгляд, переходя из одного нейронного состояния в другое, ощущая голод, узнавая лицо кого-то из своих друзей, вспоминая о необходимости купить пакет молока по пути домой, – причем все это зависит от того, какие именно совокупности нейронов синхронизируются в тот или иной момент времени. Кто-то из ученых утверждает, что сознание может представлять собой субъективное восприятие этих состояний синхронизма, возникающих в нашем мозге[292]. Другие ученые идут в этом отношении еще дальше, заявляя, что синхронизм лежит в основе самого сознания

Последующие события в мозге были не менее впечатляющими. Еще до того как у испытуемого появлялась возможность проявить осознанную реакцию и нажать соответствующую кнопку, всплеск синхронизма затухал. Электрическая согласованность между нейронами быстро пропадала подобно тому, как осознанно переходят на нестроевой шаг солдаты, перед тем как вступить на мост. Франциско Варела и его коллеги утверждают, что эта активная рассинхронизация может представлять собой способ, с помощью которого мозг стирает информацию, записанную на «грифельной доске» (мозге человека), чтобы предоставить возможность сформироваться следующему нейронному хору, который будет играть роль основы для появления очередной мысли или действия. В данном эксперименте очередное действие заключалось в выработке двигательной реакции – нажатии определенной кнопки на компьютерной клавиатуре. И, как и следовало ожидать, в течение примерно трех четвертей секунды после того как изображение было показано на экране компьютера (что очень близко к времени реагирования типичного человека), в мозге отмечался второй всплеск синхронизма – на сей раз между участками, отвечающими за двигательную реакцию. Неудивительно, что этот второй раунд синхронизма наступал независимо от того, воспринял испытуемый лицо, показанное на экране, или нет, поскольку ту или иную кнопку необходимо было нажать в любом случае

В ходе одного из исследований, выполненных в 1999 г., группа нейробиологов, возглавляемая Франциско Варелой, предложила добровольцам взглянуть на так называемые «лица Муни», смутные черно-белые изображения, похожие на лица, если рассматривать их прямо, но превращающиеся в бессмысленные кляксы, если рассматривать их вверх ногами[291].

Экспериментаторы выводили одно из таких изображений на экран компьютера и просили испытуемого нажать как можно быстрее одну из двух кнопок в зависимости от того, воспринимал ли испытуемый это изображение как лицо. Тем временем мозговые волны испытуемого отслеживались посредством массива из 30 электродов, прикрепленных к разным участкам его головы.

Примерно через четверть секунды после изучения изображения мозговые волны испытуемого демонстрировали шквал «гамма-осцилляций», вызываемых миллионами нейронов, ритмично активизирующихся с частотой около 40 циклов в секунду на разных участках коры головного мозга, связанных с обработкой визуальных образов. Эти коллективные осцилляции происходили в обоих случаях – и когда изображение на экране выглядело как лицо, и когда оно выглядело как клякса. Было очевидно, что эти коллективные осцилляции возникают в момент восприятия, момент бессознательного Ага!, когда мозг уясняет, что именно он видит. Но несмотря на то что частоты осцилляции были примерно одинаковыми в обоих случаях, степень синхронизма существенно различалась. Лишь когда испытуемый видел изображение лица, электрические разряды синхронизировались на участках мозга, далеко отстоящих друг от друга.

Разница здесь такая же, как между какофонией и хоровым пением. Воспринимая кляксу, все нейроны, расположенные в разных визуальных центрах, осциллировали с одной и той же частотой, составляющей 40 циклов в секунду, однако все они осциллировали вразнобой, в результате чего создавался бессмысленный шум, свидетельствующий о неспособности мозга уяснить форму, воспринимаемую нейронами. С другой стороны, воспринимая изображение лица на экране, нейроны не только осциллировали с одной и той же частотой, но делали это строго синхронно, а это свидетельствовало о том, что разнородные характеристики складывались в совокупное восприятие лица

Еще более интересный эксперимент недавно пролил свет на загадку восприятия: каким образом формируется картина мира в нашем сознании, без каких-либо видимых усилий объединяя разнообразные ощущения в единое целое. Есть люди, страдающие определенными расстройствами нервной системы, которым такое объединение не удается. Это приводит к необычным патологиям, подобным той, которая была описана Оливером Саксом в его книге The Man Who Mistook His Wife for a Hat («Человек, который принял свою жену за шляпу»[290]). Этот человек мог распознать ее глаза, нос, рот и остальные части ее лица, но не мог сложить все эти элементы в единую картину, то есть воспринять ее лицо как единое целое. Узнать в лицо какого-либо человека было для него почти неразрешимой проблемой. Чтобы узнать кого-либо, ему приходилось прикладывать невероятные усилия, тогда как большинству из нас это удается легко и практически мгновенно; по крайней мере это не требует от нас сознательных усилий. Вопрос формулируется так: что происходит в нашем мозгу, когда мы распознаем чье-либо лицо именно как лицо, а не как совокупность не связанных между собой фрагментов?