Эволюция поведения и развитие очевидного

+ -
0
Эволюция поведения и развитие очевидного
Жизнь. Как случилось, что на Земле возникло нечто, использующее силы Земли и Солнца, не пассивное, но активное по отношению к этим силам? Была ли это случайность, как думают одни, или закономерность, как считают другие? Вне зависимости от того, что ответит на эти вопросы естествознание будущего, ясно одно: жизнью возникла под действием этих сил, развивалась, используя эти силы, и по мере развития все менее явно зависит от этих сил.

Ничто живое не безразлично к притяжению Земли и к энергии, излучаемой Солнцем, и в любом биологическом макрофеномене, связанном с расположением и движением особи, организма, индивида в пространстве, проявляются в различной степени пассивная зависимость и активное использование силы тяготения и энергии света.

Сила тяготения ограничивает свободу перемещения живых существ в пространстве; эта же сила используется ими как основа ориентации в пространстве. Вертикаль — естественная постоянная координата в системе трех координат земного, водного, воздушного пространства, так как сила тяготения всегда направлена именно по вертикали: вниз, к центру Земли. «Сила», ориентирующая живые тела, также направлена по вертикали, но в противоположном направлении; для растений это —главное направление роста, для животных — главное положение туловища, основная, или первичная поза (даже у рыб и других животных, пассивная зависимость которых от тяготения очень мала, так как постоянная среда их обитания — вода — практически нейтрализует эту силу, основная поза ориентирована по вертикали).

Движение по вертикали прочь от центра Земли есть в то же время движение навстречу падающей на поверхность Земли энергии солнечного свeта. Все живое так или иначе реагирует на свет, как правило, заметным движением. Но двигательная реакция на свет — еще не зрение. И все же этой реакции уже присуща определенная избирательность: она зависит от количества света, от его направления, спектрального состава и еще от состояния реагирующего организма. Даже одноклеточные организмы движутся к слабому свету, прочь — от сильного, неподвижны — при свете средней силы.

Растения, многие бактерии и простейшие — аутотрофы: они усваивают саму энергию солнечного света, «питаются» светом. Двигательная реакция аутотрофов, стимулируемая светом, есть ориентация на свет.

Зрение начинается с того уровня эволюции, когда в мире живого возникает ориентация движения по свету. Эта ориентация тоже зависит от количества света, его направления и спектрального состава, но свет больше не является целью движения, он служит средством для выбора оптимального пути и наименьшего усилия, то есть для определения наилучшей траектории движения, в конце которой находится цель: пища, брачный партнер, противник или безопасность.

Таково наиболее общее определение понятия «зрительная ориентация в пространстве». В соответствии с этим становятся ясными и другие понятия, важные для нашей темы. Критерием надежности зрения является в конечном счете результат движения: он оптимален при правильном выборе цели и траектории движения к ней. «Привычными» являются те условия, в которых правильный выбор цели и наилучшей траектории движения к ней выполняется сразу, автоматически.

Зрение неразрывно связано с движением. Далеко не сразу зрение стало наилучшим помощником животного при выборе траектории движения, и далеко не во всех случаях зрение является и ныне главным средством даже у млекопитающих. Достаточно напомнить два столь разных в других отношениях примера: дельфин и летучая мышь. Оба млекопитающие и оба очень мало используют зрение, ориентируясь при движения с помощью эхолокации — улавливания отраженного от предметов звука, который сами же производят. В этих примерах очень важно следующее: сложный эхолокационный аппарат, обслуживающий быстрые и точные перемещения в пространстве, развился у тех животных, постоянная среда обитания которых невыгодна для зрительной ориентации — слишком мало света.

Во всех случаях, когда постоянная среда обитания животных данного вида прозрачна (воздух, поверхность Земли или мелководье), зрение развито тем лучше, чем совершеннее и гибче функционирует аппарат движения в пространстве. (Еще точнее — зрение развито тем лучше, чем совершеннее центральная нервная система. Но это мы пока заметим в скобках.)

В строении глаз, в их расположении и подвижности всегда отражены все существенные особенности, все типичные черты образа жизни, поведения данного вида животных.

Самым замечательным экспериментатором является естественный отбор — основной постоянно действующий закон биологической эволюции. Знакомясь со сравнительной анатомией и физиологией животного мира, поражаешься не только великолепным по эффективности результатам работы этого закона, но и разнообразию путей, которыми достигаются результаты. Вот несколько примеров.

Вспомните опыты 3, 4 и 9, где речь идет о преломлении света и об аккомодации; назначение последнего механизма — формирование резкого изображения на сетчатке при изменении расстояния до предмета. У человека это достигается изменением преломляющей силы хрусталика. Сколько других способов вы можете придумать? Готов спорить, что «воображение» природы никак не беднее вашего. Судите сами. У большинства млекопитающих аккомодация осуществляется так же, как у человека — изменяется кривизна хрусталика. Но у миног и костистых рыб глаз в покое сфокусирован на близкое расстояние, а при рассматривании далекого предмета хрусталик. перемещается ближе к сетчатке; у некоторых амфибий и змей в покое глаз сфокусирован к далеким предметам, а аккомодация состоит в перемещении хрусталика вперед. Есть животные, у которых хрусталик неподвижен, но аккомодация все же происходит за счет перемещения сетчатки. В других случаях изменение фокусного расстояния достигается путем удлинения или укорочения продольной оси глаза, сжимаемого или, Наоборот, растягиваемого наружными мышцами. С такими принципами аккомодации вы, вероятно, знакомы. Но вряд ли вам пришло в голову, что можно разделить всю камеру глаза горизонтальной плоскостью на две части и дать одной из них одно, а другой — совсем иное фокусное расстояние. Между тем, природа применила и этот способ; например, у рыбки Anableps, обитающей в тропических морях, верхняя половина каждого глаза имеет слабопреломляющую, а нижняя — сильнопреломляющую оптику, и потому эта рыбка, плывя у поверхности воды, видит и в воздухе и в воде одинаково четко.

В каждой принципиальной схеме процесса аккомодации есть множество вариантов. Так, в несферических глазах разные участки сетчатки по-разному удалены от хрусталика, и поэтому даже в стабильном состоянии на одних участках формируются четкие изображения близких, а на других — четкие изображения далеких предметов.

Особенно замечательно то, что даже у видов, по происхождению далеких друг от друга, но долгое время существующих в принципиально одинаковых условиях, вырабатываются аналогичные механизмы, обслуживающие ориентацию в пространстве. Если вы дадите естествоиспытателю глаз животного, ничего не сообщая о «хозяине» глаза, то исследователь, тщательно изучив глаз, быть может, и не назовет точное имя его владельца, но уверенно скажет, в каких условиях он живет (на мелководье или в глубинах морей, на поверхности земли, в воздухе или под землей, питается травой, насекомыми или другими животными) и когда именно предпочитает охотиться (днем, ночью или в любое время суток) и так далее. Этот словесный портрет будет правдивым, но не подробным. Чтобы дать точное видовое имя хозяина глаза, нужно знать не только основные условия его жизни, но и характерные особенности поведения, а последние не отражены в строении глаза. Но, узнав то и другое, ученый назовет вид так же уверенно, как если бы ему показали объемную и цветную копию представителя этого вида.

Чрезвычайно интересно и поучительно проследить шаг за шагом постепенное формирование точного облика животного по особенностям строения его глаза и характерным чертам поведения, но в кратком очерке сделать этого мы не можем. Для нас важно то, что это действительно возможно: в строении глаза запечатлена полная картина типичного поведения животного, выработанная в многовековом процессе приспособления к данной среде обитания, к определенному образу жизни. Структура глаза — как бы овеществленная память об этом процессе.

Но запечатление успехов поведения в структуре органа — лишь одна сторона эволюции. Внешний мир постоянно меняется. И если бы новорожденное животное получало в наследство незыблемый монумент, свидетельствующий о вчерашних успехах его предков в борьбе за существование, то день сегодняшний мог бы стать последним в истории данного вида. По наследству передается только остов монумента и пластичный материал, с помощью которого животное в начале своей жизни заполняет этот остов, придавая ему характерные сегодняшние черты в дополнение к типичным — вчерашним.

Увеличение пластичности — вторая сторона эволюционного развития основ поведения. Это самая сложная и самая замечательная сторона эволюции. Далеко не на всех направлениях эволюции эта ее сторона оказалась хорошо выраженной. Во всех случаях, где условия долго оставались почти неизменными, а запечатление успехов поведения было быстрым, эволюция заходила в тупик. Резкое изменение условий (которое обязательно когда-нибудь происходит) привело процветавшие высокоспециализированные виды животных к полному вымиранию. В наше время такая участь грозит, например, прелестному медвежонку коала, структура организма которого идеально приспособлена к существованию только за счет одного определенного вида эвкалиптовых деревьев. Эти эвкалипты отживают свой век, с ними уйдет и коала, если в естественный ход вещей не вмешаются разум и труд человека. Прекрасная иллюстрация к словам Ф. Энгельса: «Главное тут то, что каждый прогресс в органическом развитии является вместе с тем и регрессом, ибо он закрепляет одностороннее развитие и исключает возможность развития во многих других направлениях».

Прогресс запечатления, то есть специализация врожденного строения органа зрения, достигает вершины отнюдь не у самых высокоорганизованных животных и, конечно, не у человека. Зато прогресс пластичности, то есть увеличение возможностей разнообразного использования врожденных структур, безусловно, соответствует тому, что называют повышением организации, усложнением поведения и, наконец, увеличением разумности. Это не плавный подъем, а крутая лестница, на каждой ступеньке которой находятся новые виды, а не просто усовершенствованные прежние. Подниматься по лестнице эволюции можно только скачками. Кто не поднимается, а обживает одну и ту же ступеньку, вымирает.

Прогресс структуры органа, например глаза, есть совершенствование функции именно данного органа, а прогресс пластичности приводит к улучшению функций независимо от того, произошло или нет улучшение строения органа. Но надо столь же ясно понимать, что прогресс пластичности также опирается на усложнение структуры, только не узкоспециализированной, а универсальной — структуры мозга.

Цель, управляющая поведением животного, — сохранение и продолжение жизни. Пластичность поведения прогрессирующих видов животных, скачкообразно растущая по мере усложнения структуры мозга, показывает, что для достижения цели обязательным условием является не просто приспособление к среде, а преодоление среды.

Чем ниже на лестнице эволюции стоит животное, тем яснее в его поведении проявляется пассивная зависимость от главных сил среды — притяжения и света. Чем выше организовано животное, тем труднее предсказать его поведение в ответ на стимул и тем легче обнаружить в его поведении черты активного использования внешних сил.

У человека «прикладная» роль зрения — выбор наилучшей траектории движения к конкретной видимой цели — сохраняется в полной мере. Это общее в зрении человека и высокоорганизованных животных. Однако в формировании поведения человека огромную роль играет и другой, «отвлеченный» аспект работы зрения, поскольку зрение служит целям, связь которых с задачей сохранения и продолжения жизни не только не всегда конкретна, но зачастую вовсе не поддается определению. Речь идет о познании объективных свойств окружающего мира. В развитие того, что называют очевидным, вносят свой вклад оба аспекта зрения: прикладной (первично связанный с движением) и отвлеченный (первично связанный с мышлением). Как движение, так и мышление теснейшим образом связаны со средой, в которой развивается индивид.

Мы будем рассматривать развитие и работу зрения в обоих аспектах по одной и той же функциональной схеме взаимодействия ожидаемого с ощущаемым. Эта схема удобна для описания развития самых различных форм поведения и восприятия. Естественно, что содержание входящих в нее понятий будет меняться в зависимости от тех нервных и двигательных аппаратов, которые участвуют в данных актах поведения и восприятия.

Эволюционная генетика и биокибернетика сделали ненужным идеалистическое представление о «жизненной силе» как двигателе целенаправленного развития и целесообразного поведения. Самый что ни на есть материальный генетический код — не что иное, как вероятностная модель будущего организма; взаимодействие организма со средой реализует один из возможных вариантов модели.

С первого момента своего появления на свет ребенок многого ожидает от мира: воздуха для легких, пищи для желудка, тепла и сухости для кожи, света и контраста для глаз и так далее. Это ожидание не имеет ничего общего с сознанием — оно безусловно. О новорожденном трудно сказать, что это уже индивид, так как примерно до трех месяцев ребенок не сознает окружающего мира, не отделяет себя от него. (По образному выражению Жана Пиаже, в это время «...грудь матери, вероятно, представляется ребенку гораздо более частью его тела, чем собственная нога».) Ребенок являет собой как бы «сумму потребностей», имеющую в каждый данный момент лишь один из двух возможных итогов: хорошо или плохо. Когда все органы получают то, чего требует их врожденная структура, — хорошо, когда чего-то недостает, — плохо, И этого достаточно, чтобы в естественных условиях развитие шло нормально.

Потребности ребенка, заданные дифференцирована ной врожденной структурой его организма, олицетворяют собой ожидаемое. Приток воздуха, пищи, света — источники ощущаемого. Для того чтобы первый период развития шел нормально, необходимо возможно более полное совпадение ощущаемого с ожидаемым. Расхождение между ожидаемым и ощущаемым служит в это время безусловным возбудителем единственного действия, которым ребенок может влиять на среду, — крика.

Главное здесь то, что цикл потребность — удовлетворение есть не цель, а средство развития. Мозг и тело новорожденного построены из белков, жиров и углеводов, циркулировавших в крови матери, но все эти вещества представляют собой не аморфную массу, а сложнейший организм. Точно так же пища, воздух и свет, которых требует новорожденный, идут не на «пополнение массы», а на дальнейшую реализацию генетического плана построения все более тонких и сложных структур. В развивающихся структурах формируются новые, все более сложные уровни ожидаемого (иначе говоря, растет разнообразие и сложность потребностей). Ожидаемое опережает ощущаемое, но лишь на одну ступень; не получив подкрепления, ожидаемое «замораживается», развитие приостанавливается. Но в естественных условиях этого не происходит.

Зрение человека имеет определенную врожденную основу, выработанную в ходе эволюции и запечатленную в строении глаз и мозга. С самого начала проявляется, в частности, врожденная связь зрения с органом равновесия (когда врач капает в ухо ребенка капли или вращается, стоя на месте и держа новорожденного в вытянутых руках, глаза ребенка совершают рефлекторные движения). Связь зрения с аппаратом перемещения тела в пространстве является древнейшей и осуществляется древнейшими отделами головного мозга. На нижних этажах мозга осуществляются и другие врожденные «простые» двигательные реакции глаз: изменение ширины зрачка при скачках освещенности, поворот глаза к сильному (яркому, движущемуся, мелькающему) раздражителю; здесь же движения обоих глаз постепенно согласуются между собой. Чем позже развилась функция в процессе эволюции, тем больше времени требуется для того, чтобы эта функция проявилась у новорожденного: сначала — движения глаз в зависимости от позы; потом — от самых основных свойств адекватного раздражителя (света), от его количества и направления, от контраста и движения раздражителя относительно фона; наконец — от движения раздражителя в глубину (конвергенция).

Постепенное упорядочение и согласование движений глаз объективно отражает развитие зрения ребенка. (Вызывая рефлекторные движения глаз, удается измерить объективно даже остроту зрения: у двухнедельного ребенка она примерно в 50 раз ниже, чем у взрослого, к шести месяцам — всего в 10 раз, к году — в 5, а к трем годам примерно в 2 раза ниже, чем у взрослого). Врожденная основа зрения, по-видимому, содержит как минимум способность к различению количества и направления света, а также механизм контрастной чувствительности. В естественных условиях эти механизмы стремительно развиваются. Уже в трехмесячном возрасте ребенок прослеживает глазами движущийся раздражитель, меньше задерживает взгляд на предметах, которые ему показывают часто; судя по этим признакам, а также по наличию двигательной реакции на приближение и удаление ярких предметов, трехмесячный ребенок способен отличать одни предметы от других, воспринимать пространственное положение и перемещение предметов.

К шести месяцам способность ребенка к правильной зрительной ориентации в окружающем его пространстве (радиусом около трех метров) становится несомненной даже для неспециалиста. Ребенок, судя по его реакции, уже четко делит все находящиеся в его поле зрения объекты на четыре категории: приятные, неприятные, безразличные и незнакомые. Налицо несомненная способность к зрительному опознанию как классификации внешних предметов по их значению для маленького наблюдателя.

Ребенок как пассивный наблюдатель — это, конечно, чепуха (нередко, впрочем, еще повторяемая). С момента рождения ребенок взаимодействует с окружающим миром.

Все сказанное выше относится к ребенку, не сделавшему еще ни одного шага. Значит ли это, что шести-семимесячный карапуз уже способен правильно воспринять сложные признаки предметов — форму, размер, удаленность, движение — и что эти признаки столь же инвариантны для него, как и для его родителей, то есть он видит квадрат как квадрат, под каким бы углом ни смотрел на него; видит, что кошка меньше собаки, даже если кошка рядом, а собака вдали; видит, что движется мать, приближаясь к нему, а не сам он приближается к ней, и так далее?

Проблема соотношения врожденного и приобретенного в структуре поведения вообще и зрения в особенности всегда была жгуче интересной для натуралистов. Вот уже полтора столетия она стоит в центре внимания физиологов. Для нас, изучающих подоплеку очевидного — механику зрения, его надежность,— проблема индивидуального развития зрения, проблема основ и путей формирования зрительного опыта является одной из важнейших.

Мы не станем углубляться в историю вопроса и перечислять сотни знаменитых в естествознании имен, имеющих прямое отношение к разработке проблемы. Назовем лишь те теории и имена, без упоминания которых говорить об этой проблеме невозможно.

Учение о врожденной специализации органов чувств и об изначальном соответствии между строением глаз и поведением животных основано Иоганнесом Мюллером (1801 —1858). Ныне освобожденное от идеалистической «данности специфической энергии» органов чувств, связанное с теорией эволюции, это учение сохранило ценность.

Теория индивидуального обучения восприятию на основе «бессознательных умозаключений», устанавливающих правильные связи между изображением на сетчатке и объективными свойствами внешних предметов, разработана Германом Гельмгольцем (1821 — 1894). Самые современные теории нейрофизиологии и биокибернетики не могут обойтись без понятия «сенсорный код», а это точный аналог знаковой теории Гельмгольца. Общий механизм своих знаменитых условных рефлексов И. П. Павлов отождествил с «бессознательными заключениями гениального Гельмгольца».

Общая рефлекторная теория поведения человека, связавшая в одну замкнутую цепочку внешний стимул, ответное действие, мысль и волю, заложена И. М. Сеченовым (1829—1905). Эта теория предвосхитила самые передовые идеи сегодняшней (а быть может, и завтрашней) биокибернетики и психологии.

На этих трех «китах» держалась проблема в океане научного естествознания, одним из главных открывателей которого по праву считается основной автор эволюционной теории — Чарлз Дарвин. Век XIX — даже если бы он был отмечен только этими открытиями — остался гигантской вехой на пути развития науки.

Но, как это почти всегда бывает при оригинальной разработке очень сложной проблемы, каждый из трех названных выше «китов» собрал свою «конструкцию поведения и зрительного восприятия» главным образом на однородных фактах — некоторые важные детали оказались «лишними». (С таким этапом в развитии научной теории мы с вами уже познакомились на собственном опыте.)

Камнем преткновения для сторонников врожденной природы зрительного восприятия оказалась способность индивида вновь приобретать правильную зрительную ориентацию в пространстве, «переучивать» свое зрение, если восприятие входило в противоречие с опытом деятельности. Например, если человек наденет очки, меняющие местами «правое» и «левое» или «верх» и «низ», то в первые часы и дни он будет ошибаться в своих движениях, но постепенно все реже. То же самое происходит, если такие призмы закрепить на голове животного. Значит, только опыт?

Столь же сильным аргументом против чисто приобретенной природы зрительного восприятия служат иллюзии (геометрические, иррадиационные и другие; в опытах 34, 35, 38 вы познакомились с ними). Эти иллюзии свойственны всем людям и многим животным (см., например, у Тинбергена). Опыт не помогает преодолеть эти иллюзии.

Наше время внесло свой вклад в решение проблемы, благодаря главным образом развитию эволюционной биологии, в частности учения о наследственности (генетика), стремительному сближению экспериментальной психологии с физиологией и обширной разработке науки о саморегуляции в живых организмах (биокибернетика).

Соединить «несовместимые» концепции о врожденной и приобретенной природе зрительного восприятия оказалось возможным на основании нового центрального факта — незрелости мозга и органов чувств новорожденного, понимаемой как необходимое условие развития сложных форм поведения и восприятия. При появлении животного на свет его аппараты восприятия и движения развиты тем меньше, чем выше видовая организация животного, чем более сложным может стать его поведение во взрослом состоянии. Станет ли? Ответ зависит от двух факторов: внешних условий, в которых пойдет развитие (факторы среды), я заложенных от рождения индивидуальных особенностей реакции на эти условия (механизмы и норма реакции).

Чем богаче сфера деятельности взрослых представителей вида, тем беспомощнее детеныш. Наименее зрелым является при рождении мозг человека. Наименее зрелым, но наиболее пластичным, наиболее богатым по своим возможностям. Эти возможности в полной мере реализуются, только если ребенок развивается в человеческой среде, стимулирующей их проявление. Но этот процесс отнюдь не равнозначен полному приспособлению к среде, копированию среды. Пластичность мозга — не пластичность воска: вторая пассивна, первая активна. Смысл пластичного развития состоит в том, что благодаря огромному разнообразию заложенных механизмов восприятия и поведения организм развивается, не столько отступая перед отдельными собственными дефектами и трудностями внешнего характера, сколько преодолевая или обходя их.

Ответ на вопрос о правильности зрительного восприятия ребенка формулируется так: ребенок, как и взрослый, правильно ориентируется в пределах своего естественного взаимодействия с внешним миром. Переход от зрительной ориентации ребенка к зрительной ориентации взрослого человека — многоступенчатый процесс, связанный не только (и не столько) с увеличением радиуса взаимодействия с внешним миром, но, главное, с изменением способов взаимодействия, а также с увеличением их числа. В этом процессе ведущая роль принадлежит взаимодействию зрения и движения.

Для того чтобы стало яснее, как оно происходит, возьмем одну из самых обычных в повседневности задач — оценку расстояния до предмета. (В психологии ее принято называть задачей на восприятие абсолютной удаленности, то есть удаленности предмета от наблюдателя, в отличие от восприятия относительной удаленности, то есть разницы расстояний до двух или более предметов.) Вы уже знаете — для решения этой задачи необходимо, чтобы предмет был опознан, в частности чтобы был известен истинный размер предмета.

Исследуя способность человека к оценке расстояний в пространстве, мы не продвинемся ни шагу, пока не поймем совершенно четко, что под истинным расстоянием, так же как под истинным размером, подразумевается не искусственная, а естественная мера — не метр, километр, миля, верста, а пядь, локоть, фут (стопа), шаг и тому подобное. Истинный размер имеет не объективные, а субъективные эталоны, когда речь идет о восприятии пространства. Основным эталоном является собственное тело наблюдателя — размеры его и параметры его движений, ощущаемые наблюдателем,— то есть физическое Я наблюдателя. Этот сложный комплекс ощущений начинает формироваться очень рано, и с самого начала в него органично входят зрительная и двигательная составляющие: рассматривание собственных кулачков, хватание всех видимых досягаемых и недосягаемых предметов, изучение движущихся частей собственного тела; все это лишь начало формирования комплекса. Кроме того, на периферию поля зрения движущегося человека всегда проецируются части собственного тела, одежда, предметы, которые человек несет в руках. Впечатления связи между окружающим пространством и собственным телом наблюдателя чрезвычайно разнообразны и очень прочны, и притом они формируются автоматически, естественно, во всех случаях, когда человек находится в привычной обстановке (точнее, если он воспринимает обстановку как привычную).

Осознает человек только задачу действия и его результат, а превращение зрительной и двигательной информации в исполнительные команды, то есть суть работы физического Я, остается, как правило, неосознанной. (Любопытно, что в тех случаях, когда сознание вмешивается в автоматический процесс выполнения движения, они становятся неловкими, а результаты действий заметно ухудшаются.) Начиная с периода подвижных детских игр, сложность физического Я стремительно увеличивается. В этих играх есть все элементы и сочетания движений, в принципе используемые человеком для самостоятельного перемещения в пространстве. Содержание ожидаемого непрерывно обогащается и одновременно растет надежность ориентации. По мере того как выполнение очередной задачи становится безошибочным, задача все меньше осознается как таковая. В результате даже такой сложный процесс, как одевание и шнуровка ботинок, выполняется десятилетним ребенком не только без особых раздумий, но буквально не глядя.

Примерно к пятнадцати-шестнадцати годам окончательно формируется основное ядро физического Я. Именно это ядро служит нулевой точкой трехмерной системы координат зрительного поля.

Нам придется выделить два класса задач на оценку расстояния — в зависимости от того, как эта оценка проверяется, то есть от способа выполнения движений.

  1. Прогноз пути до объекта. Предположим, турист вышел на опушку леса. Перед ним луг. Вдали силуэт семафора. Нужно попасть на поезд, который отправляется через 22 минуты. Успеет ли он к поезду?

    Если бы это была задача по курсу физики, мы должны были бы знать расстояние, которое отделяет туриста от станции, и среднюю скорость движения туриста. Второе приблизительно известно: турист знает из прошлого опыта, что в течение 22 минут может двигаться со средней скоростью 9 километров в час. Но вместо расстояния даны: видимый размер семафора, воздушная перспектива, линейная перспектива (бедная, потому что перед наблюдателем ровный луг).

    Прежде всего, задача не имеет решения, если туристу неизвестен истинный размер семафора, иначе говоря, если он никогда не бывал вблизи семафора. Будем считать, что это туристу известно. И все же, если расстояние близко к предельному, то есть в данном случае составляет 3—3,5 километра, турист не решит задачи, стоя на месте, а сумеет сделать лишь более или менее верную приблизительную оценку. А в движении он решит задачу задолго до того, как окажется рядом с семафором, подсознательно сопоставив время, затраченное им на первый отрезок пути, скорость своего движения и изменение видимого размера семафора. Эти три величины связаны в подсознании человека столь же прочно, как объективные меры пути, скорости и времени связаны в прекрасно известной вам формуле

    S = vt.

    Более того, судя по поведению туриста: задолго до станции он либо ускорит, либо замедлит шаг, а то и вовсе махнет рукой и приляжет на травку, — человеческий мозг прекрасно умеет дифференцировать свою формулу пути и производить экстраполяцию (хотя сам турист, обладатель мозга, узнав об этом, будет удивлен не меньше, чем мольеровский мещанин, не подозревавший, что всю жизнь говорил прозой).

  2. Прогноз усилия. Зрительная оценка расстояний совершается и при выполнении задач, совсем не похожих на предыдущую. Вот стоит мальчишка и, глядя на кошку, сидящую на заборе, медленно отводит назад и поднимает руку, в которой довольно увесистый камень. Будем надеяться, что он промахнется, — это вполне возможно. Но не исключено, что бросок достигнет цели. Несмотря на несолидную форму, и эта задача прекрасно знакома вам из курса физики. Только на этот раз соответствующая формула связывает силу с массой и ускорением. Скверный мальчик, конечно, этой формулы не знает. А вы знаете. Тем не менее у него бросок получится во всяком случае не менее метким, чем у вас.


Заметьте — исходные зрительные данные для этой задачи те же, что и при оценке пути: видимый размер объекта, перспектива. Но постепенного изменения этих данных нет. И все же, сопоставив их с весом камня, мозг способен моментально вычислить усилие, необходимое для выбора правильной траектории полета камня.

Задачи, требующие зрительной оценки пути и (или) предстоящего усилия, встречаются и в гораздо более сложной форме. Возьмем, например, следующую задачу. Как выбежать или прыгнуть вратарю, чтобы перехватить мяч, который, вероятно, будет послан одним из нескольких приближающихся игроков? Сложность задач такого смешанного рода не только в том, что они включают элементы задач обоих предыдущих классов одновременно, но и в резком повышении требований к точности движений при оценке пути, траектории и усилия, а также в изменении типа оценок: вместо линейного программирования (когда меняется только расстояние) мозг переключается на динамическое программирование, прогнозируя вероятную траекторию нелинейно движущегося объекта.

Все эти простые, сложные и сложнейшие математические операции осуществляются в мозге принципиально без участия сознания. Это математика, созданная природой без участия человеческой мысли, математика целенаправленного движения животных. Поэтому неудивительно, что, хотя мы брали примеры зрительных задач, решаемых человеком, все задачи такого рода гораздо лучше решают дикие животные, жизнь и смерть которых постоянно зависят от зрительной ориентации движения.

Как ни странно, подлинные обманы зрения, например иллюзии, с которыми вы знакомились в опыте 34, являются, по-видимому, неизбежным побочным следствием одной из самых важных особенностей высокоорганизованного зрения: «связывания» всех видимых в поле зрения объектов в одну биологически значимую координированную картину, в которой подчеркиваются светлые (свободные) промежутки (проходы), выделяются контрастные границы (ориентиры)—вертикальные особенно, — акцентируются разреженности и скопления, все неравномерности, всякие различия. Образно говоря, недостатки высокоорганизованного зрения являются продолжением его достоинств. Конечно, далеко не все известные иллюзии четко укладываются в эту трактовку, но другого объяснения вообще подыскать не удается. В пользу высказанного предположения говорят факты о действенности ряда геометрических иллюзий на животных.

«Лаборатория», которой пользуются человек и животные для прогнозирования оптимальной траектории движения и для динамического анализа этой траектории в процессе выполнения движения по ней, имеет всего пять приборов: органы равновесия, зрение, обоняние, слух и кожно-мышечная чувствительность. Эти приборы (за исключением, может быть, последнего) развиты у человека несравненно слабее, чем у большинства его «младших братьев». Зрение не представляет собой исключения.

Общеизвестно, например, что острота зрения крупных хищных птиц примерно в три раза выше, чем у человека. Африканские грифы с высоты 3—4 тысячи метров обнаруживают мертвую косулю, замаскированную к тому же растительностью, а человек, стоя рядом с косулей, не разглядит птицу, размах крыльев которой достигает трех метров. У коршунов, ястребов, соколов зрение также много лучше человеческого, но и у тех, на кого они охотятся, тоже. Поэтому опытные соколятники брали с собой на охоту специального наблюдателя — птицу сорокопута. Спустя много минут после того, как охотники совершенно теряли из виду ушедшего в погоню сокола, они все еще точно знали, где находится сокол — по безошибочно устремленной в небо головке сорокопута.

О свойственной хищникам ловкости и точности движений, направляемых зрением, говорить не приходится. То, чего лишь немногим людям иногда удается достичь, для зверей является, так сказать, средней нормой. Я приведу один малоизвестный, но чрезвычайно красочный пример. Есть такая рыбка-стрелок (Toxotes ejaculator). Плывя под поверхностью воды, она выплевывает вверх струйку воды с такой силой и меткостью, что сшибает на воду насекомое, летящее в метре над поверхностью (а затем, конечно, съедает его). Куда дао нее мальчишке с камнем!

И все же есть люди, которые могут решать любые задачи выбора оптимальной траектории движения несравненно лучше, чем это делают самые ловкие животные. Думаете, спортсмены? Ничего подобного, математики. Траектория корабля, достигшего планеты Венера, или даже простая математическая программа перехвата вражеских самолетов-снарядов или ракет оставляет далеко позади достижения всех хвостатых и бесхвостых чемпионов охоты и спорта, распоряжающихся собственным телом и зрением, увы, гораздо лучше слабосильных математиков. Эта довольно примитивная шутка позволяет нам, однако, перейти к весьма сложному и серьезному вопросу о собственно человеческих особенностях зрительного восприятия.

Главное в человеческом зрении то, что весь ход его индивидуального развития и похож и не похож на тот же процесс у животных. Содержание очевидного всегда определяется не только тем, что зрение привносит в мозг, но и тем, что мозг привносит в зрение. Лаборатория, оснащенная пятью замечательными приборами— органами чувств, — синтезирует всю центростремительную информацию в единый продукт — образ внешнего предмета. Это общее у человека и животных; очевидными являются все известные, используемые на практике — прикладные — свойства предмета.

Мозгу высших животных не дано лишь одной способности: узнавать свойства внешних предметов, полностью «отвлеченные» от прикладного значения этих предметов. А человеку, — опять-таки в силу особого устройства его мозга, - дана такая способность. Она становится реальностью, если среда вовремя потребует этого и особенно замечательно, что в дальнейшем после определенной тренировки выработка этих «бесполезных» представлений, приобретающих силу очевидности, становится у человека потребностью.

Чтобы сказанное стало вполне ясным, по-видимому, необходим пример. Вернемся к нашему туристу, который торопился к поезду. Предположим, он пришел вовремя, но не уехал: заинтересовался тем, что сквозь поездные составы, идущие без остановки через маленькую станцию, видна березка, стоящая по другую сторону полотна, — но иногда непрерывно, как будто поезд прозрачный, а иногда — с равномерными интервалами. Турист прекрасно понимает, что сквозь вагон увидеть ничего нельзя. Значит, видно сквозь промежутки между вагонами. Они во всех поездах одинаковы (будем считать, что все измерения туриста верны). Длина вагонов тоже одинакова. Различна скорость. Иначе говоря, дело в том, как часто сменяется один промежуток другим на линии взгляда. Турист это проверил. Скорость поездов он менять не мог. Но, пятясь от путей, нашел, что предположение его было правильным: расстояние до поезда стало больше и теперь березка видна даже «сквозь» медленные поезда, так как в одну секунду через угол его зрения проходило большее число промежутков между вагонами. Минимально необходимое их число оставалось неизменным: березка была видна непрерывно только в том случае, когда через линию, соединяющую глаз туриста и ствол березки, проходило в секунду не менее трех промежутков между вагонами.

Теперь оставим на время нашего туриста и займемся милейшим четвероногим обитателем этой станции — собачкой по имени Лада, уже четыре года живущей при здешнем стрелочнике (его имя нам ни к чему). Лада издавна в прекрасных отношениях с одним из кондукторов пассажирских поездных бригад. Поезда дальнего следования на этой станции, как вы знаете, не останавливаются, но кондуктор никогда не проезжает мимо, не послав Ладе по воздуху аппетитного вещественного доказательства своей дружбы. А ездит он часто, но нерегулярно, — бывает что и на поездах, идущих вне всякого расписания. Что ж, неужели встречать каждый проходящий поезд? Их ведь сотни... Ничего подобного — Лада только шевельнет ухом, когда вдали послышится шум товарного состава или обыкновенной электрички. Но к поезду дальнего следования— безразлично, идет он по расписанию или нет — она выходит аккуратнейшим образом. Пустой номер? Ну, что ж. Закрученный кончик хвоста чуть качнется вправо-влево, и домой. Но, если покажется на площадке знакомая фигура и мелькнет в воздухе перевязанный шпагатом коричневый пакет, Лада, вся насторожившаяся при виде открытой двери, подпрыгнет, залает и помчится за поездом, высоко взлетая в воздух чтобы подольше не терять из виду друга, и лишь потом деловито побежит к лежащему на земле пакету.

В обоих только что описанных случаях мы встретились с весьма сложным поведением. Здесь были сформированы представления об объективных свойствах предметов. Турист нашел объективную количественную характеристику одного из основных свойств человеческого зрения — его инерции (помните опыт 19?). Собака Лада выделила объективную звуковую характеристику приближения пассажирских экспрессов. В этом сходство работы мозга человека и животного при выработке ориентации во внешнем мире. (То, что в наших примерах были использованы разные органы чувств, — несущественно.)

Принципиальное различие заключается в том, что для человека объективная характеристика явления была основным предметом изучения. Получив результат, он знал, что знает его. У собаки исследование действительности было полностью подчинено другим задачам (встрече с другом и получению пищи). Правильно решив эти задачи, Лада тем не менее не знает о том, что ей известна именно объективная характеристика — для ее мозга этой категории не существует (хоть она и воспитывалась в человеческой среде).

Этот пример имеет выход в чисто человеческое, притом индивидуальное содержание очевидности. Ко многому, что для нас привычно, очевидно, мы так же слепы — в познавательном смысле, — как Лада ко всему объективному. Очевидное, как правило, безразлично для нас. Это неизбежное следствие приспособления к среде в период развития. Но мы способны преодолеть среду только в том случае, если ставим, будучи уже зрелыми, очевидное под вопрос.

Для каждого, кто видел березку, мелькающую за проходящим поездом, было очевидно, что она видна только в те моменты, когда на линии взгляда оказывается промежуток между вагонами. Но согласитесь, что ни гипотеза, выдвинутая нашим туристом, ни простое решение, найденное им, не были бы очевидными для каждого из вас.

Может быть, в этом сыграло роль то, что березка показалась туристу красивой? Ведь роль эстетики в лечении «слепоты очевидного» огромна. Возможно. Надо иногда смотреть на мир так, словно видишь его в первый или в последний раз. Но, как говорят хорошие сказочники, это уже совсем другая история.

Во всяком случае, мы недаром взяли в кавычки слово «отвлеченный», определяя специфически человеческие особенности зрения. Познание видимого мира и механики его восприятия человеком и животными никогда не бывает полностью отвлеченным от практики. Не исключено, что чем дальше кажется полученное знание от конкретных возможностей его приложения, тем больше его потенциальная ценность.

Примеры общеизвестны: астрономия, теория относительности, булева алгебра... Очень возможно, что к этим примерам придется вскоре прибавить и общую теорию восприятия. Единственное, что мешает утверждать это с уверенностью, — такая теория еще не создана. Возможно, что она ждет именно вашего труда, читатель.

39 опытов, умело отобранных Джеймсом Греггом из огромного фонда физиологической оптики и психофизиологии зрения, как бы очерчивают пунктиром круг классических интересов этих наук. Но «классический круг» — звучит неоправданно законченно, мертво. Наука о зрении классична только по своей методологии. По перспективам же это одна из самых живых и молодых наук. Поэтому автор послесловия, как и автор книги, посвящает свою работу читателю — начинающему исследователю.

----

Статья из книги: Опыты со зрением в школе и дома | Грегг Дж.

Возможно, Вам будет интересно

Поделитесь своим мнением. Оставьте комментарий

Автору будет приятно узнать обратную связь о своём посте.

    • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
      heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
      winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
      worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
      expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
      disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
      joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
      sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
      neutral_faceno_mouthinnocent

Комментариев 0