Każde spotkanie z czymś niezwykłym, nieoczekiwanym, dziwnym wywołuje zaskoczenie. Z czymś, co nie pasuje do głowy - nawet jeśli jest to ściśle udowodniony fakt naukowy.
Ewolucja nie jest siłownią ani instytucją dla szlachetnych dziewic. Ewolucja nie czyni żywych istot silniejszymi lub mądrzejszymi tylko po to, by stać się silniejszymi lub mądrzejszymi lub po to, aby te możliwości przydały im się kiedyś w przyszłości. Ewolucja jest wynikiem walki o byt tu i teraz. Gatunki zmieniają się tak samo, jak muszą konkurować z innymi gatunkami i przetrwać - właśnie teraz.
Zarówno ludzki mózg, jak i jego wyobrażenia o rzeczywistości kształtowały się przez miliony lat w dość ograniczonych warunkach. Wszyscy żyjemy na tej samej planecie, w bardzo wąskim zakresie temperatur, mamy mniej więcej ten sam rozmiar, zestaw potrzeb fizjologicznych i używamy podobnych zasobów. Człowiek w procesie ewolucji nigdy nie potrzebował wiedzy o gwiazdach czy cząsteczkach.
W historii naturalnej poszukiwanie jakiegokolwiek rozwiązania zawsze następowało po pojawieniu się problemu: najpierw wysokie drzewa o soczystych liściach, a następnie długie szyje u żyraf. Dopiero wraz z pojawieniem się człowieka zaczęła pojawiać się „wiedza dla wiedzy”, a dopiero wraz z nastaniem filozofii i nauki gromadzenie wiedzy zaczęło antycypować ich zastosowanie. Najpierw badamy białka egzotycznych meduz - tak po prostu! - i wtedy okazuje się, że te białka pomagają w leczeniu raka.
W rezultacie dzisiaj istnieje namacalna przepaść między naszą wiedzą a naszymi biologicznymi możliwościami. Postęp kulturowy jest znacznie szybszy niż biologiczny. A im więcej gromadzimy wiedzę o Wszechświecie, tym bardziej się w nim gubimy: nasz mózg po prostu nie może tego wszystkiego dostrzec.
Wokół rozdźwięku między „sercem” a „umysłem” uformował się nawet własny folklor: wszelkiego rodzaju niewiarygodne fakty, mające na celu zdumienie i oszołomienie. W zdecydowanej większości przypadków „efekt wow” uzyskuje się w prosty sposób: przeliczenie skal.
Żadna osoba na świecie nie doszła do Alpha Centauri. Nikt na świecie nie widział elektronu. Ewolucja nie obdarzyła nas takimi umiejętnościami. Ale kultura nas nauczyła: wiemy na przykład, że odległość do Alfy - najbliższego układu gwiazdowego Słońca - wynosi nieco ponad 40 milionów kilometrów, czyli 4,3 roku świetlnego.
Klasyczny „szalony fakt” manipuluje tą całkowicie abstrakcyjną wielkością za nas, tak że staje się ona mniej abstrakcyjna. Tłumaczy to na starożytny „język”, w którym nadal funkcjonuje nasze myślenie. Możesz na przykład przeliczyć odległość na Alpha Centauri na boiska piłkarskie lub liczbę kroków, lub na koszt benzyny podczas pokonywania tego dystansu samochodem. Już samo pojęcie „roku świetlnego” jest przykładem tłumaczenia z zupełnie niezrozumiałego na nieco bardziej zrozumiały.
Film promocyjny:
Jednak złożoność naukowego postrzegania rzeczywistości nie ogranicza się do długości, odległości i ilości. Wręcz przeciwnie, znacznie trudniej jest dostrzec fakty, które jakościowo są sprzeczne ze zdrowym rozsądkiem w jego tradycyjnej, wciąż „małpiej” postaci.
Fakt numer 1. Czas zależy od wysokości
Być może najbogatszym źródłem wiarygodnych, zweryfikowanych eksperymentalnie i praktycznie możliwych do zastosowania, ale całkowicie szalonych faktów są teorie Einsteina.
Jeśli postawisz zegar na szczycie góry i ten sam zegar u jego podnóża, a po chwili je porównasz, to zegar będzie działał inaczej. Im dalej od powierzchni Ziemi, tym słabsza jest jej grawitacja, a czas płynie szybciej. To nie są tylko konstrukcje teoretyczne, ale prawdziwe dane eksperymentalne, które są dobrze znane od stu lat. Uzbrojeni w zegar dokładniej, naukowcy wykryli dylatację czasu, nawet nie wspinając się na górę: wystarczyło około trzydziestu centymetrów, aby zarejestrować odchylenie. Ludzie na dziesiątym piętrze dosłownie i dosłownie starzeją się szybciej niż ci na pierwszym.
Oczywiście efekty te są tak małe, że nie odgrywają żadnej roli w życiu codziennym. Ale stają się krytyczne, gdy odległość od Ziemi wzrasta, a wymagania dotyczące dokładności pomiaru czasu wzrastają wielokrotnie. Najbardziej znanym przykładem są satelity GPS: bez poprawek na „zniekształcenie czasu” byłyby całkowicie bezużyteczne.
Prace Alberta Einsteina nie tylko dały światu najbardziej rozpoznawalną fizyczną formułę, ale także radykalnie zmieniły nasze rozumienie rzeczywistości.
Wikimedia Commons
Chodzi o grawitację. Według Einsteina nie jest to tylko siła, która musi być „przenoszona” z jednego punktu do drugiego przez cząstkę lub falę. To jest krzywizna czasoprzestrzeni wokół ciał, które mają masę (a tym samym energię). Na przykład, jeśli stoisz na ziemi i równolegle do niej rzucasz piłkę do przodu, to w rzeczywistości leci ona w linii prostej. Ale ponieważ Ziemia jest bardzo ciężkim obiektem, w jej pobliżu bezpośrednio oznacza zakrzywioną. Przestrzeń i czas są ze sobą nierozerwalnie powiązane i tylko razem ulegają zniekształceniu. Dlatego masa Ziemi zakrzywia nie tylko trajektorię kuli, ale także deformuje jej ruch w czasie. Upadając na ziemię, piłka jednocześnie „zwalnia” z naszego punktu widzenia.
Fakt numer 2. Grawitacja w płycie
Z grawitacją wiąże się wiele osobliwości. Wydawałoby się, że żywe istoty przyzwyczaiły się do ziemskiej grawitacji od zarania dziejów. Ale jeśli spojrzeć na to z punktu widzenia nauki, grawitacja jest jednym z najbardziej tajemniczych - i zasadniczych - zjawisk we wszechświecie.
Grawitacja jest również ważna dla ludzi, nie tylko na Ziemi. Czy kiedykolwiek myślałeś, że prawie cała energia, której używają żywe organizmy, w tym my, pochodzi z grawitacji?.. W rzeczywistości, z wyjątkiem niektórych bakterii i archeonów, żywe istoty otrzymują energię ze Słońca lub jedząc je który otrzymał energię ze słońca. Ale skąd pochodzi energia samego Słońca?
Słońce to gigantyczny reaktor termojądrowy, który dostarcza energię całemu życiu na Ziemi
NASA
Słońce to ogromna kula wodoru i helu. Jest tak duży, że grawitacja ściska go pod własnym ciężarem. W dużym uproszczeniu można powiedzieć, że we wnętrzu Słońca ciśnienie osiąga takie wartości, że jądra wodoru są ze sobą wciskane z dużą siłą i łączą się, tworząc hel. Podczas tej fuzji uwalnia się dużo energii. Jądro Słońca znajduje się w stanie ciągłej eksplozji termojądrowej, która równoważy kurczenie się gwiazdy pod jej własną masą - w przeciwnym razie powierzchnia Słońca nadal opadałaby do wewnątrz i zapadała się. Po wielu latach promieniowanie z tej bardzo długiej eksplozji dociera na powierzchnię, a następnie dociera do Ziemi. Tutaj jest wychwytywany przez barwniki roślin i bakterii, które przekształcają go w energię chemiczną, czyli w nasze pożywienie.
Fakt numer 3. Żyjemy w przeszłości
Teoria względności nie mieści się w zwykłych ramach, ponieważ życie w ogóle, a nasza ewolucja w szczególności przebiega z bardzo małymi prędkościami, przy których czas, przestrzeń i grawitacja wydają się stałe i stabilne.
Na przykład nasze wyczucie chwili obecnej wiąże się z tą samą zdolnością przystosowania się do niskich prędkości. Nie odczuwamy przerwy między tym, co dzieje się wokół nas, a momentem, w którym dostrzegamy, co się dzieje. Nawet w przypadku połączenia wideo z Australią zwykle obwiniamy za opóźnienie słabe połączenie internetowe.
W rzeczywistości ta sama Szczególna Teoria Względności narzuca wyraźną granicę prędkości, z jaką wszystko może się przemieszczać - w tym na przykład cyfrowe pakiety danych lub światło z obiektu do naszych oczu. Nie chodzi o to, że Internet w Australii jest zawsze zły - nawet przy natychmiastowym przetwarzaniu sygnału prędkość komunikacji jest ograniczona przez prędkość światła. W normalnych warunkach jest to niezauważalne, ale przy dużych odległościach jest dość zauważalne.
Dla handlowców na giełdzie krytyczne może być nawet kilka milisekund opóźnienia. Najbardziej znanym przykładem jest komunikacja między giełdami w Chicago i Nowym Jorku. Kabel światłowodowy ułożony w latach osiemdziesiątych XX wieku był zapętlony z boku na bok i dostarczał sygnał w ciągu 14 ms. Dziś ten sam sygnał może być dostarczony w 8 ms wiązkami promieni mikrofalowych, jednak dostęp do nadajników będzie kosztował i to dużo.
Pół wieku temu handel na giełdzie odbywał się za pomocą krzyków i gestów. Dzisiejsi traderzy konkurują z prędkością światła
Getty Images
Podobnie nasza zdolność postrzegania rzeczywistości jest również ograniczona: żadna informacja nie porusza się natychmiast. Ale o wiele bardziej znaczący czynnik rzuca nas daleko w przeszłość - transmisja impulsu nerwowego. W porównaniu ze światłem sygnał wzdłuż neuronu porusza się z prędkością ślimaka: 0,5-100 m / s. W efekcie każdy sygnał - z siatkówki, ucha, skóry, języka, nosa czy mięśni - jest opóźniony o dość zauważalny czas: około 0,1 s. Nasza świadomość żyje w przeszłości. A on nawet o tym nie wie.
Fakt numer 4. W połowie recenzji - puste
Ogólnie rzecz biorąc, mózg jest zaskakująco zdolny do uproszczenia rzeczywistości, w przeciwnym razie życie byłoby wyjątkowo niewygodne. Na przykład, jeśli podłączysz teraz swoje oczy do ekranu telewizora, otrzymasz odwrócony obraz z pustym miejscem pośrodku. To naprawdę „surowy obraz”, który mózg odbiera z oczu. Otrzymawszy go, retuszuje dla Twojej wygody.
Ewolucja ulepsza nas tak bardzo, jak to konieczne. Nie ma abstrakcyjnego poczucia doskonałości. Nasze oczy działają dobrze - po co je ulepszać? Na przykład, po co usuwać nerw wzrokowy z tyłu siatkówki, jeśli łatwiej jest nauczyć mózg, aby tego nie zauważał?
Mózg nie tylko retuszuje „luki” w obrazach dostarczanych przez oko. Z urządzenia optycznego oka widać, że obraz uderza w ekran siatkówki do góry nogami. Mózg koryguje również tę technologiczną niedoskonałość. A jeśli nosisz specjalne urządzenie, które odwraca obraz przez jakiś czas, mózg wkrótce ponownie się przystosuje: obraz ponownie się odwróci i stanie się normalny, bez żadnych niedogodności. A jeśli potem wrócisz do normalnego widzenia, przez jakiś czas będzie obserwowany odwrotny efekt - mózg zobaczy wszystko w swojej pierwotnej, odwróconej formie.
Problem Monty'ego Halla: dwoje z trojga drzwi kryje kozę, jedne samochód. Gracz losowo wybiera drzwi nr 1. Jednak prezenter otwiera drzwi # 3, za którymi znajduje się koziołek i sugeruje graczowi zmianę zdania na # 2. Postępując zgodnie z radą lidera, gracz podwoi swoje szanse
Wikimedia Commons
Fakt nr 5. Matematyka jest trudniejsza niż nam się wydaje
Upraszczanie rzeczywistości przez mózg nie musi być fizyczne. Osoba rozwinęła unikalne umiejętności abstrakcyjnego myślenia, w tym obliczeń matematycznych. Ale „arytmetyka biologiczna” nie zawsze jest dokładna. Z tego powodu surowe z punktu widzenia nauki, ale „szalone” z punktu widzenia codziennej logiki mogą również powstać fakty.
Ogólnie mówiąc, nawet rośliny potrafią „liczyć”. Zwykle magazynują energię w ciągu dnia i spędzają ją w nocy na wzrost i metabolizm. Szacując ilość zmagazynowanej energii i dzieląc ją przez czas pozostały do świtu, elektrownia „oblicza” optymalne tempo zużycia rezerw.
Cóż, nasz mózg nieustannie zajmuje się arytmetyką, obliczając prawdopodobieństwa, prędkości, siły, równowagę itp. Jednak w ciągu minionych stuleci matematyka „kulturowa” z jej liczbami i wzorami znacznie przewyższyła takie nieświadome, „biologiczne”.
Klasycznym przykładem są paradoksy statystyczne. Wyobraź sobie na przykład teleturniej. Przed graczem jest troje drzwi, za jednymi z nich znajduje się samochód, za dwoma innymi głupie kozy. Prezenter prosi gracza o losowe wybranie jednych z drzwi, aby znaleźć samochód. Wybiera na przykład pierwszą. Ale doświadczony prezenter postanawia jeszcze bardziej zintensyfikować pasje w pracowni i zamiast pierwszej otwiera trzecie drzwi, pokazując wszystkim, że za nimi stoi koza. A potem prezenter pyta gracza: „Czy chciałbyś zmienić zdanie?”
Wydawałoby się, że nic się nie zmieniło: samochód może nadal znajdować się za pierwszymi i drugimi drzwiami. Po co zmieniać zdanie? - myśli gracz. Czuje niezachwianą determinację - podczas ewolucji mózg łączył ją w każdej trudnej sytuacji. Większość ludzi odrzuci ofertę gospodarza.
Ale proste obliczenia matematyczne pokazują: to paradoks, ale jeśli w tej sytuacji przesiądziesz się do drugich drzwi, szansa na wygranie samochodu podwaja się! Analiza przyczyn paradoksu Monty Hall wykracza poza zakres naszego artykułu, ale możesz to zweryfikować eksperymentalnie - po prostu powtarzając wielokrotnie „grę” i obliczając częstotliwość zwycięstw w każdej z sytuacji.
Jest wiele podobnych przykładów. Na przykład bardzo trudno jest wytłumaczyć naszemu matematycznie naiwnemu mózgowi, że jeśli połączysz dwie różne grupy danych w jedną, interpretacja tych danych może zmienić się na odwrotną.
Załóżmy, że jest przyjęcie na Wydział Filologiczno-Matematyczny. Na wydział filologiczny zgłosiło się 80 kobiet, z czego 30 zapisało się, a 20 mężczyzn, w tym 5, 15 na 20 kobiet i 50 z 80 mężczyzn na Wydział Matematyki. Jeśli policzymy wszystkich kandydatów łącznie, okaże się, że 45% wnioskodawców i 55% wnioskodawców zostało przyjętych. Istnieje dyskryminacja ze względu na płeć! Nawiasem mówiąc, Uniwersytet Kalifornijski w Berkeley stanął przed podobnym problemem w 1973 roku - sprawa trafiła nawet do sądu.
Sąd na szczęście doszedł do tego: jeśli spojrzeć na dane oddzielnie, sytuacja zmienia się dramatycznie. Filologia w naszym przykładzie objęła 37,5% kobiet w porównaniu z 25% mężczyzn, a matematyka - 75% kobiet i 62,5% mężczyzn. Kobiety radziły sobie wszędzie lepiej niż mężczyźni - ale bez podziału na wydziały dane wyglądają odwrotnie.
W każdej sekundzie analizujemy, obliczamy i interpretujemy otaczający nas świat. Nawet jeśli coś wydaje się całkowicie oczywiste, nie wolno nam zapominać, że mimo wszystkich zalet nasz mózg jest daleki od doskonałości.
Fakt numer 6. Nasz najbliższy krewny to jednokomórkowy mikrob
Wreszcie, osobna grupa „smażonych faktów” może polegać na żonglowaniu znanymi, choć całkowicie sztucznymi kategoriami - produktami naszej własnej kultury.
Biolodzy spierają się o znaczenie pojęcia „gatunek” od ponad stu lat. W przypadku organizmów wyższych problem jest nieco prostszy: podczas rozmnażania płciowego łatwo jest sprawdzić, czy gatunki mogą się ze sobą krzyżować i rodzić płodne potomstwo. Ale co z bakteriami i innymi organizmami jednokomórkowymi, które rozmnażają się po prostu dzieląc własne komórki?
Odpowiedź na to pytanie nigdy nie będzie, ponieważ natura nie ma nic wspólnego z naszą definicją gatunku. Sami wymyślamy definicje, a potem spieramy się o nie, gdy rzeczywistość nie chce się dopasować do ich ram.
W 1951 roku pobrano próbkę komórek guza macicy od Afroamerykanki Henrietta Lacks. Pacjentka zmarła na raka kilka miesięcy później, ale jej komórki nadal żyły w probówce - to był pierwszy raz, kiedy naukowcom udało się przeprowadzić taki eksperyment (więcej o tej niesamowitej historii pisaliśmy w numerze ze stycznia 2014 roku w artykule „The Eternal Life of Henrietta Lacks”) …
Od tego czasu pojawiła się ogromna liczba innych nieśmiertelnych linii komórkowych, ale komórki HeLa nadal żyją w hodowli i są wykorzystywane w badaniach naukowych przez tysiące laboratoriów. Od 60 lat ich liczbę zaczęto już liczyć w tonach, nagromadzili mnóstwo mutacji i nieprawidłowości chromosomowych (HeLa ma zwykle od 76 do 80 chromosomów, w porównaniu do 46 u ludzi) i generalnie odeszli dość daleko od zwykłej komórki ludzkiej.
Wielu biologów uważa, że komórki HeLa i tym podobne nie reprezentują gatunku Homo sapiens, ale inne jednokomórkowe gatunki, które są nam genetycznie bardzo bliskie, ale istnieją oddzielnie i niezależnie od ludzi. Inni się z nimi nie zgadzają: taki gatunek (dla komórek HeLa nazwano go Helacyton gartleri) nie pasuje do harmonijnego drzewa ewolucyjnego, w którym jednokomórkowe mikroby oddzieliły się od zwierząt miliardy lat temu i od tego czasu podążają z nimi różnymi drogami. Jeśli rozpoznamy HeLa jako odrębny gatunek, wówczas pojawienie się jakiegokolwiek guza rakowego będzie musiało zostać uznane za wydarzenie ewolucyjne!
Komórki HeLa
Alamy
Jednak dlaczego nie? Komórki rakowe powstają w wyniku mutacji, które umożliwiają im szybki podział. W większości przypadków jest to tłumione przez układ odpornościowy. Ale niektórym komórkom udaje się „przebić” i kontynuować rozmnażanie bez oglądania się na resztę organizmu. Dlaczego nie jest to naturalna selekcja szczególnie udanych zbuntowanych komórek, które nagle zdecydowały się porzucić wielokomórkowość?
Rzeczywistość naukowa może być niezrozumiała, dziwna, sprzeczna. To wina naszego własnego mózgu: jego ograniczeń, konwencji, przyzwyczajeń i biologicznych „ustawień”. Z drugiej strony, czy to sprawia, że nauka jest mniej przyjemna? Uświadomienie sobie własnych ograniczeń jest zawsze pierwszym krokiem w kierunku czegoś cholernie interesującego.
Nikolay Kukushkin