Každé stretnutie s niečím neobvyklým, neočakávaným, podivným spôsobuje prekvapenie. S niečím, čo sa nehodí do hlavy - aj keď je to prísne dokázaný vedecký fakt.
Evolúcia nie je telocvičňou ani inštitúciou pre vznešené ženy. Evolúcia nezosilňuje ani nepremožuje živé veci len kvôli tomu, aby boli silnejšie alebo inteligentnejšie, alebo aby tieto príležitosti boli pre nich niekedy užitočné v budúcnosti. Evolúcia je výsledkom boja o existenciu tu a teraz. Druhy sa menia rovnako, ako je potrebné, aby konkurovali iným druhom a prežili - práve teraz.
Ľudský mozog a jeho predstavy o realite boli utvorené milióny rokov v dosť obmedzených podmienkach. Všetci žijeme na tej istej planéte vo veľmi úzkom teplotnom rozmedzí, máme viac-menej rovnakú veľkosť, súbor fyziologických potrieb a využívame podobné zdroje. Človek v procese evolúcie nikdy nepotreboval vedomosti o hviezdach alebo molekulách.
V prírodnej histórii vždy hľadalo riešenie nejaké problémy: najprv vysoké stromy so sukulentnými listami a potom dlhé krky v žirafách. Až s príchodom človeka sa začali objavovať „vedomosti kvôli vedomostiam“a až s príchodom filozofie a vedy sa hromadenie vedomostí začalo predvídať ich uplatniteľnosť. Najprv preskúmame proteíny exotických medúzy - presne takto! - a potom sa ukázalo, že tieto proteíny pomáhajú liečiť rakovinu.
Výsledkom je, že dnes existuje hmatateľná priepasť medzi našimi znalosťami a našimi biologickými schopnosťami. Kultúrny pokrok je oveľa rýchlejší ako biologický. A čím viac zhromažďujeme vedomosti o vesmíre, tým viac sme v ňom stratení: náš mozog to všetko nemôže všetko vnímať.
Okolo nesúladu medzi „srdcom“a „mysľou“si dokonca vytvoril svoj vlastný folklór: všetky druhy neuveriteľných skutočností, ktorých cieľom je ohromiť a ohromiť. V prevažnej väčšine prípadov sa „wow efekt“dosiahne jednoduchým spôsobom: prepočítaním stupnice.
Ani jeden človek na svete nešiel do Alpha Centauri. Žiadny človek na svete nevidel elektrón. Evolúcia nám takéto zručnosti nedala. Kultúra nás však naučila: vieme napríklad, že vzdialenosť od Alpha - najbližšieho hviezdneho systému k Slnku - je niečo málo cez 40 miliónov kilometrov alebo 4,3 svetelných rokov.
Klasický „šialený fakt“pre nás manipuluje s týmto úplne abstraktným množstvom, takže sa stáva menej abstraktným. Prekladá to do starodávneho „jazyka“, s ktorým naše myslenie stále funguje. Môžete napríklad previesť vzdialenosť na Alpha Centauri na futbalové ihriská alebo počet krokov, alebo na náklady na benzín, keď cestujete touto vzdialenosťou autom. Dokonca aj samotný pojem „svetelný rok“je príkladom prekladu z úplne nepochopiteľného do trochu zrozumiteľnejšieho.
Propagačné video:
Zložitosť vedeckého vnímania reality však nie je ani zďaleka obmedzená na dĺžku, vzdialenosť a množstvo. Naopak, je oveľa ťažšie vnímať skutočnosti, ktoré kvalitatívne odporujú zdravému rozumu v jeho tradičnej, stále „opičej“podobe.
Fakt číslo 1. Čas závisí od výšky
Možno najbohatším zdrojom spoľahlivých, experimentálne overených a prakticky použiteľných, ale úplne šialených faktov, sú Einsteinove teórie.
Ak dáte hodiny na vrchol hory a rovnaké hodiny na jeho nohu, a po chvíli ich porovnáte, potom hodiny pôjdu inak. Čím ďalej od zemského povrchu, tým slabšia je jeho gravitácia a rýchlejšie prúdenie času. Nejde iba o teoretické konštrukcie, ale o skutočné experimentálne údaje, ktoré sú známe už sto rokov. Presnejšie vyzbrojení hodinami vedci zistili časovú dilatáciu bez toho, aby vyšplhali na horu: na zaznamenanie odchýlky stačilo len tridsať centimetrov. Ľudia na desiatom poschodí doslova a celkom doslova starnú rýchlejšie ako ľudia na prvom poschodí.
Tieto účinky sú samozrejme také malé, že v každodennom živote nehrajú žiadnu úlohu. Stávajú sa však kritickými, keď sa vzdialenosť od Zeme zvyšuje a požiadavky na presnosť merania času mnohokrát rastú. Najznámejším príkladom sú satelity GPS: bez opráv na „časovú osnovu“by boli úplne zbytočné.
Diela Alberta Einsteina nielen dali svetu najznámejší fyzikálny vzorec, ale tiež radikálne zmenili naše chápanie reality.
Wikimedia Commons
Je to o gravitácii. Podľa Einsteina to nie je iba sila, ktorá musí byť „doručená“z jedného bodu do druhého časticami alebo vlnami. Toto je zakrivenie časopriestoru okolo telies, ktoré majú hmotu (a teda energiu). Napríklad, ak stojíte na zemi a hodíte loptu dopredu rovnobežne s ňou, potom to skutočne letí v priamke. Ale pretože Zem je veľmi ťažký predmet, v jeho okolí znamená priamo zakrivenie. Priestor a čas sú neoddeliteľne prepojené a sú zdeformované iba spoločne. Preto hmota Zeme ohýba nielen trajektóriu lopty, ale tiež deformuje svoj pohyb v čase. Lopta dopadla zeme z nášho pohľadu súčasne na zem.
Fakt číslo 2. Gravitácia v platni
S gravitáciou je spojené veľa zvláštností. Zdá sa, že živé bytosti si na pozemskú gravitáciu zvykli už od začiatku času. Ale ak sa na to pozriete z hľadiska vedy, gravitácia je jedným z najzáhadnejších - a najpodstatnejších - fenoménov vo vesmíre.
Gravitácia je dôležitá aj pre ľudí, nielen pre Zem. Už ste niekedy mysleli, že takmer všetka energia, ktorú živé organizmy využívajú, vrátane nás, pochádza z gravitácie? V skutočnosti, s výnimkou niektorých baktérií a archaea, živé veci prijímajú energiu buď od Slnka, alebo jedením tých ktorí dostali energiu zo slnka. Ale odkiaľ pochádza energia Slnka?
Slnko je obrovský termonukleárny reaktor, ktorý dodáva energiu všetkému životu na Zemi
NASA
Slnko je obrovská guľa vodíka a hélia. Je taká veľká, že gravitácia ju stlačuje podľa vlastnej hmotnosti. Aby sme to zjednodušili, môžeme povedať, že vo vnútri Slnka tlak dosahuje také hodnoty, že vodíkové jadrá sú stlačené do seba s veľkou silou a spájajú sa za vzniku hélia. Počas tejto fúzie sa uvoľní veľa energie. Jadro Slnka je v stave nepretržitej termonukleárnej explózie, ktorá vyrovnáva kontrakciu hviezdy pod jej vlastnou hmotnosťou - inak by povrch Slnka naďalej padal dovnútra a padal by. Po mnohých rokoch sa žiarenie z tejto veľmi dlhej explózie dostane na povrch a potom na Zem. Tu ju zachytávajú pigmenty rastlín a baktérií, ktoré ju premieňajú na chemickú energiu, to znamená na naše jedlo.
Fakt číslo 3. Žijeme v minulosti
Teória relativity nezapadá do rámca zvyčajných, pretože život všeobecne a najmä náš vývoj napredujú veľmi nízkymi rýchlosťami, v ktorých sa čas, priestor a gravitácia javia ako konštantné a stabilné.
Napríklad náš zmysel pre aktuálny okamih je spojený s rovnakou adaptabilitou na nízke rýchlosti. Necítime pauzu medzi tým, čo sa deje okolo nás a okamihom, keď vnímame, čo sa deje. Aj pri videohovore do Austrálie máme sklon obviňovať latenciu zlého pripojenia na internet.
V skutočnosti tá istá špeciálna teória relativity stanovuje jasnú hranicu rýchlosti, ktorou sa môže čokoľvek pohybovať - napríklad napríklad digitálne dátové pakety alebo svetlo z objektu do našich očí. Nie je to tak, že internet je v Austrálii vždy zlý - dokonca aj pri okamžitom spracovaní signálu je rýchlosť komunikácie obmedzená rýchlosťou svetla. Za normálnych podmienok je to nepostrehnuteľné, ale na veľké vzdialenosti je to celkom zrejmé.
Pre obchodníkov na burze môže byť kritické aj niekoľko milisekúnd oneskorenia. Najznámejším príkladom je komunikácia medzi burzami cenných papierov v Chicagu a New Yorku. Kábel z optických vlákien položený v osemdesiatych rokoch minulého storočia bol vedený do slučky zo strany na stranu a vydal signál za 14 ms. Dnes je možné ten istý signál vysielať za 8 ms lúčmi mikrovlnných lúčov, avšak prístup k vysielačom bude stáť veľa.
Pred polstoročím sa obchodovanie na burze uskutočňovalo výkrikmi a gestami. Dnešní obchodníci súťažia rýchlosťou svetla
Getty Images
Rovnako je obmedzená aj naša schopnosť vnímať realitu: žiadna informácia sa nepohne okamžite. Ale oveľa dôležitejší faktor nás vrhá veľmi hlboko do minulosti - prenos nervového impulzu. V porovnaní so svetlom sa signál pozdĺž neurónu pohybuje rýchlosťou kochley: 0,5 - 100 m / s. Výsledkom je, že akýkoľvek signál - z sietnice, ucha, kože, jazyka, nosa alebo svalov - je oneskorený o dosť nápadný čas: asi 0,1 s. Naše vedomie žije v minulosti. A o tom ani nevie.
Fakt číslo 4. V strede preskúmania - prázdne
Mozog je vo všeobecnosti prekvapivo schopný zjednodušiť realitu, inak by bol život mimoriadne nepríjemný. Napríklad, ak by ste práve teraz prepojili svoje oči s televíznou obrazovkou, dostali by ste obrátený obraz s prázdnym miestom uprostred. Toto je skutočne „surový obraz“, ktorý mozog dostáva z očí. A po jeho prijatí sa retušuje pre vaše pohodlie.
Evolúcia nás zlepšuje tak, ako je potrebné. Nemá žiadny abstraktný zmysel pre dokonalosť. Naše oči fungujú dobre - prečo ich ďalej upgradovať? Napríklad, prečo odstrániť optický nerv do zadnej časti sietnice, ak je ľahšie naučiť mozog to nevšimnúť?
Mozog nielen retušuje „medzery“na obrázkoch dodaných okom. Z optického zariadenia oka je zrejmé, že obraz zasiahne obrazovku sietnice hore nohami. Mozog tiež upravuje túto technologickú nedokonalosť. A ak budete nosiť špeciálne zariadenie, ktoré obracia obrázok nejaký čas, mozog sa čoskoro znova prispôsobí: obraz sa prevráti a stane sa normálnym, bez toho, aby spôsoboval akékoľvek nepríjemnosti. A ak sa potom vrátite k normálnemu videniu, potom na nejaký čas bude pozorovaný opačný efekt - mozog uvidí všetko v pôvodnej obrátenej podobe.
Problém Montyho Hall: dve z troch dverí skrývajú kozu, jedno auto. Hráč náhodne vyberie dvere # 1. Moderátor však otvorí dvere # 3, za ktorými je koza, a navrhuje, aby hráč zmenil názor na # 2. Na základe odporúčaní vedúceho hráč zdvojnásobí svoje šance
Wikimedia Commons
Fakt č. 5. Matematika je ťažšia, ako si myslíme
Zjednodušenie reality v mozgu nemusí byť fyzické. Osoba si vyvinula jedinečné schopnosti pre abstraktné myslenie, vrátane matematických výpočtov. Ale „biologická aritmetika“nie je vždy presná. Z tohto dôvodu, striktné, z hľadiska vedy, ale „šialené“, z hľadiska každodennej logiky, môžu tiež vzniknúť fakty.
Všeobecne možno povedať, že aj rastliny sa môžu „počítať“. Zvyčajne ukladajú energiu počas dňa a trávia ju v noci na rast a metabolizmus. Odhadom množstva uloženej energie a jej rozdelením podľa zostávajúceho času do úsvitu zariadenie „počíta“optimálnu mieru spotreby rezerv.
Náš mozog sa neustále zapája do aritmetiky, vypočítava pravdepodobnosti, rýchlosti, sily, rovnováhu atď. V posledných storočiach však „kultúrna“matematika svojimi číslami a vzorcami výrazne prekonala také „biologické“v bezvedomí.
Štatistické paradoxy sú klasickým príkladom. Predstavte si napríklad hernú televíznu reláciu. Pred hráčom sú tri dvere, za jedným z nich je auto, za dvoma ďalšími sú hlúpe kozy. Moderátor požiada hráča, aby náhodne vybral jednu z dverí, aby našiel auto. Napríklad si vyberie prvý. Skúsený moderátor sa však rozhodne ešte viac zintenzívni vášne v štúdiu a namiesto toho prvého otvára tretie dvere a všetkým ukazuje, že za nimi je koza. A potom sa moderátor spýta hráča: „Chceli by ste zmeniť názor?“
Zdá sa, že sa nič nezmenilo: auto môže byť stále za prvými a druhými dverami. Prečo zmeniť názor? - hráč si myslí. Cíti sa neotrasiteľné odhodlanie - počas evolúcie ho mozog používal na spojenie v každej zložitej situácii. Väčšina ľudí odmietne ponuku hostiteľa.
Jednoduchý matematický výpočet však ukazuje: je to paradoxné, ale ak v tejto situácii prejdete na druhé dvere, šanca na výhru sa zdvojnásobí! Analýza príčin paradoxu Monty Hall je nad rámec nášho článku, ale môžete to experimentálne overiť - jednoducho opakovaním „hry“mnohokrát a vypočítaním frekvencie víťazstva v každej zo situácií.
Existuje mnoho podobných príkladov. Napríklad je veľmi ťažké vysvetliť nášmu matematicky naivnému mozgu, že ak skombinujete dve rôzne skupiny údajov do jednej, interpretácia týchto údajov sa môže zmeniť opačne.
Predpokladajme, že je prijatý na Filologickú fakultu. Na filologickú fakultu sa prihlásilo 80 žien, z toho 30 prihlásených a 20 mužov, z toho 5 prihlásených, 15 z 20 žien a 50 z 80 mužov vstúpilo na matematickú fakultu. Ak spočítame všetkých žiadateľov dohromady, ukázalo sa, že 45% žiadateľov a 55% žiadateľov bolo prijatých. Existuje rodová diskriminácia! Mimochodom, kalifornská univerzita v Berkeley čelila podobnému problému v roku 1973 - prípad dokonca išiel pred súd.
Súd našťastie na to prišiel: ak sa pozriete na údaje osobitne, situácia sa dramaticky zmení. Filológia v našom príklade zaradila 37,5% žien oproti 25% mužov a matematiku - 75% žien oproti 62,5% mužov. Ženy fungovali všade lepšie ako muži - údaje však vyzerajú opačne, bez rozdelenia na oddelenia.
Každú sekundu analyzujeme, vypočítavame a interpretujeme svet okolo nás. Aj keď sa niečo zdá úplne zrejmé, nesmieme zabudnúť, že náš mozog nie je zďaleka dokonalý.
Fakt číslo 6. Našim najbližším príbuzným je jednobunkový mikrób
Samostatnú skupinu „smažených faktov“možno napokon založiť na žonglovaní so známymi, hoci úplne umelo vytvorenými kategóriami - výrobkami našej vlastnej kultúry.
Biológovia sa hádajú o význame pojmu „druh“už viac ako sto rokov. Pri vyšších organizmoch je problém o niečo jednoduchší: počas sexuálnej reprodukcie je ľahké skontrolovať, či sa druhy môžu vzájomne krížiť a produkovať plodné potomstvo. Ale čo baktérie a iné jednobunkové organizmy, ktoré sa rozmnožujú jednoduchým rozdelením vlastných buniek?
Odpoveď na túto otázku nebude nikdy, pretože príroda nemá nič spoločné s našou definíciou druhu. S definíciami prichádzame sami a potom sa o nich hádame, keď sa realita nechce zapadnúť do ich rámca.
V roku 1951 bola z africko-amerických Henrietta Lacks odobratá vzorka maternicových nádorových buniek. O niekoľko mesiacov neskôr pacientka zomrela na rakovinu, ale jej bunky naďalej žili v skúmavke - vedci tak po prvýkrát uspeli v tomto experimente (viac o tomto úžasnom príbehu sme napísali v článku z januára 2014, v článku „Večný život Henrietta Lacks“) …
Odvtedy sa objavilo veľké množstvo ďalších nesmrteľných bunkových línií, ale bunky HeLa naďalej žijú v kultúre a používajú ich vo vedeckom výskume tisíce laboratórií. Za 60 rokov sa ich počet začal počítať v tonách, nahromadili hromadu mutácií a chromozomálnych abnormalít (HeLa má zvyčajne 76 až 80 chromozómov v porovnaní so 46 u ľudí) a všeobecne sa dostali ďaleko od obvyklých ľudských buniek.
Mnohí biológovia sa domnievajú, že bunky Hela a podobne nepredstavujú druh Homo sapiens, ale iné jednobunkové druhy, ktoré sú nám geneticky veľmi blízke, ale existujú samostatne a nezávisle od človeka. Iní s nimi nesúhlasia: taký druh (pre bunky Hela sa to nazývalo Helacyton gartleri) sa nezmestil do harmonického evolučného stromu, v ktorom sa jednobunkové mikróby oddelené od zvierat pred miliardami rokov a odvtedy s nimi sledovali rôzne cesty. Ak uznáme HeLa za samostatný druh, potom výskyt akéhokoľvek rakovinového nádoru bude musieť byť považovaný za evolučnú udalosť!
HeLa bunky
Alamy
Prečo nie? Rakovinové bunky sú výsledkom mutácií, ktoré im umožňujú rýchlo sa deliť. Vo väčšine prípadov je to potlačené imunitným systémom. Niektoré bunky sa však dokážu „preraziť“a pokračovať v reprodukcii bez toho, aby sa pozerali späť na zvyšok organizmu. Prečo to nie je prirodzený výber zvlášť úspešných vzpurných buniek, ktoré sa zrazu rozhodli opustiť mnohobunkovosť?
Vedecká realita môže byť nepochopiteľná, podivná a protirečivá. To je chyba nášho vlastného mozgu: jeho obmedzenia, konvencie, zvyky a biologické „nastavenia“. Na druhej strane, robí to vedu menej zábavnou? Uvedomenie si vlastných obmedzení je vždy prvým krokom k niečomu zaujímavému.
Nikolay Kukushkin