Марио Ливио - От Дарвина до Эйнштейна. Величайшие ошибки гениальных ученых, которые изменили наше понимание жизни и вселенной
Думается, случай Кельвина – ярчайший пример когнитивного диссонанса. Кельвин повторял свои доводы, подтверждающие оценку возраста Земли, более тридцати лет и не собирался менять мнение только потому, что кто-то предположил возможность конвекции. Обратите внимание, что Перри, очевидно, не мог привести бесспорных доказательств, что конвекция действительно имеет место, более того, не мог даже продемонстрировать, что она вероятна. К тому времени, как на сцену вышла радиоактивность – а до этого прошло еще десять лет – Кельвин, похоже, был еще менее склонен публично признавать свое поражение. Нет, он предпочел участвовать в сложнейшей системе экспериментов и объяснений, исключительной целью которых было показать, что его старые оценки по-прежнему верны.
Почему же так трудно отказываться от собственного мнения даже перед лицом контраргументов, которые счел бы верными любой независимый наблюдатель? Ответ, вероятно, таится в том, как устроен цикл вознаграждений в мозге. Исследователи Джеймс Олдс и Питер Милнер из Университета Макгилла еще в пятидесятые годы обнаружили центр удовольствия в мозге крысы[162]. Оказалось, что крысы нажимали на рычаг, который активировал электроды, помещенные в этот центр удовольствия, более чем 6000 раз в час! Могущество стимуляции, вызывающей удовольствие, ярко продемонстрировали эксперименты середины 1960 годов, когда оказалось, что если крысы вынуждены выбирать между тем, чтобы добывать пищу и воду, и тем, чтобы получать стимуляцию центра удовольствия, они по доброй воле морят себя голодом.
В последние два десятилетия нейрофизиологи разработали весьма хитроумные системы визуального отображения мозговой активности, которые позволяют подробно видеть, какие зоны человеческого мозга становятся ярче в ответ на приятный вкус, музыку, секс или выигрыш в азартных играх. Самые распространенные техники – позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ), когда испытуемому вводят радиоактивные метки, а затем наблюдают их распределение в мозге, и функциональное изображение методом магнитно-резонансной томографии, которая следит за притоком крови к активным нейронам. Исследования показали, что важную роль в цикле вознаграждения[163] играет скопление нервных клеток, расположенное у основания мозга (в так называемой вентральной области покрышки) и соединенное с прилежащим ядром – областью под корой лобной доли. Эта цепь называется мезолимбическим дофаминовым путем. Нейроны вентральной области покрышки обмениваются сигналами с прилежащим ядром при помощи определенного химического нейротрансмиттера под названием дофамин. Другие зоны мозга обеспечивают эмоциональное наполнение воспоминаний, а также запускают различные эмоциональные реакции. Например, гиппокамп очень хорошо «делает заметки», а миндалевидное тело «оценивает» степень удовольствия.
Как же все это связано с интеллектуальными изысканиями? Чтобы взяться за какой-то относительно длительный умственный процесс и придерживаться его, мозгу нужна хотя бы перспектива получить удовольствие и награду. Будь то Нобелевская премия, зависть соседей, повышение зарплаты или просто удовольствие от решения головоломки судоку с пометкой «очень сложно» – прилежащее ядро в нашем мозге нуждается в какой-то дозе вознаграждения, чтобы действовать дальше. Однако если мозг в течение длительного времени часто получает вознаграждение, то, как в случае с крысами, которые морили себя голодом, и с наркоманами, нейронные связи между умственной активностью и чувством достигнутой цели постепенно теряют остроту. Наркоманам нужно все больше наркотиков, чтобы добиться прежнего эффекта. А при умственной деятельности возникает обостренная потребность всегда ощущать свою правоту и снижается способность признавать свои ошибки. Нейрофизиолог Роберт Бертон[164] даже предположил, что уверенность в своей правоте, вероятно, имеет общие физиологические черты с другими пагубными привычками. Если это действительно так, то у Кельвина, несомненно, наблюдались все симптомы болезненного привыкания к собственной правоте. Почти полвека победоносных битв с геологами – а он, конечно, воспринимал это именно так, – укрепили его в убеждении настолько, что разрушить сложившиеся нейронные связи было уже невозможно. Однако независимо от того, вызывает чувство собственной правоты болезненное привыкание или все-таки нет, метод функциональной магнитно-резонансной терапии показал, что так называемое «мотивированное обоснование» – когда мозг отбирает именно те суждения, которые вызывают максимально приятные эмоции, связанные с тем, что у человека возникают те или иные мотивы, – не имеет отношения к активности мозга[165], связанной с решением задач, требующих холодной логики. Иначе говоря, мотивированное обоснование управляется исключительно эмоциями, а не бесстрастным анализом, и его цель – минимизировать угрозу самолюбию. Поневоле приходится предположить, что на закате жизни эмоциональный интеллект Кельвина то и дело одерживал верх над рациональным.
Должно быть, вы уже заметили, что когда я говорил о ляпсусе Кельвина, то не упомянул о вычислении возраста Солнца. И в самом деле, я не считаю это ляпсусом. Но почему? Ведь оценка, которую он дал – меньше 100 миллионов лет – оказалась столь же ошибочной, что и оценка возраста Земли.
Термоядерный синтез
В статье о возрасте Земли, написанной в 1893 году, за три года до открытия радиоактивности, американский геолог Кларенс Кинг писал: «Соответствие полученного возраста Земли и Солнца[166], несомненно, подкрепляет позицию физиков и вынуждает оправдываться тех, кто придерживается позиции неопределенно длительного времени, которая основана на седиментарной геологии». Точка зрения Кинга была вполне обоснованной. Если считать, что возраст Солнца составляет всего несколько десятков миллионов лет, любые оценки возраста на основании седиментации – осаждения пород – оказываются ограниченны, поскольку для седиментации необходимо, чтобы Землю подогревало Солнце.
Вспомним, что Кельвин вычислял возраст Солнца, полагаясь исключительно на высвобождение гравитационной энергии в виде тепла по мере сжатия Солнца. Мысль, что гравитационная энергия может быть источником солнечного света и тепла, впервые пришла в голову шотландскому физику Джону Джеймсу Уотерсону еще в 1845 году. Поначалу никто не обратил на нее внимания, однако в 1854 году к ней вернулся Гельмгольц, а затем ее подхватил и с энтузиазмом популяризировал и Кельвин. С открытием радиоактивности многие предположили, что подлинным источником энергии Солнца может оказаться радиоактивное высвобождение тепла. Однако выяснилось, что и это не совсем так. Даже при совершенно безумном предположении, что Солнце состоит в основном из урана и радиоактивных продуктов его распада, вырабатываемой при этом энергии не хватило бы, чтобы обеспечить наблюдаемую яркость Солнца, поскольку цепные реакции во времена Кельвина известны не были и не учитывались. Нет никаких сомнений, что оценка возраста Солнца, которую дал Кельвин, укрепила его нежелание[167] пересматривать свою оценку возраста Земли, поскольку, пока существовала проблема возраста Солнца, расхождение с геологическими расчетами не удалось бы урегулировать.
Ответ был дан лишь несколько десятков лет спустя. В августе 1920 года[168] астрофизик Артур Эддингтон предположил, что энергетическим источником Солнца служит термоядерный синтез ядер водорода и формирование гелия. Чтобы проверить эту гипотезу, физики Ганс Бёте и Карл Фридрих фон Вайцзеккер проанализировали самые разнообразные цепочки ядерных реакций. Наконец, уже в 1940 годах, астрофизик Фред Хойл (к его революционным открытиям мы еще вернемся в главе 8) предположил, что реакции термоядерного синтеза в ядрах звезд способны синтезировать атомные ядра от углерода до железа. Как я отметил в предыдущей главе, именно поэтому Кельвин был совершенно прав, когда в 1862 году заявил: «Что касается будущего, можно с той же определенностью сказать, что обитатели Земли не смогут наслаждаться светом и теплом [Солнца], необходимыми для жизни, еще много миллионов лет, если в великой сокровищнице творения для нас не приготовлены запасы, о которых мы еще не подозреваем (выделено мной. – М. Л.)». Чтобы решить проблему Солнца, понадобился гений Эйнштейна, который показал, что массу можно преобразовать в энергию, и труды ведущих астрофизиков ХХ века, которые показали, какие именно реакции термоядерного синтеза обеспечивают подобное превращение.
Несмотря на то что сегодня оценка возраста Земли по Кельвину в целом подпадает под понятие «ляпсус», тем не менее я считаю, что ляпсус этот совершенно блистательный. Кельвин произвел переворот в геохронологии, превратил расплывчатые спекуляции в настоящую науку, опирающуюся на законы физики. Его новаторские труды положили начало живому диалогу между геологами и физиками – взаимообмену, который продолжался до тех пор, пока все противоречия не удалось полностью уладить. При этом Кельвин параллельно занимался и возрастом Солнца – и из его работ очевидно следовало, что необходимо искать новые источники энергии.
