“Понять – значит упростить”. Д.Строгов (Борис Стругацкий).
“Часто сложные природные явления основаны на простых процессах, но эволюция обычно украшает их всякими видоизменениями и добавлениями в стиле барокко. Разглядеть скрытую под ними простоту часто бывает чрезвычайно трудно”. Френсис Крик «Мысли о мозге»…
На “возможности” и “способности” нейрона существуют разные точки зрения. Одну из них отстаивает доктор биологических наук Е.А.Либерман, известный по своим работам в области биоэнергетики. Он рассматривает нейрон как клеточный, или молекулярный компьютер, который для своей работы использует интронные участки ДНК, составляющие значительную часть генома. Считают, что интронные, или вставочные участки ДНК не кодируют белка, и Е.А.Либерман предлагает довольно сложную схему участия этих структур в организации памяти и вычислительных процессов в нейроне.
Точку зрения Е.А.Либермана поддерживает доктор биологических наук Р.Н.Глебов, известный по своим работам в области нейрохимии и биохимии синапсов. Он считает, что “…медиатор – это внешний регуляторный сигнал. Сигнал сообщает клетке, что, когда и сколько она должна делать, но не может сообщить, как это сделать. Как – “знает” сама клетка, когда – определяется временем секреции, сколько – количеством секретированного медиатора. Получается, что в нейроне, как бы, а может быть без всякого “как бы”, имеется собственная ЭВМ – машина памяти всего того, что было, что есть и что будет”.
Иной точки зрения придерживается Френсис Крик, один из величайших ученых современности, как раз и разгадавший структуру этой самой ДНК. Он говорит, что:
“следовало бы избегать еще одной общей ошибки. Ее можно было бы назвать “ошибкой премудрого нейрона”. Представим себе нейрон, который посылает сигнал на некоторое расстояние по своему аксону. Что этот сигнал сообщает воспринимающему синапсу? Сигнал, разумеется, закодирован частотой нервных импульсов. Но что означает его сообщение? Легко усвоить привычку считать, что оно содержит в себе больше, чем это есть в действительности”.
На самом деле, нейрон, кроме осуществления обычных метаболических процессов, свойственных клеткам других тканей, может делать только две вещи – генерировать импульсы или не генерировать их.
О том же говорит выдающийся физик лауреат Нобелевской премии Ричард Фейнман:
“Вы не найдете в природе ничего простого, все в ней перепутано и слито. А наша любознательность требует найти в этом простоту, требует, чтобы мы ставили вопросы, пытались ухватить суть вещей и понять их многоликость как возможный итог действия сравнительно небольшого количества простейших процессов и сил, на все лады сочетающихся между собой”.
“Природа устроена очень просто. – Пишет В.Н.Шумилов. – Иначе ничего бы не работало. Вот только простоты этой много. Отсюда и все сложности”.
“Наука должна быть веселой, увлекательной и простой, – говорил Петр Леонидович Капица, – такими должны быть и ученые”.
“Сложную конструкцию и дурак придумает”. – Любил повторять выдающийся конструктор, автор многочисленных оригинальных разработок, один из создателей легендарного танка Т-34 и нескольких поколений послевоенных машин (уроженец моего города) Александр Александрович Морозов.
Известно и глубокое замечание Льва Толстого о том, что всякая новая идея, для того, чтобы оказаться верной должна быть простой. Смысл ее в том, что мир гармоничен во всей своей бесконечности, а значит – прост.
Знаменитый художник-модельер Вячеслав Зайцев говорил, что в творчестве Кристиана Диора его всегда поражала простота. При современных возможностях у многих кутюрье возникает желание усложнить какие-то детали. У Диора же – все просто. Гениальность – в простоте, делает вывод В.Зайцев.
“Моя цель — простота. – Говорил Генри Форд. – В общем, люди потому имеют так мало, и удовлетворение основных жизненных потребностей обходится так дорого, что почти все, производимое нами, много сложнее, чем нужно”.
“Сосредоточенность и простота – вот моя мантра. – Говорил Стив Джобс. – Тяжелее добиться простоты, чем усложненности. Нужно работать изо всех сил, чтобы начать мыслить ясно и сделать какую-нибудь простую вещь”.
Я ставлю задачу показать, что принципы работы и нейрона, и всего мозга (равно как и описание самого принципа) – просты. Реализация этих принципов может быть сколь угодно сложной, что мы и имеем в действительности. Но сами принципы, повторим это, просты, и в дальнейшем я хочу убедить в этом читателя.
Хорошую аналогию привел в своей книге Алексей Редозубов: “Представим себе, что ученые девятнадцатого века неким волшебным образом получили современный компьютер. Они стали бы изучать его работу, создали бы целую науку, описывающую свойства операционной системы и установленных программ. Затем они вскрыли бы этот компьютер и попытались описать его основные узлы, понять их назначение. Потом они стали бы измерять напряжение в различных точках. Возникли бы многообразные теории о циркулирующих внутри компьютера потоках информации. Кто-нибудь, рано или поздно, распилил бы одну из микросхем и сформулировал учение о его «кремниевой основе». Возникло бы множество наук, каждая из которых описывала бы свою уникальную область. Но самое важное, что сложность устройства современного компьютера затруднила бы ученым понимание достаточно простых принципов, лежащих в основе любой вычислительной техники. Эти принципы называются архитектурой фон Неймана и практически не изменились с 1946 года, когда была опубликована статья «Предварительное рассмотрение логического конструирования электронного вычислительного устройства». И неважно, собран ли компьютер на лампах, транзисторах или микросхемах, базовые принципы остаются те же. Любой компьютер имеет память, систему команд, процессор, который умеет эти команды выполнять, программы, состоящие из последовательности команд и устройства ввода-вывода, позволяющие взаимодействовать с внешним миром. Остальные «навороты», возникшие в результате эволюции вычислительной техники, хотя и многократно увеличивают возможности компьютера, не отменяют эти принципы. Изучение человеческого мозга во многом напоминает изучение сложной системы без понимания ее основных «конструкторских идей». Мы знаем многое о его внутренней структуре, глубоко изучены процессы, протекающие в нейронах, но для многих исследователей обилие разнообразных знаний заслоняет понимание достаточно простых принципов, лежащих в самой основе”.
В материальном мире все подчиняется одному вселенскому закону, который гласит: если на замкнутую систему оказывается внешнее воздействие, то система реагирует так, чтобы компенсировать или ослабить это воздействие. Частными случаями этого закона являются, например, законы сохранения в механике, законы электромагнитной индукции в электродинамике, принцип Ле Шателье в химии. Вообще, в физике, как написано в курсе Ландау и Лифшица, все выводится из законов сохранения.
Этому закону подчиняются и все живые организмы с их гомеостазом, и системы, составляющие эти организмы, включая нервную систему и, собственно, мозг, как одну из структур нервной системы.
Приложение этого закона к описанию принципов работы мозга и привело к формулировке предлагаемой здесь гипотезы и постулатов, лежащих в ее основе.
Был такой замечательный физик – Эрвин Шрёдингер. Он придумал, так называемое, «волновое уравнение». С его помощью описывают процессы, протекающие в микромире. Так вот, этот Шрёдингер заинтересовался проблемой передачи наследственных признаков от родителей к детям. Досконально изучил этот вопрос и написал книгу «Что такое жизнь? – С точки зрения физика».
Эту книгу прочел другой замечательный физик, Френсис Крик. Тоже заинтересовался этой проблемой и начал работать в лаборатории Джеймса Уотсона. И в 1953 году эта группа молодых ученых открыла структуру ДНК – главное достижение цивилизации на сегодняшний день.
В 1962 году Дж. Уотсон, Френсис Крик и Морис Уилкинс за это получили нобелевскую премию. Соавтором открытия была и Розалин Франклин (рентгеноструктурный анализ), но она умерла в 1960 году, а нобелевская премия не присуждается посмертно. Френсис Крик впоследствии стал заниматься теорией мозга.
Название предлагаемого здесь курса: «Что такое мысль с точки зрения физики», звучит очень нескромно, если иметь ввиду значение уравнения Шрёдингера и самой его личности для современной физики. Но, если предлагаемая здесь идея верна, то ее значение будет не меньше, чем значение волнового уравнения.
* * *
Все главы рубрики «Введение в теорию мозга» можно читать вне общего контекста. Но, для лучшего понимания организации мозга, желательно читать их в пронумерованной номерами глав последовательности.
