Ежегодно сетевой альманах Edge (который по утверждению его создателя Джона Брокмана, является «самым умным сайтом в мире») задает выдающимся ученым, писателям, психологам, кураторам, журналистам главный вопрос года — связанный обычно с развитием научной мысли во всех областях знания. В этот раз визионерам предстояло выбрать свою любимую научную теорию, единственным требованием к которой было наличие простых и неочевидных идей, которые могли бы объяснить разнообразный и сложный комплекс явлений — такие объяснения, как правило, называют элегантными. Кеплер когда-то установил, что сложное движение планет ограничивается простым эллипсом, Бор объяснил положение элементов в периодической таблице Менделеева с точки зрения электронных оболочек, а Эйнштейн вообще заявил, что не нуждается в экспериментальном подтверждении своей общей теории относительности, поскольку она «настолько красива, что должна быть правдой».

Ричард Докинз


Английский этолог, эволюционист и популяризатор науки. Автор бестселлера «Эгоистичный ген». Атеист, гуманист и скептик.

Принимая решение о том, какое научное научное доказательство назвать самым элегантным и красивым, Ричард Докинз выбирал между двумя Дарвинами. Поскольку за старшего уже было отдано несколько голосов, он решил подробно рассказать об открытиях его не менее заслуженного правнука Гораса Барлоу, а затем попытаться найти в их открытиях что-то общее.

В нейробиологической мифологии часто упоминается «бабушкин нейрон» — это особая нервная клетка, которая реагирует на конкретное изображение: бабушки нейробиолога Джерри Летвина. Открытие этого нейрона важно потому, что если у нас в голове есть особый нейрон, который реагирует на бабушку Летвина, то должны быть и другие нейроны, реагирующие на других бабушек или, например, дедушек. То есть главный вопрос, который логически вытекает из этого открытия, выглядит так: является ли наличие особого нейрона для каждого стимула принципом работы мозга? В то же самое время было показано, что, если бы это было верно, число нейронов превысило бы число атомов во вселенной.

Для объяснения этого парадокса Барлоу предложил теорию избыточного торможения. Он предположил, что наши сенсорные системы устроены так, чтобы было возможно снижать информационную избыточность. Термин «избыточность» был заимствован из теории информации, где избыточным называется такое сообщение, которое можно сократить без существенных информационных потерь. Барлоу предположил, что та же избыточность присутствует и в информации, которую мы получаем из окружающего мира, и для сенсорных систем было бы удобно обладать механизмом, который бы работал только с существенно значимой информацией. Это можно объяснить следующим образом: когда мы сидим на диване, тот мир, который мы воспринимаем в момент А, не слишком отличается от того, который мы воспринимаем через секунду после момента А, и поэтому нашим сенсорным системам не нужно его описывать подробно, можно просто отметить, что ничего не изменилось. Сегодня этот принцип работы сенсорных систем называется сенсорная адаптация.

Например, если нейрон чувствителен к температуре, то он сигнализирует не об интенсивности температуры (нейрон не сообщает мозгу, что температура воды 10 градусов, например), а об изменении температурного фона.

Сенсорная адаптация как принцип работы нервной системы позволяет достичь значительной экономии. В качестве примера можно привести латеральное торможение в зрительной системе, которое сводится к тому, что мы видим более подробно контур фигуры, а саму фигуру воспринимаем более-менее однородной. Это получается потому, что каждая клетка сетчатки не только активно реагирует на соответствующий ей участок изображения, но и тормозит соседние клетки сетчатки. Таким образом, клетки, на которые падает однородная световая проекция, взаимно тормозят друг друга. Сигналы же от клеток, расположенных по границе воспринимаемых объектов (где есть перепад яркости), доходят до мозга.

Открытия Барлоу оказали влияние на многие идеи сегодняшней нейробиологии сенсорных систем: например, так же снижают сенсорную избыточность детекторы движения, открытые Леттвином в сетчатке лягушек. Леттвин показал, что лягушка не обратит внимание на движущийся объект, если он движется в одном и том же направлении с постоянной скоростью.

Докинз предположил, что можно связать открытия обоих Дарвинов, если рассмотреть естественный отбор как своеобразный усредняющий механизм, который снижает избыточность в популяции, распознавая и повторяя избыточную комбинацию в следующих друг за другом тысячах поколений. Именно такую аналогию Докинс оценивает как глубокое, элегантное и красивое описание.

Вилейанур Рамачандран


Индийский невролог, психолог, доктор медицины, доктор философии, директор Исследовательского центра высшей нервной деятельности.

Вилейанур Рамачандран также не смог остановиться на одном, самом любимом своем доказательстве, и поэтому выбрал логику, которой следовал британский молекулярный биолог Фрэнсис Крик во многих своих исследованиях, самые известные из которых привели к открытию структуры ДНК и поиску мозговой основы сознания и личности.

Открытию двойной струтуры ДНК Вотсоном и Криком предшествовало несколько событий. Сначала Менделеевы закономерности привели к пониманию генов как частиц, разные комбинации которых проявляются в соответствующих им признаках, затем Морган смог локализовать гены в хромосомах, и, наконец, в 1928 году, британский бактериолог Фред Гриффит доказал, что инкубация с вирусными бактериями превращает безвредные бактерии в вирусные. Последнее в те годы казалось настолько же удивительным, как если бы свинья зашла в комнату с овцой и превратилась в овцу. Через некоторое время Освальд Эйвери смог установить, где происходили изменения в опыте с бактериями — в их структуре ДНК. В биологических доказательствах знание структуры участника процесса зачастую приводит к пониманию функций этой структуры — и, таким образом, функция ДНК стала известна, благодаря открытию Вотсона и Крика. К заслугам же ученых относится описание этой структуры и, что не менее значимо, объяснение принципов ее работы. Исследователи увидели аналогию между комплементарностью молекулярных нитей и наследственностью — то есть смогли объяснить, почему у свиней не рождаются овцы. В тот момент и появилась современная биология.

На этом Крик не остановился — и предпринял попытку решить один из самых сложных вопросов для биологии, психологии и философии: соотношение мозга и сознания. Интерес ученого вызвала тонкая пластина клеток, располагающихся снизу от островка мозга, в каждом полушарии — так называемая ограда мозга. В пользу именно этой структуры указывают два факта: во-первых, ее однородность, во-вторых, широкий набор связей практически со всеми участками коры. Как эти два факта связаны с сознанием? Крик решил оставить рассуждения о сложностях сознания и его непостижимости философам, а сам определил те атрибуты сознания, наличие которых среди функций структуры будет критерием для признания участия этой структуры в процессах, связанных с сознанием.

Таким образом, как и при исследовании ДНК, так и для объяснения работы сознания, Крик использовал принцип структурно-функциональной аналогии. Главным атрибутом сознания он выбрал его интегрирующую функцию — сознание прежде всего обеспечивает внутреннюю целостность, связь прошлого и настоящего, ощущение «здесь и сейчас», поэтому центральной структурой сознания должна быть его интегрирующая часть. Крик предположил, что ограда мозга интегрирует все остальные анатомические структуры, в то время как сознание — все ментальные. Подобные аналогии едва ли заменяют строгую науку, но вполне могут служить отправной точкой для ее исследований.

Ханс-Ульрих Обрист


Куратор, критик, историк искусства, директор лондонской Галереи «Серпентайн».

В искусстве название работы часто служит основой для ее первой интерпретации. Показательными здесь являются названия работ Герхарда Рихтера, который в 2006 году завершил серию из шести абстрактных картин с общим названием Cage.

Картины Рихтера тесно связаны с композициями пионера в области электронной музыки Джона Кейджа. Сейчас в немецком Халберштаде происходит исполнение его пьесы ORGAN²/ASLSP, написанной в 1987 году. ASLSP означает «так медленно, как это только возможно». Кейдж оставил эту инструкцию без подробных объяснений, и поэтому каждое исполнение пьесы различается: например, чтобы завершить нынешнее исполнение Кейджа, потребуется 639 лет. Идея медлительности становится одним из особенно актуальных аспектов творчества Кейджа в настоящее время — во время глобализации, интернета и огромных скоростей.

В книге, посвященной серии Cage, Роберт Сторр проследил связи художника и музыканта — начиная с посещения выступления Кейджа в Дюссельдорфе и заканчивая анализом общих тем в их творчестве. Как и Кейдж в своих композициях, так и Рихтер в своих абстрактных работах используют случайные эффекты, в том числе прием «контролируемой случайности», когда результат контролируется с определенной долей условности. Рихтер применяет специальные инструменты, которые оставляют след случайной формы. Помимо отсылки к Джону Кейджу, Рихтеровское название серии (cage — клетка) дает работе визуальную ассоциацию, поскольку все шесть картин создают ощущение герметичности и непроницаемости. Название работы здесь, таким образом, отсылает к разным уровням значений этой работы. Влияние Кейджа может быть найдено и в других работах Рихтера. Например, в книге «паттерны» художник публикует результаты эксперимента, в котором он последовательно делил собственные картины на вертикальные полоски — начиная с 2 и заканчивая 4096. Таким образом, в «Паттернах» Рихтер вновь использует тот же прием «контролируемой случайности» — с одной стороны следуя системе точных правил, но вместе с тем не зная заранее, какой будет результат. Другие книги Кейджа, альбомы с фотографиями Wald и Ice включают в себя как заполненные страницы, так и пустые — которые в перерыве между фотографиями звучат как паузы. В одном из своих интервью Рихтер объясняет, что этот принцип оформления связан с музыкой, Кейджем и тишиной. Таким образом, лаконичное название Рихтера Cage приводит к широкой интерпретации абстрактных картин художника и других его работ — но вместе с тем можно сказать, что и в краткой интерпретации содержатся главные темы его творчества. Название картины в искусстве, как объяснение феномена в науке раскрывает его сущность, показывая в данном случае связь работ художника с одной из наиболее важных фигур XX века, Джоном Кeйджем, для которого, как и для Рихтера, имеют особое значение великие темы случайного и неслучайного.

Нассим Талеб


Эссеист, математик и трейдер. Автор научно-популярного хита «Черный лебедь».

Природа мастерски владеет статистикой и теорией вероятности, что выражается в особой логике, с помощью которой можно справиться с возможным риском. Эта логика связана с различными уровнями избыточности: так, например, природа создает многое с запасными деталями (две почки) или резервными мощностями (нервная и кроветворная система). Здесь же следует упомянуть гормезис — механизм, который в своей работе также опирается на принцип избыточности и делает это достаточно тонко.

Гормезисом мы называем тот процесс, который происходит, когда вредная субстанция или стрессор стимулирует организм и делает его более сильным и выносливым, а также подготовленным к более интенсивному воздействию того же фактора в следующий раз — по принципу прививки. Гормезис ошибочно путают с гомеопатией, в основе которой лежит несколько другой принцип — здесь предполагается, что крошечные дозы вредной субстанции (настолько крошечные, что вызвать гормезис они не могут) способны помочь в случае заболевания. Эффективность гомеопатии так никогда и не была доказана, в то время как гормезис был научно подтвержден. Главное же отличие гомеопатии от гормезиса — как природного способа управлять рисками — в том, что гормезис ориентирован на борьбу с будущим стрессом, в то время как гомеопатия ориентируется на уже случившийся факт.

Так и получается, что правительству далеко до природной мудрости — текущая практика управления рисками опирается на анализ самого мрачного сценария, который уже произошел, чтобы предотвратить его повторение в будущем. Вместе с тем очевидно, что одни и те же сценарии редко повторяются. Подобную логику Талеб называет Лукрециевой — по имени римского поэта и философа, который писал, что только глупец ожидает, что самая высокая гора в мире будет такой же высоты, как самая высокая гора, которую он уже видел. Подобная логическая ошибка произошла, например, при построении ядерного реактора в Фукусиме, когда система безопасности была организована в соответствии с прошлым опытом и не смогла справиться с трагедией большего масштаба, чем происходила прежде.

Из вышесказанного Талеб заключает, что пока люди продолжают сражаться со своей прошлой войной, природа уже готовится к следующей; однако вместе с тем советует не забывать, что сверхкомпенсация — процесс, у которого есть свои ограничения.

Джордж Черч


Американский молекулярный генетик, профессор Гарвардского университета, сооснователь проекта Personal Genome.

Элегантность — это сложность. С этим соображением Джорджа Черча мало кто согласится и будет настаивать на противоположном, утверждая, что элегантность доказательства — это его простота. В последнем случае продолжается линия, свойственная классической физике, — желание описать окружающий мир с помощью восхитительных четырехбуквенных формул — таких как F=ma. Однако современная наука уже давно двинулась вперед — навстречу более сложным явлениям. Даже в математике, далекой от пугающей реальности, в которой присутствует турбулентность, неидеальные газы и несферические коровы, простые утверждения о целых числах (вроде теоремы Ферма) требуют многих лет и страниц доказательств.

Джордж Черч считает, что не следует задавать вопрос, какое элегантное доказательство вам больше нравится; что действительно важно — это каким элегантное доказательство должно быть. Элегантные объяснения — те, которые смогут более точно предсказать более отсроченное будущее. И такие объяснения помогут обмануть астероиды, спастись от гигантских вспышек солнечной энергии и, возможно, установить контакт с галактикой Андромеды. Но прежде всего, за счет таких объяснений мы сами станем сложными настолько, что сможем справляться со своей возрастающей сложностью.