Радужный поток
1. Ощущение и восприятие
Ну вот, наконец в путь! Очень долго я обдумывал и планировал это путешествие и теперь час настал. Там, за дверями дома, нас ждет ткань реальности, непостижимо огромная и бурная в минуты своего неспокойствия, но сегодня она невозмутима. Ветер странствий поднял над плоскостью равнины пыль дорог, и туманные громады гор издалека указывают нам путь! Мы пройдем до них по этой степи, когда наступит время. Говорят, что в горах живет Будда и он не отказывает тем, кто приходит к нему за знанием.
Но мы пока еще не готовы к полноценному дневному переходу. Этим утром мы выйдем на порог и погрузимся в поток, где, искрясь в лучах утреннего Солнца, низвергаются массы разнообразий и различий. Наша задача – внимательно присмотреться к потоку, чтобы получить о нем как можно более полное представление.
Суть феномена переноса информации сводится к тому, что мы узнаем, что произошло в удаленной локации. Физический процесс, приводящий к передаче информации, мы называем сигналом, а его содержание – сообщением. При передаче сигнала, информация перемещается из локации в локацию в пространстве и времени. Это всегда сопровождается возмущением среды и переносом материи или энергии, но главное, чтобы переместилось свидетельство о некотором событии.
Возьмем дорожку из домино. Мы толкаем первую плитку, она, падая, – вторую и т. д. В процессе их падения происходит перемещение некоторого фронта передачи энергии, нарушающего существующее состояние среды. В конце дорожки мы получаем сигнал от последней упавшей плитки и на основании этого предполагаем, что кто-то толкнул первую, которая и есть причина. Сигнал подчиняется законам физики, которые, к примеру, требуют сохранения материи и энергии, а также запрещают ему превысить скорость света.
В результате расшифровки сигналов с помощью зрения, слуха, обоняния, вкуса, осязания, боли, системы равновесия и т. д. мы получаем данные, которые называются ощущением. Если в нем участвует более одного органа чувств или если данные разбиваются на раздельные потоки, давайте определим это как сумму ощущений. В момент, когда она складывается в единый образ, это уже будет восприятием, которое требует обработки данных, то есть мышления.
Вчера я побывал в потоке. Я вышел на дорогу из красного кирпича, снял сандалии и начал прогуливаться по ней босиком, наслаждаясь ощущением теплого камня. Неожиданно почувствовав укол в стопе, я заковылял к обочине. Там присел и, развернув стопу вверх, попытался рассмотреть место укола. Тепло – это ощущение, но в тот момент, когда я увидел красные кирпичи и подумал о том, как приятно идти по разогретым камням, оно превратилось в восприятие. Когда я испытал боль в ступне, это все еще было ощущением, но, когда я увидел колючку, впившуюся в ногу, оно тоже стало и восприятием.
Таким образом, ощущение – это прием сигнала и в некоторой степени передача информации в мозг, но до того момента, пока он не начинает осмысленно обрабатывать сигнал и сверять его с ощущениями от других органов чувств, а также с имеющимся запасом знаний. Как только появилась первая внятная мысль и проявился образ, это уже восприятие.
Неприятное событие произошло вчера, но даже сейчас я могу вспомнить в деталях, как выглядела зловредная колючка. Она была старой, ссохшейся на солнце, и из нее торчали четыре острых шипа, два из которых впились в кожу. Такой образ, что я сейчас вызвал из глубин своей памяти, называется представлением.
Ощущения, восприятия и представления описывают стадии усвоения данных с точки зрения нашего субъективного (внутреннего) мира. Но не стоит забывать, что нас окружает объективная реальность и она не любит тех, кто чего-то не заметил, поэтому объект нашего внимания всегда желательно рассматривать как можно более тщательно.
В момент формирования представления, чтобы оно максимально соответствовало реальности, мы стараемся запомнить и понять детали и свойства объекта. Эта фаза получения дополнительных данных называется наблюдением. Оно может происходить только при наличии объекта в сфере достижимости наших органов чувств. Если назавтра мы захотим снова наблюдать колючку, мы должны либо забрать ее с собой, либо прийти в то место, где ее оставили, и отыскать ее. В противном случае наша задача неосуществима.
При наблюдении мы сосредотачиваем внимание на объекте и изучаем детали, пытаясь сравнить его со своим представлением. К примеру, наша колючка имеет чрезмерно правильную структуру, подчиняющуюся некоторому плану. Это свойственно либо живым, либо искусственно созданным объектам.
Вдали на горизонте вздымается над равниной горная гряда. Она доступна нашим органам зрения. Давайте рассмотрим путь потока данных от нее – по всей длине движения от зрачка и до отпечатка в сознании. Наше преимущество, как инженеров, состоит в том, что, изучив матчасть, мы можем взглянуть на процесс не только изнутри, со стороны субъективного наблюдателя, но и снаружи, с позиции знаний о происходящем в физической реальности. Устройство зрительного восприятия сегодня довольно хорошо изучено.
Изображение окружающей нас реальности мы получаем на сетчатке глаза с помощью его оптической системы. Роговица и Хрусталик составляют сферическую линзу, которая преломляет проходящие через зрачок лучи света так, что на сетчатке, расположенной на задней стенке глаза, создается перевернутое отображение вещей, на которые направлен взгляд. По такому же принципу работают фотокамеры.
Так как изображение на сетчатке перевернуто, физическая реальность, находящяяся справа от нас, отображается на левой стороне, левая – на правой, верхняя – снизу, а нижняя – сверху. Наш мозг приспособился к такой картинке и адекватно реагирует на положение тела и окружающих вещей в пространстве. Причем приспособление это гибкое, и оно легко настраивается. В 1896 году доктор Калифорнийского университета Джордж Стрэттон создал специальные очки (инвертоскоп), благодаря которым изображение на сетчатке становится правильным. Если надеть такой инветроскоп, поначалу кажется, что все вокруг перевернулось, но если носить его одну-две недели, то все вокруг снова становится на место и мы начинаем воспринимать окружающее адекватно. При снятии очков мир снова переворачивается, и обратное приспособление берет те же неделю-две.
В светочувствительных нервных клетках сетчатки изображение превращается в данные, кодируется и передается в мозг по зрительному нерву в виде электрических сигналов, несущих на себе информацию о внешнем мире. Все это пока относится к сфере ощущений.
Получив информацию, мозг включается в работу и обрабатывает данные с помощью соответствующих алгоритмов анализа, извлекая из сообщений сведения, сопоставляя их между собой и формируя образы. Мы начинаем воспринимать объекты реальности, их геометрию, цвет и форму. В результате получаем плоскость, которая при определенном удалении резко изламывается вверх, огибая нечто под разными углами, как единый зрительный образ.
После выделения и опознавания образов включаются Ассоциативные отделы мозга. Они приводят в действие процессы глубокого мышления и понимания, сверяют опознанные нами объекты с имеющимся на хранении знанием. После этого и после включения восприятия в систему знаний мы составляем представление о предмете и понимаем его суть. В результате приходим к заключению, что вдали, возвышаясь над равниной, находится горная гряда. Мы хорошо ее запомнили и можем воспроизвести в сознании, даже утратив визуальный контакт.
Итак, у нас получилось как минимум три стадии отображения окружающей реальности в сознании. Все они, так или иначе, в сухом остатке приводят к передаче информации. Но на каждой из них передаваемое и процесс передачи несут в себе нечто настолько особенное, что возникает ощущение, что мы говорим о трех совершенно разных вещах. И эти стадии нужно подробно разобрать, чтобы понять, как информация проявляется в каждой из них.
2. Сетчатка
Глаз образуется на свету для света, чтобы внутренний свет встречал внешний.
(И. В. Гете)
Рассказ о сетчатке глаза начинается со светового сигнала, или на языке нейрофизиологов – стимула, прибывшего из внешнего мира, и заканчивается, когда расположенная на последней светочувствительная нервная клетка (палочка или колбочка) сообщает, что она видит свет. По субъективной классификации, это процесс ощущения.
Сетчатка – это удивительный объект, расположившийся на границе двух миров, внешнего и внутреннего, и принадлежащий одновременно обоим. Светлой стороной она открыта внешней реальности и является материальным объектом, а Темной – уходит в глубины нашего внутреннего, субъективного мира. В результате зрительного ощущения в каждом глазу у нас появляется двумерное пространство точек с данными освещенности, цвета и движения, несущая на себе информацию о различиях на Светлой стороне в таком виде, который способна переварить наша нервная система.
Как я уже сказал, изображение на сетчатке формируется оптикой глаза. На Светлой стороне реальности, лучи света, сталкиваясь с веществом, частично отражаются от поверхности вещей. Часть отраженных от них лучей света проходит через линзу хрусталика, преломляется в ней и, фокусируясь на задней стенке глаза (сетчатке), формирует изображение.
На сетчатке глаза имеются чувствительные к свету элементы, фоторецепторы двух видов – палочки и колбочки, представляющие собой окончания нервных клеток (нейронов), специально приспособленных к ощущению света и цвета. Каждый фотороецептор отвечает за свой маленький участок изображения и все вместе они превращают непрерывное (аналоговое) изображение, приходящее со стороны внешней реальности, в дискретное, составленное из отдельных точек.
Палочки чувствуют даже самую малую освещенность почти по всей длине видимого спектра. Они приблизительно в 500 раз чувствительнее колбочек и обеспечивают ночное и боковое зрение, при котором мы способны различить предметы, их движение, но не цвета. К последним восприимчивы колбочки, которые и отвечают за цветное зрение. Они бывают трех видов, настроенных на Красный, Зеленый и Синий (RGB).
Сетчатка представляет собой сложную многослойную систему нервных клеток, находящихся на задней стенке глаза, слоистость раскрывает наличие сложных нейронных сетей, похожих на те, что работают в структурах головного мозга. Эволюционно, сетчатка образовалась из ткани мозга, выдвинутой наружу. У ланцетников, древних хордовых родственников рыб, доживших до наших дней, светочувствительные клетки расположены непосредственно в ткани мозга в виде множества глазков, состоящих из одной рецепторной клетки и одной пигментной. Во время развития человеческого зародыша эмбриональный промежуточный мозг выдвигает два отростка, называемых зрительными бокалами. Они и есть будущая сетчатка.
Сетчатка умеет различать только точки, их цвет и их движение, вся более сложная обработка изобюражения происходит в мозгу. Нейроны сетчатки функционально делятся на три основных слоя, Первый слой состоит из рецепторных нейронов, которые непосредственно чувствуют свет и измеряют его силу. Эти нейроны работают в аналоговом режиме, то есть их реакция на выходе пропорциональна количеству попадающего на них света. Следующий слой биполярных нейронов получает аналоговый сигнал от рецепторных и превращает его на выходе в дискретный, несущий два состояния – «Да» или «Нет». И в последнем слое ганглионарных нейроновпринимается окончательное решение по поводу характеристик точки, за которую отвечает данный нейрон и его результат посылается в мозг.
Физиология работы сетчатки стала понятной к 50-м годам XX века, тогда же появились первые компьютеры, и воодушевленные исследователи немедленно попробовали создать искусственную нейросеть по принципу работы сетчатки. Первая принципиальная схема нейросетевого устройства, позволяющего узнавать зрительный образ назвали перцептроном, от латинского слова perceptio (восприятие). Эта модель была впервые реализована в 1960-м году виде машины Mark1, которая была способна распознавать буквы английского алфавита.
Дно сетчатки выстлано клетками, содержащими черный пигмент меланин, и образующими так называемый пигментный слой. Он служит черным экраном, который поглощает не воспринятый свет и убирает световой шум и блики. У ночных животных, таких как кошки и собаки, за этим слоем присутствует еще один – зеркальный, отражающий свет, поэтому у кошек глаза светятся в темноте.
У нас нейронные слои сетчатки расположены так, что самый первый, слой рецепторных нейронов расположен дальше всех от источника света, прилегает к пигментному, и поэтому путь световых лучей заслоняется всеми остальными слоями нейронов, что создает некоторую помеху. Подобное странное «перевернутое» инвертированное строение сетчатки свойственно рыбам, от которых мы унаследовали глаз и строение нервной системы, и в принципе всем последующим позвоночным. Объясняется эта странность, возможно, тем, что восстановление светочувствительных веществ (родопсина и йодопсина) происходит в пигментном слое и близость рецепторов к этому слою критична.
Сетчатка может быть и не инвертированной. На заре эволюции, пути многих жизненных форм разошлись задолго до формирования полноценного глаза, поэтому у разных типов жизненных форм зрительный анализатор эволюционировал независимо. У осьминогов, первичноротых головоногих моллюсков (родственников улиток) имеется полноценный, хорошо сформированый глаз, возникший параллельно нашему, но сетчатка у них не инвертирована, то есть светочувствительные элементы обращены наружу. У осьминога хорошо развитая нервная система, которая устроена уже совсем не как у нас, помимо центрального мозга в каждой ноге осьминога присутствует отдельный полноценный мозг. Удивительные существа! Исследователи утверждают, что эта странная федерация мозгов обеспечивает осьминогу своеобразный интеллект на уровне птиц и млекопитающих.
Остроту зрения и точность цветовосприятия в человеческом глазе обеспечивает центральная ямка или желтое пятно. В середине этого участка сетчатки размером в полтора миллиметра имеются только колбочки, упакованные с максимальной плотностью, поэтому днем в центре поля нашего зрения мы четко различаем мелкие детали в цвете, а в сумерках четкость падает, цвет исчезает, и мы лучше видим боковым зрением, основанном на палочках. На периферии центральной ямки они уже начинают преобладать.
3. Граница Света и Тьмы
Этой ночью мне не спалось, я был слишком взволнован предстоящим путешествием. Под утро ветер зашелестел кронами деревьев, и я вышел взглянуть вдаль. Было темно, но на Востоке небо уже начало светлеть, а на Западе оно все еще было во власти ночной тьмы. Сколько я ни всматривался, я не нашел четко различимой (дискретной) границы Света и Тьмы.
В темных глубинах моего сознания возник странный свет, в котором я увидел границу между ночью и днем, но этот свет взялся не снаружи, а от внутреннего знания. Наше восприятие работает на рассчетах и логике. Когда мы смотрим на светлеющий Восток, количество палочек, поймавших несколько фотонов и пославших в мозг сигнал «вижу свет», больше, чем когда мы поворачиваемся на Запад. Из сравнения количества сигналов мы приходим к заключению, что «Восток светлее, чем Запад». Это четкое (дискретное) высказывание, свойственно нашему мышлению, которое ищет однозначного ответа, либо «да», либо «нет».
Различия в освещенности означают, что наблюдаемая реальность неоднородна и состоит как минимум из двух начал, отличных между собой. Бывает, что граница между частями видна четко и однозначно, но, как мы убедились, может быть и так, что ее нет, и переход происходит настолько плавно, что деление становится произвольным. Что предположить тому, кто еще ни разу не наблюдал утреннюю зарю, но желает воспользоваться разумом для объяснения этого явления?
Одним из ответов на обнаруженный нами феномен отсутствия границ между частями внешней реальности является учение атомистов Левкиппа и Демокрита, греческих философов, живших две с половиной тысячи лет назад. Атомизм утверждает, что четкие границы между частями есть, но части так малы, что мы неспособны их различить. Мельчайшие частички материи они назвали атомами, а пространство между атомами считали пустым.
Оппоненты выдвигали теорию непрерывной материи, делимой до бесконечности. Самыми тяжелыми фигурами среди античных сторонников непрерывности материи были Парменид и Аристотель. Более-менее четко сформировать это понятие удалось средневековым схоластам, а построить математику для описания непрерывности смогли уже ученые нового времени, создавшие дифференциальное и интегральное исчисление.
Атомизм может объяснить многие явления, происходящие с материей, к примеру, растворение сахара в воде, которое происходит из-за того, что молекулы воды растаскивают молекулы сахара. Но теория атомов не способна объяснить природу пространства, времени и движения, потому что, даже по самым современным представлениям науки, пространство непрерывно, но делимо до бесконечности: его можно поделить пополам, каждую половину – опять пополам, и так – любое количество раз.
Не приняв феномен бесконечного количества, невозможно понять Светлую сторону, хотя это звучит как нонсенс. Это что-то вроде волшебного кошелька с золотыми монетами: сколько ни доставай, кошелек всегда будет полон. Физики преодолевают трудность, произнося слово «Континуум». По-видимому, тут имеет место вокальное магическое заклинание, но, к сожалению, я пока знаком с магией крайне поверхностно, и мне трудно объяснить истинную механику происходящего волшебства.
Теория континуума основывается на понятии точки – бесконечно малом элементе, не имеющем размеров, но имеющем положение в пространстве. Движение точки прочерчивает линию, которая является континуумом, состоящим из бесконечного количества точек. Между любыми двумя точками всегда можно вставить еще одну.
Восток становился все светлее, окрасился в розовый цвет, на нем появились темные пятна облаков, а потом в один миг из-за горизонта выглянуло Солнце. Оказывается, оно постепенно приближалось к горизонту, и в тот момент, когда первые лучи осветили равнину, преобразился мир, а вместе с ним – восприятие, и внешняя реальность неожиданно приобрела четкость границ.
Непрерывные (аналоговые) Сигналы, пришедшие со Светлой стороны, несут в себе информацию, которая может быть получена нашими органами чувств путем измерения их параметров. Параметры внешнего сигнала имеют аналоговую природу, несут на себе печать бесконечности и могут принимать любые значения в некотором промежутке, а также любые значения между любыми двумя значениями, как бы близко они не находились. К примеру, звуковая волна несет на себе силу звука, в смысле амплитуды, частоту и направление на источник, которое может быть определено по углу фронта волны.
На Темной стороне информация передается и воспринимается с помощью нервных импульсов – четких одиночных дискретных процессов, имеющих начало и конец и порожденных решением нейрона. Делить непрерывность на части совершенно необходимо, потому что без этого наш ум не сможет ее усвоить. Мы простые смертные, и вместить в свой ум бесконечность нам не по силам. Импульс несет на себе информацию самим фактом своего присутствия; его присутствие равноценно ответу «Да», отсутствие – ответу «Нет». Ничего больше он сам по себе сообщить не может. Такой сигнал называется цифровым.
Сообщение, состоящее из нескольких цифровых сигналов, может многократно повторить ответ «Да», и само по себе это мало что значит. Но если мы будем целенаправленно считать их количество, время между отдельными импульсами и каналы связи, по которым они пришли, то они могут рассказать нам очень много интересного.
Чтобы стоять на твердой почве, я внимательно изучил то, что сегодня известно про нервный импульс. Краткий конспект данной темы занял пять страниц технических деталей механики восприятия живых тканей, которые я нарыл в научной литературе. Это было мне необходимо потому, что невозможно, находясь на Темной стороне, правильно понять ее природу, без того, чтобы обратиться к наблюдениям и опыту, собранному на стороне Светлой, так как обе – связаны между собой.
Я знаю, что материально-техническая часть – это рубеж, на котором я понесу колоссальные потери в читателях, поэтому вынес все матчасти в отдельное дополнение в конце своей книги. Выбор ваш, либо читать дополнение (Матчасть номер один) либо просто просто поверить мне на слово, что нервный импульс имеет практически полностью изученную физическую природу и в физике процесса нет ничего таинственного, магия находится на самом видном месте, как говорится «хочешь что-то спрятать – положи на самое видное место.»