Каждый предмет, который мы используем в повседневной жизни, начиная простыми карандашами и заканчивая сложнейшими компьютерами, сделан из добытого из земли сырья. Все материалы добываются в природе; мы же преобразуем их исходное воплощение в другое, в новый материал. Это очень мощное достижение, которое делает место человека в природе еще более выдающимся и замечательным: мы – представители биологического вида, преобразующие природные материалы в другие, более сложные, более гибкие, и эти материалы дают нам все более и более возрастающие возможности.

Можно утверждать, что обладание достаточно большим числом нейронов при достаточно большом их числе в мозговой коре является необходимым условием для того, чтобы животное могло перейти от простого использования материалов, созданных природой, к производству собственных материалов путем переработки природного сырья, как это делают люди. О нейронах как о единицах обработки информации можно думать как о сырье познания, похожем на конструктор «Лего»: чем больше в нашем распоряжении элементов, тем более сложную конструкцию мы можем из них создать. Но, как всегда, есть шанс на то, что эта груда элементов так и останется бессмысленной грудой, если ее не использовать для дела, так и достаточное для сложного поведения число нейронов – это не гарантия того, что они будут использованы для преобразовательных целей.

Подумаем об истории доступных людям материалов, о материалах современных и старых. Мы начали с деревянных палок и камней; потом стали пользоваться огнем и тем, что можно получить с помощью огня, – обработанной пищей, стеклом, расплавленными металлами и их сплавами; потом, с появлением сельского хозяйства около 10 тысяч лет назад, мы начали умножать и разнообразить материалы, число которых стало возрастать по экспоненте, как показано на рис. 12.1. Эта кривая своей формой поразительно напоминает кривую внезапного и стремительного роста человеческого мозга за короткое эволюционное время.

Как больший мозг мостит путь к появлению еще большего мозга, если больший по размеру мозг оказывается более полезным и не слишком дорогим, так и добавление новых материалов в мастерскую человека создает условия для привлечения и создания все новых и новых материалов в возрастающем количестве, но произошло это только после того, как возникшее сельское хозяйство создало потребность в новых решениях. Современный человек существует в течение 200 тысяч лет, но только 10 тысяч лет назад, после окончания ледникового периода (он продолжался с момента 110 тысяч лет назад до момента 11 700 лет назад), было изобретено сельское хозяйство, а вместе с ним возник целый мир совершенно новых возможностей, которые можно было использовать, и проблем, которые надо было решать. Это действительно имеет смысл: с новыми материалами появляются новые возможности, приводящие к ступенчатым изменениям в области возможного, но только в тех случаях, когда изменения вызываются новыми потребностями, как, например, появлением с возникновением сельского хозяйства новых, неведомых ранее проблем, связанных со сбором урожая, хранением продовольствия и уходом за посевами. Эти средства и возможности в использовании новых материалов, создающие новые возможности, являются технологическими новациями: новыми предметами, процессами и системами, которые обеспечивают новые и лучшие решения прежних проблем и даже могут создавать новые проблемы, которые приходится решать. Палок и грязи поначалу было достаточно для строительства убежищ в местах, где природа их не предоставляла, но такое решение очень скоро приводило к пониманию того, что жилье из прутьев непрочно и не дает надежной защиты надолго. Изобретение глиняных кирпичей позволило решить эту проблему, но строения из кирпича было невозможно строить больше определенной высоты из-за непрочности кирпича, и эта проблема была решена с помощью железа и стали. Позже сочетание листового стекла и стальных балок вывело домостроение на совершенно новый уровень, позволив небоскребам изменить горизонты современных городов, но это же создало и новую проблему – создание самого высокого строения, способного достойно сопротивляться действию силы тяжести. Прежние воплощения листового стекла, расплавленное стекло, привели к изобретению линз, зеркал и фотографии, но в фотографии появилась новая проблема: первые камеры были тяжелыми и громоздкими. Эту проблему удалось решить изобретением целлулоидной фотопленки, а это привело к изобретению технологии подвижных картин, кинематографа. Однако эти изобретения, решив старые проблемы, породили новые. Целлулоидная пленка была вытеснена пленкой из других видов пластика, а один из них, винил, оказался пригодным для изготовления граммофонных пластинок, что привело музыку в каждый дом. Музыка перестала быть развлечением для элиты, а эта проблема была решена появлением новой элиты для масс – рок-звезд. Однако и сама музыка стала сложной полифонической амальгамой звуков только благодаря изобретению нового материала – бумаги и двух новых процессов: музыкальной нотации, появившейся около 1000 года нашей эры, без которой проигрывание музыкальных произведений и передача этого умения зависели только от человеческой памяти, а также изобретения Гуттенбергом печатного станка в 1450 году. В результате возникла следующая проблема – появление тяжелых больших книг с нотами и литературными произведениями, которая была решена с помощью разработанных в двадцатом веке технологий, основанных на использовании кремниевых материалов, что подняло печать на новый, недосягаемый прежде уровень. В результате теперь я могу просмотреть исторические сочинения, например «Краткую всемирную историю» Э. Гомбрича (2005), одну из моих любимых книг; книгу по истории материалов, например «Материал имеет значение» Марка Миодовника (2014); или такую книгу по истории музыки, как «История музыки» Говарда Гудалла (2014); мало того, я могу написать эту главу, купить новую электронную копию «Овладения огнем» Рэнгхэма (ее пришлось купить, так как бумажная копия таинственным образом исчезла после того, как нас посетил мой папа) для того, чтобы проверить правильность приведенных мной данных; теперь мы можем получить доступ ко всей сокровищнице человеческих знаний с помощью того, что по традиции именуем «книгами», хотя они превратились в легкие и тонкие пластиковые планшеты. Но и это решение заставляет меня волноваться по поводу возможной проблемы: планшет может сломаться (как это и в самом деле случается довольно часто).

Несмотря на то что технологии зависят от новых материалов и часто стимулируют их разработку для того, чтобы они соответствовали новым технологическим требованиям, некоторые материалы разрабатываются без всякой видимой практической цели. Так, например, сверхпрочный, сверхпроводящий, почти прозрачный материал из углерода – графен – это новейший материал, для которого сегодня нет никакого практического применения, если не считать использования в прикладных научных исследованиях, так что возникновение связанных с этим материалом возможностей, вероятно, вопрос ближайшего будущего. Новые материалы делают возможными новые технологические прорывы, так же как большее число нейронов способствует нашим когнитивным успехам. Новые технологии, в свою очередь, приводят к разработке новых материалов, которые позволяют создавать еще более новые технологии. Это бесконечная, автоматически развертывающаяся спираль. Так происходило в ходе нашей истории: от деревянных и каменных орудий до канатов и металлов, от керамики и стекла до текстиля и бумаги, бетона, резины, дутого стекла, и все это появилось около 2000 лет назад.

Правда, около 2000 лет назад эта спираль остановилась, что видно по седловидному углублению кривой на рис. 12.2. Хотя есть один всплеск около 1000 лет назад, связанный с изобретением в Китае фарфора и пороха. Изготовление новых материалов практически прекратилось около 1000 лет назад и постепенно возобновилось около 600 лет назад с изобретением стеклянных линз, стеклянного литья и зеркал; следующий всплеск произошел около 150 лет назад, когда был изобретен картон, появились первые полимеры (целлулоид), портлендский цемент и асфальтобетон. После затишья, около 80 лет назад, появилось второе поколение полимеров (нейлон, полистирол), жаропрочное стекло, плексиглас и новые металлические сплавы.

Почему же около 1000 лет назад сельское хозяйство и новые материалы перестали стимулировать появление все новых и новых материалов? Что случилось в период между 1000 и 1700 годами такого, что сильно затормозило прогресс в разработке и создании новых материалов? Это был период, который в нашей истории весьма метко называют «Темными Веками».

Рис. 12.2. Имеет место провал в числе материалов (из первых девяноста, пришедших в голову), ставших впервые доступными или созданными людьми около 1000 лет назад, но приблизительно 400 лет назад снова стали быстро появляться новые материалы. Хотя это касается первых девяноста материалов, которые пришли мне в голову, ясно видна разница в датах их создания: история разработки новых материалов не является линейным, неуклонно прогрессирующим процессом1