Каналы коммуникации
Выйдите прогуляться в лес, и вы окажетесь среди животных — чирикающих, шуршащих, пищащих. Невозможно не заметить звуков, которые издают мириады существ вокруг вас. Но о присутствии этих животных вам расскажут и другие органы чувств: вы видите черного дрозда, который прыгает по земле, задрав хвост; вас раздражает прикосновение комара к вашей коже; а возможно, вы чувствуете запах лисьего семейства или, что еще вероятнее, кучи конского навоза на ближайшей тропинке для верховой езды. Ясно, что у нас не одно, а целый спектр чувств — зрение, слух, обоняние, осязание и вкус, но мы редко задумываемся о том, как различные чувства дополняют друг друга, давая нам информацию об окружающем мире, в том числе о животных, занятых своей повседневной жизнью. Некоторые из этих знаков и сигналов, воспринимаемых каждым органом чувств, адресованы либо нам, либо другим животным, иные — всего лишь побочный продукт обычной деятельности животного: пчела жужжит, когда машет крылышками в полете, буковые орешки сыплются вниз, когда белка мчится по деревьям.
Но многие признаки присутствия и деятельности различных животных на самом деле относятся к области коммуникации: они развились в ходе эволюции и стали служить целям животного, посылающего сигнал. Эта коммуникация осуществляется через различные каналы чувственного восприятия, например звуковой и зрительный, — их называют модальностями. Зачастую сигналы создаются в результате одной и той же деятельности в разных модальностях — например, когда кролик роет нору на склоне оврага, эти сигналы расходятся от животного, словно круги по воде, одновременно в виде изображения, звука и запаха (пусть, возможно, и не ощутимого для человеческого носа).
Модальности коммуникации
Зачем нам столько органов чувств? Так ли уж необходимо нам (и другим животным) одновременно видеть и слышать то, что происходит вокруг нас? Есть веские основания полагать, что использование множественных модальностей для восприятия мира и коммуникаций помогает животным выстоять в изменчивых условиях окружающей среды. В непогоду ливень может заглушить звуки, но темной ночью звук может оказаться единственным способом воспринимать то, что происходит вокруг. Это свойство называется мультимодальной надежностью: отправка одного и того же сообщения по разным каналам снижает вероятность того, что сообщение потеряется.
К тому же использование не одной, а множественных модальностей иногда помогает животным передать более полный набор информации: это позволяет расширить возможности коммуникации. Ваша собака умеет передать немало информации своим «гав»; научные исследования показывают, что люди чутко воспринимают тончайшие оттенки собачьего лая и умеют различать лай дружелюбной, злобной или одинокой собаки даже в отсутствие других сигналов. Но соедините звуки, издаваемые псом, и язык его тела — позу, хвост (виляющий или поджатый), направление его взгляда, положение ушей — и к нашему восприятию внутреннего психического состояния пса добавится масса дополнительных сведений, позволяющих нам достаточно хорошо понять, что он чувствует, даже при отсутствии понятного общего языка. У собак, как и у их близких родственников волков, в ходе эволюции сформировалась сложная мультимодальная система сигналов, которая сообщает их сотоварищам по стае (будь то псовые или люди) подробную информацию о социальной среде и о том, как будут развиваться поведенческие взаимоотношения между особями: нападет она или убежит? Захочет спариться или нет?
Таким образом, мир полон сигналов, передаваемых разными физическими способами коммуникации, из которых самые очевидные для нас — изображение и звук. Является ли случайностью то, что наша собственная речь сформировалась как акустический сигнал? Что, если использование нами звукового канала коммуникации — явление нетипичное, или все же звук сам по себе обладает какими-то особыми свойствами, благодаря которым он непременно становится способом передачи сигнала? Может быть, то, что нас со всех сторон окружают звуковые сигналы, всего лишь специфическая особенность условий нашей планеты? Или у звуковых волн есть какие-то особые качества, в силу которых они лучше всего подходят для того, чтобы стать средством коммуникации — даже в виде языка? Можно ли ожидать, что инопланетяне будет использовать устную речь? И если да, то что сей факт может рассказать нам об условиях, существующих на их планете, а если нет, то какой вид модальности окажется самым подходящим для этих условий?
Чтобы ответить на этот вопрос, можно, конечно, предаться увлекательным мысленным экспериментам, основываясь, например, на некоторых творческих идеях по поводу типов коммуникации у инопланетян в научной фантастике — таких как телепатия у вулканцев из сериала «Звездный путь» (Star Trek) или язык круговых символов у гептаподов из фильма «Прибытие» (Arrival). Однако есть способы и получше. Можно, опираясь на те же законы физики, которые одинаково действуют и на Земле, и на вымышленной планете Вулкан, подумать о том, какие способы передачи сигналов (модальности) подойдут для коммуникации, а какие не подойдут, с учетом конкретных физических свойств среды, в которой обитают инопланетные существа. Возвращаясь к базовым принципам, следует прежде всего выяснить, что совершенно необходимо для коммуникации.
Самое простое определение коммуникации — это процесс взаимодействия, при котором полезная информация производится одним индивидуумом и передается другому, который затем расшифровывает информацию. Эти базовые и, безусловно, универсальные требования применимы даже к самым причудливым и неожиданным формам коммуникации в самых чуждых и непривычных нам мирах. Как раз эти фундаментальные принципы и вынуждают науку отвергать идею телепатии — не потому, что она бесполезна, а потому, что мы не представляем себе, каким способом можно порождать, передавать и расшифровывать телепатический сигнал. Если когда-нибудь найдется объяснение телепатической связи, отвечающее фундаментальным законам физики, такой вариант, конечно, будет заслуживать рассмотрения. К этой интригующей возможности я вернусь позже в этом разделе.
Идея, что сигнал содержит полезную информацию, особенно примечательна, так как некоторые модальности, по-видимому, лучше приспособлены для передачи больших объемов полезной информации, чем другие. Представьте себе, что вы молча сидите в классе, где ваш единственный способ общаться с учителем — поднять руку. Можно только поднимать руку, а не говорить, не писать на доске (и, разумеется, не использовать язык жестов). Хотя учитель может получить от учеников кое-какой ограниченный объем информации (например, задавая вопросы, требующие ответа только «да» или «нет»), можно догадаться, что подобный тип двоичного сигнала по ходу коммуникации заведет в тупик. Если нужно узнать, какой тип коммуникативной модальности может послужить основой для последующей эволюции языка, мы можем применить простое и надежное правило, спросив: «А стихи так писать можно?» В нашем случае ученики, поднимающие руки, не выглядят убедительными кандидатами в поэты. Модальности, на которых может основываться сложная коммуникация, должны обладать широкими возможностями, позволять передавать оттенки смысла и умещать в сигнал большие объемы информации.
Механизмы передачи некоторых сигналов действуют только на очень близком расстоянии. Осязание — крайне важное чувство для многих животных; груминг и чистка перьев служат для установления социальных связей у приматов и птиц, и даже человек получает подробную информацию о других людях по манере их прикосновения — уверенной, небрежной, нежной и т.д. Усы (вибриссы) мышей и кротов позволяют им находить дорогу в темноте исключительно на ощупь. Но такие каналы восприятия рассчитаны на весьма короткую дистанцию — вам нужно находиться совсем близко к собеседнику, чтобы воспринимать его сообщение, а это накладывает существенные ограничения, делая сами способы не слишком пригодными для передачи сложных сигналов. Поэтому здесь я собираюсь уделить внимание главным образом сигналам, способным распространяться на достаточно большие расстояния. Впрочем, что интересно, существует по меньшей мере один вид осязательных сигналов дальнего действия. Усы тюленя реагируют на мельчайшие потоки воды, что позволяет животному улавливать движение на значительном расстоянии. Однако этот способ обнаруживать вибрацию в текучей среде на самом деле не так уж сильно отличается от передачи и восприятия звука. Стоит лишь помнить, что способность, которая на нашей планете называется «слухом», на другой планете может реализовываться совсем иначе, например с помощью чувствительных усов инопланетных тюленей.
Возьмем, например, стаю волков, которым необходимо сотрудничать, чтобы выжить. Они живут в суровых условиях, где пищу добыть непросто, и единственный способ обеспечить себя достаточным количеством энергии — это охотиться нечасто, но на крупную добычу, такую, которой хватит больше чем на один укус. Чтобы охотиться на животных крупнее себя, волки должны объединиться, а кооперация требует общения в той или иной форме. Волки как вид представляют особый интерес для нашего исследования, потому что у них много общих свойств с нашими собственными предками: они должны сообща добывать ресурсы и защищаться от других хищников; они обладают высоким интеллектом и социальными навыками, необходимыми для жизни в большой группе себе подобных; кроме того, они, несомненно, обладают даром голосовой коммуникации. Характер их общения между собой — как и у наших предков — отвечает требованиям подобного образа жизни.
Эта коммуникация должна быть быстрой — нет смысла пытаться скоординировать охоту, если добыча убежала до того, как сигналы достигли адресата. Полезна также возможность идентифицировать сигналы — определить, кто именно «говорит». Важна, по-видимому, и возможность воспринимать сигналы независимо от того, где находится тот, кому они адресованы, — например, звук мы можем расслышать, даже спрятавшись за кустом, однако, чтобы распознать визуальные сигналы, необходимо видеть того, кто их подает. Не желая излишне обобщать и делать далекоидущие допущения насчет коммуникаций на других планетах, отметим лишь, что для того, чтобы у сигнала была возможность эволюционировать и развиваться в сторону усложнения, важны определенные физические свойства, причем одни модальности будут обладать этими свойствами, а другие нет.
Так сколько же различных модальностей существует и сколько из них можно непосредственно наблюдать на Земле? Оказывается, животные нашей планеты в ходе эволюции развили способность использовать чуть ли не все мыслимые каналы передачи и восприятия информации. Некоторые из них хорошо нам знакомы — слух, зрение, обоняние, другие достаточно неожиданны: в частности, некоторые рыбы общаются с помощью электрического поля. Многие животные на Земле даже способны воспринимать магнитное поле, хотя, насколько известно, никто из них не использует эту способность для непосредственного общения друг с другом. Радиоволны тоже не используются, но эту возможность, как и возможность общения с помощью электромагнитных сигналов, нельзя исключить, когда мы говорим о коммуникации инопланетян. Итак, давайте совершим обзорную экскурсию по удивительному арсеналу коммуникационных модальностей животных и посмотрим, что в результате мы сможем узнать как о самой природе общения, так и о возможностях, которые могут быть доступны животным на других планетах.
Звук: модальность нашей речи
Звук — это способ нашего с вами общения. Да, написанные мною слова задействуют зрительную модальность, но письменность появилась лишь через сотни тысяч лет после возникновения самого языка. Наш опыт говорит нам, что животные общаются друг с другом главным образом с помощью звуков, и это может повлиять на наши предположения о том, что должна представлять собой коммуникация животных (и инопланетян). Конечно, отчасти представления о животных как о существах, общающихся в основном с помощью звуков, обусловлены тем, что нередко мы самих животных не видим. Даже если вы слышите, как воркует голубь или стрекочет сверчок, вы, скорее всего, не увидите их, если не подойдете достаточно близко. Это не случайность. У звука есть одно важное свойство, которое (на нашей планете), несомненно, сделало его главным способом коммуникации. Звук способен огибать предметы. Неважно, что голубь скрывается в листве, а сверчок в траве, — звук до нас все равно доходит. Свет, как правило, твердые предметы заслоняют, звук же их огибает. Физические принципы, объясняющие это явление, довольно сложны, не вдаваясь в подробности, отметим, что все дело в длине волны сигнала: длина звуковых волн измеряется в метрах и сантиметрах, а световых — в сотнях нанометров (то есть они примерно в 10 млн раз меньше). Как следствие, звуковые волны «не замечают» мелких препятствий, огибая листья, траву и деревья, примерно так же, как мы сами обходим препятствия в лесу. Но свет в своем микромире сталкивается с гигантскими препятствиями, где каждая молекула кажется размером с гору, через которую нужно перебраться.
Очевидно, что эти образные описания окажутся совершенно другими для планеты, где масштабы резко отличаются от земных. Можно предположить, что в гипотетическом мире, гладком, как шарикоподшипник, где обитают сложные организмы микроскопических размеров, относительное преимущество акустической коммуникации было бы меньше. Но для большинства экосистем, которые мы можем себе представить, свет, безусловно, набирает меньше очков, чем звук. У звука, однако, есть один очень важный недостаток: он может передаваться только через физическую среду наподобие воздуха, воды или почвы. Свет, напротив, может проходить через космический вакуум; он есть на Луне, где царит полная тишина. Аналогичным образом на планете с очень разреженной атмосферой — вроде Марса — звук практически не распространяется. И, хотя когда-то атмосфера Марса была плотнее, в наши дни ни одно существо на этой планете не сможет успешно общаться с помощью звука: вашего крика там никто не услышит.
Второе преимущество звука — скорость распространения. Пусть ей несоизмеримо далеко до скорости света, однако в масштабах земных организмов эта разница невелика. При скорости около 340 м/с акустический сигнал от одного животного к другому доходит практически мгновенно. Мало кто из животных общается друг с другом на расстояниях свыше пары километров (в таком случае задержка составляет несколько секунд), а те, которые это делают, не ждут немедленного ответа — их «собеседник» находится слишком далеко, чтобы сразу же отреагировать, ведь даже самые быстрые животные все равно передвигаются гораздо медленнее, чем издаваемые ими звуки. Иногда задержка во времени оказывается больше, как в случае с песнями китов, которые могут разноситься на сотни километров под водой, но и тогда, поскольку скорость звука в воде намного выше, чем в воздухе, задержка измеряется всего лишь минутами.
Какой бы ни была среда, скорость сигналов играет ключевую роль в эволюции сложного общения у высокоразвитых социальных животных. Ведь условия могут меняться очень быстро: олень резко сворачивает налево, и волкам нужно сообщить членам своей стаи, куда дальше бежать; на вашего сородича вот-вот набросится леопард, и вам нужно его срочно предупредить. Развитая коммуникация помогает решать сложные проблемы, и это решение обычно зависит от времени. Конечно, можно придумать миры, где скорость звука необычайно низкая, и от него нет проку, или настолько высокая, что звук становится ненужным, так как несопоставим с темпом жизни. Представьте себе экосистему, существующую в густой, как кисель, вязкой жидкости, где хищники подползают к вам медленнее улиток, а звук мчится так быстро, что использовать его там, где успешно сработал бы и более медленный сигнал, — пустая трата энергии. Конечно, мы должны отдавать себе отчет в своих стереотипах и рассматривать также и экстремальные варианты, однако стоит все же учитывать и то, что во многих инопланетных средах звук все-таки может оказаться крайне полезным способом общения.
Другое существенное преимущество звука состоит в том, что он способен очень эффективно и компактно передавать большой объем информации — у него, так сказать, больше ширина полосы, чем, например, у нашего гипотетического класса учеников, которые в ответ на вопрос могут только поднимать руку, отвечая «да» или «нет». Звук особенно подходит для этого, так как в масштабах нашей планеты, учитывая размеры обитающих на ней животных, достаточно легко различать множество разнообразных частот, даже когда они смешаны в едином акустическом сигнале. Вспомните, например, что мы можем различить речь одного человека в комнате, полной людей, где каждый занят собственным разговором.
Вот простой, но показательный эксперимент, который вы можете проделать самостоятельно. Пойдите прогуляться на рассвете в весенний лес, когда птицы начинают петь свои утренние песни, и в течение минуты записывайте на телефон звучание их многоголосого хора. Затем загрузите звуковой файл на один из множества сайтов, генерирующих визуальную репрезентацию звука — сонограмму. Вы получите картинку, вроде той, что представлена ниже, где слева направо отложено время, а снизу вверх частота (высота тона): низкие частоты внизу, высокие вверху. Более темные области показывают места, где эта частота используется активнее, — это можно сравнить с нотными записями. На данной записи утреннего птичьего пения, сделанной в Англии, присутствуют звуки как минимум четырех различных видов птиц. Песня каждого из видов отчетливо различима в виде отдельной фигуры на сонограмме, показывающей тонкие различия в способах изменения акустических частот, с помощью которых птицы и создают свои характерные песни. Все они перекрываются, и все же их можно различить — вот что мы подразумеваем под «шириной полосы» звукового канала.
Поэтому на Земле звук представляется отличным способом быстро передавать большие объемы информации на большой территории. И все же, поскольку у животных нет настоящего языка, невозможно не задаться вопросом, действительно ли животные используют весь этот информационный потенциал. Есть ли в восприятии звука человеком нечто особенное, такое, чем не обладают животные? Есть ли у человека физические отличия, позволяющие нам овладеть всеми возможностями акустической модальности и использовать ее для речи, тогда как птицы, летучие мыши и дельфины далеко не так продвинулись в этом отношении? Более подробно мы обсудим этот вопрос в разделе 9, но, что любопытно, ответ, скорее всего, будет отрицательный. Факторов, влияющих на то, возникнет ли язык у данного вида в данной экологической нише, очень много, но фундаментальные физические механизмы образования и, что особенно важно, восприятия звука, по-видимому, одинаковы у самых разных животных. Известно, что у большинства позвоночных, в особенности птиц и млекопитающих, ухо обладает изощренным механизмом — «анализатором частот», который называется улиткой, — способным разделять различные частоты в пределах акустического сигнала так, как наглядно показано на сонограмме.
Люди не уникальны в своем умении улавливать и различать сложные вариации звука, и, хотя наши способности довольно впечатляющи — вы можете, например, узнать голоса своих детей или друзей в шумной компании с другого конца комнаты, — они не исключительны в животном царстве. Королевские пингвины могут узнавать голос своего птенца в колонии из десятков тысяч особей! Наша способность различать звуки различной высоты особенно впечатляет, если вспомнить о том, что любой человек сумеет расположить ноты гаммы по возрастанию частоты, но никто не может интуитивно расположить по возрастанию частоты цвета спектра. Это снова результат универсальных ограничений, накладываемых законами физики. Звуковые волны способны вызывать колебания крошечных волосков кортиевого органа во внутреннем ухе (в улитке), причем звуки разной частоты колеблют разные волоски, что дает нам восприятие разной высоты тона. Но подобно тому, как длины световой волны не хватает, чтобы обогнуть кусты, ее обычно не хватает и на то, чтобы заставить волоски — да и вообще что-либо крупнее отдельного атома — колебаться. Поэтому, если только сигналам не нужно проходить сквозь вакуум, — а звук этого не умеет — акустическая модальность представляется весьма многообещающим каналом для любого типа коммуникации, независимо от специфики эволюционной истории планеты. Когда мы, наконец, обнаружим инопланетян, то не удивимся, если окажется, что они «говорят» звуками, даже если все остальное в них откровенно чужое.
И здесь мы сталкиваемся с необычной дилеммой. Мы убедились в явных преимуществах акустического способа общения. Дельфины, отличающиеся высоким интеллектом, общаются звуками. Волки с их способностью к сотрудничеству общаются звуками. Певчие птицы — настоящие виртуозы вокала. Но по сравнению с этими животными наши ближайшие родственники, крупные человекообразные обезьяны, — просто «чайники» с точки зрения голосового общения. Каким образом мы умудрились стать такими говорливыми, если гориллы, например, фактически немые? Ученые пытались обучить шимпанзе и бонобо выговаривать звуки человеческой речи, но это, похоже, за пределами их голосовых возможностей. Могли ли наши общие с человекообразными обезьянами предки использовать какие-то примитивные акустические сигналы, которые у нас развились в речь, но исчезли затем в других эволюционных линиях наших сородичей-приматов? Наш общий с современными шимпанзе предок жил сравнительно недавно, около 6 млн лет назад. Общий предок человека, шимпанзе и горилл жил почти 10 млн лет назад. Однако наш общий предок с волками и дельфинами жил значительно раньше, по-видимому, 95 млн лет назад — безусловно, еще при динозаврах, — а с птицами наша эволюционная история разошлась 320 млн лет назад, вскоре после того, как наши предки выползли из моря на сушу. Так что вряд ли можно утверждать, будто звуковая основа нашего речевого искусства имеет то же происхождение, что и голосовые способности волков и дельфинов, не говоря уже о птицах. Скорее всего, голосовая коммуникация быстро эволюционировала у наших шимпанзеподобных предков, отделившихся от ветви немых древесных сородичей, и в результате конвергенции они приобрели те известные голосовые способности, которые мы наблюдаем у других, менее родственных нам животных. Конвергенция голосовых способностей широко распространена на Земле, а это значит, что и на других планетах должны встречаться сходные эволюционные траектории.
Свет: зрительная коммуникация
Гораздо более вероятно, что наши предки 6 млн лет назад общались преимущественно с помощью визуальных знаков и сигналов. Изучение живущих в неволе крупных человекообразных обезьян продемонстрировало их особую склонность к освоению тех или иных форм языка жестов, и, хотя существуют значительные разногласия по поводу того, можно ли назвать это настоящим языком, нет никаких сомнений, что у наших ближайших родственников преобладает именно визуальное общение. Шимпанзе можно обучить довольно сложным последовательностям жестов, обозначающих широкий спектр понятий, и эта способность, по-видимому, более осмысленна, чем навыки, приобретаемые с помощью простой дрессировки. У шимпанзе даже развивается необычная привычка разговаривать с самим собой на языке жестов, если рядом нет других особей. Так почему же в природе не наблюдается ни одного полноценного визуального языка (не считая тех, что недавно изобретены нашим уникальным видом)? Почему наши предки, по-видимому, отказались от языка визуального общения в пользу акустических средств?
Зрительные сигналы чрезвычайно распространены в животном мире: самцы птиц демонстрируют ярко окрашенное оперение потенциальным партнершам; большие «глаза» на крыльях бабочек отпугивают хищников; лица у самцов мандрилов причудливо окрашены в красно-синие цвета; множество животных, таких как скунсы и божьи коровки, используют яркие узоры как предупреждение врага, что с ними лучше не связываться. Еще сложнее танец пчел, с помощью которого они информируют подруг по улью, где можно найти пищу. Распространенность зрительных сигналов, вероятно, обусловлена тем, что сама способность видеть оказалась чрезвычайно полезной с эволюционной точки зрения. Светочувствительные бактерии чрезвычайно широко распространены, и они невероятно древние — слишком древние, чтобы точно определить время появления способности воспринимать свет. Но в результате исследования белков, с помощью которых глаза современных животных воспринимают свет, мы знаем, что зрение животных ненамного моложе самого животного царства — оно появилось около 700 млн лет назад. Даже наш общий предок с медузой, вероятно, был зрячим. Поэтому у зрения хватило времени, чтобы приспособиться к целому набору стратегий передачи сигнала.
Как способ передачи информации свет обладает многими преимуществами. У него высокая скорость, как и у звука (конечно, даже выше, но трудно назвать условия, в которых эта разница может иметь значение, даже на других планетах). Глаза возникли в ходе эволюции ради решения нескольких задач, основные из которых — найти еду и самому не стать чьей-то едой, поэтому механизм улавливания света был уже основательно сформирован к тому времени, когда появилась возможность передачи и обработки зрительных сигналов. Световые волны также имеют разную частоту (цвета), что позволяет вносить в зрительный сигнал дополнительную информацию, по аналогии с комбинациями частот при использовании акустического канала коммуникации. Наконец, свет движется строго по прямой. Из этого следует, что светочувствительная система (в нашем случае — глаза) способна различать источники света, находящиеся совсем близко друг от друга в пространстве, скажем, кончик и основание вашего пальца. Это обеспечивает зрительному сигналу дополнительный уровень информации: вы можете различить жесты «большой палец вверх» и «большой палец вниз». Звук, напротив, распространяется, как круги на воде, во всех направлениях, и составить пространственную карту источников звука чрезвычайно трудно. Даже животные, способные определить источник звука с высокой точностью, как, например, совы, охотящиеся в лесном сумраке на добычу, или песцы, ныряющие в сугробы за грызунами, располагают лишь зачаточной способностью различать источники сигнала в сравнении с вашим умением воспринимать тонкое различие между буквами «е» и «с» на этой странице.
Но на этом преимущества зрительной коммуникации по большому счету заканчиваются, и начинаются недостатки. Свет мчится по прямой, потому что длина его волны намного короче, чем у звука, но, как мы убедились, по этой же причине чуть ли не любые препятствия служат ему помехой. Мы не можем видеть сквозь стены, деревья, почву или тучи, и животные тоже этого не умеют, на какой бы планете они ни жили. Свет хорош, когда вы находитесь рядом с тем, с кем непосредственно общаетесь, но при увеличении расстояния повышается вероятность, что между вами окажется препятствие, а тогда зрительная коммуникация станет невозможной. Кроме того, свет сильно рассеивается даже в такой прозрачной среде, как воздух, а особенно в воде. Даже в самых незагрязненных, кристально чистых морях перепады солености, подводные течения и даже планктон, плавающий в толще воды, ограничивают видимость. Обычно на расстоянии свыше нескольких метров уже ничего не различить. Хотя на нашей планете атмосфера достаточно прозрачная, другим планетам повезло гораздо меньше; на Юпитере и Сатурне низкие температуры, а значит, большинство слоев атмосферы там, скорее всего, непрозрачно из-за облаков кристаллического аммиака и других химических соединений. Мы недостаточно представляем себе атмосферы планет в других звездных системах, но у нас нет оснований предполагать, что они окажутся столь же изумительно прозрачными, как наша.
Даже если вам повезло жить в идеально прозрачной атмосфере без деревьев и прочих препятствий, у световой коммуникации есть еще одно неудобство. Информационно значимое различие между кончиком и основанием пальца становится все труднее и труднее для восприятия по мере увеличения расстояния — не только потому, что свет рассеивается, но и в силу законов геометрии. Вы не сможете прочитать строки этой книги с расстояния более чем пара метров; шрифт слишком мелкий для разрешающей способности вашей зрительной системы. Даже если вы различаете свет, информацию из него извлечь трудно, и это ограничение, по-видимому, работает как в нашем мире, так и в любой инопланетной среде.
Какие обходные пути могли бы использовать инопланетные (или земные) животные, чтобы компенсировать недостатки зрительной коммуникации? Конечно, зрительное общение может ограничиваться ситуациями, когда животные находятся близко друг к другу, препятствий нет и возможно четкое пространственное различение сигналов. Именно так и происходит у большинства земных видов, общающихся преимущественно с помощью зрительных коммуникаций, в том числе и у наших ближайших родственников. Некоторые животные, например светлячки, испускают собственный свет, притом очень интенсивный. Такой яркий сигнал виден издалека и успешно выполняет свою функцию: привлечение брачных партнеров.
Но таким способом можно передавать лишь простейшие сигналы. Используя определенную последовательность вспышек света, можно закодировать в сигнале некоторое количество дополнительной информации, как, например, при использовании азбуки Морзе или подобно тому, как пауки-волки или кенгуровые прыгуны барабанят по земле, используя различные комбинации ударов по типу двоичного кода, чтобы обозначить свою видовую принадлежность, а порой даже свою «личность». Но сложность информации, которую животное может закодировать в подобном сигнале, ограниченна. Если из сигнала, построенного по типу морзянки, пропадет один бит — точка или тире, то сообщение будет искажено. Поэтому те, кто используют пульсирующий сигнал, упрощают задачу, например, скорость световых вспышек используется для демонстрации привлекательности самца, который их посылает. Световые сигналы для сложной коммуникации, по-видимому, не очень подходят.
Впрочем, одна группа животных в связи с этим заслуживает особого упоминания — это головоногие моллюски: осьминоги, кальмары и каракатицы. У многих из них есть специализированные клетки кожи — хроматофоры, которые способны активно менять цвет под управлением высокоразвитой нервной системы животного. Что любопытно, управляет этими процессами не всегда головной мозг, хотя головоногие обладают самым сложным мозгом среди всех беспозвоночных. Некоторые из реакций смены окраски в ответ на раздражители, по-видимому, представляют собой аналог того, что принято называть рефлексами. Так или иначе, умопомрачительная пестрота узоров, в особенности у каракатиц, отличается такой сложностью и такой переменчивой динамикой, что трудно отделаться от мысли, будто эти краски служат основой высокоразвитого языка. На самом деле у нас достаточно данных, подтверждающих, что эти психоделические представления со сменой цветов — не язык как таковой, а способ демонстрировать элементарные эмоциональные состояния другим каракатицам, а также, как ни странно, — сбивать с толку и, по сути, гипнотизировать добычу, прежде чем наброситься на нее.
Конечно, дело не в том, есть ли у каракатиц цветовой язык или нет. Сложность визуальных сигналов, порождаемых вихрем пульсирующих красочных узоров, возникающих на коже каракатицы, словно на полотне художника, отчетливо иллюстрирует, как много информации может передаваться при таком способе общения. Если на какой-то экзопланете прочие недостатки зрительной коммуникации можно обойти (например, там нет деревьев и других препятствий, заслоняющих визуальные сигналы), то, несомненно, возможность возникновения визуального языка, основанного на чередовании сложных цветных узоров, вполне допустима с точки зрения эволюции.
Однако все эти рассуждения о сложных зрительных сигналах и завораживающей смене окраски у каракатиц не затрагивают одну из более распространенных, но менее осознанных форм визуального общения, которую условно называют «языком тела». Язык тела мы используем ежедневно в общении с другими людьми, практически не осознавая этого. Многочисленные книги по самосовершенствованию рассказывают, как управлять языком тела, чтобы создавать впечатление уверенности, доминирования или привлекательности, так что в какой-то степени осознанное управление сигналами, которые мы посылаем другим, по-видимому, все же существует.
Можно оценить значение этих неуловимых визуальных подсказок, задумавшись о нашем общении с домашними животными. Особенно с собаками, которые десятки тысяч лет эволюционировали совместно с людьми, и оба вида приобрели особую восприимчивость к молчаливым посланиям друг друга. Если у вас есть собака, вы непременно догадываетесь о ее чувствах: радости, грусти, возбуждении, голоде, раздражении. Помимо определенных элементов голосового общения, все это передается языком тела: позой, движениями хвоста, положением ушей и тем особым трогательно-печальным выражением глаз, когда они что-то выпрашивают.
Но обратите внимание, что этот невероятно эффективный и довольно сложный коммуникативный канал ломается, как только вы встречаетесь с незнакомой собакой, особенно если у вас нет никакого опыта общения с собаками. И если только вы не увлекаетесь наблюдениями за поведением собак, то при встрече с незнакомым животным на улице вы вряд ли догадаетесь, что оно о вас думает, да и само животное не сможет понять ваши намерения на его счет. Наши отношения с четвероногим другом действительно сугубо личные. Язык тела можно обобщать лишь до известного предела, за которым индивидуальные особенности и предпочтения размывают значение, присущее сигналу. Не существует общепринятого словаря зрительных сигналов — они могут содержать слишком много информации, к тому же сообщения с одинаковым смыслом иногда слишком сильно различаются. Хотя визуальная модальность по своей природе вполне может послужить основой настоящего языка, возможно, в условиях нашей планеты, для тех животных, которые возникли на ней в ходе эволюции, этот способ коммуникации оказался слишком нестабильным и уязвимым, чтобы получить дальнейшее развитие. На других планетах отсутствие растительного покрова в сочетании с разреженной атмосферой (как на Марсе), где вследствие местных причин звук распространяется хуже, а небо — кристально чистое, условия могут оказаться более благоприятными для появления животных с развитым визуальным языком.
Обоняние: древнейшая модальность
И слух, и зрение настолько привычны нам, людям, что не нужно напрягать воображение, чтобы представить себе мир инопланетян, наполненный визуальным и звуковым общением. Но ни звук, ни свет не являются древнейшими способами передачи сигналов на Земле. Исконный и древнейший канал коммуникации — тот, который нам крайне трудно вообразить в качестве эволюционной основы языка; более того, чаще всего мы вообще его не замечаем. Этот канал коммуникации — обоняние. Животные чувствуют запах, причем очень хорошо. Даже у бактерий есть «обоняние», если расширить это определение до естественных пределов, то есть восприятия химических соединений в окружающей среде. Уже древнейшие формы жизни должны были получить огромное преимущество от способности отслеживать концентрацию питательных веществ в воде вокруг себя и, вместо того чтобы тыкаться вслепую, развили способность «следовать чутью» (пусть у них еще и не было носов, которыми можно нюхать в буквальном смысле слова).
Как и в случае со зрением, едва лишь у организмов разовьется механизм восприятия чего-либо значимого в окружающей среде (света, пищи), этот механизм можно приспособить для обмена сигналами, что и произошло, безусловно, на очень раннем этапе истории земной жизни. Даже взаимодействие между клетками в организме осуществляется с помощью химических сигналов, так что «химическая коммуникация» в самом широком смысле возникла по крайней мере с появлением многоклеточной жизни, а возможно даже 3,5 млрд лет назад. В наши дни химические сигналы распространены всюду во всем животном царстве. Так почему же не существует химического языка как полноценного средства общения? Почему мы не пишем стихи запахами? Является ли этот неожиданный факт отсутствия высокоразвитой химической коммуникации всего лишь случайностью, обусловленной историей природы и эволюции на Земле, или следует ожидать, что на любой другой планете, куда мы прилетим, тоже не окажется Шекспиров, пишущих шедевры с помощью метеоризма?
Идея языка, основанного на запахах, может показаться нелепой, поскольку вы, возможно, считаете, что различных запахов — химических соединений — просто недостаточно для того, чтобы передать огромное разнообразие понятий, представленных в нашем языке словами. Однако это заблуждение. Даже при небольшом количестве различных запахов число возможных комбинаций огромно. Установлено, что наши, не бог весть какие, носы располагают рецепторами, чувствительными к 400 различным химическим соединениям, собаки различают 800, а крысы — до 1200. Следовательно, теоретически мы способны различить около 10120 комбинаций химических раздражителей — что намного превышает число атомов во всей Вселенной. Хотя из этого необязательно следует, что мы способны сознательно отличить любую возможную комбинацию запахов от другой, но можно, по крайней мере теоретически, утверждать, что химическая модальность обладает сложностью, достаточной для передачи информации на таком уровне, который ассоциируется у нас с языком.
Подобно тому как улитка в нашем ухе разделяет звук на частотные компоненты, каждый из 400 обонятельных рецепторов в носу посылает отдельное сообщение обонятельной луковице мозга, которая интегрирует их в ощущение запаха. Достаточно беглого сравнения принципов работы улитки и обонятельной луковицы, чтобы убедиться — с точки зрения строения нервной системы нет никаких оснований считать, будто язык запахов в принципе невозможен. Чемпионы по сложному химическому общению на Земле, разумеется, насекомые. Они используют запахи для привлечения брачных партнеров, для того, чтобы узнавать собратьев по колонии, чтобы отмечать дорогу к пище и подавать сигнал тревоги в случае появления врага. Зачастую, даже когда известно, что используется лишь сравнительно небольшое число химических соединений — скажем, два десятка, оказывается, что близкородственные виды насекомых сочетают эти соединения немного по-разному, так что послания одного вида нельзя спутать с посланиями другого.
Однако, как и в случае с другими модальностями, химическое восприятие должно отвечать определенным физическим требованиям, чтобы стать потенциальным каналом сложной коммуникации. Скорость света и звука высока, чего нельзя сказать о химическом сигнале. Вспышка светлячка доходит до адресата мгновенно, стрекотание сверчка — с задержкой в одну-две секунды. В любом масштабе крупнее нескольких сантиметров скорость распространения химических сигналов от источника в сотни, а то и в тысячи раз меньше. Хотя «скорость запаха» практически невозможно измерить, обычно верно следующее: скорость пассивной диффузии намного ниже, чем если запах разносится ветром. А значит, следует полагать, что абсолютным верхним пределом скорости запаха должна быть скорость ветра: она обычно порядка 10 м/с (сравните со скоростью звука, которая составляет 340 м/с). Предположим, вы ожидаете, что ветер донесет пахучее сообщение к вам от отправителя через дорогу. Если день ветреный («сильный ветер», 6 баллов по шкале Бофорта, примерно 13 м/с), то вам повезет, и вы получите его через одну-две секунды, но тихим летним вечером («штиль», 0 по шкале Бофорта, скорость ветра до 0,2 м/с) вам придется ждать минуту, а то и больше, пока сообщение до вас дойдет. Разумеется, на планете, где постоянно дуют сильные устойчивые ветры, обмен химическими сигналами мог бы обеспечить скоростной канал коммуникации. К сожалению, это был бы исключительно односторонний канал — попробуйте-ка ответить своему партнеру по общению, отправляя пахучий сигнал против штормового ветра!
Наивная идея ускорить химическую коммуникацию с помощью ветра влечет за собой и другие проблемы. Когда воздух равномерно течет над ровной поверхностью, он обычно движется по прямой, и запахи могут непосредственно доходить от своего источника до животного, воспринимающего их. Но если скорость ветра возрастает или местность пересеченная, воздух разбивается на мелкие вихри и, в конце концов, превращается в хаотичный шквал ветровых потоков, постоянно меняющих направление. Любая изысканная комбинация различных запахов, источники которых, возможно, намеренно размещены в разных точках, чтобы придать сложному сигналу тонкие нюансы, в конечном итоге смешается и приобретет однородность, как капля пищевого красителя в тесте для кекса. Необходимость разделять эти химические сигналы и одновременно распространять их в среде может стать решающим ограничением для эволюции химического языка. Любым инопланетянам, пытающимся построить технологическую цивилизацию по учебникам, написанным запахами, придется попросту ограничиться общением на коротких расстояниях, на которых запахи не смешиваются. Разве что это будут очень маленькие инопланетяне.
Электричество: язык жизни
Теперь оставим уютные и привычные нам миры зрения, звука и запаха, чтобы углубиться в мир модальности, столь экзотической для нас, что нам вообще сложно представить, как животные, обладающие этим почти фантастическим чувством, воспринимают мир. В первую очередь это невероятные электрические рыбы Африки и Южной Америки. Если существуют земные виды, способные дать нам радикально иное представление о возможных коммуникативных системах инопланетян, то, очевидно, это именно они.
Электричество — безусловная основа земной жизни. Всему живому необходимо запасать энергию и перемещать ее внутри организма. На Земле это всегда, без исключений, осуществляется благодаря перемещению электрического заряда (положительного или отрицательного) внутри клетки и между клетками. Заряды взаимодействуют между собой с определенной силой (одинаковые заряды отталкиваются, противоположные притягиваются), поэтому для прохождения заряда сквозь электрическое поле нужна энергия, как при движении массы сквозь гравитационное поле — представьте себе, что вы толкаете машину в гору. Можно, конечно, дать разгуляться фантазии, воображая, что на иных планетах может возникнуть жизнь, использующая для хранения энергии какое-то другое поле, может быть даже гравитационное, но при нынешнем знании физических законов такие гипотезы не кажутся убедительными: в действительности гравитация не очень мощная сила, она ощутима только для очень крупных объектов.
Так или иначе, на Земле «жизнь» означает «электричество». Если все живое генерирует электричество, то рано или поздно у какой-либо формы жизни разовьется способность его улавливать, чтобы охотиться на другие организмы и поедать их. Электрорецепция, то есть способность воспринимать электрические поля, широко распространена у множества различных видов рыб, в том числе акул, но также встречается у амфибий, например саламандр, и, как ни странно, у некоторых млекопитающих, таких как утконос, который выслеживает добычу, улавливая электрические признаки присутствия живых существ в мутной от ила речной воде.
Учитывая, что в воде обитает множество хищников с электрорецепторами, целенаправленное использование электрических сигналов в целях коммуникации может показаться рискованной затеей. Однако у некоторых видов рыб, в особенности южноамериканских ножетелок и африканских слонорылов, развились специализированные электрические органы, генерирующие в водной среде сложные переменные электрические поля. Специализированные клетки — электроциты — действуют как стопка из кнопочных батареек: каждая генерирует небольшое напряжение, но если соединить их последовательно, можно получить достаточно мощный сигнал. Так как электроциты происходят из мышечных клеток (у которых самый высокий уровень электрической активности в организме), то рыба способна очень точно управлять своей электрической активностью, подобно тому как вы умеете точно управлять своей речью с помощью мускулов гортани и языка. Естественно, у этих рыб, так же как у их врагов, например акул, развились и электрорецепторы — специализированные клетки, улавливающие электрическое поле в окружающей среде.
Электрические рыбы используют создаваемые ими электрические поля в двух целях. Во-первых, они умеют ориентироваться в окружающей среде, улавливая возмущения электрического поля, вызванные как живыми, так и неживыми объектами. Например, когда они приближаются к камню, характер электрического поля вокруг них слегка меняется, и мозг воспринимает это во многом так же, как мы воспринимаем объекты, улавливая свет. Каким удивительным, должно быть, видится мир через возмущения электрических полей! Этот вид чувственного восприятия мы не в силах понять напрямую, хотя, наверное, ради развлечения можно сконструировать симулятор, преобразующий возмущения электрических полей в зрительные сигналы.
Однако особый интерес для нас представляет то, каким образом рыбы используют электрические поля для коммуникации. Хотя представители африканских и американских видов рыб кодируют информацию, передаваемую электрическими сигналами, несколько по-разному, основной принцип у них одинаков: электрическое поле целенаправленно изменяется, или модулируется, и ему придается характерный ритм. Легкие различия в периодичности или последовательности волн помогают рыбам определить вид особи, ее пол, даже социальный статус и место в иерархии. В темных, мутных илистых водах тропических рек зрение практически бесполезно, и данный сложный механизм восприятия окружающего мира и общения с другими представителями своего вида кажется идеальным.
Безусловно, потенциальная сложность электрических сигналов достаточно высока, чтобы они могли стать основой для высокоразвитого языка. Электрические поля распространяются быстро, и местоположение того, кто посылает сигнал, установить легко — что неудивительно, ведь известно, что рыбы также используют свои поля, чтобы обходить неподвижные объекты. Наконец, форма сигнала (чисто теоретически, поскольку неясно, умеют ли рыбы ее менять) могла быть промодулирована с помощью волн различной длины, чтобы сигналы преодолевали естественные препятствия среды и коммуникация была успешной на достаточных расстояниях — больше, чем у электрических рыб, у которых коммуникативная дистанция составляет всего несколько метров.
В целом электрический канал коммуникации представляется идеальной модальностью для эволюции языка. Однако достоверно известно, что ни одна электрическая рыба не обладает языком, и, что еще больше настораживает, эти два семейства рыб — единственные, у кого вообще имеется развитая система электрической коммуникации. Почему общение с помощью электрических сигналов не получило большего распространения и развития в животном мире? Не свидетельствует ли наличие на Земле подобного рода барьеров для такой коммуникации, сравнимой с телепатией, о том, что обитатели иных миров, как и мы, вряд ли изъясняются на языке электричества?
Существуют, очевидно, две причины, по которым на Земле очень мало видов с такой высокоразвитой системой, как у этих рыб, позволяющей посылать и обнаруживать электрические сигналы. Во-первых, это весьма дорогостоящее эволюционное решение с точки зрения как возникновения, так и дальнейшего развития. Генерирование мощных электрических сигналов требует больших затрат энергии, а немалый объем мозга животного должен быть отведен для расшифровки и интерпретации сложных сигналов, полученных от множества электрорецепторов. Короче говоря, электрическое общение, по-видимому, может возникнуть лишь под очень сильным эволюционным давлением — по сути, когда у животных нет иного выбора. Аналогичным образом у летучих мышей развилась эхолокация — еще один по-настоящему полезный трюк, потому что иначе они не могли бы занять свою нишу как обитатели пещер, вылетающие кормиться только по ночам. Поэтому электрические рыбы напоминают механика, которому вы платите за ремонт машины. У него есть специализированные инструменты для решения специфических проблем; эти инструменты могли бы быть полезными и вам, если бы они у вас уже были, но покупать их самому — овчинка выделки не стоит.
Вторая причина, по которой общение с помощью электрических сигналов не столь распространено, связано с физическими ограничениями. Электрические поля существуют в материалах, которые не обладают как слишком высокой проводимостью, так и слишком хорошими изоляционными свойствами (поэтому ни металл, ни воздух не годятся для этой цели). Хотя на нашей планете не так уж часто встречаются металлические среды, воздуха у нас хватает, и животные, обитающие вне воды, не смогли бы поддерживать постоянные электрические поля, как те, с помощью которых электрические рыбы воспринимают окружающие предметы. Как мы уже убедились на примерах других модальностей, эволюция надстраивает сложные решения поверх простых — берет сенсорные системы типа зрения, слуха и обоняния и приспосабливает их для коммуникации.
Если электрорецепция не работает на суше, там не возникнет и электрическая коммуникация. Любопытно, что некоторые наземные животные, такие как ехидна, которые все же используют электрорецепцию, нашли очень специфические эволюционные решения этой проблемы — например, покрыть свой электрочувствительный «клюв» большим количеством проводящей слизи, — но эти примеры, вероятно, слишком немногочисленны и разрозненны, чтобы могло появиться такое коммуникативное новшество. Поэтому на нашей планете общение с помощью электричества либо неосуществимо (на суше), либо нецелесообразно (когда вода достаточно прозрачная, чтобы пользоваться другими органами чувств). Развития электрической коммуникации следует ожидать на такой планете, на которой в океанах царит полная темнота; а поскольку даже в нашей Солнечной системе существуют как минимум два подобных мира (спутники Сатурна Титан и Энцелад), подобные среды могут встречаться достаточно часто.
***
Мы не можем быть уверены, что учли все возможные коммуникативные модальности, которые потенциально могли бы передавать сложную информацию. Некоторые из них, например передача информации магнитным способом, попросту не наблюдаются у животных на Земле, поэтому нам трудно судить о том, что могло бы (или не могло) послужить толчком к их эволюции. Другие теоретически рассматривались философами или фантастами и на бумаге выглядят вполне правдоподобно. В романе Фреда Хойла «Черное облако» потоки ионизированного газа служат для обмена информацией между распределенными «органами» космического существа величиной в миллионы километров. Выдвигать умозрительные гипотезы, пусть даже и полезные, не то чтобы совсем легко, но необременительно, так как не требует доказательств.
В этом разделе мы убедились, что эволюция на нашей планете, с присущим ей богатством и разнообразием, освоила не только те модальности, которые представляются нам очевидными кандидатурами на роль основы языка, но чуть ли не все коммуникативные стратегии, возможные в земных условиях. Даже если чужая планета резко отличается от Земли по составу атмосферы, температуре и давлению, а также по химическим элементам и их соединениям, из которых состоит поверхность, мы по крайней мере можем опираться на исследования адаптаций животных на Земле, чтобы делать выводы о том, какие способы общения могут или не могут использовать обитатели других планет.
В темном, подземном мире, например в океанах под ледяной поверхностью Энцелада, может полностью отсутствовать свет, а значит, не возникнет зрение, и безглазые существа могут развить полноценную и богатую коммуникативную систему с использованием одного только звука. Напротив, у обитателей разреженной марсианской атмосферы звуковое общение — далеко не лучший выбор.
Как мы убедились, рассматривая различные способы движения в предыдущем разделе, наша Земля — это эволюционный полигон для испытания довольно ограниченного количества реально осуществимых решений, допускаемых законами физики. Инопланетяне, живущие в мире без света, будут посылать звуковые сигналы, как летучие мыши и дельфины, а обитатели безоблачного неба — сверкать друг для друга всеми цветами радуги. Если инопланетный мир по своим физическим условиям в целом подобен нашему, там, скорее всего, на нас обрушится такая же лавина стимулов разных модальностей, с какой мы сталкиваемся во время прогулки по земному лесу.
