Джереми Уэбб

«Ничто». Глава из книги

Глава 1. В самом начале

«Астрономия подводит нас к уникальному событию — к возникновению Вселенной из ничего», — заметил Арно Пензиас, американский физик, лауреат Нобелевской премии. Он имел в виду начало всех начал — Большой взрыв. Неудивительно, что и мы решили начать именно с этого события. Для разнообразия мы чуть позже ненадолго отправимся в Древний Вавилон, а затем — в наисовременнейшие лаборатории, где занимаются томографией мозга. Кроме того, нам сообщат, как появился символ, который вы, скорее всего, всегда принимали как нечто само собой разумеющееся. А еще будьте готовы узнать, что в наших головах имеется орган, о котором вы, вероятно, никогда не слышали. Попутно мы ознакомимся с плодами новой области науки, пытающейся исцелять тело с помощью силы духа.

Большой взрыв

Наша Вселенная появилась в результате так называемого Большого взрыва. Но каким образом космос возник из ничего? Для начала разберемся, что вообще сегодня подразумевается под Большим взрывом. Слово Маркусу Чауну.

Вначале было Ничто. Потом родилась Вселенная — в раскаленном огненном шаре Большого взрыва. Но что это такое — Большой взрыв? Где он произошел? И как астрономы поверили в столь нелепую историю?

Примерно 13,82 миллиарда лет назад Вселенная, где мы обитаем, возникла в буквальном смысле из ничего. Появился гигантский огненный шар: в сущности, его появление и называют Большим взрывом. Все на свете: материя, энергия, даже время и пространство, — все начало существовать именно в это мгновение.

В самые первые мгновения после Большого взрыва все, из чего состояла тогдашняя Вселенная, занимало чрезвычайно малый объем и имело невероятно высокую температуру. Представьте себе фантастически горячий котел, наполненный электромагнитным излучением и микроскопическими частицами вещества, каких уже не найдешь в сегодняшней Вселенной. Расширяясь, огненный шар остывал, и все больше и больше структур начинали «вымораживаться».

Постепенно фундаментальные частицы, какими мы их знаем сегодня, строительные блоки всей обычной материи, обрели свой нынешний вид. Частицы собирались в атомы, начали расти галактики, возникли звезды, в том числе и наше Солнце. Примерно 4,55 миллиарда лет назад образовалась Земля. Как говорится, дальнейшее — история.

Это исключительно масштабная панорама творения. Однако астрономы и физики, вооруженные растущей массой доказательств своих теорий, настолько уверены в этом сценарии, что даже считают: можно определить конкретные условия, в которых развивалась эта ранняя Вселенная — мгновение за мгновением.

Нет, это не значит, что мы способны проследить ее развитие начиная с момента возникновения. Физики могут разве что попытаться описать то, что происходило начиная с того момента, когда Вселенная уже имела возраст около 10–35 с — ноль, запятая, 34 нуля, единица.

Взгляд в прошлое

Физики могут мысленно запустить процесс развития Вселенной вспять, наблюдая, как она раскаляется и сжимается: подобным образом нагревается сжатый воздух в велосипедном насосе. Однако из теории как будто следует, что температуры в момент Большого взрыва были бесконечно велики. А такие бесконечные величины служат предупреждением: вероятно, в теорию вкралась ошибка.

Сейчас глубже всего в прошлое нас погружают так называемые Теории великого объединения (Grand Unified Theories, GUT). Они пытаются показать, что три основные силы, управляющие поведением всей материи, — сильное и слабое ядерное взаимодействие и электромагнитное взаимодействие, — представляют собой различные проявления одного «супервзаимодействия».

В основе каждого природного взаимодействия лежит обмен частицами-посланниками — бозонами различных видов. Такой посланник передает взаимодействие между двумя частицами, подобно тому как теннисный мяч передает игроку силу удара противника. По мнению ученых, при достаточно высоких температурах (как во Вселенной возрастом 10–35 с) электромагнитное, сильное и слабое взаимодействия были идентичны и передавались при помощи так называемого Х-бозона.

Физики хотят показать, что и гравитация — одно из проявлений супервзаимодействия. Они предполагают, что гравитация «отпочковалась» от остальных трех сил примерно через 10-43 секунды после Большого взрыва. Но до того, как они сумеют объединить эти четыре силы, ученым придется описывать гравитацию с помощью квантовой теории, которая добилась огромных успехов в описании других взаимодействий. Физики полагают, что это, мягко говоря, трудная задача.

Однако ученые считают, что, разработав свою объединенную теорию, они сумеют выяснить, что же произошло в момент «сотворения всего сущего», и объяснить, как 13,82 миллиарда лет назад Вселенная вдруг появилась из ничего.

Это чрезвычайно малый отрезок времени, однако не следует думать, будто за такое время, прошедшее с момента возникновения мира, ничего особенного не произошло. Хотя структура Вселенной сейчас не очень-то меняется даже на протяжении миллиона лет, в ее юности все трансформировалось куда быстрее.

Так, по мнению физиков, в промежутке между окончанием первой десятой доли секунды и первой секунды после Большого взрыва произошло столько же событий, сколько и между первой сотой долей секунды и первой десятой долей секунды — и так далее, по логарифмической шкале, вплоть до самого-самого начала. Если запустить историю Вселенной вспять, как фильм, пространство окажется заполненным все более и более бешеной деятельностью.

Дело в том, что юной Вселенной управляло главным образом электромагнитное излучение — в виде фотонов, небольших пакетов энергии. А чем выше температура, тем выше и энергия фотонов. Сегодня фотоны высокой энергии могут превращаться в частицы вещества, поскольку одна форма энергии способна трансформироваться в другую. Как установил Эйнштейн, масса (m) является просто своего рода формой энергии (E), они связаны друг с другом через его знаменитое уравнение E = mc2, где c — скорость света.

Из уравнения Эйнштейна вытекает, что частицы с определенной массой (m) могут возникать, если пакеты излучения, фотоны, имеют энергию не меньше mc2. Иными словами, при определенной температуре (и выше) фотоны обладают достаточной энергией, чтобы произвести частицу с массой m, а при более низкой температуре они такую частицу создать не способны.

Если заглянуть в прошлое достаточно далеко, мы окажемся во времени, когда температура была настолько высокой, а фотоны имели настолько большую энергию, что их столкновение могло порождать частицы буквально «из чистой энергии». Какими были эти частицы до того, как Вселенной исполнилось 10–35 секунды, мы не знаем. Мы можем лишь сказать, что они были гораздо тяжелее тех, что знакомы нам сегодня: скажем, электрона или t-кварка.

Время шло, температуры падали, и смесь частиц во Вселенной постепенно превращалась в суп из все менее и менее массивных частиц. Каждая частица была «королем на час» — или, по крайней мере, на долю секунды. При этом шел и обратный процесс — материя трансформировалась обратно в энергию излучения, когда частицы сталкивались, порождая фотоны.

Что же, по мнению физиков, представляла собой Вселенная через каких-то 10–35 с после Большого взрыва?

Прежде всего отметим, что пространство, которому суждено было стать «наблюдаемой Вселенной», имеющей ныне 84 миллиарда световых лет в поперечнике, умещалось тогда примерно в объеме одной-единственной горошины. Температура этого сверхплотного вещества составляла невообразимые 1028°C.

При такой температуре, по расчетам физиков, сталкивающиеся фотоны обладали как раз достаточной энергией для того, чтобы породить частицу под названием X-бозон, имеющую массу в миллион миллиардов раз больше, чем у протона. Пока никому еще не удавалось наблюдать X-бозон, поскольку для этого нам потребовалось бы в земной лаборатории воссоздать экстремальные условия, существовавшие лишь через 10–35 с после Большого взрыва.

Насколько же далеко в прошлое могут заглянуть физики в своих лабораториях?

Ответ: они могут воссоздать то время, когда Вселенной исполнилась уже одна триллионная (10–12) секунды. К тому моменту она успела остыть до примерно 100 миллионов миллиардов градусов, что все равно в 10 миллиардов раз выше, чем температура в центре Солнца. В 2012 году физики из ЦЕРНа (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, CERN), Европейской организации по ядерным исследованиям, воссоздали эти условия в гигантском ускорителе частиц — Большом адронном коллайдере. В нем ученым удалось получить частицу, напоминающую бозон Хиггса: как полагают специалисты, этот бозон исчез из Вселенной через триллионную долю секунды после Большого взрыва.

Пропасть между 10–35 секунды и триллионной долей секунды в данном случае колоссальна. Мы знаем, что на протяжении почти всего этого периода материя была сжата сильнее, чем самая компактная форма вещества, какую мы знаем сегодня: материя внутри ядер атомов. По мере падения температуры снижались и энергетические уровни фотонов, порождая частицы со все более низкой массой.

В какой-то момент возникли кварки — «кирпичи», из которых состоят нейтроны и протоны. К тому времени, когда Вселенной исполнилась примерно одна сотая секунды, она уже остыла достаточно, чтобы в ней доминировали знакомые нам современные частицы: фотоны, электроны, позитроны и нейтрино. Нейтроны и протоны тоже уже имелись, но их было немного — они составляли тогда лишь весьма незначительную долю частиц во Вселенной.

Когда с момента возникновения Вселенной прошла примерно секунда, температура успела снизиться приблизительно до 10 миллиардов градусов, и фотонам уже не хватало энергии, чтобы с легкостью производить частицы. Электроны и позитроны (их положительно заряженные оппоненты из антивещества) сталкивались и аннигилировали, порождая фотоны. Однако из-за небольшой, таинственной и пока не объясненной «кособокости» законов физики тогда существовало примерно 10 миллиардов + 1 электрон на каждые 10 миллиардов позитронов. Поэтому после этой оргии аннигиляции во Вселенной остался «излишек» вещества и примерно 10 миллиардов фотонов на каждый электрон. Это соотношение сохраняется и по сей день.

Следующая важная стадия в истории Вселенной наступила, когда ей исполнилось около одной минуты.

Температура успела снизиться до всего-навсего миллиарда градусов — как в сердцевине самых горячих звезд, которые мы наблюдаем сегодня. Частицы в этот период двигались уже медленнее. Так, протоны и нейтроны оставались рядом друг с другом достаточно долго, чтобы между ними смогли завязаться сильные ядерные взаимодействия, которые и удерживают их вместе в ядрах сегодняшних атомов. В частности, два протона и два нейтрона могли соединиться, образуя ядро гелия.

Одиночные нейтроны превращаются в протоны в течение примерно 15 минут, так что все нейтроны, оставшиеся после образования ядер гелия, стали протонами. По расчетам физиков, после образования каждого ядра гелия оставалось примерно по 10 протонов. Они стали ядрами атомов водорода, которые как раз и состоят из одного-единственного протона.

Это одно из самых убедительных доказательств того, что Большой взрыв действительно имел место. Много позже, когда температура во Вселенной значительно снизилась, ядра водорода и гелия подобрали себе электроны, чтобы стать стабильными атомами. В наши дни, количественно оценивая содержание элементов во Вселенной (в звездах, галактиках и межзвездном пространстве), астрономы по-прежнему находят в среднем один атом гелия на каждые десяток атомов водорода.

Температура достаточно снизилась, чтобы электроны могли объединяться с протонами, образуя первые атомы, примерно через 380 тысяч лет после Большого взрыва. Вселенная к этому времени остывала уже гораздо, гораздо медленнее, чем в свои первые мгновения. Ее температура в этот период достигла скромных 3 тысяч градусов. Данный промежуток времени отмечен еще одним важным событием в истории юной Вселенной.

До того как электроны объединились с ядрами водорода и гелия, фотоны не могли далеко улетать по прямой, не рискуя столкнуться с электроном. Свободные электроны отлично умеют рассеивать (перенаправлять) фотоны. А значит, каждому фотону приходилось пробираться по Вселенной окольными путями. В итоге Вселенная стала «матовой», непрозрачной. Если бы такое происходило сегодня и свет от звезд шел к вашим глазам зигзагами, а не по прямым линиям, вы бы увидели в небе не мириады отдельных звезд, а тусклое молочное свечение.

Мы и сейчас можем детектировать фотоны того периода. Они уже миллиарды лет свободно летят сквозь Вселенную, и астрономы наблюдают их в виде так называемого космического микроволнового фонового излучения. Эти фотоны начали свой путь, когда температура Вселенной составляла 3000°C, но с тех пор Вселенная расширилась примерно в 1100 раз, а фотоны все продолжали лететь. Такое расширение снизило их энергию, так что сегодня мы фиксируем их сигналы, соответствующие температуре всего в 2,725 градусов выше абсолютного нуля.

Падение температуры Вселенной до 3000°C ознаменовалось и другим событием: при такой температуре уровни энергии излучения (в данном случае — фотонов) ниже, чем уровни энергии вещества. Отныне во Вселенной доминировала материя и сила гравитации, действующая на эту материю.

Формирование элементов, которое началось, когда возраст Вселенной составлял примерно одну минуту, остановилось в тот момент, когда она просуществовала уже десять минут и когда протоны и нейтроны уже успели сформировать ядра водорода и гелия. Для образования таких элементов, как углерод или кислород, требовались более высокие температуры и плотности, однако Вселенная делалась все холоднее и все разреженнее. Сравнительно тяжелые элементы, из которых состоят планеты и наше с вами тело, возникли спустя миллиарды лет в ядерных жаровнях звезд.

Пока же Вселенная продолжала расширяться, и силы гравитации аккумулировали фрагменты материи в большие острова. Этим островам предстояло стать галактиками. Галактики продолжали «разбегаться» в пустоту, образуя мелкие фрагменты, которые станут отдельными звездами, вырабатывающими тепло и свет благодаря ядерным реакциям, идущим в их глубине. И однажды, примерно спустя 9 миллиардов лет после Большого взрыва, некая желтая звезда родилась возле внешнего края огромного спирального водоворота светил, именуемого Млечным Путем. Эта звезда — наше Солнце.

Откуда мы знаем, что Большой взрыв вообще был?

Наша современная картина Вселенной появилась во многом благодаря американскому астроному Эдвину Хабблу. В 1923 году он продемонстрировал, что Млечный Путь, гигантский звездный остров, к которому относится и Солнце, является всего лишь одной галактикой среди тысяч миллионов галактик, рассеянных в космосе.

Кроме того, Хаббл обнаружил, что длина волны света, идущего от большинства галактик, претерпевает «красное смещение». Поначалу астрономы приписывали это проявлению эффекта Доплера, знакомого каждому, кто замечал резкое понижение тона полицейской сирены, когда она проносится мимо. Такое понижение происходит из-за увеличения длины волны звука. То же самое и со светом: длина волны света, идущего от галактики, которая удаляется от нас, смещается в более длинноволновый — «более красный» — диапазон.

Хаббл установил, что большинство галактик удаляются от Млечного Пути. Иными словами, Вселенная расширяется. И чем дальше от нас галактика, тем быстрее она удаляется.

Из этого следует неизбежный вывод: в прошлом Вселенная была меньше. Значит, должен существовать момент, когда Вселенная начала расширяться: момент ее рождения. Мысленно обратив процесс этого расширения вспять, астрономы подсчитали, что Вселенная возникла примерно 13,82 миллиарда лет назад.

Идея Большого взрыва подразумевает, что красное смещение галактик — не совсем доплеровское. Оно возникает благодаря тому, что за то время, пока свет от дальних галактик шел к Земле, Вселенная успела вырасти, вот почему длина волны этого света увеличилась.

Картинка расширяющейся Вселенной не должна нас удивлять. Если бы Альберт Эйнштейн до конца доверял собственным уравнениям, он мог бы на теоретическом уровне обнаружить это явление еще в 1915 году, выведя его из своей гравитационной теории, более известной как общая теория относительности. Однако Эйнштейн, как и Ньютон до него, упорно считал, что Вселенная статична — иными словами, что она неизменна и не имеет ни начала, ни конца. Его можно простить: в то время он даже не знал о существовании галактик.

Идея статичности Вселенной очень привлекала астрономов.

В 1948 году Герман Бонди, Томас Голд и Фред Хойл предложили стационарную модель Вселенной. По их утверждению, Вселенная расширяется, однако при этом, вероятно, не меняется со временем.

Они предполагали, что пространство расширяется с постоянной скоростью, однако при этом по всей Вселенной постоянно создается новая материя, которой как раз достаточно для того, чтобы компенсировать расширение и сохранять плотность Вселенной на постоянном уровне. Откуда берется эта новая материя, никто сказать не мог. Впрочем, сторонники теории Большого взрыва тоже не знают, откуда все взялось в самом начале.

Концепция стационарности Вселенной два десятилетия продержалась в качестве основной соперницы теории Большого взрыва. Но затем, в 1960-е годы, два астрономических открытия нанесли ей смертельный удар.

Первое открытие совершили Мартин Райл и его коллеги по Кембриджу. Они изучали радиогалактики — чрезвычайно мощные источники радиоволн. В начале 1960-х эти кембриджские астрономы обнаружили, что вдали от нас гораздо больше радиогалактик, нежели поблизости.

Радиоволнам от отдаленных объектов требуются миллиарды лет, чтобы добраться до нас. А значит, Райл с коллегами, по сути, наблюдали, какой была наша Вселенная в прошлом. «Избыточное» количество радиогалактик на больших расстояниях от Земли вроде бы должно означать, что условия в древней Вселенной отличались от сегодняшних. Но существование Вселенной, меняющейся со временем, противоречит концепции стационарности.

А затем, в 1965 году, Арно Пензиас и Роберт Вильсон из лаборатории компании «Белл» (Холмдел, штат Нью-Джерси) детектировали странный сигнал с помощью рупорной антенны, которую они унаследовали от инженеров, работавших на «Эхо-1» и «Телстаре» — первых спутниках связи.

Сигнал шел не с Земли и не от Солнца. Казалось, он идет от всего неба сразу. Сходный сигнал испускает объект, имеющий температуру около 3° выше абсолютного нуля, т.е. –270°C.

Сомнений быть не могло. Пензиас и Вильсон обнаружили «реликтовое излучение» огненного шара Большого взрыва — космический микроволновый фон. За доказательство того, что Большой взрыв действительно был, в 1978 году они удостоились Нобелевской премии по физике.

Тайная жизнь мозга

Люди изучают внутреннее устройство человеческого тела уже не первое тысячелетие, так что найти новый орган в XXI веке — достижение неслыханное. А ведь, по сути, именно это сделали два исследователя, о которых пойдет речь. Свое открытие они совершили благодаря простому вопросу: что происходит, когда мозг отдыхает, то есть ничего не делает? Предоставим слово Дугласу Фоксу.

В 1953 году врач по имени Луис Соколофф положил 20-летнего студента колледжа на кушетку, прикрепил к его голове электроды и вставил шприц в его яремную вену.

В течение часа доброволец лежал и решал арифметические примеры. Все это время Соколофф снимал его электроэнцефалограмму и отслеживал содержание кислорода и углекислого газа в его крови.

Соколофф, сотрудник Пенсильванского университета (Филадельфия), пытался таким путем выяснить, сколько энергии потребляет мозг в процессе интенсивного мышления. Он ожидал, что мозг испытуемого будет требовать больше кислорода во время решения задач, однако увиденное поразило ученого. Как выяснилось, мозг добровольца потреблял во время арифметических упражнений не больше кислорода, чем при отдыхе, когда студент просто лежал с закрытыми глазами.

Мы долгое время представляли себе мозг как своего рода компьютер, часто находящийся в режиме ожидания, спящий, пока мы не заставим его выполнять то или иное задание — скажем, решать кроссворд-судоку или отыскивать нужное нам лицо в толпе. Эксперимент Соколоффа дал нам первый проблеск другой истины: мозг наслаждается весьма богатой частной жизнью. Этот потрясающий орган, чья масса составляет всего 2% общего веса нашего тела, потребляет 20% калорий, поступающих к нам в организм с пищей и питьем, и расходует основную часть этой энергии, ничего не делая, — или, по крайней мере, нам так кажется.

«В состоянии покоя в мозгу происходит огромное количество всякого рода процессов, которые мы сейчас по большей части не осознаем и не можем объяснить, — замечает Маркус Райхле, нейрофизиолог из Университета Вашингтона (Сент-Луис). — Мозг — орган весьма дорогостоящий, но никто пока толком не задавался вопросом, на что же идут все эти затраты».

Райхле и небольшая группа его коллег решили наконец подобраться к этому основополагающему вопросу: чем же, собственно, занимается мозг, когда он якобы простаивает? Их работа привела к открытию важнейшей системы в мозгу, органа, располагающегося внутри другого органа и много десятилетий скрывавшегося от нашего взора, хотя находится он буквально у нас под носом. Некоторые называют его «нейронной динамо-машиной снов наяву». Другие приписывают ему более загадочную роль, заявляя, что он, возможно, отбирает воспоминания и без всяких швов ткет из них «личную историю». Так или иначе, эта структура приходит в действие всякий раз, когда мозг не занят другими делами, и раскочегаривается по полной, пожирая больше кислорода (в пересчете на единицу массы), чем ваше постоянно бьющееся сердце.

«Это очень важная штука, — говорит Джулио Тонони, нейробиолог из Висконсинского университета в Мэдисоне. — Не так уж часто в мозгу обнаруживают новую функциональную систему: такого не случалось уж не знаю сколько лет. Это как открыть новый континент».

Открытие совершалось медленно. Эксперимент Соколоффа 1953 года привлек мало внимания. Лишь в 1980-е годы ученые начали догадываться, что мозг, возможно, занимается важными вещами, находясь, казалось бы, на холостом ходу.

В 1980-е вовсю расцвела новая технология сканирования мозга — позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ). Вводя в организм испытуемого радиоактивную глюкозу и определяя, где она скапливается, исследователи научились «подслушивать» тайные процессы, идущие в мозгу. Типичный эксперимент проводился так: добровольца укладывали на кушетку, и его мозг сканировали, когда испытуемый просто лежал с закрытыми глазами и когда он решал какие-нибудь задачи, требующие умственного напряжения. Затем результаты двух сканирований подвергали «вычитанию», чтобы выяснить, какие зоны мозга задействовались в состоянии кажущегося покоя.

Райхле применял ПЭТ, чтобы отыскать участки мозга, ассоциирующиеся со словами, когда заметил нечто странное: похоже, некоторые области мозга работали на полную мощность во время отдыха, однако утихали, как только испытуемый начинал выполнять умственные упражнения. Большинство специалистов отмахивались от таких странностей, списывая их на фоновый шум. Однако в 1997 году Гордон Шульман, коллега Райхле, обнаружил, что дело обстоит иначе.

Шульман проанализировал томограммы мозга 134 человек. Независимо от того, какое задание выполнял доброволец, включало ли оно в себя чтение или рассматривание силуэтов на экране, одна и та же группа мозговых областей всегда снижала активность, как только испытуемый начинал сосредоточиваться. «Меня поразило сходство данных, — рассказывает Шульман. — Это уже не было похоже на случайный шум. В мозгу явно имелась нейронная сеть, которую раньше никто не описывал».

В 2001 году Райхле с Шульманом опубликовали статью, где высказали предположение, что они наткнулись на некий не обнаруженный прежде «режим по умолчанию» — своего рода молчаливый пасьянс, который начинает раскладывать мозг, когда он не занят ничем другим, и который откладывается в сторону, едва мозг призывают к новым свершениям. Такие процессы идут главным образом в областях мозга, дуга которых проходит вдоль его срединной линии, от лобной до теменной доли. Райхле и Шульман назвали эту систему «сетью по умолчанию».

Области мозга, входящие в эту сеть, были уже известны и исследованы. Но ученые раньше не знали, что эти области беспрерывно «болтают» друг с другом, когда человек ничем не занят, однако умолкают, как только мозг получает задание, требующее сосредоточенного внимания. Как показали измерения метаболической активности, некоторые компоненты этой сети потребляют на 30% больше энергии (в расчете на единицу массы), чем почти любая другая область мозга.

Отсюда вопрос: чем именно занимается мозг, когда мы ничего не делаем? Когда Райхле и Шульман очертили границы «сети по умолчанию», они увидели и намеки на ее задачи и функции, пользуясь тем, что уже было известно о соответствующих участках мозга.

Один из ключевых компонентов данной сети — срединная часть префронтальной коры (см. рис.), которая, по мнению специалистов, оценивает вещи с весьма эгоистичной точки зрения: хорошие они, плохие или нейтральные. Некоторые участки этой области активизируются также, когда человека просят выбрать из списка эпитетов те, которые он мог бы применить к себе, но при этом, скажем, не к певице Мадонне. Пациенты с поврежденной срединной частью префронтальной коры становятся апатичными и необщительными. Одна женщина, оправившись после инсульта, затронувшего эту область мозга, вспоминала, что ее ум в это время словно бы опустел, лишившись блуждающих мыслей, того потока сознания, который большинство из нас принимает как должное.

Мозг «на холостом ходу». Когда вы отключаетесь, в действие вступает «сеть по умолчанию»

Мозг «на холостом ходу»
Когда вы отключаетесь, в действие вступает «сеть по умолчанию»

Компоненты «сети по умолчанию» также имеют прочные связи с гиппокампом, частью мозга, где записываются и хранятся автобиографические воспоминания: например, о том, что вы вчера ели на завтрак, или о вашем первом дне в детском саду.

Для Райхле и его коллеги Дебры Гаснард все это указывало на одно явление — сны наяву. Через гиппокамп «сеть по умолчанию» может получать доступ к воспоминаниям, сырью для грез и мечтаний. Срединная часть префронтальной коры способна даже оценивать эти воспоминания путем своего рода самоанализа. Райхле и Гаснард предположили, что «сеть по умолчанию» предоставляет мозгу как бы площадку для репетиций, помогающую в принятии решения о грядущих действиях и выборе.

Рэнди Бакнер, бывший коллега Райхле, ныне работающий в Гарварде, согласен с этой идеей. Полученные результаты, говорит он, рисуют картину мозговой системы, включенной в важнейшие акты выстраивания подобных мечтаний: размышления о событиях прошлого и о будущем. «Мы отлично умеем воображать себе возможные миры и думать о них, — отмечает Бакнер. — Не исключено, что здесь нам помогает именно данная сеть мозга».

Теперь появились и непосредственные доказательства данной гипотезы. В 2007 году Малия Мейсон (ныне она работает на факультете экономики и торговли Колумбийского университета) объявила, что активность «сети по умолчанию» коррелирует с такими снами наяву. При помощи функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) Мейсон обнаружила, что люди сообщают о снах наяву, когда «сеть по умолчанию» активна, а не когда она «выключена». Добровольцы с более активной «сетью по умолчанию» сообщали о большем общем количестве блуждающих мыслей.

Сны наяву, мечтания и грезы могут казаться умственной роскошью, однако эти процессы весьма важны. Бакнер и его гарвардский коллега Дэниэл Гилберт видят в них необходимейший инструмент для интегрирования уроков нашего прошлого в наши планы на будущее. Судя по всему, это упражнение играет столь важную роль, что мозг предается ему, когда только возможно, прерываясь лишь в тех случаях, когда необходимо направить ограниченные ресурсы крови, кислорода и глюкозы на выполнение какого-нибудь более срочного задания.

Однако теперь специалисты подозревают, что «сеть по умолчанию» занимается не только снами наяву. Еще в 2003 году Майкл Гришес из калифорнийского Стэнфордского университета начал по-новому изучать эту систему. Он просил испытуемых тихо лежать в топографе для фМРТ и просто наблюдал, что происходит в их мозгу. В результате он открыл так называемые флуктуации состояния покоя в «сети по умолчанию» — медленные волны нейронной активности, которые проходят, как своего рода организованная рябь, связывая компоненты сети в единое целое. Интервал между максимумами этих волн — от 10 до 20 секунд, то есть они могут быть в 100 раз медленнее, чем типичные мозговые волны, фиксируемые с помощью электроэнцефалограммы, когда электроды подключают к голове испытуемого.

До этого ученые исследовали «сеть по умолчанию» старомодным способом, «вычитая» результаты сканирования мозга в состоянии покоя из результатов сканирования мозга, находящегося в активном состоянии. Однако работа Гришеса показала, что можно «подслушивать» деятельность этой сети, просто сканируя мозг человека, когда испытуемый лежит, ничего не делая. Это позволило ученым изучать «сеть по умолчанию» даже у тех, кто находится в бессознательном состоянии. Результаты оказались неожиданными.

Райхле в 2007 году сообщил, что «волны отдыха» в такой сети наблюдались у мартышек, подвергшихся мощной анестезии, как если бы зверьки продолжали бодрствовать. Позже Гришес выявил тот же феномен у людей, принявших седативные препараты, а другие исследователи обнаружили, что на ранних стадиях сна «сеть по умолчанию» у человека активна и синхронизирована.

Тем самым опровергается предположение, что «сеть по умолчанию» занимается лишь мечтами. «Я удивился, — признается Гришес. — Мне пришлось пересмотреть свои представления о том, с чем мы, собственно, имеем дело».

Поскольку, как выясняется, «сеть по умолчанию» активна на ранних стадиях сна, есть соблазн как-то связать ее с обычными сновидениями, однако Райхле подозревает, что у ее ночной деятельности иная цель — сортировать и сохранять воспоминания. Каждый день мы впитываем целую кучу краткосрочных воспоминаний, но лишь некоторые из них заслуживают добавления в нашу личную историю, которая руководит нашей жизнью.

Теперь Райхле считает, что «сеть по умолчанию» вовлечена в отбор и обновление воспоминаний в соответствии с их значимостью для личности: благотворные, угрожающие, эмоционально болезненные и т.п. Чтобы предотвратить накапливание неотсортированных воспоминаний, сеть возвращается к выполнению своих обязанностей при первой же возможности.

Пытаясь подкрепить свою гипотезу, Райхле подчеркивает, что «сеть по умолчанию» постоянно «общается» с гиппокампом. Кроме того, она пожирает огромные количества глюкозы, непропорционально много по сравнению с количеством кислорода, которое она потребляет. Как полагает Райхле, система не сжигает эту «лишнюю» глюкозу для получения энергии, а использует ее как сырье для создания аминокислот и нейротрансмиттеров, которые нужны для того, чтобы строить и поддерживать синапсы — «вещество памяти». «На эти связи как раз и уходит основная часть затрат, направленных на поддержание жизни мозга», — утверждает Райхле.

Неудивительно, что при столь фундаментальной роли «сеть по умолчанию» оказывается затронута при целом ряде известных заболеваний мозга. В 2004 году Бакнер посетил презентацию, которую проводил Уильям Клунк с медицинского факультета Питсбургского университета. Клунк демонстрировал трехмерные карты, где показывались опасные белковые скопления в мозгу страдающих болезнью Альцгеймера. Прежде ученые рассматривали эти образования лишь на каком-то одном участке мозга одновременно — изучая срезы мозга умерших пациентов. Теперь же, когда Клунк спроецировал на экран карту всего мозга, многие впервые увидели цельную картину происходящего. «Меня это порядком удивило, — рассказывает Бакнер. — Это было очень похоже на «сеть по умолчанию».

Позже Райхле, Гришес и Бакнер обнаружили, что у страдающих болезнью Альцгеймера рисунок активности «сети по умолчанию» нарушается. Они начали также отслеживать активность этой сети у страдающих незначительными проблемами с памятью: может быть, таким путем специалисты научатся предсказывать, у кого из пациентов есть риск развития болезни Альцгеймера. Половина тех, кто испытывает трудности с памятью, затем страдают болезнью Альцгеймера, но как выявить эту половину заранее? «Сумеем ли мы применить полученные результаты для того, чтобы лучше оценивать риск возникновения Альцгеймера?» — задает вопрос Бакнер.

Как выясняется, структура «сети по умолчанию» нарушается и при других недугах и отклонениях, в числе которых депрессия, синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ), аутизм, шизофрения. Эта сеть также играет таинственную роль при пребывании жертв мозговых травм или инсульта в сером пограничье между сознательным состоянием и смертью мозга, известном как вегетативное состояние (состояние минимального сознания). Стивен Лорис, нейрофизиолог из бельгийского Льежского университета, использовал фМРТ для изучения рисунка активности «сети по умолчанию» у больных, находившихся в таком промежуточном состоянии. «Четко видно, как эта сеть нарушается с усугублением комы», — говорит ученый. Сейчас он ищет связь между активностью «сети по умолчанию» и тем, сохраняют ли пациенты сознание после, скажем, 12 месяцев комы. «Мы надеемся показать, что уровень активности сети по умолчанию поможет делать прогнозы относительно дальнейшего состояния пациента», — заявляет он.

Но до всего этого было еще далеко в ту пору, когда Соколофф сделал свое неожиданное наблюдение. Исследование деятельности мозга во время отдыха, а не во время постоянного решения задачек, которые мы ему подкидываем, теперь открывает нам богатый внутренний мир — тайную жизнь нашего сознания. Так что в следующий раз, когда вы будете где-нибудь слоняться, ничего особенного не делая, напомните себе, что ваш мозг по-прежнему занят бурной деятельностью — если только вы сумеете отделить себя от своих же грез и мечтаний.

Медитирующее сознание

Когда дзен-буддисты медитируют, они, по-видимому, намеренно отключают свою «сеть по умолчанию». Цель дзенской медитации — очистить ум от блуждающих мыслей и потока сознания, фокусируя внимание на правильной позе и правильном дыхании.

Джузеппе Паньони, нейрофизиолог с медицинского факультета Университета Эмори (Атланта, штат Джорджия), задался вопросом, означает ли это, что буддисты научились подавлять активность своей «сети по умолчанию». Он собрал группу добровольцев, поднаторевших в дзенской медитации, и подверг их анализу с помощью фМРТ. В ходе эксперимента ученый показывал им случайные комбинации букв и просил определить, что это — английское слово или просто абракадабра. Всякий раз, когда испытуемый видел реально существующее слово, его «сеть по умолчанию» на несколько секунд включалась: свидетельство того, что благодаря зрительному восприятию слова в мозгу пробуждаются блуждающие мысли: к примеру, слово «яблоко» наводит на мысли о яблочном пироге, а от него протягивается ассоциативная цепочка к корице. Освоившие дзен-медитацию распознавали слова не хуже тех, кто ею не владеет, однако они быстрее обуздывали свои «машины грез» после таких вспышек активности, проделывая это примерно за 10 секунд, тогда как не умеющие медитировать делали это за целых 15 секунд.

От нуля до короля

Сегодня мы не задумываясь принимаем ноль как очевидный символ отсутствия всего. Ноль для нас — всего лишь еще одно число, вроде 1, 2 или 3. Однако это не так. Европа с большим опозданием приняла сие новшество, и какое-то время оно даже находилось под запретом. Ричард Уэбб погружается в тайны нуля.

У меня было семь коз. Три я сменял на зерно. По одной дал каждой из своих дочерей в приданое. Одну козу у меня украли. Сколько осталось?

Вопрос несложный. Но, как ни странно, на протяжении большей части истории человечества у нас не было математических средств для того, чтобы дать ответ.

Существуют свидетельства того, что счет знали еще пять тысячелетий назад. Им владели в Древнем Египте, Месопотамии, Персии. Однако даже по самым щедрым оценкам математическое понятие «ничто» — ноль — существует менее половины этого срока. И даже те цивилизации, которые его все-таки открыли, поначалу совершенно не понимали, с чем имеют дело. В Европе общественное равнодушие, политическая близорукость и страх на целые столетия затормозили развитие идеи нуля. Что же такого опасного в нуле? Что помешало ему стать королем чисел?

Перед нами разворачивается запутанная череда приключений двух нулей: нуля, который символизирует собой Ничто, и нуля как числа, которое можно использовать при расчетах и которое обладает собственными математическими свойствами. Для нас естественно думать, что эти два нуля — одно и то же. Однако история показывает, что это не совсем так.

На самом деле ноль-символ появился значительно раньше своего тезки. Этот символ знаком нам, к примеру, по календарю на 2012 год. Здесь ноль играет роль «местоблюстителя» в позиционной математической записи, главная особенность которой — то, что «ценность» цифры зависит от того, в каком месте числа она располагается. Возьмем то же число 2012: в нем двойка появляется дважды, один раз — обозначая 2, другой раз — обозначая 2000. Это происходит благодаря тому, что наша позиционная система использует основание 10. А значит, сдвиг цифры в числе на одну позицию влево увеличивает ценность данной цифры в 10 раз.

Иными словами, мы можем представить наше число так: 2012 = 2 · 103 + 0 · 102 + 1 · 101 + 2. Ноль играет здесь важнейшую роль: если бы не его скромное присутствие, мы могли бы перепутать 2012 с 212, а может быть, с 20012, и тогда мы ошиблись бы в расчетах на сотни или тысячи.

Первая позиционная система счисления использовалась для расчета календарных лет и времен года в Вавилоне (он находился на территории нынешнего Ирака) начиная примерно с 1800 г. до н.э. Основанием системы служило не 10, а 60. В ней не было символов для всех целых чисел вплоть до 60 (значения основания), в отличие от «динамической» системы цифр от 1 до 9, которая является фундаментом нашей десятичной системы. В вавилонской системе использовались всего два символа — для 1 и 10. Они собирались в группы, и максимальное числовое значение для каждой группы составляло 59. Скажем, 2012 = 33 · 601 + 32, так что это число можно представить в виде двух смежных групп символов: в одной окажутся три десятки и три единицы, в другой — три десятки и две единицы.

В этом числе нет ничего недостающего. Однако на протяжении первых 15 столетий применения вавилонской позиционной системы (ну, или около того) отсутствие какой бы то ни было степени при числе 60 обычно отмечалось не символом, а в лучшем случае просто пробелом. Что изменилось около 300 г. до н.э., мы не знаем: возможно, слишком уж невыносимой и вопиющей стала путаница в позициях цифр. Так или иначе, судя по всему, именно в это время некий третий символ, забавная комбинация двух наклонных стрелок, начинает заполнять пробелы в вычислениях звездочетов.

Это был первый ноль и мире. Веков семь спустя на другом краю света его изобрели заново. В Центральной Америке жрецы-астрономы майя начали использовать символ, напоминающий раковину улитки, для заполнения аналогичных пробелов в своей системе «длинного счета» с основанием (как правило) 20, при помощи которой они выстраивали свой календарь.

Идея нуля как местоблюстителя оказалась весьма полезной. Однако, что вполне типично для его непростой истории, ни вавилоняне, ни майя не сумели осознать всей пользы этого нововведения.

В любой динамической позиционной системе счисления ноль-местоблюститель легко, почти незаметно обретает новую роль: он становится математическим оператором, который соответствует степеням, в которые возводится основание системы. Это становится очевидным, если рассмотреть результат добавления нуля к концу любого целого десятичного числа. Число 2012 становится числом 20120, то есть происходит умножение на основание системы   — 10. Мы на интуитивном уровне пользуемся этим свойством, складывая в столбик два числа (или больше), когда сумма в столбце переваливает через 9. Мы бормочем: «один в уме» и записываем под столбцом ноль. Простота подобных алгоритмов — причина «гибкости мускулатуры» нашей системы. Такая гибкость позволяет ей легко манипулировать числами.

Не следует винить вавилонян или майя в том, что они упустили из виду эту тонкость: ее трудно было заметить из-за многочисленных погрешностей в их системах счисления. И хотя они все-таки открыли ноль-символ, они не обнаружили ноль-число.

По правде говоря, ноль не всегда можно считать таким уж желанным прибавлением к пантеону чисел. Приняв его, мы неизбежно сталкиваемся со всевозможными логическими неувязками, которые, если к ним не отнестись с должным вниманием, могут полностью разрушить всю систему счисления. В отличие от всех других чисел, суммирование нуля с самим собой не дает никакого увеличения. Умножьте любое, даже очень большое, число на ноль — и оно само съежится до нуля. И давайте не будем даже задумываться о том, что произойдет, если мы попытаемся разделить какое-нибудь число на ноль.

Древние греки стали следующей цивилизацией, принявшей это понятие. И они явно не очень-то успешно справлялись со сложностями, которые принес с собой ноль. Как полагали многие древнегреческие мыслители, числа выражают собой геометрические формы. А какая форма может соответствовать «ничему»? Лишь полное отсутствие всего, пустота. Но концепция пустоты находилась под запретом в античной теории космологии. Во многом этот взгляд на мир породили Аристотель и его ученики. Они считали, что планеты и звезды находятся на концентрических небесных сферах, которых конечное число. Эти сферы заполнены некоей эфирной субстанцией, их общим центром служит Земля, а причина их движения — некий «неподвижный движитель». Позже эту концепцию радостно переняла христианская философия, которая усмотрела в неподвижном движителе готовую идею Бога. И поскольку в такой космологии не нашлось места для пустоты, из этого следовало, что пустота и все, что с ней связано, является идеей безбожной и еретической.

Восточная философия, основанная на идеях постоянных и вечных циклов творения и разрушения, таких сомнений не знала. Так что следующий пункт в путешествии нуля по свету — не к западу от Вавилона, а к востоку. Мы находим идею нуля в трактате «Брахма-спхута-сиддханта» («Чистая теория Брахмы»), посвященном связи математики и физического мира и написанном индийским астрономом Брахмагуптой около 628 г. н.э.

Брахмагупта стал первым из известных нам людей, осмелившихся рассматривать числа как совершенно абстрактные количества, отделенные от любой физической или геометрической реальности. Это позволило ему поставить нетрадиционные вопросы, которые вавилоняне и древние греки игнорировали или отвергали: к примеру, что произойдет, если из меньшего числа вычесть большее. В геометрическом смысле это абсурд: какая площадь в таком случае останется? И как мне продать или обменять большее число коз, нежели то, что у меня есть? Но как только числа стали абстрактными сущностями, открылся целый новый мир возможностей — мир отрицательных чисел.

В результате появился непрерывный числовой ряд, простирающийся, насколько хватает глаз, в обе стороны и состоящий из положительных и отрицательных чисел. В обе стороны от чего? Посреди этой линии, на пороге между миром положительных чисел и миром отрицательных, находится особая точка — «сунья», ничто. Индийские математики отважились заглянуть в пустоту. Так появилось новое число.

Вскоре они объединили это новое число с нулем-символом. Один христианский епископ из Сирии писал в 662 году, что индийские математики производят вычисления «при посредстве девяти знаков», однако надпись в храме крупного средневекового города-крепости Гвалиора (он расположен в Индии, чуть южнее Дели) показывает нам, что два столетия спустя девять знаков стали десятью. Тогдашний индийский ноль смахивал на сплющенное яйцо и был похож на наш нынешний. Его включили в каноническую систему счисления, и он стал полноправным членом динамической позиционной системы, использующей цифры от 0 до 9. Так появилась чисто абстрактная система счисления, которая применяется сейчас по всему миру. В скором времени она породила новую ветвь математики — алгебру.

Сведения об этом новшестве просочились в Европу далеко не сразу. Лишь в 1201 году молодой итальянец Леонардо Пизанский (больше известный как Фибоначчи) опубликовал книгу «Liber abaci» («Книга абака»), где подробно рассказывал об арабской системе счисления, с которой он столкнулся во время своего путешествия в Южное Средиземноморье. Он демонстрировал преимущество такой записи чисел перед их записью при помощи абака, поскольку новая система позволяла быстро и легко производить сложные вычисления.

Купцы и банкиры скоро убедились в полезности этой индо-арабской системы, однако власти отнеслись к ней без особого восторга. В 1299 году правители Флоренции запретили использование индо-арабских цифр, включая и ноль. Власти сочти, что возможность огромного увеличения числа путем всего лишь приписывания к нему нуля справа (возможность, которая отсутствовала в доминировавшей тогда непозиционной системе римских цифр) будет поощрять разного рода мошеннические проделки.

Ноль-число ожидала еще более тяжкая участь. Церковные расколы, перевороты, Реформация, Контрреформация оказались сопряжены с постоянными дискуссиями о ценности Аристотелевых идей относительно космоса и о том, является ли ересью понятие пустоты. Лишь коперниканская революция — отрезвляющее открытие, что Земля вращается вокруг Солнца, — позволила европейским математикам постепенно освободиться от оков Аристотелевой космологии. Началось это лишь в XVI веке.

К XVII столетию сцена для окончательного триумфа нуля была готова. Трудно указать, какое конкретное событие ознаменовало его торжество. Может быть, таким событием стало появление системы координат, изобретенной французским философом и математиком Рене Декартом. По сути, декартова система координат повенчала алгебру с геометрией, дав всем геометрическим фигурам новое символическое представление. В центре координатной сетки располагался ноль, ее неподвижное сердце. (Впрочем, еще древние греки подозревали, что ноль имеет ключевое значение для геометрии.) А вскоре у математиков появился новый инструмент — интегральное и дифференциальное исчисление. Этот инструмент показывает: нужно научиться оценивать бесконечно малые величины, стремящиеся к нулю, чтобы понять, как меняют свое положение в пространстве любые объекты — от звезд и планет до пресловутого зайца, догоняющего черепаху. И ноль здесь играл роль первичного движителя всего.

Обретение более глубокого понимания идеи нуля помогло осуществить научную революцию. Дальнейшие события подтвердили основополагающую роль понятия нуля в математике, а значит, и во всем, для чего она служит фундаментом. Взгляните на ноль, смиренно сидящий в каком-нибудь числе, и вспомните, как он вырос из древних концепций и теорий. Теперь нам трудно понять, каким образом он мог вызывать столько смущения и споров. Много шума из ничего, честное слово.

Краткая история пустоты. Ноль имеет ключевое значение для математиков, однако потребовались тысячелетия, чтобы ученые осознали его важность

Краткая история пустоты
Ноль имеет ключевое значение для математиков, однако потребовались тысячелетия, чтобы ученые осознали его важность


Исцели себя сам

При мысли о медицине мы представляем себе таблетки и микстуры, которые прописывает нам кто-то другой — как правило, врач. Однако наука начинает понимать, что при многих недомоганиях для успешного применения лекарств может оказаться весьма важным еще один компонент. А может быть, он даже иногда способен заменить собой лекарства. Этот компонент — не что иное, как наше собственное сознание. Джо Марчант перечисляет шесть способов проверки нашей внутренней аптечки.

Лучше поверьте

«Я разговариваю со своими таблетками, — сообщает Дэн Морман, антрополог из Университета Мичигана в Дирборне. — Говорю им: привет, братцы, я знаю, что вы сегодня поработаете на славу».

Выглядит как чудачество, однако наши сведения об эффекте плацебо позволяют заключить, что предварительная беседа с лекарством действительно способна помочь ему поработать на славу. Наше отношение к лекарствам может существенно повлиять на то, как наш организм на них отреагирует.

Уже одна вера в лечение способна вызвать желаемый эффект, даже если применяемый препарат нейтрален в медицинском отношении: скажем, представляет собой сахарную пилюлю или инъекцию соляного раствора. Для широкого спектра недугов, от депрессии до паркинсонизма, от остеоартрита до множественного склероза, отклик нашего организма на плацебо вполне реален. Как показали эксперименты, от отношения пациента к лечению зависит множество измеряемых параметров. Если пациент верит в эффективность лечения, организм может начать вырабатывать натуральные болеутоляющие вещества, рисунок нейронной активности может изменяться, кровяное давление и пульс могут снижаться, а работа иммунной системы — улучшаться.

Всегда считалось, что эффект плацебо вступает в действие, лишь когда больного убеждают, что он принимает реальное лекарство. Однако теперь выясняется, что дело порой обстоит и иначе. Веры в эффект плацебо (а не в определенное лекарство) может оказаться достаточно, чтобы подбодрить наш организм, побудив его начать самоисцеление.

В ходе недавнего исследования Тед Капчук из Гарвардской медицинской школы в Бостоне и его коллеги давали пациентам с синдромом раздражения кишечника (СРК) нейтральную таблетку. Испытуемых предупреждали, что «эти таблетки, подобно сахарному драже, сделаны из нейтрального в медицинском отношении вещества и при клинических испытаниях они зарекомендовали себя как средство, значительно ослабляющее симптомы СРК благодаря процессам самоисцеления, при которых осуществляется связь сознание — организм» (что истинная правда). Несмотря на то что пациенты знали о нейтральности препарата, они, как правило, обнаруживали, что симптомы болезни в заметной степени ослабевают после приема препарата, тогда как те пациенты, которым не давали таких таблеток, сообщали лишь о незначительном изменении самочувствия.

«Все считали, что такого не случится», — замечает Ирвинг Кирш, один из авторов исследования, психолог из Университета Халла. Он полагает, что главное здесь — предоставить пациентам что-то такое, во что они могут верить: «Мы не сказали им — мол, это просто сахарное драже. Мы убедительно объяснили им, почему эта штука должна действовать».

Результатами этой работы могут воспользоваться не только профессиональные медики. Исследователи показывают, что все мы можем применять эффект плацебо, убеждая себя, что, к примеру, посасывание леденца или выпивание стакана воды избавит нас от головной боли или сыпи на коже, что оно усилит эффективность лекарств, которые мы принимаем. «Как показывает наше исследование, это действительно работает», — утверждает Кирш. Антрополог Морман беседует со своими таблетками, а Кирш рекомендует зримо представлять себе улучшения, которых мы хотим добиться, и говорить себе, что мы обязательно поправимся.

Думай позитивно

«Все будет хорошо». Попытайтесь убедить себя в этом, ибо твердолобый реализм может дурно сказаться на здоровье. Оптимисты идут на поправку быстрее после таких операций, как коронарное шунтирование. У них более здоровая иммунная система, и они, как правило, живут дольше — в частности, даже когда страдают онкологическими, сердечно-сосудистыми, почечными заболеваниями.

Общепризнанный факт: негативные мысли и тревожность часто приводят к болезни. Стресс — вера в то, что мы рискуем заболеть, — включает в действие определенные физиологические пути, такие как реакция по типу «бей или беги». Эти пути проходят через периферическую нервную систему. Они развивались в ходе эволюции, чтобы защищать нас от опасности, но если такие пути слишком долго остаются во включенном состоянии, они повышают риск возникновения самых разных заболеваний, к примеру диабета и старческого слабоумия.

Ученые начинают понимать, что позитивные мысли благотворны не только потому, что утихомиривают стресс. Они сами по себе имеют положительный эффект: когда мы ощущаем себя в безопасности или верим, что все будет отлично, это, судя по всему, помогает нашему организму поддерживать себя в хорошей форме и производить нужный ремонт. Недавний анализ различных научных исследований показал, что позитивное мышление положительно влияет на самочувствие независимо от того ущерба, который наносят здоровью негативные состояния (стресс, проявления пессимизма). То и другое сравнимо по силе воздействия.

По-видимому, оптимизм снижает интенсивность воспалительных процессов, вызванных стрессом, и содержание таких гормонов стресса, как кортизол. Оптимистическая настроенность может также уменьшать степень подверженности заболеваниям, подавляя активность симпатической нервной системы и стимулируя парасимпатическую нервную систему. Последняя управляет реакциями типа «отдыхай и переваривай», а они в известном смысле противоположны реакциям типа «бей или беги».

Радужный взгляд в будущее полезен точно так же, как и радужный взгляд на себя. Те, кто воспринимает себя в более лестном свете по сравнению с тем, как их воспринимают окружающие, склонны к менее выраженному сердечно-сосудистому отклику на стресс и быстрее выздоравливают. К тому же у них ниже среднее содержание кортизола.

Некоторые люди — прирожденные оптимисты. Но, какова бы ни была ваша природная предрасположенность, вы вполне можете научиться мыслить более позитивно. Вероятно, чем пессимистичнее вы настроены в начале этого процесса (или чем более сильный стресс вы испытываете), тем сильнее окажется эффект от такого самообучения.

Дэвид Кресуэлл из Университета Карнеги — Меллон (Питсбург, штат Пенсильвания) и его коллеги попросили студентов накануне экзаменов написать небольшие заметки о том, как и когда они проявляли важные для себя качества — скажем, творческие способности или независимость. Целью эксперимента было поднять самооценку испытуемых. По сравнению с контрольной группой (не писавшей таких заметок) у студентов, которые подбадривали себя этим способом, во время экзаменов оказывался более низкий уровень содержания адреналина и других гормонов типа «бей или беги» в моче. Эффект был наиболее сильно выражен для тех, кто вначале больше других беспокоился насчет результатов предстоящих экзаменов.

Доверяй людям

Ваше отношение к окружающим может очень сильно влиять на ваше здоровье. Одинокая жизнь повышает риск возникновения всевозможных неприятностей, от инфаркта до старческого слабоумия, депрессии и смерти. Между тем удовлетворенные своей социальной жизнью лучше спят, медленнее стареют и лучше откликаются на вакцины. В сущности, избавление от одиночества сказывается на здоровье так же позитивно, как отказ от курения, замечает Джон Качиоппо из Чикагского университета (штат Иллинойс), долгое время профессионально изучающий воздействие социальной изоляции на человека.

«Возможно, это самое важное открытие в истории наук о поведении человека, — вторит ему Чарлз Рейзон из Университета Эмори (Атланта, штат Джорджия), исследующий взаимодействие сознания и организма. — Люди с насыщенной социальной жизнью и теплыми, открытыми отношениями с окружающими меньше рискуют заболеть и живут дольше». Отчасти причина в том, что одинокие люди часто не очень-то успешно заботятся о себе, но Качиоппо считает, что здесь играют непосредственную роль и физиологические механизмы, в некоторой степени связанные с воздействием стресса.

В 2011 году Качиоппо сообщил, что у одиноких людей более активны гены, вовлеченные в подачу физиологических сигналов с помощью кортизола и ответственные за воспалительные реакции. Более активны у них и иммунные клетки, играющие важную роль при борьбе с опасными бактериями. Ученый предполагает, что в ходе эволюции наш организм научился в ситуациях социальной изоляции (реальной или кажущейся) активировать участки иммунной системы, вовлеченные в заживление ран и противодействие бактериальному заражению. Человек, живущий изолированно, в первобытном обществе подвергался большему риску физических травм, тогда как жизнь в группе могла активизировать иммунные отклики, необходимые для борьбы с вирусами, которые легко распространяются между людьми при тесном контакте.

Но важнее всего то, что сейчас такие различия куда сильнее зависят от самоощущения одинокого человека, нежели от реального размера круга его общения. Качиоппо замечает, что это оправданно и с эволюционной точки зрения: пребывание среди враждебно настроенных чужаков может оказаться таким же опасным, как и одиночество. Так что избавление от одиночества вовсе не сводится к тому, чтобы просто больше времени проводить с другими. Качиоппо считает, что дело здесь в нашем отношении к окружающим: люди одинокие часто становятся чрезмерно чувствительными к угрозам, которые таит в себе общение, и даже воспринимают окружающих как потенциальный источник опасности. В обзоре предшествующих работ, опубликованном в 2010 году, ученый показал, что борьба с таким отношением снижает чувство одиночества эффективнее, чем простое предоставление человеку большего количества возможностей для социального взаимодействия или освоение социальных навыков.

Если вы чувствуете удовлетворенность своей социальной жизнью, будь у вас один-два друга или целая куча, вам не о чем беспокоиться. «Но вот если вы постоянно сидите дома, ощущаете угрозу со стороны других и вам кажется, что вы одни в мире, тогда, по-видимому, имеет смысл предпринять кое-какие шаги», — предупреждает Качиоппо.

Медитируй

Монахи не первое тысячелетие медитируют на вершинах гор, надеясь достичь духовного просветления. Вероятно, такие усилия положительно сказываются и на их телесном здоровье.

Исследования физиологического воздействия медитации обычно проводятся лишь в небольших масштабах, однако и такие работы позволяют предположить, что эта духовная практика имеет целый ряд преимуществ. Есть некоторые свидетельства в пользу того, что медитация резко усиливает иммунный отклик при использовании вакцин, а также у страдающих онкологическими заболеваниями, препятствует рецидивам острой депрессии, ослабляет симптомы некоторых кожных болезней и даже замедляет развитие СПИДа.

Возможно, медитация даже замедляет процесс старения. Теломеры, «защитные колпачки» на концах хромосом, укорачиваются при каждом делении клетки, а значит, играют свою роль при старении. Клиффорд Сарон из Центра мозга и сознания Калифорнийского университета в Дэвисе и его коллеги показали в 2001 году, что уровень содержания фермента, отвечающего за создание теломеров, выше у тех, кто посещал трехмесячный курс медитации, по сравнению с контрольной группой, которая медитации не обучалась.

Как в случае с социальными связями, медитация благотворно сказывается на самочувствии, вероятно, главным образом благодаря влиянию на нервные пути, задействованные при стрессе. У медитирующих ниже содержание кортизола. В одной из научных работ утверждается, что у таких людей происходят изменения в мозжечковой миндалине — области мозга, во многом отвечающей за чувство страха и реакцию на угрозу.

Элисса Эпель, один из соавторов Сарона, психиатр из Калифорнийского университета в Сан-Франциско, считает, что медитация также способна резко усиливать активность «физиологических путей восстановления и укрепления здоровья» — возможно, способствуя выработке гормонов роста и половых гормонов.

Если у вас нет времени на трехмесячное пребывание в буддийском монастыре, не волнуйтесь. Томография показывает, что медитация способна вызывать структурные изменения в мозгу уже после всего-навсего 11 часов занятий. Эпель предлагает устраивать коротенькие «мини-медитации» в течение дня: скажем, на несколько минут сосредоточиться на своем дыхании, сидя за рабочим столом: «Улучите минутку там, минутку здесь, это очень важно».

Гипнотизируй себя

Гипнотерапия борется за научное признание еще с тех времен, когда Франц Месмер в XVIII столетии заявил, что берется исцелить всевозможные недуги при помощи (как он это называл) «животного магнетизма». «Вся эта область кишит людьми, которые считают, что никакие исследования здесь не нужны», — замечает Питер Уоруэлл из Манчестерского университета.

Основную часть своей профессиональной жизни Уоруэлл посвятил сбору доказательств успешности применения гипноза для лечения одного-единственного недомогания — синдрома раздражения кишечника. СРК считается функциональным заболеванием — несколько уничижительный термин, который применяется, когда пациент страдает от неприятных симптомов, однако врачи не понимают, что с ним не так. По мнению Уоруэлла, его пациенты, иные из которых испытывали столь сильные боли, что даже хотели покончить с собой, не воспринимаются медиками всерьез. «И я решил прибегнуть к гипнозу, поскольку традиционные методы лечения таких заболеваний ниже всякой критики».

Уоруэлл кратко объясняет пациентам, как функционирует кишечник, а затем учит их использовать определенные зрительные или осязательные ощущения (скажем, чувство теплоты) для того, чтобы представлять, что их кишечник работает исправно. И такой подход, судя по всему, работает: СРК стал единственным заболеванием, для которого гипноз стал методом лечения, официально рекомендуемым британским Национальным институтом здравоохранения и усовершенствования медицинской помощи. Впрочем, Уоруэллу по-прежнему непросто убеждать врачей прописывать этот способ лечения. «Мы получили массу неопровержимых результатов, но люди до сих пор не желают с ними соглашаться», — замечает он.

Проблема тут отчасти в том, что мы до сих пор не очень понимаем, каким образом, собственно, действует гипноз. Ясно лишь то, что в загипнотизированном состоянии человек способен какими-то новыми способами влиять на свой организм. Как показал Уоруэлл, под гипнозом некоторые из страдающих СРК сумели умерить сокращения кишечника: сознательно такое сделать, как правило, не удается. Стенки кишечника у них при этом становились менее чувствительны к болевым ощущениям.

Вероятно, гипноз как-то воздействует на физиологические пути, аналогичные тем, которые играют роль в применении эффекта плацебо, предполагает Кирш. Во всяком случае, заболевания, которые можно лечить при помощи двух этих методов, во многом одни и те же, и в обоих случаях задействован механизм предположений и ожиданий — иными словами, вера пациента в определенный результат терапии. Здесь есть и негативная сторона: у некоторых реакция на гипноз проявляется слабее, чем у других.

Большинство клинических испытаний, где исследуется гипноз, не очень масштабны, во многом из-за недостатка финансирования, однако они показывают, что гипноз может оказаться полезен для управления болевыми ощущениями, при лечении тревожности, депрессии, расстройств сна, при борьбе с ожирением, астмой и такими кожными неприятностями, как псориаз или бородавки. Найти хорошего гипнотерапевта непросто, ибо профессия не регулируется законодательно. Однако, судя по всему, гипнотизирование себя не менее эффективно. Уоруэлл заявляет: «Самогипноз — важнейшая составляющая такого лечения».

Знай свою цель

Наблюдая 50 страдающих раком легких, врачи установили, что те из них, кто обладал более сильной «духовной верой», лучше откликались на химиотерапию, и им в целом удавалось продержаться дольше. Более 40% таких пациентов после трех лет наблюдений оставались в живых, тогда как «маловеров» выжило менее 10%. Вы удивлены и возмущены? Что ж, вы в этом не одиноки. Среди всех исследований лечебного потенциала мыслей и убеждений наиболее противоречивы работы о воздействии религиозных чувств.

Существуют тысячи трудов, авторы которых стремятся продемонстрировать связь между каким-нибудь аспектом религии (скажем, посещением церкви или молитвой) и улучшением самочувствия. Религиозность, по словам некоторых исследователей, снижает заболеваемость сердечно-сосудистыми недугами, нормализует кровяное давление и метаболизм, улучшает функционирование иммунной системы, помогает организму лучше справляться с такими инфекциями, как СПИД или менингит, уменьшает риск развития онкологических процессов.

Критики подобных исследований (например, Ричард Слоун из Медицинского центра Колумбийского университета в Нью-Йорке) подчеркивают, что во многих таких работах напрасно исключаются из рассмотрения другие факторы. Так, люди религиозные часто ведут менее рискованную с точки зрения здоровья жизнь. Прихожане зачастую пользуются мощной социальной поддержкой, а тяжелобольные сравнительно редко ходят в церковь. Так или иначе, в 2009 году был проведен очередной анализ работ в данной области, завершающийся (после попытки учесть такие факторы) выводом: «религиозность/духовность» действительно оказывает защитное действие на организм, но лишь для людей здоровых. Авторы предупреждают, что выборка публикаций для анализа, возможно, сделана не совсем корректно, поскольку отрицательные результаты публикуются, как правило, реже, чем положительные.

Но даже если связь между религией и укреплением здоровья действительно существует, незачем пытаться объяснить ее божественным вмешательством. Некоторые исследователи приписывают ее эффекту плацебо: вера в то, что какое-то высшее существо исцелит вас, может оказаться столь же эффективна, что и вера в лекарство или врача. Другие специалисты, такие как Паоло Лиссони из миланской больницы Сан-Джерардо, осуществивший вышеупомянутое исследование больных раком легких, полагают, что положительные эмоции, сопряженные с «духовностью», способствуют проявлению благотворных физиологических реакций организма.

Еще кое-кто считает, что важнее всего тут ощущение цели жизни, какова бы эта цель ни была. Представление о том, зачем мы пришли в этот мир и что для нас существенно, усиливает наше ощущение контроля над событиями, делая их менее тяжелыми для нас. В исследовании Сарона, где испытуемые 3 месяца практиковались в медитации, повышение содержания фермента, ремонтирующего теломеры, коррелировало с ростом ощущения контроля и чувства того, что у испытуемого есть цель в жизни. Сарон заявляет: возможно, этот психологический сдвиг даже важнее, чем медитация как таковая.

Он подчеркивает, что участники эксперимента еще до его начала успели хорошо освоить медитацию, так что исследование дало им возможность провести 3 месяца, делая нечто важное для себя. Занятие любимым делом, будь то садоводство или волонтерская деятельность, может оказывать столь же благотворное воздействие на здоровье. По замечанию Сарона, из этого исследования следует важный вывод: «На вас оказывает огромное влияние сама возможность вести жизнь, которую вы считаете осмысленной».


2
Показать комментарии (2)
Свернуть комментарии (2)

  • Gli4i  | 08.03.2017 | 14:04 Ответить
    Довольно эклектично. Но интересно. Опечатка:
    >Один из ключевых компонентой данной сети
    Ответить
    • editor > Gli4i | 09.03.2017 | 04:31 Ответить
      Спасибо, исправили.
      Ответить
Написать комментарий
Элементы

© 2005-2017 «Элементы»