Страница:
В.Р. Я хотел бы сказать следующее. Что опять же является врождённым, а что является приобретённым? Очень интересная проблема.
Является ли врождённой та форма поведения, которая выявляется у животного сразу после рождения? Ну да, это можно назвать врождённым. Но требует ли эта форма поведения определённого пренатального опыта в то время, когда этот щенок находился в утробе матери? И, действительно, я могу привести достаточно много примеров тому.
Вы, например, говорите о том, что кто-то ищет, а кто-то нет. Замечательно. Каким образом происходит поиск соска матери у тех же самых кошек, у всех млекопитающих? Этому нужно учится или он знает, какой сосок нужно искать? Казалось бы, должен знать, и он этому учится. А каким образом? Он запечатлевает запах околоплодных вод, которые по своему химическому составу весьма близки к молозиву. Это очень красиво было показано. Вводили феромоны в амниотическую полость матери-мыши, и после рождения мышат каждый из них полз к тому соску, который был смочен соответствующим феромоном.
Я думаю, что не следует говорить о чём-то как целиком генетически предопределённом, и, безусловно, нельзя придавать чрезмерное значение средовым факторам. И то и другое просто необходимо.
А.Г. Вернёмся всё-таки к форме эмоций.
В.Р. Конечно.
А.Г. Что касается высшей нервной деятельности высших животных, включая и человека. В этой формуле меня заинтересовала одна из характеристик эмоций – там были степень, знак и качество.
Что такое качество эмоций, как оно определяется и зависит ли оно от того, кого мы рассматриваем в качестве биологического объекта?
В.Р. Единственное, что я хотел бы уточнить – здесь очень важной является качественная сторона той информации, которая будет определять эмоцию.
Она складывается, как вы помните, из двух составных элементов. Один составной элемент – это та информация, которая необходима. Но эта же информация не дана от Бога, это та информация, которая извлечена из памяти у конкретного данного животного и именно она зависит от качества той потребности, которую сейчас испытывает это живое существо. Это первое значение.
Второе – это информация, которой располагает данный субъект. И опять же – это не то, что находится вокруг нас, нужно же ещё определить и уточнить, что именно это является очень важным для данного поведения. Это процесс в высшей степени активный. Опять же в нашем институте, в двух лабораториях, это очень чётко было показано. Например, в исследованиях на человеке в лаборатории Алексея Михайловича Иваницкого было очень хорошо показано, что восприятие внешних раздражителей, внешних сигналов проходит через разные структуры мозга и то, что не имеет отношения конкретно к выполнению, или к реализации данной потребности просто вытормаживается. А на уровне отдельных нейронов (это работы директора нашего института; кстати, он был у вас здесь, это Игорь Александрович Шевелев) была показана удивительная вещь, что вообще в зрительной коре целый класс нейронов способен реагировать практически на любой стимул.
Но есть такой механизм как торможение, который как искусный скульптор, из всего круглого рецептивного поля вычленяет какую-то определённую конфигурацию, которую будет воспринимать данный нейрон. То есть, представляете, мы подходим с вами к полке. Мы ищем книгу определённой толщины, определённого наклона или определённого цвета и так далее, что соответствующим образом обеспечивает нам эффективный поиск. Этот элемент должен быть заложен в представление о той информации, которую мы способны избрать.
И теперь очень важный момент: а можем мы померить то, что необходимо и то, что есть? И выделить: а каким-то образом хватает этого или не хватает? Причём, лучше было бы это померить и определить до того, как будет совершено действие.
Конечно, если действие характеризуется тем, что испытуемый не принял правильное решение, то это, очевидно, значит, что здесь у него был дефицит той информации, которая обеспечила бы ему решение этой задачи. Можно ли это обнаружить? Оказывается, да. Проводились исследования активности мозга у человека на стадии между предъявлением раздражителя и его решением какой-то определённой когнитивной задачи. Изучая связи, которые формируются между различными структурами мозга, можно определить, что если связи идут по этому типу, то вероятнее всего задача будет решена правильно, а если по этому типу, то вероятнее всего он не сможет найти правильное решение. И это можно предугадать до того, как он реально это совершит. То есть в руках исследователей сейчас есть инструменты, позволяющие выделить такие функции и их анализировать.
А.Г. Раз уж вы заговорили о человеке и об экспериментах в этой области – всё-таки наш с вами мозг немного отличается от мозга других высших животных, в том числе и асимметрией, – хотя доказано, что асимметрия есть у целого ряда птиц. Какую роль асимметрия мозга играет в выборе линии когнитивного поведения и в том числе в эмоциональном выборе?
В.Р. Дело в том, что по поводу асимметрии мозга и эмоций (как и по поводу многих других проблем) существуют разные точки зрения. Мне кажется очень интересным и продуктивным такой взгляд на асимметрию: на самом деле каждая функция представлена и в левом, и правом полушарии, но по-разному. Способ, которым решается задача в левом полушарии, отличается от способа решения в правом.
И, по всей видимости, у человека этот разный способ решения одной и той же задачи весьма серьёзно раздвинут, и различия очень высоки. Но мозг сможет работать только в том случае эффективно, если он может всё время сравнивать и включать способности левого и правого полушария.
И здесь мы сталкиваемся с удивительным и очень интересным фактором. Чем мозг человека отличается от мозга животных наиболее разительно? Оказывается, он отличается по количеству нервных волокон, проходящих через мозолистое тело, связывающее левое и правое полушария. По этому индексу наиболее существенно отличается мозг человека от мозга других животных.
А.Г. Обмен гораздо интенсивнее происходит, между прочим.
В.Р. Да. На самом деле левое полушарие решает много одних проблем, правое – других, но когда они объединяются вместе, это даёт переход количественного элемента в качественный.
А что происходит во время болезни, такой, как шизофрения? Это удивительная вещь: во время первого приступа шизофрении (это тоже данные, полученные в нашем институте Валерией Борисовной Стрелец) происходит функциональное расщепление этих двух полушарий. Нет связи, мозолистое тело не повреждено, все нейроны есть, но абсолютно нет никаких связей между левым и правым мозгом.
А.Г. Сигналы не проходят.
В.Р. Да. Это, собственно говоря, фактически и является причиной для очень серьёзных нарушений психической, интеллектуальной и прочей деятельности.
А.Г. Вот если вернуться к фантазиям о социальной философии, с которых мы начали. Ведь если употреблять эту формулу эмоций для того, чтобы поддерживать человека, зная степень его заинтересованности в чём-либо и зная необходимость в информации и постоянно подпитывая его и в том, и в другом желании, значит так можно держать не только человека, но и целый социум в определённого рода подчинении?
В.Р. Конечно, конечно, это же очень интересная проблема.
А.Г. Да, проблема интересная и страшноватая, надо сказать.
В.Р. Естественно, как любая проблема, связанная с управлением поведением человека. Но с другой стороны, волей неволей мы должны к ней так или иначе подходить, у нас ведь есть много социальных проблем, с которыми следует бороться. Обратите внимание на интересную вещь.
Наркомания. Человек получает удовольствие от чего? От того, что он вводит себе наркотическое вещество. Это же очень легко. Не нужно решать теорему Ферма…
А.Г. Как та крыса…
В.Р. Да, вколол и всё прекрасно. Может быть, действительно можно было бы решить эту проблему, если бы мы научились повышать значение каких-нибудь социально оправданных мотиваций, предоставлять информацию о их выполнении и показать, что получение удовлетворения от данной формы деятельности для вас будет много предпочтительнее, чем просто вколоть наркотик. Это же действительно интересный подход.
А.Г. Интересно, что сейчас абсолютно стихийно, не вооружаясь этой формулой, средства массовой информации (так или иначе пытаясь заниматься мониторингом уровня мотивации и направлением мотивации) вбрасывают как раз ту самую информацию, которая лучше всего воспринимается большей частью населения. Удовлетворяя, как они считают, информационный голод, а на самом деле эмоциональный, как мы с вами видим.
В.Р. Безусловно, если они действительно попадают на ту мотивацию, или на ту потребность, которая действительно сейчас актуальна для этих людей. Ну, а так как у нас общество группируется вокруг определённых идей, то вполне вероятно, что это очень сильное оружие для того, чтобы направить общество на те или иные цели. Так что это в ваших руках.
А.Г. Спасибо, спасибо.
Внутреннее строение Земли
Участники:
Олег Львович Кусков – доктор геолого-минералогических наук
Арнольд Арнольдович Кадик – доктор геолого-минералогических наук
Олег Кусков: Радиус Земли – 6370 километров.
Александр Гордон: 6370. В то время как самая глубокая скважина, человеком сделанная?..
Арнольд Кадик: Самая глубокая скважина – на Кольском полуострове, это почти что 12 километров.
А.Г. 12 километров, то есть разница космическая. К слову о космосе – мы уже привычно выходим на орбиту, готовим полёт на Марс, а это расстояния несопоставимые. Но я так понимаю, глубже, чем на 12 километров в ближайшее время нам не предстоит пробраться. Тогда встаёт вопрос: кроме умозрительных заключений о том, из чего может состоять Земля, какие есть методы исследования?
А.К. Мы можем сказать так, что есть методы теоретического моделирования, и Олегу Львовичу об этом лучше рассказать.
Есть методы, которые связаны с непосредственным изучением глубинного вещества. Это вещество, в основном в верхней мантии, – оно выносится к поверхности земли магмами и продуктами плавления земли. Наиболее распространённой магмой является базальтовая жидкость. И это не только на Земле, но и на других планетах. Это кроме плавления, которое охватывало Землю на протяжение всей её эволюции. И когда эти жидкости отделяются от субстрата, потому что нет полного плавления Земли, а есть частичное плавление, то они могут, и это мы видим по наблюдению, какую-то часть этого твёрдого субстрата выносить на поверхность земли. Это так называемые «ксенолиты», ксенолиты верхней мантии. И вот мы, изучая эти ксенолиты, их минералогический состав, химический состав, можем судить о составе верхней мантии, о содержании газов, о балансе кислорода, и решать многие другие вопросы. И в этой области сейчас наука сделала большие шаги вперёд.
Но опять получается так, что по глубине это более значительные глубины, чем прямая скважина. Плавление базальтовое – это где-то глубины 100 километров. И информацию мы получаем с этих глубин. Но есть ещё более глубинные магмы, коматиитовые жидкости, они поступают, по-видимому, из глубин 300 километров. И это предел. Всё, что дальше…
А.Г. До ядра всё равно дойти нельзя…
А.К. Да, всё, что глубже – это требует других совсем методов. Это требует методов интерпретации физических свойств, сейсмических свойств Земли. И здесь очень много сделано, вот Олег Львович, мой давнишний друг, он как раз в этой области много сделал. А дальше уже исследования идут путём сравнения.
Надо сказать, что мы прекрасно знаем, что Земля дифференцирована, то есть планета испытала сильнейшую химическую дифференциацию. У нас есть металлическое ядро, у нас есть силикатная часть, так называемая мантия, верхняя и нижняя. У нас есть кора, исходным веществом для неё служили продукты плавления мантии и подъём расплавов к поверхности Земли. И есть газовые составляющие, которые формируют оболочку. И вода формирует оболочку, атмосферу, гидросферу, океан. И здесь, конечно, есть много проблем в том, как шла эта дифференциация, каким способом, скажем, отделилось ядро…
А.Г. Давайте прежде, чем перейти к этим проблемам, которые является, в общем, смыслом нашей сегодняшней беседы, всё-таки ответим на вопрос, откуда мы знаем, что у нас есть ядро, да ещё и твёрдое? Если вы сами сказали, что максимальная глубина, с которой к нам приходит вещество – это 300 километров?
О.К. В астрономии существует такая старая шутка, что нет ничего проще устройства звезды.
В геологии, в науках о Земле нет такой шутки, потому что Земля, вроде бы, под ногами, но действительно, сказать, что там внутри – очень сложно. Такая литературная реминисценция, Жюль Верн «Путешествие к центру Земли». Он предложил прямой путь – пробурить скважину. Сейчас известно, что эта скважина – 12 километров. Это слабый укол для Земли.
Если говорить о том, как пришло в голову людям, что внутри. Вообще говоря, мы на поверхности Земли видим силикаты. Это вулканические лавы, это базальтовые излияния, но что ниже, надо было догадываться. И первая догадка была сделана всего лишь сто лет тому назад, в 1896 году. Учёный по фамилии Вихерт, основываясь на веществе метеоритов, каменных и железных метеоритов, предположил, что внутри должно находиться нечто тяжёлое, более тяжёлое, нежели силикаты.
И вот что вообще крайне любопытно, наука же, она как-то отстраивает свои концепции и то, что раньше было совершенно непонятно, потом становится очевидным. И вот по поводу метеоритов: лет где-то 200-250 тому назад французская Академия наук запретила публиковать какие-либо сообщения о падении каких-то каменных тел с неба, потому что был дан ответ, что не существует тверди небесной. А раз нет тверди небесной, значит, нет, так сказать, того материала, который мог бы падать.
Прошло сто лет, и возникла эта гипотеза, что в центре должно быть ядро, предположительно, железное. И вот потом, как сказал Арнольд Арнольдович, возникли уже новые методы. Но то была гипотеза, то было первое предположение, так сказать, некое наитие.
А.К. Олег Львович, а на основании чего первые предположения появились?
О.К. Да, первое предположение появилось уже в 20-м веке. На основании самого прямого сейсмологического метода.
А.К. Всё-таки сейсмологические методы. Просто так догадаться ведь сложно, без прямых данных.
О.К. Английский учёный Олдгем или Олдхем, находящийся в Индии, на основании записи землетрясений, зарегистрировал существование ядра. Я ещё пару слов тогда скажу, это очень важно, можно даже этот разрез дать или следующий рисунок. Земля состоит, твёрдая земля состоит, я подчёркиваю – твёрдая земля, из трех главных оболочек: кора, мантия и ядро. В этом разрезе видно, что серовато-зелёный цвет – он, наверное, должен олицетворять ядро. Но в ядре есть ещё внутреннее ядро, которое тоже было на основании данных сейсмологии предсказано. Земля – 6400, если округлять, ядро занимает более чем половину земного шара. Радиус ядра 3500 километров и радиус внутреннего ядра ещё 1000 с чем-то километров, 1200 километров.
А.Г. То есть пропорции на этой схеме указаны неверно.
– Она не в масштабе, конечно.
Итак, есть очень большое ядро, оно жидкое. Люди, когда говорят «есть ядро», вообще подразумевают всё ядро. Вот в нём жёлтая часть, это жидкое внешнее ядро. А вот то, что белым – это внутреннее твёрдое ядро. И вот очень любопытно здесь протянуть цепочку от состава ядра к составу внешних оболочек. Потому что состав атмосферы, образование гидросферы как-то связаны с образованием самого ядра, что тоже представляет загадку.
Но вот, может быть, Арнольд Арнольдович скажет сейчас о взаимосвязи этих геосфер и внешних оболочек.
А.К. Я хочу сказать, что, конечно, когда появились возможности для сейсмического исследования и определения геофизических свойств Земли, собственно, тогда и родилось полное представление об оболочках Земли. Ядро, мантия.
А.Г. Всё это из-за неравномерности прохождения волн?
А.К. Да, прохождения волн.
О.К. Они по-разному отражаются от границ.
А.К. И уже с этого момента возникла необходимость понимания того, что произошло, почему планета так разделилась. Сейчас нам, конечно, совершенно очевидно, что это очень сложный процесс и о нём можно много говорить, потому что есть разделы науки, которые специально этим занимаются.
Но в общем можно сказать, что когда формировалась Земля, то во время её образования и позднее были очень подвижные фазы. Собственно говоря, эта дифференциация, химическая дифференциация, в основном связана с тем, что были подвижные фазы. На первоначальных этапах формирования Земли металл, в расплавленном состоянии, имел возможность собираться в ядро. Хотя там есть свои проблемы, не очень понятны иногда механизмы отделения металлической фазы от силикатной, тут ещё дискуссия идёт, между прочим. Это первая подвижная фаза.
Вторая подвижная фаза, характерная и для Земли, и для других планет, – это то, что Земля плавилась. Как я говорил, базальт и магма – это 100 километров, коматииты – это 300 километров. Это главные жидкости, которые поступают на поверхность Земли. И базальт – самая главная, конечно, жидкость. И вот подъём этих жидкостей, их отделение приводило к химической дифференциации. То, что мы называем корой (это то, по чему мы ходим с вами), её формирование в основном обусловлено, конечно, тем, что когда-то плавилась мантия и этот материал поднимался. Сама кора тоже была подвержена многим процессам: воздействию океана, атмосферы, – это тоже сложные процессы. А потом оболочка гидросферы.
Третья фаза подвижная – это газ, вернее, поскольку он находился под высоком давлением, то, что мы называем флюидом. Потому что под высоким давлением летучие составляющие Земли уплотняются. В общем, похоже, так получается очень плотная среда. Вот эти три среды, они всё время двигались и разделялись.
А.Г. Простите, пожалуйста, я сразу задам вопрос на понимание. А какая энергия обеспечивала на ранних стадиях этот разогрев, плавление металлов, плавление базальтов?
А.К. Об этом можем поговорить. Само движение, конечно, связано с тем, что весь процесс проходит в гравитационном поле. И это первый фактор. Но есть и другие факторы, например, динамические процессы в Земле. Ведь долго считалось, что Земля твёрдая, и довольно долгое время так считали, хотя много лет таких представлений нет. Но во всяком случае изначально были представления, что всё твёрдо стоит. На самом деле мы знаем теперь, что твёрдое вещество конвектирует, движется, что есть такие диапиры, которые могут возникать в мантии.
И самое главное, сейчас особенно много обсуждается то, что связано как раз с ядром. Есть так называемые «горячие струи», то есть где-то на границе мантии и ядра возникает нарушение механической устойчивости и возникают такие струи, двигающиеся в глубину материала, которые достигают поверхности Земли. И вот то, что мы фиксируем в виде горячих точек на Земле, изолированный вулканизм, на дне океана, скажем, – это сейчас мыслится как движение вещества от границы ядра к поверхности Земли. И, кроме гравитационных сил появились ещё механические силы, движения вещества, крупномасштабные движения вещества. И они, конечно, тоже оказывали и оказывают влияние на химическую дифференциацию, они что-то выносят, что-то приносят. И сейчас этот механизм в центре внимания находится.
О.К. Наверное, надо добавить о магматическом океане.
А.К. Да, конечно. Я говорил о плавлении, которое проявлялось на Земле в течении длительных геологических времён, это базальтовый магматизм. Но есть представление о том, что на ранних этапах формирования Земли в силу высвобождения гравитационной энергии при формировании ядра, в силу того, что Земля подвергалась воздействию падающих метеоритных тел, происходил разогрев, подъём температуры и была стадия существенного плавления Земли. Полного или частичного – это тоже предмет дискуссии. Но, во всяком случае, жидкость появлялась.
О.К. Может быть, я на секундочку прерву. Это вообще очень сложный процесс, ведь не было никакой Земли, не было, вообще говоря, ни Венеры, ни Меркурия – ничего ж не было. Было то, что называется допланетное или протопланетное облако. В нём были две составляющие: пыль и газ. Газ диссипировал. Газ – это водород. Солнце на 99 процентов состоит из водорода. Облако тоже состояло из водорода. А то, по чему мы ходим, – железо, кремний, кальций, алюминий – это, вообще говоря, ничтожная часть от водорода, который находился в этом облаке.
Хорошо, как вот эта пылевая компонента собралась? Она собиралась постепенно из мельчайших частиц, менее, чем миллиметровых размеров, гораздо более мелких. Она стала аккумулироваться и образовывать тела значительно более крупных размеров. Это очень плохо понятные процессы. Этим занимается такая наука как «космогония».
А.Г. Понятно, когда они начались?
О.К. Да, 4 с половиной миллиарда лет тому назад. Наша Земля, метеориты и Солнце – 4.5–4.6 миллиарда лет. В это же время сформировалась Луна. То есть мы говорим с такой точностью, которая нам доступна, четыре с половиной миллиарда лет.
Потом образовались очень крупные тела, которые приводили к магматическому океану; это уже тела тысячекилометрового размера, то есть, тела лунного размера. Образовался некий крупный зародыш, который как, не знаю, как аллигатор, вычерпывал всю эту мелочь, которая была в рое допланетных тел.
Те метеориты, которые мы сейчас видим, которые падают и в настоящее время, это некое, так сказать, охвостье, которое осталось в поле астероидов и забрасывается на Землю и на другие планеты.
И вот сталкиваются два больших тела. Представим себе, что Земля первоначально была, скажем, размером с Марс (Марс по радиусу вдвое меньше Земли). И на прото-Землю размером с Марс выпадает тело, скажем, размером Луны. Происходит совершенно колоссальный взрыв, мы даже мысленно не можем представить, что это такое. Когда говорят об астероидной опасности, подразумевается, что тело размером, скажем, в поперечнике 10 километров, может снести вообще всё живое. А здесь тело размером с Луну, прото-Луна падает на прото-Землю. Происходит колоссальный разогрев. И здесь начинается образование магматического океана. Это какая-то, так сказать, каша из металла, из силикатов. Вы спросили об энергии, вот эта колоссальная энергия…
А.К. Она реализовалась таким способом.
О.К. И, конечно, Земля прогрелась очень сильно. Происходило, вероятно, катастрофическое формирование ядра. То есть эта тяжёлая железная фракция, она просто проваливалось к центру. Но ядро, ведь оно радиусом 3 с половиной тысячи километров и треть Земли по массе. Это колоссальное количество железа, железа с примесями, с кислородом, с серой, с углеродом, с водородом и так далее.
Очень важно здесь отметить одну такую особенность, что ядро не чисто железное. Метеориты тоже не бывают чисто железоникелевыми. Плотность железных фаз, померенная в лаборатории, несколько больше, нежели плотность ядра, рассчитанная через методы сейсмологии. Плотность в центре Земли – это около 13 грамм на кубический сантиметр. Плотность железа, измеренная в лаборатории, она превышает плотность центра Земли.
А.Г. Несмотря на то, что там давление колоссальное.
О.К. Это колоссальное давление, это давление трех с половиной миллионов атмосфер. И поэтому ядро нужно чем-то разбавить, каким-то лёгким легирующим компонентом. Это, ещё раз повторяю, водород, кислород, сера, кремний, углерод – не обязательно, что они там есть, я говорю о гипотезах.
А.К. Это то, что может понизить плотность.
О.К. То, что может понизить плотность и понизить температуру плавления железа. И именно с этими легирующими компонентами связаны флюиды, которые как-то тянутся от ядра и несут все эти летучие фракции, которые образуют и состав ранней атмосферы, и состав гидросферы. Не так ли?
А.К. Да. Конечно, ранние этапы формирования Земли – это вообще-то область гипотез. Просто потому что Земля в своём веществе очень мало сохранила информации о самых ранних этапах. То есть они скрыты поздними процессами. Что, скажем, происходило 3.5 миллиарда лет назад мы знаем, всё-таки что-то осталось, а более ранние этапы, они науке мало известны, потому что не сохранила природа данных.
Но, действительно, летучие компоненты земли важны для понимания гидросферы, и атмосферы, и ранней атмосферы. На ранних этапах состав этих летучих компонентов, как мы предполагаем, был тесно связан с формированием ядра. В чём дело? По-видимому, был этап – хотя это гипотеза – был этап, когда металл находился в равновесии с силикатом, ещё ядра не было. Но в присутствие металла возникает пониженная химическая активность кислорода, как бы дефицит. И при таком состоянии глубинного вещества состав газа должен быть абсолютно иным, чем тот, который мы сейчас видим. Это должен был быть водород, метан, – как мы говорим, восстановленные газы. Вот они должны были присутствовать в земле.
Является ли врождённой та форма поведения, которая выявляется у животного сразу после рождения? Ну да, это можно назвать врождённым. Но требует ли эта форма поведения определённого пренатального опыта в то время, когда этот щенок находился в утробе матери? И, действительно, я могу привести достаточно много примеров тому.
Вы, например, говорите о том, что кто-то ищет, а кто-то нет. Замечательно. Каким образом происходит поиск соска матери у тех же самых кошек, у всех млекопитающих? Этому нужно учится или он знает, какой сосок нужно искать? Казалось бы, должен знать, и он этому учится. А каким образом? Он запечатлевает запах околоплодных вод, которые по своему химическому составу весьма близки к молозиву. Это очень красиво было показано. Вводили феромоны в амниотическую полость матери-мыши, и после рождения мышат каждый из них полз к тому соску, который был смочен соответствующим феромоном.
Я думаю, что не следует говорить о чём-то как целиком генетически предопределённом, и, безусловно, нельзя придавать чрезмерное значение средовым факторам. И то и другое просто необходимо.
А.Г. Вернёмся всё-таки к форме эмоций.
В.Р. Конечно.
А.Г. Что касается высшей нервной деятельности высших животных, включая и человека. В этой формуле меня заинтересовала одна из характеристик эмоций – там были степень, знак и качество.
Что такое качество эмоций, как оно определяется и зависит ли оно от того, кого мы рассматриваем в качестве биологического объекта?
В.Р. Единственное, что я хотел бы уточнить – здесь очень важной является качественная сторона той информации, которая будет определять эмоцию.
Она складывается, как вы помните, из двух составных элементов. Один составной элемент – это та информация, которая необходима. Но эта же информация не дана от Бога, это та информация, которая извлечена из памяти у конкретного данного животного и именно она зависит от качества той потребности, которую сейчас испытывает это живое существо. Это первое значение.
Второе – это информация, которой располагает данный субъект. И опять же – это не то, что находится вокруг нас, нужно же ещё определить и уточнить, что именно это является очень важным для данного поведения. Это процесс в высшей степени активный. Опять же в нашем институте, в двух лабораториях, это очень чётко было показано. Например, в исследованиях на человеке в лаборатории Алексея Михайловича Иваницкого было очень хорошо показано, что восприятие внешних раздражителей, внешних сигналов проходит через разные структуры мозга и то, что не имеет отношения конкретно к выполнению, или к реализации данной потребности просто вытормаживается. А на уровне отдельных нейронов (это работы директора нашего института; кстати, он был у вас здесь, это Игорь Александрович Шевелев) была показана удивительная вещь, что вообще в зрительной коре целый класс нейронов способен реагировать практически на любой стимул.
Но есть такой механизм как торможение, который как искусный скульптор, из всего круглого рецептивного поля вычленяет какую-то определённую конфигурацию, которую будет воспринимать данный нейрон. То есть, представляете, мы подходим с вами к полке. Мы ищем книгу определённой толщины, определённого наклона или определённого цвета и так далее, что соответствующим образом обеспечивает нам эффективный поиск. Этот элемент должен быть заложен в представление о той информации, которую мы способны избрать.
И теперь очень важный момент: а можем мы померить то, что необходимо и то, что есть? И выделить: а каким-то образом хватает этого или не хватает? Причём, лучше было бы это померить и определить до того, как будет совершено действие.
Конечно, если действие характеризуется тем, что испытуемый не принял правильное решение, то это, очевидно, значит, что здесь у него был дефицит той информации, которая обеспечила бы ему решение этой задачи. Можно ли это обнаружить? Оказывается, да. Проводились исследования активности мозга у человека на стадии между предъявлением раздражителя и его решением какой-то определённой когнитивной задачи. Изучая связи, которые формируются между различными структурами мозга, можно определить, что если связи идут по этому типу, то вероятнее всего задача будет решена правильно, а если по этому типу, то вероятнее всего он не сможет найти правильное решение. И это можно предугадать до того, как он реально это совершит. То есть в руках исследователей сейчас есть инструменты, позволяющие выделить такие функции и их анализировать.
А.Г. Раз уж вы заговорили о человеке и об экспериментах в этой области – всё-таки наш с вами мозг немного отличается от мозга других высших животных, в том числе и асимметрией, – хотя доказано, что асимметрия есть у целого ряда птиц. Какую роль асимметрия мозга играет в выборе линии когнитивного поведения и в том числе в эмоциональном выборе?
В.Р. Дело в том, что по поводу асимметрии мозга и эмоций (как и по поводу многих других проблем) существуют разные точки зрения. Мне кажется очень интересным и продуктивным такой взгляд на асимметрию: на самом деле каждая функция представлена и в левом, и правом полушарии, но по-разному. Способ, которым решается задача в левом полушарии, отличается от способа решения в правом.
И, по всей видимости, у человека этот разный способ решения одной и той же задачи весьма серьёзно раздвинут, и различия очень высоки. Но мозг сможет работать только в том случае эффективно, если он может всё время сравнивать и включать способности левого и правого полушария.
И здесь мы сталкиваемся с удивительным и очень интересным фактором. Чем мозг человека отличается от мозга животных наиболее разительно? Оказывается, он отличается по количеству нервных волокон, проходящих через мозолистое тело, связывающее левое и правое полушария. По этому индексу наиболее существенно отличается мозг человека от мозга других животных.
А.Г. Обмен гораздо интенсивнее происходит, между прочим.
В.Р. Да. На самом деле левое полушарие решает много одних проблем, правое – других, но когда они объединяются вместе, это даёт переход количественного элемента в качественный.
А что происходит во время болезни, такой, как шизофрения? Это удивительная вещь: во время первого приступа шизофрении (это тоже данные, полученные в нашем институте Валерией Борисовной Стрелец) происходит функциональное расщепление этих двух полушарий. Нет связи, мозолистое тело не повреждено, все нейроны есть, но абсолютно нет никаких связей между левым и правым мозгом.
А.Г. Сигналы не проходят.
В.Р. Да. Это, собственно говоря, фактически и является причиной для очень серьёзных нарушений психической, интеллектуальной и прочей деятельности.
А.Г. Вот если вернуться к фантазиям о социальной философии, с которых мы начали. Ведь если употреблять эту формулу эмоций для того, чтобы поддерживать человека, зная степень его заинтересованности в чём-либо и зная необходимость в информации и постоянно подпитывая его и в том, и в другом желании, значит так можно держать не только человека, но и целый социум в определённого рода подчинении?
В.Р. Конечно, конечно, это же очень интересная проблема.
А.Г. Да, проблема интересная и страшноватая, надо сказать.
В.Р. Естественно, как любая проблема, связанная с управлением поведением человека. Но с другой стороны, волей неволей мы должны к ней так или иначе подходить, у нас ведь есть много социальных проблем, с которыми следует бороться. Обратите внимание на интересную вещь.
Наркомания. Человек получает удовольствие от чего? От того, что он вводит себе наркотическое вещество. Это же очень легко. Не нужно решать теорему Ферма…
А.Г. Как та крыса…
В.Р. Да, вколол и всё прекрасно. Может быть, действительно можно было бы решить эту проблему, если бы мы научились повышать значение каких-нибудь социально оправданных мотиваций, предоставлять информацию о их выполнении и показать, что получение удовлетворения от данной формы деятельности для вас будет много предпочтительнее, чем просто вколоть наркотик. Это же действительно интересный подход.
А.Г. Интересно, что сейчас абсолютно стихийно, не вооружаясь этой формулой, средства массовой информации (так или иначе пытаясь заниматься мониторингом уровня мотивации и направлением мотивации) вбрасывают как раз ту самую информацию, которая лучше всего воспринимается большей частью населения. Удовлетворяя, как они считают, информационный голод, а на самом деле эмоциональный, как мы с вами видим.
В.Р. Безусловно, если они действительно попадают на ту мотивацию, или на ту потребность, которая действительно сейчас актуальна для этих людей. Ну, а так как у нас общество группируется вокруг определённых идей, то вполне вероятно, что это очень сильное оружие для того, чтобы направить общество на те или иные цели. Так что это в ваших руках.
А.Г. Спасибо, спасибо.
Внутреннее строение Земли
15.04.03
(хр.00:51:40)
Участники:
Олег Львович Кусков – доктор геолого-минералогических наук
Арнольд Арнольдович Кадик – доктор геолого-минералогических наук
Олег Кусков: Радиус Земли – 6370 километров.
Александр Гордон: 6370. В то время как самая глубокая скважина, человеком сделанная?..
Арнольд Кадик: Самая глубокая скважина – на Кольском полуострове, это почти что 12 километров.
А.Г. 12 километров, то есть разница космическая. К слову о космосе – мы уже привычно выходим на орбиту, готовим полёт на Марс, а это расстояния несопоставимые. Но я так понимаю, глубже, чем на 12 километров в ближайшее время нам не предстоит пробраться. Тогда встаёт вопрос: кроме умозрительных заключений о том, из чего может состоять Земля, какие есть методы исследования?
А.К. Мы можем сказать так, что есть методы теоретического моделирования, и Олегу Львовичу об этом лучше рассказать.
Есть методы, которые связаны с непосредственным изучением глубинного вещества. Это вещество, в основном в верхней мантии, – оно выносится к поверхности земли магмами и продуктами плавления земли. Наиболее распространённой магмой является базальтовая жидкость. И это не только на Земле, но и на других планетах. Это кроме плавления, которое охватывало Землю на протяжение всей её эволюции. И когда эти жидкости отделяются от субстрата, потому что нет полного плавления Земли, а есть частичное плавление, то они могут, и это мы видим по наблюдению, какую-то часть этого твёрдого субстрата выносить на поверхность земли. Это так называемые «ксенолиты», ксенолиты верхней мантии. И вот мы, изучая эти ксенолиты, их минералогический состав, химический состав, можем судить о составе верхней мантии, о содержании газов, о балансе кислорода, и решать многие другие вопросы. И в этой области сейчас наука сделала большие шаги вперёд.
Но опять получается так, что по глубине это более значительные глубины, чем прямая скважина. Плавление базальтовое – это где-то глубины 100 километров. И информацию мы получаем с этих глубин. Но есть ещё более глубинные магмы, коматиитовые жидкости, они поступают, по-видимому, из глубин 300 километров. И это предел. Всё, что дальше…
А.Г. До ядра всё равно дойти нельзя…
А.К. Да, всё, что глубже – это требует других совсем методов. Это требует методов интерпретации физических свойств, сейсмических свойств Земли. И здесь очень много сделано, вот Олег Львович, мой давнишний друг, он как раз в этой области много сделал. А дальше уже исследования идут путём сравнения.
Надо сказать, что мы прекрасно знаем, что Земля дифференцирована, то есть планета испытала сильнейшую химическую дифференциацию. У нас есть металлическое ядро, у нас есть силикатная часть, так называемая мантия, верхняя и нижняя. У нас есть кора, исходным веществом для неё служили продукты плавления мантии и подъём расплавов к поверхности Земли. И есть газовые составляющие, которые формируют оболочку. И вода формирует оболочку, атмосферу, гидросферу, океан. И здесь, конечно, есть много проблем в том, как шла эта дифференциация, каким способом, скажем, отделилось ядро…
А.Г. Давайте прежде, чем перейти к этим проблемам, которые является, в общем, смыслом нашей сегодняшней беседы, всё-таки ответим на вопрос, откуда мы знаем, что у нас есть ядро, да ещё и твёрдое? Если вы сами сказали, что максимальная глубина, с которой к нам приходит вещество – это 300 километров?
О.К. В астрономии существует такая старая шутка, что нет ничего проще устройства звезды.
В геологии, в науках о Земле нет такой шутки, потому что Земля, вроде бы, под ногами, но действительно, сказать, что там внутри – очень сложно. Такая литературная реминисценция, Жюль Верн «Путешествие к центру Земли». Он предложил прямой путь – пробурить скважину. Сейчас известно, что эта скважина – 12 километров. Это слабый укол для Земли.
Если говорить о том, как пришло в голову людям, что внутри. Вообще говоря, мы на поверхности Земли видим силикаты. Это вулканические лавы, это базальтовые излияния, но что ниже, надо было догадываться. И первая догадка была сделана всего лишь сто лет тому назад, в 1896 году. Учёный по фамилии Вихерт, основываясь на веществе метеоритов, каменных и железных метеоритов, предположил, что внутри должно находиться нечто тяжёлое, более тяжёлое, нежели силикаты.
И вот что вообще крайне любопытно, наука же, она как-то отстраивает свои концепции и то, что раньше было совершенно непонятно, потом становится очевидным. И вот по поводу метеоритов: лет где-то 200-250 тому назад французская Академия наук запретила публиковать какие-либо сообщения о падении каких-то каменных тел с неба, потому что был дан ответ, что не существует тверди небесной. А раз нет тверди небесной, значит, нет, так сказать, того материала, который мог бы падать.
Прошло сто лет, и возникла эта гипотеза, что в центре должно быть ядро, предположительно, железное. И вот потом, как сказал Арнольд Арнольдович, возникли уже новые методы. Но то была гипотеза, то было первое предположение, так сказать, некое наитие.
А.К. Олег Львович, а на основании чего первые предположения появились?
О.К. Да, первое предположение появилось уже в 20-м веке. На основании самого прямого сейсмологического метода.
А.К. Всё-таки сейсмологические методы. Просто так догадаться ведь сложно, без прямых данных.
О.К. Английский учёный Олдгем или Олдхем, находящийся в Индии, на основании записи землетрясений, зарегистрировал существование ядра. Я ещё пару слов тогда скажу, это очень важно, можно даже этот разрез дать или следующий рисунок. Земля состоит, твёрдая земля состоит, я подчёркиваю – твёрдая земля, из трех главных оболочек: кора, мантия и ядро. В этом разрезе видно, что серовато-зелёный цвет – он, наверное, должен олицетворять ядро. Но в ядре есть ещё внутреннее ядро, которое тоже было на основании данных сейсмологии предсказано. Земля – 6400, если округлять, ядро занимает более чем половину земного шара. Радиус ядра 3500 километров и радиус внутреннего ядра ещё 1000 с чем-то километров, 1200 километров.
А.Г. То есть пропорции на этой схеме указаны неверно.
– Она не в масштабе, конечно.
Итак, есть очень большое ядро, оно жидкое. Люди, когда говорят «есть ядро», вообще подразумевают всё ядро. Вот в нём жёлтая часть, это жидкое внешнее ядро. А вот то, что белым – это внутреннее твёрдое ядро. И вот очень любопытно здесь протянуть цепочку от состава ядра к составу внешних оболочек. Потому что состав атмосферы, образование гидросферы как-то связаны с образованием самого ядра, что тоже представляет загадку.
Но вот, может быть, Арнольд Арнольдович скажет сейчас о взаимосвязи этих геосфер и внешних оболочек.
А.К. Я хочу сказать, что, конечно, когда появились возможности для сейсмического исследования и определения геофизических свойств Земли, собственно, тогда и родилось полное представление об оболочках Земли. Ядро, мантия.
А.Г. Всё это из-за неравномерности прохождения волн?
А.К. Да, прохождения волн.
О.К. Они по-разному отражаются от границ.
А.К. И уже с этого момента возникла необходимость понимания того, что произошло, почему планета так разделилась. Сейчас нам, конечно, совершенно очевидно, что это очень сложный процесс и о нём можно много говорить, потому что есть разделы науки, которые специально этим занимаются.
Но в общем можно сказать, что когда формировалась Земля, то во время её образования и позднее были очень подвижные фазы. Собственно говоря, эта дифференциация, химическая дифференциация, в основном связана с тем, что были подвижные фазы. На первоначальных этапах формирования Земли металл, в расплавленном состоянии, имел возможность собираться в ядро. Хотя там есть свои проблемы, не очень понятны иногда механизмы отделения металлической фазы от силикатной, тут ещё дискуссия идёт, между прочим. Это первая подвижная фаза.
Вторая подвижная фаза, характерная и для Земли, и для других планет, – это то, что Земля плавилась. Как я говорил, базальт и магма – это 100 километров, коматииты – это 300 километров. Это главные жидкости, которые поступают на поверхность Земли. И базальт – самая главная, конечно, жидкость. И вот подъём этих жидкостей, их отделение приводило к химической дифференциации. То, что мы называем корой (это то, по чему мы ходим с вами), её формирование в основном обусловлено, конечно, тем, что когда-то плавилась мантия и этот материал поднимался. Сама кора тоже была подвержена многим процессам: воздействию океана, атмосферы, – это тоже сложные процессы. А потом оболочка гидросферы.
Третья фаза подвижная – это газ, вернее, поскольку он находился под высоком давлением, то, что мы называем флюидом. Потому что под высоким давлением летучие составляющие Земли уплотняются. В общем, похоже, так получается очень плотная среда. Вот эти три среды, они всё время двигались и разделялись.
А.Г. Простите, пожалуйста, я сразу задам вопрос на понимание. А какая энергия обеспечивала на ранних стадиях этот разогрев, плавление металлов, плавление базальтов?
А.К. Об этом можем поговорить. Само движение, конечно, связано с тем, что весь процесс проходит в гравитационном поле. И это первый фактор. Но есть и другие факторы, например, динамические процессы в Земле. Ведь долго считалось, что Земля твёрдая, и довольно долгое время так считали, хотя много лет таких представлений нет. Но во всяком случае изначально были представления, что всё твёрдо стоит. На самом деле мы знаем теперь, что твёрдое вещество конвектирует, движется, что есть такие диапиры, которые могут возникать в мантии.
И самое главное, сейчас особенно много обсуждается то, что связано как раз с ядром. Есть так называемые «горячие струи», то есть где-то на границе мантии и ядра возникает нарушение механической устойчивости и возникают такие струи, двигающиеся в глубину материала, которые достигают поверхности Земли. И вот то, что мы фиксируем в виде горячих точек на Земле, изолированный вулканизм, на дне океана, скажем, – это сейчас мыслится как движение вещества от границы ядра к поверхности Земли. И, кроме гравитационных сил появились ещё механические силы, движения вещества, крупномасштабные движения вещества. И они, конечно, тоже оказывали и оказывают влияние на химическую дифференциацию, они что-то выносят, что-то приносят. И сейчас этот механизм в центре внимания находится.
О.К. Наверное, надо добавить о магматическом океане.
А.К. Да, конечно. Я говорил о плавлении, которое проявлялось на Земле в течении длительных геологических времён, это базальтовый магматизм. Но есть представление о том, что на ранних этапах формирования Земли в силу высвобождения гравитационной энергии при формировании ядра, в силу того, что Земля подвергалась воздействию падающих метеоритных тел, происходил разогрев, подъём температуры и была стадия существенного плавления Земли. Полного или частичного – это тоже предмет дискуссии. Но, во всяком случае, жидкость появлялась.
О.К. Может быть, я на секундочку прерву. Это вообще очень сложный процесс, ведь не было никакой Земли, не было, вообще говоря, ни Венеры, ни Меркурия – ничего ж не было. Было то, что называется допланетное или протопланетное облако. В нём были две составляющие: пыль и газ. Газ диссипировал. Газ – это водород. Солнце на 99 процентов состоит из водорода. Облако тоже состояло из водорода. А то, по чему мы ходим, – железо, кремний, кальций, алюминий – это, вообще говоря, ничтожная часть от водорода, который находился в этом облаке.
Хорошо, как вот эта пылевая компонента собралась? Она собиралась постепенно из мельчайших частиц, менее, чем миллиметровых размеров, гораздо более мелких. Она стала аккумулироваться и образовывать тела значительно более крупных размеров. Это очень плохо понятные процессы. Этим занимается такая наука как «космогония».
А.Г. Понятно, когда они начались?
О.К. Да, 4 с половиной миллиарда лет тому назад. Наша Земля, метеориты и Солнце – 4.5–4.6 миллиарда лет. В это же время сформировалась Луна. То есть мы говорим с такой точностью, которая нам доступна, четыре с половиной миллиарда лет.
Потом образовались очень крупные тела, которые приводили к магматическому океану; это уже тела тысячекилометрового размера, то есть, тела лунного размера. Образовался некий крупный зародыш, который как, не знаю, как аллигатор, вычерпывал всю эту мелочь, которая была в рое допланетных тел.
Те метеориты, которые мы сейчас видим, которые падают и в настоящее время, это некое, так сказать, охвостье, которое осталось в поле астероидов и забрасывается на Землю и на другие планеты.
И вот сталкиваются два больших тела. Представим себе, что Земля первоначально была, скажем, размером с Марс (Марс по радиусу вдвое меньше Земли). И на прото-Землю размером с Марс выпадает тело, скажем, размером Луны. Происходит совершенно колоссальный взрыв, мы даже мысленно не можем представить, что это такое. Когда говорят об астероидной опасности, подразумевается, что тело размером, скажем, в поперечнике 10 километров, может снести вообще всё живое. А здесь тело размером с Луну, прото-Луна падает на прото-Землю. Происходит колоссальный разогрев. И здесь начинается образование магматического океана. Это какая-то, так сказать, каша из металла, из силикатов. Вы спросили об энергии, вот эта колоссальная энергия…
А.К. Она реализовалась таким способом.
О.К. И, конечно, Земля прогрелась очень сильно. Происходило, вероятно, катастрофическое формирование ядра. То есть эта тяжёлая железная фракция, она просто проваливалось к центру. Но ядро, ведь оно радиусом 3 с половиной тысячи километров и треть Земли по массе. Это колоссальное количество железа, железа с примесями, с кислородом, с серой, с углеродом, с водородом и так далее.
Очень важно здесь отметить одну такую особенность, что ядро не чисто железное. Метеориты тоже не бывают чисто железоникелевыми. Плотность железных фаз, померенная в лаборатории, несколько больше, нежели плотность ядра, рассчитанная через методы сейсмологии. Плотность в центре Земли – это около 13 грамм на кубический сантиметр. Плотность железа, измеренная в лаборатории, она превышает плотность центра Земли.
А.Г. Несмотря на то, что там давление колоссальное.
О.К. Это колоссальное давление, это давление трех с половиной миллионов атмосфер. И поэтому ядро нужно чем-то разбавить, каким-то лёгким легирующим компонентом. Это, ещё раз повторяю, водород, кислород, сера, кремний, углерод – не обязательно, что они там есть, я говорю о гипотезах.
А.К. Это то, что может понизить плотность.
О.К. То, что может понизить плотность и понизить температуру плавления железа. И именно с этими легирующими компонентами связаны флюиды, которые как-то тянутся от ядра и несут все эти летучие фракции, которые образуют и состав ранней атмосферы, и состав гидросферы. Не так ли?
А.К. Да. Конечно, ранние этапы формирования Земли – это вообще-то область гипотез. Просто потому что Земля в своём веществе очень мало сохранила информации о самых ранних этапах. То есть они скрыты поздними процессами. Что, скажем, происходило 3.5 миллиарда лет назад мы знаем, всё-таки что-то осталось, а более ранние этапы, они науке мало известны, потому что не сохранила природа данных.
Но, действительно, летучие компоненты земли важны для понимания гидросферы, и атмосферы, и ранней атмосферы. На ранних этапах состав этих летучих компонентов, как мы предполагаем, был тесно связан с формированием ядра. В чём дело? По-видимому, был этап – хотя это гипотеза – был этап, когда металл находился в равновесии с силикатом, ещё ядра не было. Но в присутствие металла возникает пониженная химическая активность кислорода, как бы дефицит. И при таком состоянии глубинного вещества состав газа должен быть абсолютно иным, чем тот, который мы сейчас видим. Это должен был быть водород, метан, – как мы говорим, восстановленные газы. Вот они должны были присутствовать в земле.