Читать онлайн «Семь экспериментов, которые изменят мир». Страница 21

Термин «поле» ввел в научный обиход в 40-х гг. XIX в. Майкл Фарадей, выдающийся английский физик, изучавший электричество и магнетизм. Ключевая идея Фарадея состояла в том, что внимание следует сосредоточить на пространстве вокруг источника энергии, а не на самом источнике. В XIX в. концепция существования поля полностью подтвердилась при исследовании электромагнитных явлений и света. В 20-е гг. XX в. Эйнштейн расширил понятие поля, в своей общей теории относительности включив в него гравитацию. По Эйнштейну, вся Вселенная находится внутри универсального гравитационного поля, которое искривляется вблизи материальных объектов. Более того, в ходе успешного развития квантовой физики понятие поля стали использовать при описании всех атомных и субатомных структур. «Частица» каждого типа теперь рассматривается как квант энергии колебаний в соответствующем поле: электроны — это колебания в электронных полях, протоны — в протонных полях, и т. д. Поля — к примеру, электромагнитное или гравитационное — по своей природе отличаются друг от друга, но их объединяет общее свойство поля как области влияния с соответствующими пространственными характеристиками.

Поля по определению неделимы. Их нельзя расчленить на отдельные объекты или рассматривать как совокупность составляющих всей структуры. Современная физика склоняется к мнению, что сами элементарные частицы — производные полей. Физики уже свыклись с расширенной трактовкой концепции поля, но в биологию эти революционные идеи проникают медленно. Начало было положено в 20-е гг. XX в., когда несколько эмбриологов и специалистов по биологии развития выдвинули гипотезу морфогенетических полей, помогающую объяснить развитие растений и животных. Морфогенетические поля мыслились как невидимые схемы или планы, в соответствии с которыми происходит развитие организмов.[115]

Концепция морфогенетических полей в наше время широко применяется специалистами по биологии развития. К примеру, она предлагает убедительное объяснение тому факту, что наши руки и ноги имеют различную форму, хотя состоят из одних и тех же генов и белков. Различие объясняется тем, что руки развивались под влиянием морфогенетических полей рук, а ноги — под влиянием полей ног. Подобно планам архитектурных сооружений, морфогенетические поля играют формообразующую роль. По разным планам из одних и тех же строительных материалов можно построить здания самой различной формы. Сам план не является материальной составляющей здания, но определяет способ, которым будут соединяться все строительные материалы, а также форму, которую будет иметь готовое сооружение. Морфогенетические поля нельзя свести ни к материальным компонентам организма, ни к их взаимодействию, — точно так же, как форма здания не является следствием взаимодействия между строительными материалами. Компоненты целого взаимодействуют друг с другом именно потому, что соединяются в соответствии с конкретным планом здания, существовавшим еще до того, как было построено само здание.

Проблема заключается в том, что природа морфогенетических полей и принципы их функционирования никому не известны. Большинство биологов предполагают, что рано или поздно их удастся объяснить в категориях традиционных физики и химии. Но с моей точки зрения, мы имеем дело с полями нового типа, которые я предложил обозначить термином морфические поля. Моя гипотеза о причинности формообразования предполагает, что этими полями определяются глобальные самоорганизующие свойства систем на всех уровнях сложности — от молекул до сообществ. Морфические поля не являются фиксированными: они постоянно развиваются и обладают своего рода встроенной памятью. Эта память определяется процессом морфического резонанса, то есть взаимовлиянием подобных объектов в пространстве и времени.[116]

Цель описанных ниже экспериментов состоит не в том, чтобы проверить мою версию теории биологического поля, а в том, чтобы испытать, насколько удачен сам подход, основанный на понятии поля. Действительно ли некие поля, в настоящее время неизвестные физике, играют организующую роль в создании сообщества термитов? На этой стадии исследования несущественно, что это за поля — морфические, нелокальные квантовые или какие-либо другие.

Предположение о том, что колонии термитов организуются под влиянием поля, вовсе не отрицает роли передачи информации между отдельными насекомыми с помощью обычных органов чувств. Подобно муравьям, термиты могут общаться друг с другом самыми различными способами: издавая определенные звуки, определенным образом касаясь друг друга,[117] взаимодействуя при раздаче пищи, испуская особые запахи, используя специфические химические сигналы, известные под названием феромонов.[118] Так, у муравьев, по-видимому, ведущую роль в сенсорной коммуникации играют именно феромоны. «В целом типичная колония муравьев использует приблизительно от 10 до 20 сигналов, большая часть которых имеет химическую природу».[119] Из этих феромонов лучше всего изучены химические вещества, служащие сигналом тревоги (которые действуют за счет диффузии в воздушной среде, как правило, на расстоянии от двух до трех дюймов[120]), и феромоны, которыми помечаются тропы для других насекомых.[121]

Однако термиты-рабочие при постройке и ремонте гнезд не просто общаются друг с другом, а имеют дело с уже построенными физическими структурами. Например, при строительстве арок в термитниках рабочие сначала возводят колонны, а затем начинают изгибать их в направлении друг к другу до тех пор, пока обе колонны не соединятся (ил. 6). Каким образом это удается? Рабочие, возводящие одну колонну, не могут видеть рабочих на другой колонне: как уже отмечалось выше, термиты-рабочие слепы. Не доказано и предположение, что термиты бегают по земле из стороны в сторону, измеряя расстояние между колоннами. Напротив, «совершенно невероятно, чтобы в условиях постоянной беготни и скученности термиты могли бы четко различать звуки с противоположной колонны за счет проводимости через ее основание».[122] Точно так же, как у муравьев и других общественных насекомых, определенную роль может играть обоняние: термиты могут получать информацию через запах тропы, через химические вещества, сигнализирующие об опасности, а также при обмене жидкой пищей. Но обонянием едва ли можно объяснить появление общего плана гнезда или роль в этом плане каждого отдельного насекомого. Создается впечатление, что насекомые «знают», какого типа структуру следует построить, что они в своей работе следуют какому-то невидимому плану. Что касается вопроса Э.О. Уилсона о том, кто создает и хранит план гнезда, я полагаю, что этот план является составной частью организующего поля колонии. И поле это находится не внутри отдельного насекомого, а является коллективным.

Ил. 6. Термиты-рабочие вида Macrotermes natalensis возводят арку. Колонны строятся из кусочков грязи и экскрементов, которые насекомые приносят во рту. (фон Фриш, 1975)

Такое поле непременно должно охватывать всю колонию. Вероятно, оно имеет субполя для отдельных структур — тоннелей, арок, башен и грибных садов. Если подобные поля играют организующую роль, они должны обладать способностью пронизывать материальные структуры колонии, проходя сквозь стенки и камеры. Точно так же, как магнитное поле может проходить сквозь различные материалы, поле колонии должно проходить сквозь материалы, из которых построено гнездо. Благодаря этой способности проникать сквозь материальные преграды, биологическое поле могло бы управлять отдельными группами термитов даже в том случае, когда обычное сенсорное взаимодействие между ними отсутствует.

Основной вопрос исследования можно сформулировать следующим образом: сохраняется ли гармоничная согласованность между действиями термитов-рабочих при строительстве гнезда даже в том случае, когда сенсорное общение блокируется какой-либо преградой? Нам вновь поможет аналогия с магнитным полем: если расположение частичек железа по силовым линиям зависит только от частиц, находящихся в непосредственном контакте с соседними частицами, тогда картина силовых линий магнитного поля будет искажаться любой физической преградой— например, листом бумаги. В действительности же рисунок линий не меняется, так как физическая преграда проницаема для магнитного поля.

Как известно, термиты чувствительны к магнитному полю. Яркий тому пример — австралийские компасные термиты, которые ориентируют свои гнезда узкими сторонами на север и юг, чтобы свести к минимуму нагрев гнезда полуденным солнцем. Лабораторные опыты также показали, что термиты реагируют на очень слабые переменные электрические и магнитные поля.[123]