13. Глаза в космосе

Глаз и мозг имеют длительную историю развития; только постепенно они приобрели способность служить их обладателям, давая им знания об определенных аспектах внешнего мира, важных для сохранения их существования. Сенсорные системы всех живых существ приспособлены в общем к тому, чтобы давать информацию, биологически значимую с точки зрения образа жизни их обладателей: насекомые прекрасно воспринимают быстрое движение; ястреб обладает исключительно острым зрением, позволяющим ему с высоты распознавать очень маленькие объекты, в то время как человеческий глаз является рецептором широкого диапазона, не имеющим узкобиологического назначения. Он снабжает мозг таким огромным количеством информации, что только благодаря своим большим размерам мозг в состоянии ее переработать.

Если животных изъять из их обычной среды, они часто погибают, так как их рецепторные системы слишком специализированы. Как уже было сказано, лягушка, окруженная мертвыми мухами, погибнет от голода; гусеницы на листьях незнакомого им дерева также могут умереть голодной смертью. Человек же может существовать в весьма различных условиях и даже в искусственном климате, а также в таких продуктах цивилизации, как дома, корабли и самолеты; в сущности, он может жить в любом месте земного шара и даже под водой. Однако, как мы уже видели, наши органы чувств в необычных условиях могут вводить нас в заблуждение. Эффективность работы глаза снижается, когда наблюдатель пассивно передвигается, например на машине или на самолете, и ему недоступна информация о движении, поступающая от ног во время ходьбы по земле. В некоторых случаях эффективность работы глаза может быть увеличена путем упражнений; перцептивное обучение может приспособить наши органы чувств к работе в ситуациях, которые никогда прежде не встречались в их эволюции, однако это не всегда возможно. Когда человек вынужден приспосабливаться к экстремальным условиям, например к условиям полета на реактивных самолетах или космических кораблях, может случиться, что сенсорная система окажется по существу неадекватной для той работы, которую она призвана выполнить; тогда будет необходимо оснастить сенсорную систему искусственными электронными приспособлениями, например радарами.

Состояние человека в космосе представляет особый интерес, но, поскольку космические условия не схожи с земными, мы заинтересованы не столько в том, чтобы послать людей в космос, сколько в получении оттуда информации. Весьма возможно, что со временем Луна и некоторые планеты будут заселены людьми, но сейчас целью космических полетов является получение информации об условиях космоса и использование космоса для наблюдения за отдельными областями Вселенной: обсерватория, основанная на Луне, была бы очень ценной в этом отношении. Иногда предполагают, что, поскольку трудно поддерживать жизнь человека в маленьких космических кораблях, лучше было бы послать в космос различного рода аппаратуру для выполнения той же самой работы — сообщения о природе Вселенной вне Земли. Для многих задач это было оправдано, например для измерения радиации в течение длительного времени для изучения спектра Солнца вне атмосферы. Однако самое большое впечатление производят на нас фотографии Луны, снятые с близкого расстояния и переданные на Землю автоматическими камерами (рис. 13, 1 и 13,2).

Рис. 13, 1. Ни один глаз еще не видел этого. Обратная сторона Луны, сфотографированная русской ракетой в октябре 1959 г.

Рис. 13, 2. Так близко не был еще ни один глаз — небольшая часть передней поверхности Луны, сфотографированная американским лунным Зондом «Рейнджер-7» в июле 1964 г.

_{1) Работа была написана до высадки человека на Луне (прим. ред.)}

Непосредственные сообщения человека, рассматривающего поверхность Луны с того же расстояния, не много могли бы добавить к тому, что можно узнать при изучении этих фотографий, переданных приборами на Землю. Положение становится иным, когда требуется активное исследование поверхности Луны. Можно было бы высадить на Луне самоходный прибор на гусеничном ходу, снабженный телевизионными «глазами», который будет ползать по Луне, однако для проведения полного исследования этот прибор должен был бы задавать вопросы и осуществлять импровизированные эксперименты, а это слишком много для робота. Если же мы должны детально изучить Луну и планеты, по-видимому, необходимо послать туда людей и до известной степени довериться их глазам и мозгу, хотя они вынуждены будут выполнять работу, для которой они не предназначались по своему развитию. В этом случае мы представляем себе космонавта в качестве сложного сенсорного устройства, самостоятельно принимающего решения, от которого потребуется выполнять задачи, не предусмотренные его программой, и мы должны будем попытаться установить, насколько будет надежен этот прибор в подобных условиях.

ОПАСНОСТИ, ПОДСТЕРЕГАЮЩИЕ НАС В КОСМОСЕ

Мы уже видели, что существуют чрезвычайно обманчивые иллюзии. Сейчас мы как раз и остановимся на вопросе о том, насколько опасны и коварны такие иллюзии и как велика их вероятность в космических полетах.

Первую опасность представляет сенсорная изоляция. В экспериментах, проведенных в лаборатории Д. О. Хебба в университете Мак-Гилла, было обнаружено, что у некоторых людей в состоянии изоляции, продолжающейся несколько часов или дней, возникают галлюцинации и совершенно теряется способность концентрировать внимание или решать задачи. По-видимому, сенсорная система нуждается в более или менее постоянном притоке информации, в противном случае она начинает выходить из строя, как это происходит, например, в состоянии крайнего утомления или под влиянием некоторых препаратов, таких, как опиум или лизергиновая кислота. Насколько вероятны такого рода нарушения в космосе? Космические полеты ко времени написания этих строк ограничивались орбитой Земли, и программа, выполняемая космонавтами, настолько насыщена, что изоляция не является для них проблемой. Этот вопрос, однако, достаточно серьезен и составляет основную причину прекращения одиночных космических полетов; полет на Луну также будет предпринят не одним человеком. Если на космическом корабле будет команда из нескольких человек, то ситуация станет сходной с той, которая возникает во время длительных морских путешествий, когда без большого труда удается поддерживать активность людей и разнообразие их впечатлений для того, чтобы избежать серьезных психических нарушений. Хотя, конечно, проблема все же остается из-за явного однообразия и скуки, которые возможны в такой обстановке.

Отсутствие сил притяжения в космическом полете является другой трудностью, с которой встречается космонавт, однако в настоящее время мы ничего точно не знаем о влиянии длительной невесомости на человека. Существует опасение, что этот факт может вызывать заметные физиологические сдвиги в организме человека, особенно в его сосудистой системе, однако он удивительно мало влияет на восприятие, а может быть, и совсем не оказывает на него никакого влияния. Как мы уже знаем, изменение зрительного мира с помощью призм может в известной степени компенсироваться. Но что произойдет, если человеку будет неясно, что такое «верх» и что такое «низ»? По-видимому, в состоянии невесомости наблюдатель склонен воспринимать «низ» там, где находятся его ноги, а «верх» там, где находится его голова, однако в некоторых случаях это будет неясно, в результате чего космонавт будет дезориентирован и у него могут возникнуть также странные зрительные явления. Практическое значение этого состояния дезориентации или иллюзий будет, конечно, зависеть от того, что должны делать космонавты. Если они покинут свой корабль и будут плавать в пространстве, следует ожидать довольно странных явлений. Если они будут монтировать орбитальную космическую станцию, мы с уверенностью можем заявить, что возникнут определенные перцептивные нарушения. Мы начали наше обсуждение с рассмотрения некоторых рисунков, которые неоднозначно воспринимались по глубине. К их числу относится, например, куб Неккера, и мы уже указывали на то, что все без исключения сетчаточные изображения являются, в сущности, многозначными, так как любой сетчаточный образ может быть отражением любого из бесчисленного множества объектов, различным образом ориентированных в пространстве. Однако, как мы уже знаем, в обычных условиях имеется достаточно другой информации, чтобы с уверенностью дать правильную интерпретацию сетчаточного изображения. В космосе будет иначе. Космос — абсолютно черное пространство, усеянное сверкающими звездами. Весь остов космической станции будет казаться на фоне космического пространства ярко светящимся. Здесь будет не больше признаков расстояния до отдельных частей сооружения, чем в случае рассматривания в темноте покрашенных светящейся краской моделей, о которых мы уже говорили выше, когда описывали эксперименты, проводившиеся с целью выделить существенные детали рисунка, вызывающие впечатление глубины, и раскрыть происхождение иллюзий искажения размеров рисунка (глава 9).

Как мы уже знаем из этих экспериментов, механизм константности величины функционирует в соответствии с видимым расстоянием — та поверхность освещенного в темноте куба Неккера, которая кажется удаленной, выглядит больше, чем передняя его поверхность; следует ожидать, что тот же самый эффект будет иметь место и при восприятии частей орбитальной космической станции. Стропила и балки станции будут многозначны по глубине. Если удаленные на самом деле части станции будут восприниматься как находящиеся вблизи, вся конструкция будет казаться искаженной. Когда наблюдатель двигается, она будет передвигаться вместе с ним, вместо того чтобы двигаться против направления его движений, как это обусловлено параллаксом движения. Все это будет происходить, если наблюдатель вообще буде! знать, что он двигается, однако возникает интересный вопрос: действительно ли наблюдатель будет знать, что он двигается, прежде чем посмотрит на ошибочно кажущиеся близкими объекты, в связи с чем вступит в действие параллакс движения? По-видимому, на этот вопрос мы можем ответить в той мере, в какой можно определить особенности восприятия космонавта в условиях земной лаборатории. Согласно результатам этих лабораторных экспериментов, космонавт будет склонен считать за индикатор движения ощущение небольшого ускорения, и его зрительное восприятие будет находиться под влиянием этого ускорения. Если он будет перемещаться вместе с воздушным потоком — в соответствии с лучшими традициями научно-фантастической литературы, — то далекие объекты, которые будут восприниматься им как близкие, сократятся в размерах, когда он будет двигаться по направлению к ним, как это мы видим при исследовании последовательных образов в темноте. Эти образы сокращаются и увеличиваются при нашем движении, благодаря чему мы воспринимаем их неизменными при различном расстоянии от них; мы должны ожидать того же самого эффекта и при наблюдении за всеми светящимися объектами, расстояние до которых будет казаться большим, чем оно есть на самом деле, в то время как фактически изображения на сетчатке глаза не будут изменяться (рис. 13, 3).

Рис. 13, 3. Самая любопытная из «невозможных фигур»: не будут ли космонавты испытывать в космосе иллюзии, подобные этой? Затруднение возникает из-за многозначности глубины — глаз не получает необходимой информации, чтобы локализовать части по глубине, и мозг не может понять, что же это такое?

Этот эффект был измерен в лаборатории автора методом смещения светящихся фигур с помощью электронных устройств, которые уменьшали или увеличивали фигуры при движении наблюдателя. Когда наблюдатель приближался, фигура уменьшалась, пока он не начинал видеть ее изменение, таким образом можно было количественно измерить эту иллюзию, являющуюся результатом работы механизма константности величины, который вводится в действие информацией, поступающей от движения наблюдателя. Автор обнаружил, что шкалирующий механизм константности действует в большей мере, когда наблюдатель двигается вперед, чем когда он двигается назад; можно думать, что и в условиях космоса будет та же асимметрия. Автор обнаружил также, что действие этого механизма тем больше, чем больше информации получает наблюдатель от своего движения как при приближении к фигуре, так и при отдалении от нее.

Тот факт, что интерпретация глубины может полностью меняться на обратную, в некоторых случаях имеет исключительно большое значение. Рассмотрим теперь не космические полеты, а полеты на самолетах. Когда самолет приземляется, может случиться, что восприятие посадочной полосы пилотом будет перевернутым по глубине, как при рассматривании светящегося куба Неккера. Если это произойдет, посадочная полоса будет казаться пилоту движущейся вместе с ним, а не навстречу ему. Ее размеры и очертания будут восприниматься неверно, и весьма вероятно, что пилот сделает обратные корригирующие движения, чтобы выровнять самолет. Все это произойдет потому, что его зрительные образы, по существу, перевернуты, и всякий раз, когда нужно будет сделать корригирующее движение, он будет их делать, как раз в противоположном направлении. Если пилот обычно тянет на себя рукоятку управления, чтобы поднять нос самолета, то теперь он будет толкать ее от себя, что приведет к последствиям, которые очень легко себе представить. Это перевернутое восприятие глубины наиболее вероятно ночью или во время тумана, когда не видны те детали обстановки, которые помогают пилоту определить, что находится ближе, а что дальше. Это особенно вероятно тогда, когда более далекие источники света ярче, чем ближние. Яркость — признак расстояния, яркие источники света кажутся ближе, чем тусклые, когда нет другой информации, и иногда, по-видимому, достаточно неудачного сочетания световых сигналов, чтобы возникло перевернутое восприятие глубины. Очевидно, важно учитывать этот фактор при конструировании световой сигнализации в аэропорту. Подобные нарушения восприятия глубины возникают неожиданно и другая информация несколько уменьшает их возможность. Если держать в руках окрашенную светящейся краской модель куба, куб по-прежнему будет восприниматься перевернутым по глубине, хотя это физически невозможно; тактильное и зрительное впечатление будут противоречить друг другу, несмотря на то что они отражают один и тот же предмет. Этот эффект особенно сильно проявляется, если поворачивать куб в руке в одном направлении; в это время — вопреки тактильным ощущениям — мы будем видеть его движущимся в противоположном направлении. Возникает впечатление, что кисть руки вывернута, и, несмотря на эти странные ощущения, зрительная система не вернется в нормальное состояние, а будет продолжать давать искаженное восприятие мира, которое может стать гибельным для человека.

ЧЕЛОВЕК НА ДРУГОЙ ПЛАНЕТЕ

Мы знаем по своему собственному опыту, что можем ошибиться, если смотрим на незнакомый предмет. Например, автор этих строк недавно посетил пустынное место в Новой Мексике и стоял некоторое время на горе, с которой открывался вид на всю пустынную местность вплоть до гор по другую сторону обширной равнины. Ему_казалось, что расстояние до гор 25–30 км, в действительности же это расстояние было равно 120 км. Человек не дошел бы туда, неся на себе пищу и воду. После английского сырого климата сухой воздух этой пустыни создавал обманчивое впечатление о расстоянии до гор. Можно ожидать нечто подобное на Луне и других планетах, где атмосферные условия и освещение будут совершенно иными, чем на Земле, и где совершенно другими будут масштабы объектов. Мы уже знаем (глава 10), что тени являются~~важным фактором в восприятии глубины, причем солнце служит как бы «третьим глазом». Кто знает, что произойдет с человеческим восприятием в мире, где светят два солнца?

Может случиться так, что, открыв космос, мы познаем самих себя. Мы можем носить переворачивающие сетчаточное изображение очки, но мы не можем избавиться от земного притяжения. Огромный интерес представляет для нас влияние на восприятие человека тех чуждых нам условий, которые мы не можем смоделировать на Земле, и поэтому очень важно использовать ситуацию космических полетов для того, чтобы узнать больше о закономерностях зрительного восприятия и границах его возможностей; это важно не только для блага космонавтов — таким путем мы можем прийти к более полному пониманию процессов восприятия.

Остается возможность сделать искусственный глаз и мозг. Фотокамера пассивна, она представляет собой лишь первый и простейший этап имитации восприятия; можем ли мы спроектировать и сделать всю «зрительную машину»? Она была бы весьма полезна в космических полетах, если бы могла выдерживать исключительные условия космоса, требовала бы мало питания и безотказно служила бы долгое время, может быть, многие сотни лет, чтобы сообщать нашим потомкам об отдаленных областях космоса. Однако мы еще далеки от создания такой машины, которая хоть в какой-то мере «воспринимала» бы мир так, как воспринимаем его мы. Фактически для того, чтобы попытаться объяснить работу мозга в терминах инженерных конструкций, нужно разрешить наиболее трудные проблемы кибернетики. Мы думаем, что мозг — это ЭВМ, и мы убеждены, что восприятие мира включает в себя ряд вычислительных операций, сходных с операциями ЭВМ, которые нам следовало бы уметь копировать, но некоторые из этих операций остаются еще неизвестными, и пока это так, мы не можем построить машину, которая могла бы «видеть» и «понимать» мир так, как это делают наши глаза и мозг.