March 29th, 2012

smile

запах молекулы

К нам тут недавно приезжала нобелевский лауреат Линда Бак с лекцией про то, как мы (а на самом деле мыши) воспринимают запах. К сожалению, я потерялся практически сразу, т.к. мой бэкгаунд не позволил понимать, о чём она говорила. Но вот интересные мысли по ходу лекции возникли (я вообще люблю ходить на такого рода лекции в поисках вдохновения).

В ходе лекции прозвучали такие слова как "запах молекулы". Которые в контексте тематики совершенно естественно обозначают "запах, который мы ощущаем, если понюхаем вещество, состоящее из этих молекул". Однако, если мы представим молекулу, такую как изучали на уроках химии, то сочетание "запах молекулы" будет оксюмороном. Ну действительно, у молекулы есть масса, форма и размер, но вот цвета и запаха - нет.

Можно сказать, что цвет и запах - это характеристики нашего восприятия, в отличие от массы и размера, которые есть как бы объективные характеристики. С другой стороны, все знают, что свет - это колебания электромагнитной волны, так что каждый цвет характеризуется своей длиной волны, вполне объективной характеристикой, не зависящей от нашего восприятия.

Для того, чтобы можно было говорить о каком-то явлении, как о чём-то объективном, необходимо чтобы это явление можно было как-то измерять. Причём желательно, чтобы измерения были воспроизводимы и не зависели от того, кто производит эти измерения. Теперь интересно, насколько "объективны" наши чувства, можно ли их как-то измерить.

- Зрение: восприятие света и цвета. Свет - это электромагнитная волна, разная длина которой даёт раличный цвет. И электромагнитное поле и длина - вполне объективные вещи, которые измеряются стандартными приборами.

- Слух: восприятие звука. Звук - это волна давления, которая распространяется в какой-то среде и характеризуется амплитудой (громкостью) и частотой (высотой). Все характеристики звука поддаются независимому измерению стандартными приборами.

- Осязание: восприятие прикосновения. Это уже не так прозрачно, но по сути, это - восприятие давления, формы и протяжённости. Всё это также можно измерить стандартными физическими приборами для "неживой" природы.

- Вкус: восприятие.. вкуса. Как говорит нам википедия, это восприятие изменения концентраций определённых веществ. С одной стороны это так, благодаря вкусовым рецепторам мы можем ощутить различие в концентрации (вполне объективной и измеряемой характеристики) соли в данном супе. Однако не существует приборов, которые скажут, что вот это вещество - имеет солёный вкус, а это вещество - кислый. Т.е. о том, какой это вкус, может сказать только человек.

- Обоняние: восприятие запаха. Ну да, в начале мы уже выяснили, что учёные пользуются таким жаргоном как "запах молекулы", однако на самом деле такой характеристики у молекулы не существует. Существует только реакция наших рецепторов на наличие и концентрацию молекул данного типа. Ситауция фактически такая же, как и со вкусом.

Что же получается? Зрение, слух и осязание - это объективные чувства, а вкус и обоняние - нет? А как же поговорка "на вкус и цвет товарища нет"?

Представьте себе, что мы не знаем ничего про электромагнитные волны и колебания плотности воздуха - физическую природу звука, но каким-то образом являемся продвинутыми биологически. И знаем, что цвет воспринимается палочками и колбочками в глазу, каждая из которых хорошо воспринимает "свой цвет" (частоту). Что звук мы воспринимаем специальными улитками в ухе и то, что мы слышим, определяется формой этой улитки (частота) и эластичностью (амплитуда). Что осязание мы воспринимаем на уровне от "поглаживания" до "порез", без оперирования понятием "сила на единицу площади". И вот мы такие продвинутые, что хотим систематизировать эту информацию, построить теорию - уровень биологического образования в таком альтернативном мире ведь действительно высок. Но используя только биологические методы, про физику мы ничего не знаем. Как бы мы стали это делать?

С биологической точки зрения ответ напрашивается быстро: каталогизировать различные "образы" по примеру систематизации видов животных и растений. Создать таксономизацию. Разбить колбочки и улитки на группы похожести, семейства, классы, типы и оперировать этими группами, искать взаимосвязи меджу ними. Такие группы похожести представляют собой "усреднённые образы": все бегемоты похожи между собой, а разница между бегемотом и коровой намного больше чем разница между двумя самыми различными бегемотами. Как я понял из лекции примерно таким же образом изучают запахи. Сперва составляют список всех возможных запахов: деревянный, миндальный, фруктовый, горелый, итд. А потом смотрят, какие участки могза как реагируют на эти усреднённые запахи и отклонения от них.

И тут мы подходим к самой важной мысли, ради которой я это всё написал. Можно ли назвать такую информацию объективной? С одной стороны - да, поскольку вся такая систематизация строится тщательным образом, причём так, чтобы не зависила от конкретного человека и была воспроизводима. С другой стороны, мне кажется, что нет. Во-первых, потому что количество таких "усреднённых образов" очень велико. Даже палочки и колбочки характеризут цвет тремя типами - нам бы потребовалось три биологических "параметра", в то время как физических параметров всего один - длина волны. А во-вторых, потому что эти усреднённые образы - человекоопределяемы. То, что этот запах фруктовый, а тот - миндальный, следует исключительно из восприятия "усреднённого" человека. Причём дело тут не в словах (их можно было бы назвать кузябым и филопонным запахом), а в том, что эти эти образы генерируются в мозгу у человека, а не в измерительном приборе. Т.е. сам челочек (усреднённый человек) становится таким образом измерительным прибором.

Во избежание, должен отметить, что это моё понимание субьективного и объективного никак не влияет на объективность и, тем более, ценность исследований, проводящихся таким образом. Физикам очень повезло, что пару сотен лет назад они смогли описать Природу небольшим количеством законов и переменных. Тот мир, который исследуется сейчас, намного более сложен и глубок, и не исключено, что подобный подход - единственный, позволяющий получить хоть сколько-нибудь осмысленное понимание Природы и управление ею.