Ученый-любитель
Ученый-любитель
В детстве у меня была «лаборатория». Лаборатория не в том смысле, что я мог проводить в ней измерения или ставить серьезные опыты. Нет, я в ней просто играл: соорудил мотор, собрал устройство, которое отключалось, когда кто-нибудь проходил мимо фотоэлемента. Баловался с селеном, в общем, постоянно занимался какими-нибудь пустяками. Я провел кое-какие расчеты для лампового блока — череды переключателей и лампочек, которые я использовал в качестве резисторов для управления напряжениями. Но все это были дела чисто прикладные. Никаких лабораторных опытов я не ставил.
Еще у меня был микроскоп, я любил рассматривать под ним разные штуки. Тут требовалось терпение: я помещал под микроскоп что-нибудь живое и неотрывно за ним наблюдал. И видел много интересного, такого, что случалось видеть каждому — диатомовую водоросль, медленно скользящую по предметному стеклу, ну и так далее.
Как-то раз я наблюдал за инфузорией-туфелькой и увидел нечто, в моих школьных книгах не описанное — да и в университетских тоже. В этих книгах многое всегда упрощается, чтобы сделать мир более похожим на тот, какой нравится их авторам: рассуждая о поведении животных они всегда начинают со слов вроде: «Инфузория-туфелька крайне проста, простым является и ее поведение. Скользя в воде, она вращается, пока не наткнется на что-то, в этом случае она отскакивает в сторону, поворачивается под другим углом и снова начинает движение».
На самом деле, это не верно. Прежде всего, как всем хорошо известно, туфелька время от времени спаривается с другой такой же, и они обмениваются генеративными ядрами. Но как они решают, что для этого пришло подходящее время? (Прошу заметить, вопрос этот принадлежит не мне.)
Я наблюдал за тем, как туфельки ударяются обо что-то, отпрядывают, поворачиваются и начинают двигаться снова. Как-то не походит, подумал я, на то, что они проделывают все это механически, на манер компьютерной программы. Они продвигаются на разные расстояния, отскакивают тоже на разные, в разных случаях поворачиваются на разные углы — и далеко не всегда направо; в общем, поведение их никакой регулярностью не отличается. Оно выглядит случайным, потому что мы не знаем, обо что ударяются туфельки, не знаем, на какие химические вещества реагируют, если это вообще химические вещества.
Одна из вещей, которую мне хотелось выяснить, состояла в следующем: что происходит с инфузорией-туфелькой, когда вода пересыхает. Утверждалось, что инфузория высыхает и сама, обращаясь в подобие твердого зернышка. Я поместил на предметное стеклышко микроскопа каплю воды, в которой оказалась туфелька и что-то вроде «травы» — палочки примерно того же размера, что и туфелька, они походили на сеть соломинок. Вода испарялась — это заняло минут пятнадцать-двадцать, — и туфелька оказывалась в положении все более затруднительном: металась взад-вперед, пока совсем не лишилась возможности двигаться. Она застряла между этими «прутками», почти завязла в них.
А затем я увидел нечто такое, чего не видел и о чем не слышал никогда: туфелька начала менять форму. Оказывается, она могла изгибаться, совсем как амеба. Она принялась давить на один из «прутков», разделяясь на два вильчатых ответвления, пока не стала почти вдвое тоньше «в талии». Тут ей, по-видимому, пришло в голову, что идея эта нехороша, и она отодвинулась от «прутка».
В итоге у меня создалось впечатление, что книги чрезмерно упрощают поведение таких организмов. Оно вовсе не столь механистично и одномерно, как там утверждается. Следовало бы описывать поведение этих простых организмов поточнее. Пока мы не увидим, насколько мгногомерным может быть поведение даже одноклеточного животного, нам не удастся полностью понять поведение животных более сложных.
Еще мне нравилось наблюдать за всякими насекомыми. Лет в тринадцать у меня была книга о них. В ней говорилось, что стрекозы безвредны, что они не кусаются. Между тем, в нашем соседстве все твердо знали — эти «штопальные иглы», как мы их называли, когда они начинают кусаться, безмерно опасны. Так что если мы играли под открытым небом, — в бейсбол или еще во что — и вокруг нас принималась порхать стрекоза, все стремглав мчались в укрытие, размахивая руками и крича: «Штопальная игла! Штопальная игла!».
Как-то раз я сидел на пляже, читая ту самую книгу, в которой говорилось, что стрекозы не кусаются. Прилетела штопальная игла, все вокруг завопили и побежали кто куда, только я и остался сидеть на месте. «Не бойтесь! — сказал я. — Штопальные иглы не кусаются!».
Тут она опустилась на мою ступню. Новый крик, суматоха — как же, на моей ноге сидит штопальная игла. А я, этакое ученое диво, утверждаю, будто она меня не укусит.
Вы, конечно, уверены — история эта кончается тем, что стрекоза меня укусила, но нет. Книга оказалась права. Хотя страху я натерпелся изрядного.
Был у меня и микроскоп ручной. Я снял с игрушечного микроскопа увеличивающую трубку и получил возможность держать ее в ладони, как обычную лупу, при том, что этот микроскоп обеспечивал увеличение в сорок-пятьдесят раз. При определенной осторожности удавалось и фокусировку удерживать. Так что я мог разглядывать разные разности прямо на улице.
Так вот, уже учась в Принстоне, я однажды достал этот микроскоп из кармана, чтобы разглядеть ползавших по плющу муравьев. И даже вскрикнул, в такое волнение привело меня увиденное. А увидел я муравья и растительную тлю из тех, о которых заботятся муравьи, — когда растение начинает иссыхать, они переносят тлей на другое. За это муравьи получают от тлей наполовину переваренный ими растительный сок, называемый «медвяной росой». Все это я знал — мне отец рассказывал, — однако увидел впервые.
Итак, я увидел тлю и, разумеется, к ней подошел муравей и принялся обхлопывать ее лапками со всех сторон — шлеп, шлеп, шлеп, шлеп, шлеп. Страшно интересно! А потом на спинке тли выступила капля жидкости. В увеличенном виде она выглядела как большой, красивый, поблескивающий шарик, из-за поверхностного натяжения жидкости походивший на надувной. Микроскоп был не из лучших, так что хроматическая аберрация его линз слегка окрашивала каплю — зрелище потрясающее!
Муравей взял шарик в передние лапки, снял с тли и держал его. В таком масштабе мир оказывается настолько другим, что вы можете взять шарик воды и держать его! Скорее всего, лапки муравьев покрыты каким-то жировым или сальным веществом и потому они пленку поверхностного натяжения воды не прорывают. Следом муравей поднес каплю ко рту и отправил ее прямиком в живот. Очень интересно было наблюдать за тем, как это происходит!
В моей принстонской комнате было эркерное окно с U-образным подоконником. Однажды на нем появились муравьи. И мне вдруг стало любопытно — как они отыскивают то, что им требуется? Как узнают, в какую сторону двигаться? Могут ли, подобно пчелам, сообщать друг другу, где находится еда? Обладают ли каким-либо ощущением геометрии пространства?
Все это было любительщиной, ответы давно известны, но я-то их не знал, поэтому первым делом закрепил над подоконником веревочку и подвесил на ней сложенный вдвое кусок картона с сахаром внутри. Идея состояла в том, чтобы изолировать сахар от муравьев, не дать им возможности найти его случайно. Я намеревался держать все под контролем.
Затем я нарезал полоски бумаги, сложил их посередке вдоль, чтобы переносить с их помощью муравьев с одного места на другое. Полоски эти я уложил в двух разных местах: одни рядом с сахаром (висящим на веревке), другие поближе к муравьям. Я просидел у подоконника всю вторую половину дня, читая и посматривая на муравьев, пока один из них не забрел на мою полоску. Тут-то я и перенес его к сахару. Так я поступил еще с несколькими. Потом один из них зашел на полоску, лежавшую рядом с сахаром, и я перенес его назад.
Мне хотелось понять, сколько пройдет времени до того, как другие муравьи получат сообщение о моем «перевозочном средстве». Начиналось все очень неспешно, но затем ускорилось, и я, как безумный, переносил муравьев туда и обратно.
А потом, когда процесс этот наладился и утвердился, я вдруг начал переносить муравьев от сахара в другое место. Вопрос стоял так: додумается ли муравей до того, чтобы вернуться туда, откуда его только что утащили, или пойдет на старое место?
Спустя некоторое время, муравьев, направлявшихся в первое место (из которого их переносили к сахару), почти не осталось, зато их было много во втором, они рыскали там в поисках сахара. Из этого я заключил, что покамест они пытаются попасть туда, откуда их только что перенесли.
В другом опыте я разложил по подоконнику предметные стеклышки микроскопа и добился того, что муравьи переходили по ним к сахару, который я разместил на подоконнике и обратно. А затем, заменяя старое стеклышко новым или переставляя их, я сумел доказать, что геометрическое восприятие пространства у муравьев отсутствует: они не могли сообразить, где теперь что находится. Если они ходили к сахару одной дорогой, а между тем существовала другая, более короткая, муравьи ее никогда не обнаруживали.
После перестановки стеклышек стало также совершенно ясно, что муравьи движутся по некоему следу. Я поставил множество довольно простых опытов, которые позволили выяснить, за какое время этот след выветривается, легко ли его стереть и так далее. Я обнаружил также, что след этот не содержит указаний направления. Если я снимал муравья со следа кусочком бумаги, несколько раз поворачивал этот кусочек по кругу и возвращал муравья на след, он мог пойти в неверном направлении и узнать об этом, только когда ему попадется навстречу другой муравей. (Позже, в Бразилии, я увидел муравьев-листорезов и повторил этот опыт с ними. Вот эти муравьи могли, сделав несколько шагов, определить, направляются ли они к пище или от нее — предположительно их след содержал определенный рисунок запахов: А, Б, пропуск, А, Б, пропуск и так далее.)
В какой-то момент я попытался заставить муравьев ходить по кругу, однако мне не хватило терпения, чтобы добиться своего. Думаю, нет никаких причин, мешающих этому — было бы терпение.
Одно из затруднений при постановке моих опытов заключалось в том, что, стоит на муравья дохнуть, как он тут же ударяется в бегство. Возможно, это инстинктивная реакция, защищающая муравьев от определенных животных, которые поедают их или чем-то тревожат. Не знаю, что их беспокоило — тепло, влажность или запах моего дыхания, — однако, перемещая во время опытов муравья, я всегда затаивал дыхание и даже смотреть старался в сторону.
Мне не давал покоя вопрос о том, почему пролагаемый муравьями след всегда оказывается таким прямым и опрятным. Казалось, муравьи понимали, что они делают, казалось, им было присуще геометрическое чутье. Но ведь опыты, в которых я пытался это чутье продемонстрировать, окончились неудачей.
Многие годы спустя, когда я работал в Калтехе и жил в небольшом домике на Аламеда-стрит, в моей ванной комнате завелись муравьи. Я подумал: «Вот отличная возможность». Я положил на дальнем от них конце ванны сахар и просидел там все послеполуденные часы, пока, наконец, один из муравьев этот сахар не обнаружил. Да, все дело в терпении.
Как только муравей нашел сахар, я взял заготовленный заранее цветной карандаш (я уже ставил прежде опыты, показавшие, что на карандашные метки муравьям наплевать, муравьи просто переступают через них, — и потому знал, что ничем им не помешаю) и провел вслед за муравьем линию, указывавшую его путь. Возвращаясь к дырке к стене, из которой он вылез, муравей несколько уклонялся то в одну, то в другую сторону, так что линия получилась извилистой, в отличие от типичного муравьиного следа.
Когда стал возвращаться назад следующий из обнаруживших сахар муравьев, я пометил его след другим цветом. (Кстати сказать, он шел по возвратному следу первого муравья, а не по тому, которым пришел к сахару сам. У меня возникла теория, что, когда муравей находит какую-то пищу, он оставляет след куда более резкий, чем при обычных блужданиях туда-сюда.)
Этот второй муравей очень торопился и шел, в общем и целом, по оригинальному следу. Но, поскольку он так спешил, то там, где след начинал вилять, срезал путь по прямой, словно двигаясь по инерции. И зачастую снова нападал на след. Простым глазом было видно, что его след немого прямее. Получалось, что последующие муравьи вносят в след «усовершенствования», в спешке и без особого усердия «повторяя» его.
Я проследил с карандашами за восемью или десятью муравьями — след обратился в аккуратную, шедшую вдоль ванны прямую. Это как при черчении: сначала у вас выходит линия так себе, потом вы ее несколько раз переделываете и получаете вполне приличную.
Помню, отец еще в детстве рассказывал мне, какие муравьи замечательные существа, как они объединяют свои усилия. Я внимательно проследил за тремя-четырьмя муравьями, тащившими в свое гнездо кусочек шоколада. На первый взгляд их действия выглядели примером эффективного, изумительного, блестящего сотрудничества. Однако приглядевшись, вы понимали — да ничего подобного, каждый из них вел себя так, точно шоколад что-то удерживает на месте. Они тянули его то в одну, то в другую сторону. Причем один из них мог залезть на шоколад, который тянули другие. Кусочек шоколада болтался из стороны в сторону, вилял, — о том, чтобы выдерживать направление, тут и речи не шло. Путь шоколада к гнезду был далеко не прост.
Бразильские муравьи-листорезы, существа во всех иных отношениях изумительные, проявляют очень любопытную тупость, которую эволюция, к удивлению моему, так и не устранила. Такой муравей проделывает большую работу, прорезая в листе круговую дугу, чтобы оторвать от него кусочек. А когда резка завершается, муравей — шансы тут пятьдесят на пятьдесят — может подпихнуть отрезанный кусочек не в ту сторону, позволив ему просто упасть на землю. В половине же случаев, он тянет и дергает, тянет и дергает вообще не ту часть листа, пока, наконец, не сдастся и не начнет резку заново. И никто из них не пытается потом забрать кусок листа, уже отрезанный им самим или каким-то другим муравьем. Так что при внимательном наблюдении становится совершенно очевидно, что никакой блестящей организацией резки и транспортировки листьев тут и не пахнет; в половине, повторяю, случаев муравей подходит к листу, прорезает дугу, а затем принимается дергать лист не за отрезанную им часть, а за другую.
В Принстоне муравьи отыскали мой стоявший довольно далеко от окна продуктовый шкаф, в котором я хранил конфитюр, хлеб и прочее. И через пол гостиной к этому шкафу потянулась длинная вереница муравьев. Я как раз в то время ставил уже описанные мной опыты и потому задумался: «Как бы помешать им лазить в мой шкаф, не убив при этом ни одного муравья? Не травить же их ядом — с муравьями должно вести себя по-человечески».
И я сделал вот что: сначала положил дюймах в шести-восьми от лаза, через который они проникали в комнату, кусок сахара. А затем повторил мою давнюю процедуру «переброски» муравьев — всякий раз, как муравей, возвращавшийся из шкафа с едой, заходил на одну из разложенных мной полосок бумаги, я переносил его на сахар. А если на нее заходил муравей, направлявшийся к продуктовому шкафу, я и его отправлял туда же. Со временем, муравьи отыскали дорогу от своего лаза к сахару и проложили к нему новый след, а старым стали пользоваться все реже и реже. Я знал, что примерно за полчаса старый попросту выдохнется, а через час они о продуктовом шкафе и думать забудут. Я даже пол мыть не стал, просто переносил муравьев к сахару.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.